DOĞALGAZ - DİZEL ÇİFT YAKITLI YANMA KONSEPTİNİN DENEYSEL VE TEORİK OLARAK İNCELENMESİ
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Otomotiv Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA DENİZ ALTINKURT
Danışman: Ali Türkcan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Çift yakıtlı yanma konseptiyle doğal gaz gibi yüksek oktan ve düşük karbon sayısına sahip yakıtlar yüksek verimli dizel motorlarda kullanılabilir. Ayrıca bu konsept, yüksek ısıl verim ve düşük kirletici emisyon potansiyeline sahiptir. Fakat özellikle düşük motor yüklerinde yanma verimi düşmekte, çevrimsel farklılıklar ve yanmamış HC emisyonları artmaktadır. Dizel enjeksiyon stratejileri ile bu parametreler etkili bir şekilde kontrol edilebilmektedir. Bu tez çalışmasında dizel enjeksiyon parametrelerinin, çift yakıtlı doğal gaz-dizel yanma ve emisyon karakteristiklerine etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada doğal gaz-dizel çift yakıtlı orta devirli ağır hizmet tipi bir dizel motorda testler gerçekleştirilmiştir. Doğal gaz emme manifolduna, dizel ise doğrudan silindir içerisine toplam yakıt miktarları sabit tutularak püskürtülmüştür. Farklı dizel enjeksiyon zamanları ve kütle oranlarında tek ve çift enjeksiyon modunda testler gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda enjeksiyon zamanının yanma fazının kontrolünde doğrudan etkili olduğu görülmüştür. Erken enjeksiyonlar ile yanma gecikerek kinetik kontrollü olmuş, silindir gaz basıncı ve ısı dağılım oranı azaltılmıştır. Yeterince erken I. enjeksiyon, uygun seçilen II. enjeksiyon zamanı ve enjeksiyon kütle oranı (EO); NOx, HC ve CO emisyonları, çevrimsel farklılıklar ve vuruntu parametrelerini aynı anda azaltabilmiştir. Motor çalışma sınırları içerisinde çift enjeksiyon stratejileriyle tek enjeksiyonla karşılaştırılabilir çevrimsel farklılıklar, HC emisyonları ve yanma veriminin yanında daha düşük NOx emisyonları elde edilmiştir. Nümerik çalışmada, enjeksiyon zamanı ve EO'nun yanma ve emisyon oluşumuna etkileri 3-B HAD simülasyonları ile incelenmiştir. Simülasyonlar sonucunda, erken enjeksiyon zamanlarının silindir içerisinde homojen sıcaklık dağılımı sağlayarak NOx oluşumunu azalttığı, ayrıca artan EO'nun daha iyi metan oksidasyonu sağladığı görülmüştür. Deneylerden daha yüksek EO'da gerçekleştirilen simülasyonlarda NOx ve HC emisyonlarının %66,1 ve %32,6'ya kadar azaltılabildiği görülmüştür. HC emisyonlarının çoğunluğunun doğal gaz kaynaklı olduğu, artan EO'larda üst segman boşluklarında kalan metanın önemli ölçüde azaldığı, dizelin ise bir miktar arttığı görülmüştür.