Tek silindirli bir dizel motorunda yanma süreçlerinin incelenmesi
Examination of combustion processes in a single cylinder diesel engine
Yazar: FETHİ BALABAN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN SERDAR YÜCESU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Dizel motorlar = Diesel engines ; Yakıt püskürtme sistemleri = Fuel injection systems ; Yanma = Combustion

Özet:
Geçmişten günümüze kadar teknolojinin gelişmesinin yanı sıra artan petrol fiyatı ve egzoz emisyonlarının küresel ısınmaya doğrudan etkisi dizel motorlarında yeniliğe zorlamıştır. Dizel motorlarda yanmayı iyileştirmek, performansını arttırmak, yakıt tüketimini ve egzoz emisyonlarını azaltmak için pek çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada elektronik kontrollü enjeksiyonlu, su soğutmalı, normal emişli, tek silindirli bir dizel motorda enjeksiyon süresinin ve sprey açısının dizel motorun yanma ve emisyon karakteristiklerine etkisi incelenmiştir. Çalışmada ilk olarak tek silindirli dizel motorda deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerin ardında Converge CFD yazılımı kullanılarak deney motorunun doğrulama çalışması yapılmıştır. Deney motorunun doğrulaması yapıldıktan sonra farklı enjeksiyon süresi ve sprey açısına göre simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda artan enjeksiyon süresi ile birlikte silindir içerisinde silindir içi basıncın, ısı yayılım oranın ve yanma veriminin azaldığı, emisyon değerlerinde ise yine azalmaların olduğu ancak is emisyonun 8,25 °KMA enjeksiyon süresinde daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Yapılan simülasyon çalışmalarında en yüksek silindir içi basıncın 4 °KMA enjeksiyon süresinde yaklaşık olarak 101 bar (yaklaşık 3,7 °KMA ÜÖNs), en düşük silindir içi basıncın ise 10 °KMA enjeksiyon süresinde yaklaşık olarak 82 bar (yaklaşık 5,1 °KMA ÜÖNs) olarak elde edildiği sonucuna varılmıştır. Sprey açısı analiz sonuçları incelendiğinde en yüksek silindir içi basıncın 77° sprey açısında yaklaşık olarak 86,7 bar, en düşük silindir içi basıncı ise 60° ve 62° sprey açılarında yaklaşık olarak 85,3 bar olarak elde edilmiştir. Emisyon değerleri incelendiğinde ise maksimum HC ve NOx emisyonlarının 70° sprey açısında, en yüksek is ve CO emisyonları ise 60° ve 62° sprey açılarında meydana geldiği gözlemlenmiştir. 70° sprey açısında daha yüksek açılarda ise emisyonlarda iyileşmeler tespit edilmiştir.

Abstract:
In addition to the developments in technology from past to present, rising oil prices and exhaust emission direct effect on global warming has imposed modifications on diesel engine. Lots of studies have been done to enhance combustion, increase engine performance, decrease fuel consumption and exhaust emission. In this study, in the electronic controlled injection, water cooled, normally aspirated, single cylinder diesel engine, effect of injection durations and spray angles were researched on the combustion and emission characteristics of diesel engine. In the study, firstly in the single cylinder diesel engine experiments were conducted. Then, the validation study of experiment engine was done using Converge CFD software. Simulation studies were achieved at different injection durations and spray angles. In this study result, it was confirmed that the combustion efficiency decreased due to the decrease in-cylinder pressure and heat release rate with the increase in the injection duration. Also, emission values decreased but highest soot emission value was observed at the 8,25 °CA injection duration. In the simulation studies, the result was that, highest in-cylinder pressure was obtained approximately 101 bar (approximately 3,7 °CA), minimum in-cylinder pressure was obtained approximately 82 bar (approximately 5,1 °CA). With increase to spray angles the changing in-cylinder pressure and heat release rate value extreme differences were not observed. At 77° spray angle, highest in-cylinder pressure was obtained to be approximately 86,7 bar. The minimum in-cylinder pressure was obtained approximately 85,3 bar at 60° and 62° spray angles. It was observed that highest HC and NOx emissions were obtained at 70°, highest soot and CO emissions were obtained at 60° and 62°. Finally, at greater than 70°, emissions values have improved.