Düşük sıcaklıkta yanmanın motor performans ve emisyonları üzerine etkileri
Effects of low temperature combustion on engine performance and emissions
- Tez No: 935408
- Danışmanlar: PROF. DR. MUAMMER ÖZKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 556
Özet
Dizel motorlarında yanma sonrası emisyon indirgeme ünitelerinin tüm işletme şartlarında yeterli azotoksit (NOx) ve partikül madde (PM) dönüşüm verimine sahip olmaması, regülasyonlara uyum açısından yanma esnasında ortaya çıkan NOx ve PM emisyonlarını azaltmayı zorunlu kılmaktadır. Aynı anda iki emisyonu da azaltan yanma stratejisi düşük sıcaklıkta yanma (DSY) olarak adlandırılmaktadır. Yakıt olarak sadece motorin kullanıldığında, ön karışımlı sıkıştırma ateşlemeli yanma stratejisi dizel motorlarını için en uygun DSY stratejisidir. Bu çalışmada tek ve çift fazda püskürtme stratejilerini kapsayacak şekilde ön karışımlı sıkıştırma ateşlemeli yanma incelenmiştir. Tek fazda püskürtmede literatür yardımıyla araştırma uzayı belirlenmiş, buna bağlı olarak deney tasarımı yapılmış, sonrasında önerilen noktalarda deneysel veriler elde edilmiş, deney sonuçları tek boyutlu simülasyon programında (AVL-Boost) doğrulanmış, doğrulama sonuçları ile yapay sinir ağı modeli kurulmuş ve deneysel verisi bulunmayan noktalar için AVL-Boost program girdisi olan parametrik katsayılar yaratılmış, nihayetinde 288 farklı nokta için sonuçlar elde edilmiş ve yorumlanmıştır. Tek fazdaki çalışma üç yakıt püskürtme kütlesi, üç motor hızı, dört püskürtme basıncı ve sekiz püskürtme avansını içermektedir. Çift fazda yakıt enjeksiyonda ise 18 noktadan deneysel veri alınmış ve bunlar AVL-Boost ortamında modellenmiştir. Bu aşamada iki ana püskürtme avansı, üç ön püskürtme avansı ve üç ön karışım oranı seçilmiştir. Sonuçların değerlendirilmesinde simülasyon çıktısı olarak tutuşma gecikmesi, yanma süreci, %50'lik kütlesel yanma kesri, yanma başlangıç sıcaklığı, pik yanma sıcaklığı, silindir içi pik basınç değeri, anlık basınç verileri, ısı açığa çıkış hızları, ortalama indike basınç, indike verim, indike özgül yakıt sarfiyatı, egzoz gaz sıcaklığı, karbon monoksit, NOx ve PM emisyonları ve bunların özgül emisyonları incelenmiştir. Aynı zamanda deneysel verilerde NO/NOx oranları da incelenmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre DSY bölgesinde motor gücünden bir miktar feragat ederek NOx ve PM'de düşüş sağlanabildiği, fakat PM emisyonlarında arzu edilen düşüşün tam olarak elde edilemediği, motor yükü arttıkça ortaya çıkan kazancın gerilediği ve hatta zaman zaman hiçbir kazanç elde edilemediği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In diesel engines, after-treatment units don't ensure sufficient NOx and PM conversion efficiency under all operating conditions. Therefore, it is mandatory to reduce NOx and PM emissions during combustion in order to comply with the regulations. A combustion strategy that reduces NOx and PM simultaneously is called as low temperature combustion (LTC). If only diesel fuel is used, the premixed charge compression ignition strategy (PCCI) is the most suitable LTC strategy for diesel engines. In this study, PCCI strategy is investigated for both single and two-phase injection. In single-phase injection, the design space was determined with the help of the literature, the design of experiment was built depending on design space, then experiments were carried out at the suggested points, the experimental results were validated in a one-dimensional simulation program (at AVL-Boost environment), an artificial neural network was built with the validated results, AVL-Boost parametric input coefficient was modelling for whole design space, and finally results were obtained and evaluated for 288 different points. The single-phase investigation included three fuel injection masses, three engine speeds, four injection pressures and eight injection advances. In dual-phase fuel injection, experimental data was taken from 18 points and modeled in the AVL-Boost environment. In this part, two main injection advances, three pre-injection advances and three premixing ratios were specified. In the evaluation of the results, ignition delay, combustion duration, 50% mass burned fraction, start of combustion temperature, peak firing temperature, peak in-cylinder pressure, pressure-crank angle diagrams, heat release rates, mean indicated pressure, indicated efficiency, indicated specific fuel consumption, exhaust gas temperature, carbon monoxide, nitrogen oxide and particulate matter emissions and their specific emissions were analyzed as simulation outputs. NO/NOx ratios were also discussed in the experimental investigation section. According to the results, nitrogen oxide and particulate matter emissions can be reduced with sacrificing engine power in the low-temperature combustion zone, but the PM reduction is not at the desired level. As the engine load increases, NOx and PM reduction decreases and sometimes even no gain can be observed.
Benzer Tezler
- Biyodizel kullanılan dizel motorlarda NOx emisyonlarının ve NOx emisyonları azaltma yöntemlerinin incelenmesi
Investigation of NOx emissions in diesel engines fuelled with biodiesel and NOx reduction methods
BİLAL AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAZIM USTA
- Dizel bir motorun rakım performansının turboşarj kompresörü optimizasyonuyla arttırılması
Increasing the altitude performance of a diesel engine via turbocharging compressor optimization
ENES ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSİN SAYAR
- Heavy duty diesel engine thermo mechanical fatigue analysis
Ağır vasıta dizel motorunun termomekanik yorulma ömrü analizi
ŞENER KANTÜRER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- Effect of split injection on combustion and emissions at full load condition
Tam yükte kademeli yakıt püskürtmenin egzoz emisyonları ve motor performansı üzerine etkisi
SONGÜL ŞENYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Modern iki zamanlı motorlarda verimi artırma yöntemlerinin incelenmesi
Examining the methods of improving efficiency in two stroke engines
MELİH MENGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERTUĞRUL ARSLAN