Ticari bir motorda benzin-jp8 karışımlarının motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effects of gasoline-jp8 mixtures on engine performance and emissions in a commercial engine
- Tez No: 958511
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH KANTAROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, çift bujili ateşleme sistemine sahip ticari bir motor (Honda L13A4 i-DSI) üzerinde benzin ve benzin-JP8 yakıt karışımlarının yanma davranışları hem motor testleri hem de bu test sonuçlarına dayanarak oluşturulan 3 boyutlu (3B) silindir içi yanma HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) modeli kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, motorun kritik tork devri olan 2800 d/dk'da, toplamda 22 farklı yakıt tipi için inceleme yapılmıştır. Her bir yakıt için 20 farklı motor parametresi ölçülerek değerlendirme yapılmıştır. HAD analizlerinde, testlerde ölçülen lambda değeri kullanılarak yakıt-hava karışımı tanımlanmış, modelleme süreci testlerdeki kontrol parametreleri ile desteklenmiştir. Tüm analizler tam gaz konumunda ve sabit 2800 d/dk motor devrinde gerçekleştirilmiştir. HAD simülasyonları da her biri farklı oranlarda JP8 içeren 22 farklı karışım için uygulanmıştır. Çalışmada JP8 yakıtı, alışılmışın dışında bir alternatif yakıt olarak benzinle kütlesel olarak %0, %5, %10, %15, %20, %25, %30, %35, %40, %45 ve %50 oranlarında karıştırılarak değerlendirilmiştir. Bu karışımların motor performansı ve emisyonlar üzerindeki etkileri hem deneysel hem de sayısal olarak analiz edilmiştir. Deneysel çalışmalar motor test tezgahında gerçekleştirilmiş; motor performansı tork, güç, özgül yakıt tüketimi (ÖYT), ortalama efektif basınç (OEB) ve hacimsel verim gibi parametreler üzerinden değerlendirilmiştir. Sayısal çalışmalar ise Ansys-Forte 22R1 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş olup, model motorun bir silindirini ve bu silindire ait emme ve egzoz hattı bileşenlerini detaylı şekilde içermektedir. 3B modelde ayrıca silindir içi basınç, sıcaklık ve emisyonların krank mili açısına göre değişimleri hesaplanmış, radyal ve eksenel sıcaklık dağılımı konturları oluşturulmuştur. Deneysel olarak egzoz hattından CO, CO₂, HC, NOₓ, O₂ ve lambda değerleri ile egzoz gazı sıcaklığı ölçülmüş, sayısal modelde ise bu değerler krank mili açısına bağlı olarak hesaplanmıştır. Motorun katalog verisine göre 2800 d/dk'de 119 Nm olan maksimum tork değeri, benzinle yapılan testlerde 105,84 Nm olarak ölçülmüş ve bu fark %11,059 olarak belirlenmiştir. JP8 oranının artmasıyla birlikte (sırasıyla %0-5-10-15-20-25-30-35-40-45-50) benzinle karşılaştırıldığında tork, güç ve ortalama basınçta sırasıyla %0,501 - %2,731 aralığında artışlar gözlemlenmiştir. Emisyonlar açısından incelendiğinde, CO emisyonları, JP8'in %45 oranında karıştırıldığı yakıtta %53,418 oranında azalmıştır. CO₂ emisyonları, aynı karışımda %12,76 artmıştır. HC emisyonları, %50 JP8 içeren karışımda %46,392 oranında azalmıştır. NOₓ emisyonları, %50 JP8 içeren karışımda %262,493 oranında artış göstermiştir. Sonuç olarak, JP8 ilavesinin özellikle düşük ve orta düzey karışım oranlarında motor performansını artırdığı, CO ve HC emisyonlarını azalttığı, ancak yanma sıcaklıklarının artmasına bağlı olarak NOₓ ve CO₂ emisyonlarını yükselttiği belirlenmiştir. Bu çalışma, benzin-JP8 karışımlarının ticari benzinli motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılabilirliğini değerlendiren kapsamlı bir deneysel ve sayısal analiz sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, çift bujili ateşleme sistemine sahip ticari bir motor (Honda L13A4 i-DSI) üzerinde benzin ve benzin-JP8 yakıt karışımlarının yanma davranışları hem motor testleri hem de bu test sonuçlarına dayanarak oluşturulan 3 boyutlu (3B) silindir içi yanma HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) modeli kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, motorun kritik tork devri olan 2800 d/dk'da, toplamda 22 farklı yakıt tipi için inceleme yapılmıştır. Her bir yakıt için 20 farklı motor parametresi ölçülerek değerlendirme yapılmıştır. HAD analizlerinde, testlerde ölçülen lambda değeri kullanılarak yakıt-hava karışımı tanımlanmış, modelleme süreci testlerdeki kontrol parametreleri ile desteklenmiştir. Tüm analizler tam gaz konumunda ve sabit 2800 d/dk motor devrinde gerçekleştirilmiştir. HAD simülasyonları da her biri farklı oranlarda JP8 içeren 22 farklı karışım için uygulanmıştır. Çalışmada JP8 yakıtı, alışılmışın dışında bir alternatif yakıt olarak benzinle kütlesel olarak %0, %5, %10, %15, %20, %25, %30, %35, %40, %45 ve %50 oranlarında karıştırılarak değerlendirilmiştir. Bu karışımların motor performansı ve emisyonlar üzerindeki etkileri hem deneysel hem de sayısal olarak analiz edilmiştir. Deneysel çalışmalar motor test tezgahında gerçekleştirilmiş; motor performansı tork, güç, özgül yakıt tüketimi (ÖYT), ortalama efektif basınç (OEB) ve hacimsel verim gibi parametreler üzerinden değerlendirilmiştir. Sayısal çalışmalar ise Ansys-Forte 22R1 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş olup, model motorun bir silindirini ve bu silindire ait emme ve egzoz hattı bileşenlerini detaylı şekilde içermektedir. 3B modelde ayrıca silindir içi basınç, sıcaklık ve emisyonların krank mili açısına göre değişimleri hesaplanmış, radyal ve eksenel sıcaklık dağılımı konturları oluşturulmuştur. Deneysel olarak egzoz hattından CO, CO₂, HC, NOₓ, O₂ ve lambda değerleri ile egzoz gazı sıcaklığı ölçülmüş, sayısal modelde ise bu değerler krank mili açısına bağlı olarak hesaplanmıştır. Motorun katalog verisine göre 2800 d/dk'de 119 Nm olan maksimum tork değeri, benzinle yapılan testlerde 105,84 Nm olarak ölçülmüş ve bu fark %11,059 olarak belirlenmiştir. JP8 oranının artmasıyla birlikte (sırasıyla %0-5-10-15-20-25-30-35-40-45-50) benzinle karşılaştırıldığında tork, güç ve ortalama basınçta sırasıyla %0,501 - %2,731 aralığında artışlar gözlemlenmiştir. Emisyonlar açısından incelendiğinde, CO emisyonları, JP8'in %45 oranında karıştırıldığı yakıtta %53,418 oranında azalmıştır. CO₂ emisyonları, aynı karışımda %12,76 artmıştır. HC emisyonları, %50 JP8 içeren karışımda %46,392 oranında azalmıştır. NOₓ emisyonları, %50 JP8 içeren karışımda %262,493 oranında artış göstermiştir. Sonuç olarak, JP8 ilavesinin özellikle düşük ve orta düzey karışım oranlarında motor performansını artırdığı, CO ve HC emisyonlarını azalttığı, ancak yanma sıcaklıklarının artmasına bağlı olarak NOₓ ve CO₂ emisyonlarını yükselttiği belirlenmiştir. Bu çalışma, benzin-JP8 karışımlarının ticari benzinli motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılabilirliğini değerlendiren kapsamlı bir deneysel ve sayısal analiz sunmaktadır.
Benzer Tezler
- Buji ateşlemeli motorda benzin-jp8-amorf elementel bor karışımlarının motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of gasoline-jp8-amorphous elemental boron mixtures on engine performance and emissions in a spark ignition engine
ALİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH KANTAROĞLU
- Buji ateşlemeli motorda benzin-aseton ve benzin-dimetil eter karışımlarının motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin sayısal ve deneysel incelemesi
Numerical and experimental investigation of effects of gasoline-acetone and gasoline-dimethyl ether mixtures on engine performance and emissions in spark ignition engine
EMRAH KANTAROĞLU
- Ticari bir otomobil motorunda benzine cng katkısının motor performansına ve emisyonlarına etkisinin had analizi ile incelenmesi
Investigation of the effects of gasoline cng addition to engine performance and emissions in a commercial automobile engine by had analysis
ABDULKADİR YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU
- Buji ateşlemeli motorda saf ve karışımlı alternatif yakıtların motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin sayısal ve deneysel incelemesi
Numerical and experimental investigation of engine performance and emissions for pure and mixed alternative fuels on a spark ignition engine
AHMET ALPER YONTAR
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU
- Performance and emission characteristics of butanol and gasoline mixtures in a spark ignition engine
Bütanol ve benzin karışımlarının buji ateşlemeli bir benzinli motorda performans ve egzoz emisyonlarına olan etkilerinin incelenmesi
CUMALİ ÇELİKTEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR AYDIN