Biyodizel ve EGR Kullanılan Bir Dizel Motorunda Motor Performansını ve NO Emisyonunu Etkileyen Faktörlerin Taguchi Yöntemi ile Optimizasyonu
Optimization of Factors Affecting Engine Performance and NO Emissions in a Diesel Engine Using Biodiesel and EGR by Taguchi Method
Yazar: Çangal, Çiçek; Ayhan, Vezir
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 9 No. 5, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Biyodizel,EGR,Taguchi optimizasyonu,Motor performansı,NO emisyonu ; Biodiesel,EGR,Taguchi optimization,engine performance,NO emission

Araç motorlarında petrol kökenli yakıtlara bağımlı kalındığı sürece çevre kirliliğinin tehlikeli boyutlara ulaşması yadsınamaz bir gerçektir. Ayrıca fosil yakıt kaynaklarının azalması farklı yakıt arayışlarını zorunlu hale getirmiştir. Dolayısıyla günümüzde alternatif yakıtları geliştirme çabaları ve bu yakıtların araç motorlarında kullanılması yaygınlaşmaktadır. Bunun yanı sıra egzoz emisyon standartlarındaki kısıtlayıcı yasalar gereği yenilenebilir alternatif yakıtlarla birlikte emisyon azaltıcı yöntemlerin de kullanılması gereklidir. Bu amaçla bu çalışmada, tek silindirli direkt püskürtmeli ve tam yükte çalışan bir dizel motoruna farklı oranlarda biyodizel (B10, B20 ve B50) ve egzoz gazı resirkülasyonu (EGR) (%10, %15 ve %20) uygulanarak motor performans ve NO emisyonlarındaki değişimler deneysel olarak araştırılmıştır. Deney tasarımının Taguchi optimizasyon yöntemi ile yapıldığı çalışmada L16 ortogonal dizisi kullanılmış, böylece deneyler esnasında zaman ve maliyetten tasarruf edilerek motor performansı ve NO emisyonunun optimizasyonu yapılmıştır. Motor performansı ve NO emisyonu üzerinde etkili faktörler olarak biyodizel, EGR ve devir seçilmiş ve bu faktörlerin farklı seviyeleri kullanılmıştır. Sinyal/Gürültü (S/N) analizi sonucunda motor parametreleri açısından en iyi kombinasyonlar belirlenmiştir. Daha sonra faktörlerin etki dereceleri ANOVA (varyans) analizi ile test edilmiştir. Son olarak doğrulama deneyleri yapılmış ve Taguchi optimizasyonu sonucu elde edilen iyileşmeler standart motor sonuçlarıyla karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Motor döndürme momenti ve özgül yakıt sarfiyatı (ÖYS) açısından optimum sonuçlar B20 yakıtında, EGR uygulanmadığında (EGR0) ve 1600 d/d’da elde edilmiştir. Taguchi optimizasyonu sonucu momentte %1,11’lik, ÖYS’de ise %0,67’lik bir iyileşme kaydedilmiştir. NO emisyonunda ise Taguchi optimizasyonu sonucunda %92,3’lük bir iyileşme meydana gelmiştir. ANOVA analizi sonucunda faktörlerin performans parametreleri üzerinde %99 ile %99,99 arasında etkili oldukları saptanmıştır.

It is an undeniable fact that environmental pollution reaches dangerous levels as long as the use of petroleum-based fuels in vehicle engines. In addition, the decrease in fossil fuel resources has made it necessary to search for different fuels. Therefore, efforts to develop alternative fuels and the use of these fuels in vehicle engines are becoming widespread today. In addition, in accordance with the restrictive laws in the exhaust emission standards, emission reduction methods should be used together with renewable alternative fuels. For this purpose, in this study, changes in engine performance and NO emissions were investigated by applying different rates of biodiesel (B10, B20 and B50) and exhaust gas recirculation (EGR) (10%, 15% and 20%) to a single cylinder direct injection diesel engine operating at full load. The L16 orthogonal sequence was used in the study where the experimental design was made with Taguchi optimization method, thus optimization of engine performance and NO emission was performed by saving time and cost during the experiments. Biodiesel, EGR and speed were selected as factors affecting engine performance and NO emission, and different levels of these factors were used. As a result of Signal/Noise (S/N) analysis, the best combinations in terms of engine parameters were determined. Then, the effect degrees of the factors were tested by ANOVA (variance) analysis. Finally, validation experiments were conducted and improvements obtained as a result of Taguchi optimization were given in comparison with standard engine results. Optimum results in terms of engine torque and brake specific fuel consumption (BSFC) were obtained in B20 fuel, when EGR is not applied (EGR0) and at 1600 rpm. As a result of Taguchi optimization, an improvement of 1.11% in moment and 0.67% in BSFC was recorded. An improvement of 92.3% was achieved in NO emission as a result of Taguchi optimization. As a result of ANOVA analysis, factors were found to be effective between 99% and 99.99% on performance parameters.