HCCI (homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli) bir motorda nafta kullanımının motor performansına ve emisyonlara etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of naphtha use in an HCCI  (homogeneous charge compression ignitoin) engine on engine performance and emissions
Yazar: SAMET ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. CAN HAŞİMOĞLU
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bir dizel motor, homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli (HCCI) modda çalışır hale dönüştürülmüştür. HCCI modda çalışan motor ile yapılan deneylerde, farklı oranlarda hafif nafta ve benzin karışımları kullanılmıştır. HCCI modda yapılan deneylerde kullanılan yakıtlar; %100 hafif nafta, %90 hafif nafta + %10 benzin, %80 hafif nafta + %20 benzin, %70 hafif nafta + %30 benzin, %50 hafif nafta + %50 benzindir. HCCI modda çalışan motor ile yapılan deneylerde, farklı enjeksiyon süreleri ve motor hızlarında testler gerçekleştirilmiştir. Motor hızları 1100 d/d, 1300 d/d, 1500 d/d ve 1700 d/d olarak seçilmiştir. Deneylerde, 7 ms ile 15 ms aralığında 0,5 ms artımla farklı yakıt enjeksiyon sürelerinde motordan veri alınabilmiştir. %100 dizel yakıtı, motorun standart dizel modunda çalıştığı şartlarda referans olarak yapılan deneylerde kullanılmıştır.
HCCI modda yapılan deneylerdeki en yüksek tork değeri, %80 hafif nafta + %20 benzin karışımı kullanılan deneyde, 1500 d/d motor hızında, 13,575 Nm olarak ölçülmüştür. Dizel modda, standart dizel yakıtı kullanılarak yapılan deneyler ile HCCI modda, %100 hafif nafta kullanılarak yapılan deneyler kıyaslandığında, 1500 d/d motor hızında, döndürme momentinin %28,52, efektif gücün %28,76, özgül yakıt tüketiminin %25,16, HC emisyonunun %31,27 oranında azaldığı, NO emisyonunun ise tamamen ortadan kalktığı görülmüştür. 
Araştırmada elde edilen bulgulara göre, maksimum torkun ölçüldüğü 1500 d/d motor hızında yapılan deneylerde, karışım içerisindeki benzin oranının artması torkun artmasına ve motorun çalışma aralığının azalmasına sebep olmuştur. Karışımlardaki benzin oranı artışının; düşük motor hızlarında HC emisyonunu azalttığı görülürken, yüksek motor hızlarında yanmada meydana gelen düzensizlik ve vuruntu sebebiyle HC emisyonunu yükselttiği görülmüştür. NO emisyonları ise HCCI yanmasının düşük sıcaklıkta gerçekleşmesi sebebiyle tamamen ortadan kalkmıştır.

Abstract:
In this study, a diesel engine was converted to operate homogeneous charge compression ignition (HCCI) mode. In the experiments with the engine operating in HCCI mode, light naphtha and gasoline mixtures in different proportions were used. Fuels used in experiments in HCCI mode; 100% light naphtha, 90% light naphtha + 10% gasoline, 80% light naphtha + 20% gasoline, 70% light naphtha + 30% gasoline, 50% light naphtha + 50% gasoline. In the experiments with the engine operating in HCCI mode, tests were carried out at different injection duration and engine speeds. Engine speeds were selected as 1100 rpm, 1300 rpm, 1500 rpm and 1700 rpm. In the experiments, data was obtained from the engine at different fuel injection duration with an increment of 0.5 ms in the range of 7 ms to 15 ms. 100% diesel fuel was used in the tests performed as a reference under the conditions of the engine operating in standard diesel mode.
The highest torque value in the experiments conducted in HCCI mode was measured as 13,575 Nm at 1500 rpm engine speed in the experiment using 80% light naphtha + 20% gasoline mixture. At 1500 rpm engine speed, comparing the experiments made using standard diesel fuel in diesel mode and using 100% light naphtha in HCCI mode, torque 28.52%, effective power 28.76%, specific fuel consumption 25.16%, HC emission 31.27% decreased and NO emission completely disappeared.
According to the results obtained from the research, in the experiments conducted at 1500 rpm engine speed where the maximum torque was measured, the increase in the gasoline ratio in the mixture caused the torque to increase and the working range of the engine to decrease. Increase of gasoline ratio in mixtures; It has been observed that it reduces HC emission at low engine speeds, while it has been observed to increase HC emission due to the irregularity and knocking occurring in the combustion at high engine speeds. NO emissions have been completely eliminated due to the low temperature combustion of HCCl.