Dört zamanlı buji ateşlemeli bir motorun egzoz ısısı geri kazanımı ile altı zamanlı bir motora dönüştürülmesi ve motor performans ve emisyon karakteristiklerinin incelenmesi
Conversion of a four stroke spark ignition engine to six stroke engine with exhaust heat recovery and investigating of the engine performance and exhaust emission characteristics
Yazar: EMRE ARABACI
Danışman: PROF. DR. YAKUP İÇİNGÜR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Benzinli motorlar = Gasoline engines ; Buji ateşlemeli motorlar = Spark ignition engines ; Deney motoru = Research engine ; Otto motorlar = Otto motors ; Pistonlu motorlar = Reciprocating engines ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
Bu çalışmada, dört zamanlı, buji ateşlemeli, karbüratörlü, tek silindirli bir motor, su enjeksiyonu ile egzoz ısısı geri kazanımlı (su enjeksiyonlu), altı zamanlı motora dönüştürülmüş, idealleştirilmiş çevrim analizi yapılmış ve su enjeksiyon parametrelerinin motor performansına etkileri teorik olarak incelenmiştir. Deneylerde LPG yakıtı kullanılmış ve hava fazlalık katsayısı (HFK) 1'e ayarlanmıştır. Altı zamanlı motor deneyleri 2250-3500 min-1 motor hızı aralığında tam yükte yapılmış ve su enjeksiyon parametreleri incelenmiştir. Su enjeksiyonsuz ve su enjeksiyonlu altı zamanlı motor karşılaştırıldığında, su enjeksiyonu ile birlikte fren momenti ortalama %12,27, yakıt tüketimi ortalama %2,02 ve ısıl verim ortalama %10,10 artmış, özgül yakıt tüketimi ortalama %8,87 azalmıştır. Bununla birlikte CO, HC ve NO emisyonu maksimum gücün elde edildiği motor hızına ulaşıncaya kadar azalmıştır. Dört zamanlı motor deneyleri su enjeksiyonlu altı zamanlı motorun en iyi performansı için elde edilen moment eğrisinin elde edildiği yüklerde yapılmıştır. Dört zamanlı motor, altı zamanlı motorun moment değerine göre çalıştırıldığında, altı zamanlı motorun özgül yakıt tüketimi ortalama %26,88 ve yakıt tüketimi ortalama %9,69 fazla olmuştur. Aynı moment değeri için, altı zamanlı motorun ısıl verimi, dört zamanlı motorun ısıl veriminden ortalama %7,55 daha fazla olmuştur. CO ve NO emisyonlarında belirgin bir iyileşme olmuştur. Altı zamanlı motorun egzoz gazı ve gövde sıcaklıkları dört zamanlı motora göre karşılaştırıldığında, egzoz gazı sıcaklığı ortalama %6,51 ve gövde sıcaklığı ortalama %2,21 azalmıştır.

Abstract:
In this study, a single cylinder engine with four-stroke, spark ignition, carburetor has been converted to a six-stroke engine with a water injection, exhaust heat recovery (water injection), its idealized conversion is analyzed and the effects of water injection parameters on engine performance is theoretically investigated. In the experiments, LPG fuel is used and air excess coefficient (HFK) is set to 1. The six-stroke engine experiments have been implemented in 2250-3500 min-1 engine speed range at full load and the water injection parameters are explored. In the comparison between six-stroke engine water injection and injectionless, the brake torque is increased 12.27% on average, the fuel consumption is increased 2.02% on average and thermal efficiency is increased 10.10% on average, specific fuel consumption has been decreased 8.87% on average. However, the CO, HC and NO emissions decreased until it reaches the engine speed when the maximum power is obtained. Experiments with water-injected four-stroke engine have been implemented at the loads which are obtained from moment curve where the six-stroke engine gives the best performance. When the four-stroke engine runs acoording to the six-stroke engine moment value, the specific fuel consumption has been 26,88% bigger on average and the fuel consumption has been 9.69% bigger on average. At the same moment value, the thermal efficiency of the six-stroke engine the engine has been 7.55% more than the four-stroke engine. There has been a marked improvement in CO and NO emissions. In the comparison of exhaust gas and body temperatures between the six-stroke engine to the four-stroke engine, the exhaust gas temperature has been decreased 6.51% on average and hull temperature has been decreased 2.21% on average.