İçten yanmalı motorlarda ekserji analizi
The exergy analysis of internal combustion engines
Yazar: SEMİH BACİK
Danışman: PROF. DR. MUAMMER ÖZKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, 4 zamanlamalı 4 silindirli direk püskürtmeli turbo sıkıştırmalı yeni nesil bir dizel motor üç farklı enjeksiyon basıncı ve üç farklı motor suyu sıcaklığında test edilmiştir. Tüm test ölçümlerinde, yanma prosesi esnasında püskürtülen yakıt miktarı, ön enjeksiyon zamanlaması, ana enjeksiyon zamanlaması, ön ve ana enjeksiyon püskürtülen yakıt miktarları, emilen hava basıncı ve motor devri kalibrasyon stratejisinde sabitlenmiştir. Test adımları olarak 93.4 , 103.4 ve 113.4 MPa yakıt basıncı noktaları ve 90 °C , 60 °C ve 40 °C motor suyu sıcaklıkları seçilmiş olup, toplamda 9 farklı rejim test edilmiştir. Test sonuçları analiz edilerek elde edilen sonuçlardan, NOX, CO, CO2, İs, Ortalama indike basınç, ortalama efektif basınç, ekserji verimi, enerji verimi, egzoz kayıpları, egzoz ekserjisi, soğutuma kayıpları, soğutma ekserjisi, intercooler kayıpları, intercooler ekserjisi, motor bloğu kayıpları, motor bloğu ekserjisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. 
Sonuçlar incelendiğinde, Sabit motor suyu sıcaklığında Yakıt enjeksiyon basıncının arttırıldığı deney noktalarında yanma sıcaklığında belirgin bir artış gözlemlenmiştir. Sabit yakıt enjeksiyon basıncı noktalarında motor suyu sıcaklığının düşürüldüğü deney noktalarında yanma sıcaklığında bir miktar düşüş gözlemlenmiştir.Yakıt enjeksiyon basıncının arttırılması durumunda yanma sıcaklıkları artmaktadır. Yanma sıcaklığının artışı nedeniyle NOX emisyonlarında artış meydana gelmiştir. Yakıt enjeksiyon basıncının artmasınan kaynaklı NOX emisyonlarının, seçilen deney noktalarında motor suyu sıcaklığının azaltılarak düşük miktarda iyileştirilebileceği görülmüştür. Ekserji kategorisinde en yüksek miktar egzoz ekserji değeridir. Sonuçlar düşünüldüğünde egzoz üzerinde hala geri kazanılabilecek oranda enerji potansiyeli olduğu görülmektedir.

Abstract:
In this study, a new generation of 4-cylinder 4-cylinder direct injection turbocharged diesel engine was tested at three different injection pressures and three different engine water temperatures. In all test measurements, the amount of fuel injected during the combustion process, the pre-injection timing, the main injection timing, the pre- and main injection sprayed fuel quantities, the absorbed air pressure and the engine speed are fixed in the calibration strategy. As test steps, 93.4, 103.4 and 113.4 MPa fuel pressure points and 90'C, 60 ,C and 40 veC engine water temperatures were selected and a total of 9 different regimens were tested. From the results obtained by analyzing the test results, NOX, CO, CO2, Is, Average indicated pressure, average effective pressure, exergy efficiency, energy efficiency, exhaust losses, exhaust exhaustion, cooling losses, cooling exergy, intercooler losses, intercooler exergy, engine block losses, motor block exergy were examined comparatively.
When the results were examined, a significant increase in the combustion temperature was observed at the test points where the fuel injection pressure was increased at constant engine water temperature. At the fixed fuel injection pressure points, the combustion temperature is decreased in the test point where the engine water temperature is lowered. NOX emissions increased due to increased combustion temperature. It has been observed that the NOX emissions caused by the increase in fuel injection pressure can be reduced to a small extent by reducing the engine water temperature at the selected test points. In Exergy category, the highest amount is exhaust exergy value. When the results are considered, it is seen that there is still energy potential on the exhaust which can be recovered.