Egzoz atık ısı enerjisi destekli oksihidrojen alev jetinin motor yanma-performans ve emisyonlara etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of exhaust waste heat energy assisted oxyhydrogen flame jet on engine combustion-performance and emissions
- Tez No: 744550
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HABİB GÜRBÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 268
Özet
Bu tez çalışmasında, iki silindirli, su soğutmalı, propan yakıtlı buji ateşlemeli bir motorun egzoz atık ısı enerjisinden termoelektrik jeneratör (TEJ) yardımıyla DC elektrik enerjisi üretilmesi, DC elektrik enerjisi ile alkali su elektroliz ünitesinde oksihidrojen (HHO) gazının üretilmesi ve HHO gazı kullanılarak motorun buji yuvasına yerleştirilen ön yanma odası içerisinde oluşturulan alev jeti ile ana yanma odası içerisinde sağlanan yanma başlangıcının; silindir içi yanma parametreleri (yanma sıcaklık ve basıncı, yanmış kütle oranı), indike ve efektif motor performansı (güç, tork, özgül yakıt tüketimi), egzoz emisyonları ve çevresel faktörlere etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. 24 adet termoelektrik modülün kullanıldığı üç katmanlı, propan girişli TEJ ile motorun 1500–5000 d/d aralığında gerçekleştirilen deneylerde; TEJ'de motor devrine bağlı olarak 10–90 W aralığında üretilen DC elektrik enerjisi ile alkali su elektroliz hücresinde 12,9–942 mL/d aralığında HHO gazı üretilmiştir. TEJ'de 4500 d/d motor devri ile maksimum %3,02 enerji dönüşüm verimi elde edilmiştir. Ön yanma odasında HHO gazı ile oluşturulan alev jeti ile ana yanma odasında yanma başlangıcının sağlandığı deneylerde; 2300 d/d sabit motor devri, ½ gaz kelebeği açıklığı ile çalışılan tüm hava fazlalık katsayısında [HFK(λ)=0,9–1,4] değerleri ve HHO miktarları (0,4–1,0 L/d) için alev jeti ile yanma başlangıcının, indike ve efektif motor parametrelerinde iyileşme, CO ve HC emisyonlarında azalma, CO2 ve NOx emisyonlarında artış ve çevresel faktörlerde iyileşme sağladığı tespit edilmiştir. Tüm HFK'larda alev jeti ile yanma başlangıcının silindir içi yanma parametreleri ve çevrimler arası farkta dikkate değer oranda iyileşme sağladığı görülmüştür. Bununla birlikte, HHO miktarının artışı ile silindir içi yanma, indike ve efektif motor parametreleri, egzoz emisyonları ve çevresel faktörlerdeki iyileşmelerde dikkate değer oranda artış gözlenmiştir. Son olarak, alev jeti ile yanma başlangıcının etkisinin λ=0,9'dan λ=1,4'e doğru arttığı, özellikle λ=1,3 ve λ=1,4'te alev jeti ile yanma başlangıcının daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Ancak, tüm HFK'larda HHO miktarının 0,7 L/d'den 1,0 L/d'ya çıkartılması ile alev jeti ile yanma başlangıcının etkisi azalmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, firstly, the generation of DC electrical energy from the exhaust waste heat energy of a two-cylinder, water-cooled, propane-fueled spark-ignition engine with the help of a thermoelectric generator (TEJ); secondly, the production of oxyhydrogen (HHO) gas in the alkaline water electrolysis unit with DC electrical energy; and thirdly, the combustion initiation is provided in the main combustion chamber with the flame jet created by HHO gas in the pre-combustion chamber placed instead of the spark plug. Finally, the effects of this newly created advanced ignition system on in-cylinder combustion parameters (combustion temperature and pressure, mass fraction burned), indicated and effective engine performance (power, torque, specific fuel consumption), exhaust emissions, and environmental factors were experimentally investigated. In experiments with a three-layer, propane-input TEG using 24 thermoelectric modules in the engine speed range of 1500–5000 rpm; with DC electrical energy produced in the range of 10–90 W depending on the engine speed by the TEG, HHO gas was produced in the range of 12.9–942 mL/min in the alkaline water electrolysis cell. In TEG, a maximum energy conversion efficiency of 3.02% was reached at 4500 rpm. In the experiments in which the combustion initiation is provided in the main combustion chamber with the flame jet created with HHO gas in the pre-combustion chamber, for 2300 rpm constant engine speed, ½ throttle opening, all excess air ratio (λ=0.9–1.4) values and HHO amounts (0.4–1.0 L/min), it has been determined that combustion initiation with a flame jet provides an improvement in indicated and effective engine parameters; a reduction in CO and HC; an increase in CO2 and NOx; and improvements in environmental factors. In all λ values, it was observed that the combustion initiation with the flame jet provided a remarkable improvement in the in-cylinder combustion parameters and the cyclic variation. On the other hand, with the increase in the amount of HHO, a remarkable increase was observed in the improvements in in-cylinder combustion, indicated and effective engine parameters, exhaust emissions, and environmental factors. Finally, it has been determined that when λ increases from 0.9 to 1.4, the combustion initiation effect with the flame jet increases, the flame jet combustion initiation is more effective, especially at λ=1.3 and λ=1.4. However, by increasing the amount of HHO from 0.7 L/min to 1.0 L/min in all λ values, the effect of combustion initiation by flame jet has decreased.
Benzer Tezler
- Soğuk çalıştırma koşullarında araç kabin içi ısıtma için egzoz atık ısı destekli gizli ısı depolama sisteminin çalışma parametrelerinin belirlenmesi
Determination of operating parameters of the exhaust waste heat assisted latent heat storage system for vehicle cabin heating in cold operating conditions
HÜSEYİN CAHİT HAMAMCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HABİB GÜRBÜZ
- Güneş enerjisi destekli ısı borulu ısı eşanjörü ile egzos ısısının geri kazanımı
Başlık çevirisi yok
MESUT TURAN
- Adıyaman iklim şartlarında havalı güneş kollektörleri ile mahal ısıtılmasının araştırılması
Investigation of space heating with solar air collectors in Adiyaman climatic conditions
İBRAHİM SANCAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
EnerjiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSAMETTİN BULUT
- Egzoz atık ısı enerjisinin faz dönüşüm malzemesi yardımıyla depolandığı termal enerji depolama sisteminin ergime süreci üzerine deneysel bir çalışma
An experimental study on the melting process in energy storage system using phase change material to store exhaust waste heat energy
HİMMET EMRE AYTAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HABİB GÜRBÜZ
- Taşıt egzoz gazı atık ısı enerjisinden elektrik enerjisinin üretilmesi için termoelektrik jeneratörün modellenmesi
Modeling thermoelectric generator for electrical energy production from vehicle exhaust gas waste heat energy
ÜMİT TOPALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HABİB GÜRBÜZ