Biyodizel ile çalışan bir dizel motorda enjeksiyon parametrelerinin yanma, titreşim ve gürültü karakteristikleri üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi ve optimizasyonu

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Otomotiv Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Ali Çınar

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Gelişmekte olan ülkeler için enerji tedariği stratejik bir konudur ve bu nedenle kaynak çeşitliliği büyük önem taşır. Sürdürülebilir, çevreci ve yerli kaynaklar enerji bağımsızlığı açısından değerlidir. Fosil yakıtların tükenme riski ve çevresel etkileri nedeniyle, biyolojik kökenli alternatif yakıtlar öne çıkmaktadır. Dizel özelliklerine yakın performans sunan biyodizel, geleceğe yönelik umut verici bir alternatiftir. Bu tez çalışmasında, saf biyodizel (B100), dizel (D100) ve bunların karışımları olan B20 (dizel%80-biyodizel%20) kullanılarak pilot enjeksiyon yakıt miktarı ve enjeksiyon basıncı parametrelerinin yanma, emisyon, titreşim ve gürültü üzerine etkileri incelenmiştir. Testler, 1400 dev/dak sabit motor devrinde, 20, 40 ve 60 Nm motor yüklerinde, 750, 850 ve 950 bar enjeksiyon basınçlarında, %5 ve %10 pilot enjeksiyon yakıt miktarları ile tek enjeksiyon stratejisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması tek silindirli, 4 zamanlı, turbo şarjlı, su soğutmalı bir CRDI dizel motorda yapılmıştır. Taguchi L27(3³) ortogonal dizini sadece pilot enjeksiyon uygulamaları ve enjeksiyon basıncı uygulamaları için kullanılmış olup, enjeksiyon basıncı, pilot yakıt miktarı ve motor yükü gibi faktörlerin etkileşimleri analiz edilerek en uygun kombinasyonlar belirlenmiştir. Ayrıca lineer analiz ile faktörlerin katkı yüzdeleri hesaplanmış ve ANOVA (Varyans Analizi) yöntemi ile faktörlerin istatistiksel anlamlılığı test edilmiş, yanma verimliliğine bağlı olarak egzoz emisyonları üzerindeki etkilerin güvenilirliği doğrulanmıştır. B100 yakıtı titreşim ve gürültü açısından en sessiz çalışmayı sağlarken, D100 en yüksek basıncı ve CO₂ oluşumunu üretmiştir. B20 ise bazı koşullarda daha geç ve sert bir yanma davranışı göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre, gürültü açısından en uygun çalışma koşulu yüksek motor yükünde B100 yakıtı kullanımı iken, NOx emisyonu açısından en uygun koşul ise düşük motor yükü ve düşük enjeksiyon basıncıdır. Pilot %5 enjeksiyon uygulaması 60 Nm'de motor gürültüsünü 84 dBA ve 20 Nm'de titreşimini 2,7 m/s² önemli ölçüde düşürerek en etkili iyileştirmeyi sağlamıştır. B100 yakıtı ve %5 pilot enjeksiyon uygulamasıyla gerçekleştirilen testlerde, motor yükü 20 Nm'den 60 Nm'ye çıktıkça CO emisyonları 5,4 g/kWh ‘den 4,5 g/kWh ‘ye, THC emisyonları ise 0,47 g/kWh ‘den 0,21 g/kWh seviyesine gerilemiştir. Enjeksiyon basıncının artırılması atomizasyonu artırarak daha iyi bir yanmayı teşvik etmiştir. Böylece 60 Nm ve 950 bar şartlarında B100 ile CO ve THC emisyonları sırasıyla 5,6 g/kWh ve 0,4 g/kWh iken, B20 ile 5,7 g/kWh ve 0,5 g/kWh oluşmuştur. Aynı şartlarda gürültü düzeyi B100 ve B20 sırasıyla 90 dBA ve 92 dBA olarak elde edilmiştir. Pilot enjeksiyon uygulamaları, eksik yanma ürünleri olan CO ve THC emisyonları ile birlikte titreşim ve gürültüyü azaltırken, NOx emisyonlarında ise artışa neden olmuştur. Enjeksiyon basınçlarının etkisi pilot enjeksiyona göre daha az olmuştur.