Hava fazlalık katsayısının değişiminin HCCI bir motorda performans ve egzoz emisyonlarına etkisinin incelenmesi

Abstract

Son yıllarda, yakıt ekonomisinin arttırılması, gürültü ve kirletici emisyon seviyelerinin azaltılması için içten yanmalı motorlar ile ilgili pek çok araştırma yapılmaktadır. Bu çalışmada, PRF yakıt ile çalışan bir HCCI motorda farklı emme havası basıncı ve sıcaklık değerlerinde motorun performansında ve egzoz emisyonunda (CO, CO2, ve NOx (NO,NO2)) meydana gelecek değişimler, SRM Suite yazılımı kullanılarak silindir içerisindeki yanma modellenmiştir. Yanma simülasyonları yapılırken PRF yakıtın yanmasını simüle edebilmek için program içine gömülü olarak bulunan 138 bilesen ve 633 reaksiyon içeren kimyasal kinetik mekanizma kullanılmıştır. Analiz dört zamanı içermekte olup; emme, sıkıştırma, yanma ve genişleme anındaki verileri sunmaktadır. Krank açısına göre elde edilen egzoz emisyonları, silindir basıncı, yakıt sarfiyatı ve ısı yayılımı sonuçları deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda programın analiz yeterliliği sunulduktan sonra deney anında ölçülemeyen birtakım kimyasal reaksiyonlar ve yanma ürünleri de yapılan çalışmada elde edilmiştir. 3 boyutlu programlar bize her ne kadar yanma odası içerisindeki yanmayı görsel olarak görmemize katkı sağlasa da hem çözüm süresi hem de kısıtlı kimyasal kinetik mekanizma nedeniyle 0 boyutlu yazılımlar daha çok tercih edilmekte ve elde edilen sonuçların deneysel verilere yakınlığından da iyi sonuçlar verdiği görülmektedir.

In recent years, many research have been performed related to the internal combustion engines in order to increase fuel economy and reduce noise and pollutant emission levels. In this study, for primary reference fuelled (PRF) HCCI engine, the changes to occur in an engine's performance and exhaust emission (CO, CO2, ve NOx (NO, NO2)) at different intake air pressure and temperature values and combustion inside the cylinder will be modelled by using SRM Suite software. Chemical kinetic mechanism, which contains 138 components and 633 reactions that are embedded into the program, is used to simulate the combustion of the PRF fuel, during the combustion simulations. The analysis covers the four cycles, and provides data about suction, compression, combustion and expansion. The exhaust emission that are obtained according to the crank angle, cylinder pressure, fuel consumption and heat dissipation results will be compared with experimental data. Meanwhile, after the adequacy of program's analysis has been presented, some chemical reactions and combustion products which could not be measured during the experiment have also been acquired. Even the 3-dimensional programs provide us to see the combustion inside the combustion chamber, the 0-dimensional software are more preferred because of both the solution time and the limited chemical kinetic mechanism. Also, it is observed the better results from the affinity between the collected results and the experimental evidences.