Tek silindirli bir dizel motorda ön ısıtmalı biyodizel yakıt kullanımının motor performansı, egzoz emisyonları ve silindir-içi yanma üzerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of preheated biodiesel usage on engine performance, exhaust emissions and in-cylinder combustion in a single cylinder diesel engine
Yazar: CANER ERMAN
Danışman: PROF. DR. NURİ YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Motor performansı = Motor performance

Özet:
Bu çalışmada, ANTOR marka 3 LD 510 model tek silindirli bir dizel motor devreye alınmıştır. Dinamometre sistemi su hattı bağlantıları ve motor yakıt sistemi gerekli montajları yapılarak çalışır duruma getirilmiştir. Öncelikli olarak eurodizel yakıt kullandığı çalışma koşulları için motorun performans ve emisyon testleri gerçekleştirilmiştir. ALBİYOBİR firması tarafından atık kızartma yağının esterlenmesi ile elde edilen biyodizel yakıtın motor performans ve egzoz emisyon testleri yapılmıştır. Motor egzoz hattından olan atık ısıdan faydalanmak yakıt girişi için ön ısıtma sağlayacak bir ısı değiştiricisi tasarlanarak imal edilmiştir. Dizel yakıta oranla yüksek viskozite değerlerine sahip olan biyoyakıtlara, viskozite değerlerinin düşürülmesi için yakıt ön ısıtma işlemi uygulamalarına literatürde rastlanmaktadır. Bu çalışmada da atık kızartma yağından elde edilen biyodizel yakıta egzoz hattı ısı değiştiricisi ile ön ısıtma uygulanmıştır. Yakıt giriş sıcaklığının egzoz emisyonları ve motor performansı üzerindeki etkisi irdelenmiştir. Dizel yakıt ve atık kızartma yağından elde edilen biyodizel yakıtın farklı yakma prosesleri için silindir-içi basınç ve gaz örnekleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Basınç transdüseri kullanılarak silindir içi maksimum basınç değerleri farklı motor çalışma koşulları için karşılaştırılmıştır. Yüksek hızlı gaz örnekleme sistemi kullanılarak silindir içinden farklı piston konumları için gaz numuneleri alınmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde; saf dizel yakıta oranla atık kızartma yağından elde edilen biyodizel yakıtının daha düşük seviyede HC ve CO emisyonu yaydığı ancak daha yüksek egzoz sıcaklığı ve daha yüksek NOx emisyonu yaydığı tespit edilmiştir. Atık kızartma yağından elde edilen biyodizel kullanımı ile motor performans değerleri dizel yakıta oranla azalmaktadır. Atık kızartma yağından elde edilen biyodizel yakıta uygun ön ısıtma sıcaklığı uygulamalarının motor performans ve egzoz emisyon değerleri üzerinde olumlu etkiler yarattığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler : Yüksek Hızlı Gaz Örnekleme, Silindir-içi Emisyon ve Yanma, Ön ısıtma, Biyodizel

Abstract:
In this study, ANTOR 3 LD 510 single cylinder diesel engine was utilized. Dynamometer water lines and engine fuel feed lines were assembled. Firstly, the performance and emission tests of the engine were done by using euro-diesel fuel. Then the performance and emission tests for biodiesel, that was produced from waste frying oil with esterification process method by ALBİYOBİR company, were also performed. In order to pre-heat fuel by using waste heat of engine exhaust line, a heat exchanger was designed and produced. There are some studies in the literature, application of preheat process in order to reduce viscosity values of bio-fuels, which are higher than diesel fuel. In this study, the preheating process by using exhaust line heat exchanger was applied on biodiesel fuel produced from waste frying oil. The effects of fuel inlet temperature to the engine performance and emissions were investigated. For different combustion conditions, in-cylinder pressure and gas sampling measurements were performed for diesel and waste frying oil biodiesel fuels. In-cylinder maximum pressure values that were measured by pressure transducer were compared for different operating conditions. Gas samples were taken at different piston positions by using high speed gas sampling system. All in all, it was observed that the waste frying oil biodiesel produced HC and CO emissions less than diesel and higher exhaust temperatures than diesel fuel and so, produced more NOx emissions. In usage of waste frying oil biodiesel, the engine performance values decreased compared to diesel fuel. It was observed that by applying the preheat process to biodiesel fuel positively effects on engine performance and exhaust emissions.Key Words : High Speed Gas Sampling, In-Cylinder Emission and Combustion, Preheating, Biodiesel