Biyodizel ile çalışan bir dizel motorda enjeksiyon parametrelerinin yanma, titreşim ve gürültü karakteristikleri üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi ve optimizasyonu
Experimental investigation and optimization of the effects of injection parameters on combustion, vibration, and noise characteristics in a diesel engine operating on biodiesel
- Tez No: 1016876
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÇINAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
Energy supply is a strategic issue for developing countries, and therefore source diversification is highly important. Sustainable, environmentally friendly, and domestic sources are valuable for energy independence. Due to the risk of depletion and environmental impacts of fossil fuels, bio-based alternative fuels are gaining prominence. In this thesis study, the effects of pilot injection fuel quantity and injection pressure parameters on combustion, emissions, vibration, and noise were investigated using neat biodiesel (B100), diesel (D100), and their blends, specifically B20 (80% diesel-20% biodiesel). The tests were conducted at a constant engine speed of 1400 rpm, engine loads of 20, 40, and 60 Nm, injection pressures of 750, 850, and 950 bar, and pilot injection fuel quantities of 5% and 10% using a single injection strategy. The thesis study was conducted on a single-cylinder, 4-stroke, turbocharged, water-cooled CRDI diesel engine. The Taguchi L27(3³) orthogonal array was used only for pilot injection applications and injection pressure applications. The interactions of factors such as injection pressure, pilot fuel quantity, and engine load were analysed to determine the optimal combinations. Furthermore, the contribution percentages of the factors were calculated using linear analysis, and the statistical significance of the factors was tested using the ANOVA (Analysis of Variance) method, confirming the reliability of the effects on exhaust emissions based on combustion efficiency. B100 fuel provided the quietest operation in terms of vibration and noise, while D100 produced the highest pressure and CO₂ formation. B20 exhibited a slightly delayed and harder combustion behaviour under certain conditions. According to the results obtained, the optimal operating condition in terms of noise is the use of B100 fuel at high engine load, while the optimal condition in terms of NOx emissions is low engine load and low injection pressure. The pilot 5% injection application provided the most effective improvement by significantly reducing engine noise to 84 dBA at 60 Nm and vibration to 2.7 m/s2 at 20 Nm. In tests conducted with B100 fuel and a 5% pilot injection application, as the engine load increased from 20 Nm to 60 Nm, CO emissions decreased from 5.4 g/kWh to 4.5 g/kWh, and THC emissions decreased from 0.47 g/kWh to 0.21 g/kWh. Increasing the injection pressure has promoted better combustion by enhancing atomization. Thus, under conditions of 60 Nm and 950 bar, CO and THC emissions were 5.6 g/kWh and 0.4 g/kWh, respectively, with B100, while with B20 these were 5.7 g/kWh and 0.5 g/kWh. Under the same conditions, the noise levels for B100 and B20 were 90 dBA and 92 dBA, respectively. Pilot injection applications reduced vibration and noise along with CO and THC emissions, which are incomplete combustion products, but caused an increase in NOx emissions. The effect of injection pressures was less significant compared to pilot injection.
Benzer Tezler
- Experimental combustion analysis of diesel engine
Dizel içten yanmalı motorlarda yanmanın deneysel incelenmesi
TOLGAHAN KAYA
Doktora
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN AKIN KUTLAR
DR. ÖZGÜR OĞUZ TAŞKIRAN
- Kenevir yağı/dizel yakıt karışımları ile çalışan dizel motora titanyum dioksit maddesi eklenmesinin motor parametrelerinin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of adding titanium dioxide substance to diesel engine working with hemp oil / diesel fuel mixtures on engine parameters
AHMET SAMED KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN ŞİMŞEK
- Dizel ve biyodizel yakıtının bir dizel motorundaki silindir içi basınç değişimine bağlı ısı yayınımının incelenmesi
Investigation of heat release rate calculated from cylinder pressure of a diesel engine running on diesel and biodiesel fuel
SARPER ÖZKAYNAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN KALELİ
- Investigation of the effects of nanoparticle addition in diesel engine running with biodiesel/diesel fuel blends
Biyodizel/dizel yakıt karışımlarıyla çalışan dizel motorda nanoparçacık ilavesinin etkilerinin incelenmesi
ALI SALAM KHALEEL AL-GBURI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMET USLU
DOÇ. DR. DURAİD F. MAKI
- Biyodizel yakıt karışımları ile çalışan bir motorda püskürtme basıncının motor performansına ve egzoz emisyonlarına olan etkileri
The effects of injection pressure on engine performance and exhaust emissions in an engine running by biodiesel fuel blends
ALPER RAMAZAN KONUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUAT SARIDEMİR