Farklı yakıt karışımlarının ve çalışma parametrilerinin homojen dolgulu sıkıştırma ile ateşlemeli motor performansına etkileri

Abstract

Günümüzde araçların az yakıt tüketmesi ve çevreye daha az zarar vermesi hem ülkeler hem de kullanıcılar için bir gereklilik haline gelmiştir. Bu nedenle bilim adamları yeni arayışlar içine girmişlerdir. Bilindiği üzere benzin motorları egzoz gazları emisyonu yönünden avantajlı iken dizel motorları da yakıt tüketimi bakımından avantajlıdır. Son dönemdeki yeni eğilim, silindirlere alınan dolgunun hazırlanmasında bu iki motorun karışım hazırlama işlemlerinin birleştirildiği homojen karışımlı sıkıştırma ile ateşlemeli (HKSA) motor uygulamasıdır. Homojen karışımlı sıkıştırma ile ateşlemeli motorlardaki yanma işlemi; ne buji ile ateşlemeli motorlardaki gibi alev cephesi şeklinde, ne de sıkıştırma ile ateşlemeli motorlardaki gibi difüzyon alevi şeklinde gerçekleşir. Bu yeni yanma teknolojisinde; yanma, yanma odasının her noktasında aynı anda başlamaktadır. Yanmanın bu şekilde gerçekleştirilmesi ile, NOx ve partikül madde (PM) emisyonlarında azalma elde edilirken, motor veriminde artışlar olmaktadır. Bu çalışmada klasik bir dizel motoru homojen karışım ile çalışacak şekilde modifiye edilmiştir. Homojen karışım temin edebilmek için literatürde mevcut olan üç yöntemden ikisi uygulanmıştır. Bunlar; test yakıtlarının silindir içerisine deney motorunun püskürtme avansı ve püskürtme basıncı değiştirilerek erken püskürtülmesi (erken direkt enjeksiyonlu HKSA yanma metodu) ve test yakıtının tasarlanan enjeksiyon sistemi ile emme manifolduna emme zamanında ( port yakıt enjeksiyonlu HKSA yanma metodu) püskürtülmesidir. Bu yöntemlerde; test yakıtı olarak, dizel yakıtıyla %5, %10 ve %20 oranlarında harmanlanmış benzin-etanol ve dizel yakıtı ile ön karışım oluşturacak şekilde %10, %20 ve %30 oranlarında benzin-etanol kullanılmıştır. Ayrıca üçüncü bir yöntem olarak da; ısıtılan emme havası içerisine emme zamanında, tasarlanan enjeksiyon sistemi aracılığı ile benzin püskürtülerek dizel motoru, tam homojen modda çalıştırılmıştır. Yapılan bu deneysel çalışmaların, motor performans parametrelerine etkisi, karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışma sonucunda; mekanik ve ön karışım deneylerinde her iki yakıt karışımı, tam HKSA deneylerinde ise test yakıtı için motor gücü, döndürme momenti ve fren özgül yakıt tüketimi değerlerinde iyileşmeler gözlenmiştir.

Nowadays reducing fuel consumption of the cars and exhaust gas emissions has become a necessity for both countries and users. Because of this the scientists have begun in new researches. It is well known that gasoline engines have advantages in terms of exhaust emission, but diesel engines have advantages in terms of fuel consumption. Today the new trend is that; during the preparation of the charge which is taken into the cylinder is the application of ignition engine which is homogenous charge compression that for those two combined engine mixture. Homogenous charge compression ignition (HCCI) combustion process occurs neither flame front as spark ignition engines, nor diffusion flame as compression ignition engines. In this new technology; combustion starts in every points of combustion chamber at the same moment. Since the realization of combustion in this way, engine performance will increase while NOx and particle matter (PM) emission decreases. In this study, a classical diesel engine has been modified to operate with homogenous charge. To obtain homogenous charge, two of the methods, which there are three in literature have been applied. These are; injection advance of test engine for test fuel into cylinder and to be injected early by changing injection impression (early direct injection HCCI combustion method) and to be injected of test fuel with planned injection system and suction stroke into suction manifold. (port fuel injection HCCI combustion method). In these methods, diesel fuel and 5, 10 and 20 % gasoline or ethanol blends and 10, 20 and 30 % gasoline or ethanol premixed and in-cylinder injected diesel fuel were used as test fuels. Besides, as a third method, diesel engine was operated fully on homogenous charge compression ignition mode by injection of gasoline by means of the designed injection system also intake air was heated by an electrical resistant. The effects of those experimental studies to the engine performance parameters were investigated as comparatively. At the end of the study, it was observed that engine power, torque and brake specific fuel consumption values have been improved in mechanical and premixed fuel experiments for both of test fuels (ethanol-diesel, gasoline-diesel) and in fully HCCI experiments for the test fuel of gasoline.