• Ana Sayfa

Metanol-Dizel Yakıtları Kullanılan Common-Rail Bir RCCI Motorda Metanol İçeriğinin Yanma Karakteristiklerine Etkisinin İncelenmesi

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MUSTAFA TEMÜR

Danışman: Cenk Sayın

Özet:

Dünyada insan nüfusunun ve taşıt sayısının artmasına bağlı olarak artan emisyon kirliliği insan sağlığını ve doğayı olumsuz etkilemektedir. Bu kirletici emisyonlar, atmosferde sera gazı ve partiküllerin birikmesine neden olur. Bu da günümüzde, başta iklim değişikliği ve hava kirliliği olmak üzere birçok soruna yol açmaktadır. Dizel ve benzin motorlarının avantajlarını birleştiren RCCI motorlar, daha verimli ve temiz bir yanma sağlayan yenilikçi bir düşük sıcaklıkta yanma konseptidir. Bu konseptte, yüksek reaktiviteli ve düşük reaktiviteli olmak üzere en az iki farklı türde yakıt kullanılmaktadır.

Bu yapılan çalışmada, düşük sıcak yakıtı olarak, yüksek oktan sayısı ile bilinen bir alkol yakıtı olan metanol ile geleneksel dizel yakıtı kullanılmıştır. Dört silindirli, turboşarjlı, su soğutmalı, common-rail yakıt enjeksiyon sistemine sahip bir dizel motor, emme manifolduna metanol yakıtı püskürtecek yeni bir enjektör eklenmesiyle birlikte RCCI yanma konseptine dönüştürülmüştür. Deneyler 1750 d/d sabit hızda ve dört farklı motor yükünde (40 Nm, 60 Nm, 80 Nm ve 100 Nm) gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada kullanılan metanol, 12,19 ve 26 g/d (M12, M19 ve M26) olmak üzere üç farklı kütlesel debide motora gönderilmiş, elde edilen sonuçlar dizel yakıtı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. 

Yapılan deneysel çalışmada, geleneksel sıkıştırma ile ateşlemeli motorun emme manifolduna bir benzin enjektörü takılarak, düşük reaktiviteli yakıt olan metanol püskürtülmüş ve RCCI yanma moduna dönüştürülmüştür. Deneylerde, emme havasına metanol püskürtmenin yanma özellikleri (silindir basıncı, ısı dağılım oranı, kümülatif ısı dağılımı, basınç artış oranı, tutuşma gecikmesi, yanma süresi), motor performans parametreleri (özgül yakıt tüketimi, özgül enerji tüketimi, volümetrik verim) ve emisyonlar (HC, NOx, CO2, O2 ve is) üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Deneyler sonucunda, kullanılan metanol oranının artmasıyla birlikte basınç artış oranı değerinin vuruntu limitini geçtiği tespit edilmiştir ve özgül yakıt tüketimi artmıştır. Motor yükü arttıkça maksimum silindir basınçlarının ve basınç artış oranlarının arttığı, maksimum ısı dağılım oranının ise azaldığı görülmektedir. Minimum tutuşma gecikmesi M12 yakıtı ile 40 Nm’de, 5,63 krank mili açısında meydana gelirken, maksimum tutuşma gecikmesi M26 yakıtı ile 80 Nm’de 15,12 krank mili açısında meydana gelmiş olup motor yükü arttıkça artan bir eğilim göstermektedir. En yüksek yanma süresi M26 yakıtıyla 100 Nm torkta elde edilirken, en düşük yanma süresi aynı yakıtla 40 Nm’de elde edilmiştir. Genel olarak artan yükle azalma eğilimi gösteren özgül yakıt tüketimi için minimum değer geleneksel dizel yakıtı için 100 Nm'de 231,11 g/kWh olurken, en yüksek değeri M21 yakıtı ile 40 Nm’de 350,49 g/kWh olmuştur. Özgül enerji tüketimi minimum değere 100 Nm’de geleneksel dizel yakıtı ile 9,82 MJ/kWh ile elde edilirken, en yüksek değere ise 40 Nm'de M26 yakıtı ile 12,54 MJ/kWh değeri hesaplanmıştır. Metanol oranı arttıkça NOx ve CO2 emisyonlarında önemli iyileşmeler gözlenirken, HC ve O2 emisyonlarında artış görülmüştür. İs emisyonu ise düşük yüklerde azalırken, yüksek yüklerde artma eğilimi göstermiştir.