Turboşarjlı bir dizel motorunda n-bütanol-dizel yakıtı karışımlarının kullanılmasının motor karakteristikleri ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effects of using n-butanol-diesel fuel blends on engine performance and exhaust emissions in a turbocharged diesel engine
Yazar: ORHAN NAZIM AKSU
Danışman: DOÇ. DR. ZEHRA ŞAHİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bütanol = Butanol ; Deneysel inceleme = Experimental research ; Direkt püskürtmeli motorlar = Direct injection engines ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Dizel yakıtlar = Diesel fuels ; Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Fumigasyon = Fumigation ; Motor performansı = Motor performance ; Turbo şarj = Turbo charge

Özet:
Sunulan çalışmada, Renault K9K 700 tipi turboşarjlı common-rail püskürtme sistemine sahip bir taşıt dizel motorunda n-bütanol-dizel yakıtı karışımlarının (nBDYK) kullanılmasının motor performansı, NOx ve K is faktörü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiş ve geleneksel dizel yakıtına göre karşılaştırmalar yapılmıştır. Deneyler; farklı motor devirlerinde, farklı yüklemelerde ve % (2, 4 ve 6) gibi üç farklı n-bütanol oranında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca 2000 d/d'da farklı iki yük değerinde n-bütanolün % (2, 4 ve 6) hacimsel oranlarında emme kanalından emme havasının içerisine püskürtülmesinin (n-bütanol fumigasyonunun) motor karakteristikleri, NOx ve K is faktörü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar nBDYK sonuçları ile karşılaştırılmıştır.Çalışma sonunda; motor performans karakteristiklerinin ve NOx emisyonunun seçilen tüm devirlerde ve yüklerde % (2 ve 4) nBDYK'ları için azaldığı ancak % 6 nBDYK için arttığı belirlenmiştir. Motor karakteristikleri ve NOx için % 2 n-bütanol oranı en uygun karışım olarak belirlenmiştir. Bu karışımda örneğin 2500 d/d'da seçilen tüm yüklerde özgül yakıt tüketimi % 0.57, NOx % 0.31 oranlarında azalmış, efektif verim ise % 1.01 oranında artmıştır. K is faktörü; % (2, 4 ve 6) nBDYK'ları için seçilen tüm devirlerde azalmıştır. En yüksek azalmalar 2500 d/d'da , % 2 nBDYK'nda % 17.38, % 4 nBDYK'nda % 25.16 ve % 6 nBDYK'nda ise % 20.97 şeklinde olmuştur. 2000 d/d'da % (2 ve 4) n-bütanol fumigasyonunda ise; motor karakteristiklerinde önemli bir değişiklik olmadan NOx emisyonu % 7.13 ve K is faktörü % 11.33 oranlarında azalmıştır.Anahtar Kelimeler: Turboşarjlı dizel motoru, n-Bütanol-dizel yakıtı karışımları, n-Bütanol fumigasyonu, Motor karakteristikleri, NOx emisyonu, K is faktörü

Abstract:
In the present study, the effects of n-butanol-diesel fuel blends (nBDFBs) on the engine performance and exhaust emissions have been investigated in a Renault K9K 700 type turbocharged automobile diesel engine which has common-rail injection system. Experiments have been performed for (2, 4 ve 6) % (by vol.) n-butanol ratios at different engine speeds and loads. Also, the effects of injecting of n-butanol at ratios of (2, 4 and 6) % (by vol.) into intake air (n-butanol fumigation) on the engine performance and exhaust emissions have been investigated at 2000 rpm for two different engine loads and the obtained results have been compared to the nBDFBs results.The test results showed that engine characteristics and nitrogen oxide emission (NOx) improve for (2 and 4) % nBDFBs at selected engine speeds and loads. However they deteriorate for 6 % nBDFB. 2 % nBDFB was determined as the most suitable blend for engine characteristics and NOx. For this blend, for instance at 2500 rpm, brake specific fuel consumption and NOx reduce at the levels of 0.57 % and 0.31 % respectively and also effective efficiency increase at the level of 1.01 % for chosen engine loads. Smoke index K reduce for (2, 4 and 6) % nBDFBs at all of the selected engine speeds. At 2500 rpm, maximum decrement of K smoke index has been obtained at the levels of 17.38 %, 25.16 %, 20.97 % respectively for (2, 4 and 6) % nBDFBs. At 2000 rpm, NOx emission and smoke index K decrease respectively at the levels of 7.13 % and % 11.33 for (2 and 4) % n-butanol fumigation ratios without occurring any significant variation in engine characteristics.Key Words: Turbocharged diesel engine, n-Butanol-diesel fuel blends, n-Butanol fumigation, Engine characteristics, NOx emission, Smoke index K