Buji ateşlemeli bir motorda asetilen gazının motor performans ve emisyonlarına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of acetylene gas on the engine performance and emissions in an SI engine
Yazar: MEHMET İLHAN İLHAK
Danışman: PROF. DR. SELAHADDİN ORHAN AKANSU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İçten yanmalı motorlarda hava kirliliğine yol açan egzoz emisyonlarını düşürmek ve petrole olan bağımlılığı azaltmak  için doğalgaz, hidrojen, bio yakıtlar ve alkolller gibi alternatif yakıtların geliştirilmesiyle ilgili çalışmalar hızla devam etmektedir. Son yıllarda gaz yakıtlar arasında üstün yanma özellikleriyle dikkat çeken yakıtlardan biri de asetilendir. Bu tez çalışmasında buji ateşlemeli bir motorda asetilenin motor performans ve emisyon değerlerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. 
Deneyler, 1500 d/d ve 3000 d/d sabit devir sayılarında, kısmi yük ve tam yük koşullarında, benzin ve benzin-asetilen karışımları için stokiyometrik ve farklı hava fazlalık katsayılarında yapılmıştır. Ayrıca 1500 d/d ile 3000 d/d arasında 250 d/d artımlarla tam gaz açıklığında %100 benzin ve %100 asetilen ile yapılan deneylerin sonuçları incelenmiştir. Asetilen, metan ve asetilen-metan karışımlarının motor performansı ve egzoz emisyonları üzerindeki etkileri, 1500 rpm ve %25 yükte yapılan deneylerde belirlenmiştir. Benzin-asetilen karışımları ile yapılan deneylerin enerji ve ekserji analizleri 1500 d/d ve %50 yük için stokiyometrik şartlarda ve farklı hava fazlalık katsayılarında gerçekleştirilmiş ve asetilenin enerji dağılımı ve ekserji üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
Benzin-asetilen karışımları ile kısmi yüklerde yapılan deneylerde, asetilenin yüksek hava fazlalık katsayılarında ısıl verimi arttırdığı ve azot monoksit emisyonları dahil tüm egzoz emisyonlarını azalttığı tespit edilmiştir. Stokiyometrik şartlarda farklı asetilen oranlarında yapılan deneylerde ise benzin-asetilen karışımları içerisindeki asetilen oranının artması ile yanmamış hidrokarbon emisyonlarının azaldığı, azot monoksit emisyonlarının yükseldiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Buji ateşlemeli motor; asetilen; benzin; metan; emisyon; ekserji.

Abstract:
Studies on the development of alternative fuels such as natural gas, hydrogen, bio-fuels and alcohols to reduce air pollution-induced exhaust emissions and to decrease dependence on petroleum in internal combustion engines are continuing rapidly. In recent years one of the gas fuels that has attracted attention with its superior combustion properties is also acetylene. In this thesis study, effects of acetylene on the engine performance and emission values in an SI engine were experimentally investigated.
The experiments  were carried out  at constant speeds of 1500 rpm and 3000 rpm, partial  load and  full load  conditions,  stoichiometric   and different air excess ratios for gasoline and gasoline-acetylene mixtures. Also, the results of experiments performed with 100% gasoline and 100% acetylene at full throttle by increments of 250 rpm between 1500 rpm and 3000 rpm were investigated. The effects of acetylene, methane and acetylene-methane mixtures on the engine performance and exhaust emissions were determined in the experiments made at 1500 rpm and 25% load. The energy and exergy analysis of the experiments performed with gasoline-acetylene mixtures  were carried out in stoichiometric conditions and in different air excess ratios for 1500 rpm and 50% load, and the effects of acetylene on energy distribution and exergy were investigated.
In the experiments performed at partial loads with gasoline-acetylene mixtures, it was detected that acetylene increased thermal efficiency and reduced all exhaust emissions  including nitrogen monoxide emissions at high air excess ratios. In the experiments carried out at different acetylene ratios under stoichiometric conditions, it was observed that the emission of unburned hydrocarbons decreased and nitrogen monoxide emissions increased with the increase of acetylene ratio in gasoline-acetylene mixtures. 

Keywords : SI engine; acetylene; gasoline; methane; emission; exergy.