Investigation of The Effect of Ethanol Fumigation on Energy Distribution in a Diesel Engine

Abstract

In order to meet the energy need, petroleum-derived fuels are already being used throughout the world as in our country. With increasing industrialization and population density and consequently the amount of vehicles, the tendency towards oil increases, which leads to depletion of resources. Considering the decrease in oil reserves and the negative effects of oil on the environment, the tendency towards alternative fuels increases. In this experiment, thermodynamic analyzes were performed for a water-cooled, single-cylinder direct injection diesel engine. Energy analyzes were carried out when the engine was operated with four different fuels at different speeds between 1200 rpm and 2400 rpm by increasing 200 rpm. First, standard diesel (STD) was used as direct fuel injection. Then 20% ethanol (E20, 25% ethanol (E25 and 30% ethanol (E30) is sprayed from the intake manifold by means of electronical controlled ethanol injection system. The effect of diesel engine with these fuels on the energy analysis parameters was investigated. As a result of this study; overall improvements in emissions and reductions in engine performance were observed. While the most efficient speed for standard diesel, E25 and E30 fuels is 1400 rpm, it is determined as 1600 rpm for E20 fuel. It is seen that E30 fuel can be used as an alternative to standard diesel for 2000 rpm and higher cycles

Keywords

• Ethanol
• Fumigation
• Energy analysis

Bir Dizel Motoruna Etanol Fumigasyonunun Enerji Dağılımına Etkisi

Abstract

Enerji ihtiyacını karşılamak için ülkemizde olduğu gibi dünya genelinde de hâlihazırda petrol türevli yakıtlar kullanılmaktadır. Artan sanayileşme ve nüfus yoğunluğu ve buna bağlı olarak taşıt miktarı ile birlikte petrole olan eğilim daha da artmakta, bu durum kaynakların tükenmesine yol açmaktadır. Petrol rezervlerinin gün geçtikçe azalması ve petrolün çevreye olan olumsuz etkileri göz önüne alındığında alternatif yakıtlara olan yönelim artmaktadır. Bu çalışmada su soğutmalı, tek silindirli direkt enjeksiyonlu bir dizel motorda farklı yakıt karışımları kullanılarak motorun enerji değişimleri incelenmiştir. Motorun 1200 d/d ile 2400 d/d arasında 200’er d/d aralıklarla farklı devir sayıları için dört farklı yakıtla çalıştırıldığı durumdaki enerji analizleri yapılmıştır. Öncelikle yakıt olarak standart dizel (STD) kullanılmıştır. Sonra sırası ile hacimsel olarak %20 etanol (E20), %25 etanol (E25) ve %30 etanol (E30) olacak şekilde etanol emme manifoldundan elektronik kontrollü etanol enjeksiyon sistemi yardımıyla püskürtülmüştür. Dizel motorun bu yakıtlarla kullanılmasının enerji analiz parametrelerine etkisi araştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda; motor performansında düşüşler, özgül yakıt sarfiyatında artış gözlemlenmiştir. Standart dizel, E25 ve E30 yakıtları için en verimli devir 1400 d/d iken, E20 yakıtı için 1600 d/d olarak tespit edilmiştir. 2000 d/d ve üst devirler için E30 yakıtının standart dizele alternatif olarak kullanılabileceği görülmektedir.

Keywords

• Etanol
• Fumigasyon
• Enerji analizi

References

1. [1] B. Demir, “Küçük Ölçekli Bir Biyodizel Sisteminin Oluşturulması, Elde Edilen Pamuk Yağı Metil Esterinin Motor Performans testleri, Enerjetik ve Ekserjetik Değerlendirilmesi,” Doktora Tezi, Güneş Enerjisi Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ege Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2009.
2. [2] E. Şenveli, “Etanol Katkılı Yakıt Kullanımının Motor Performansına ve Emisyonlara Etkisinin İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.
3. [3] İ. Ayaz, “Dizel Motorlarda Biyo-Etanol, Biyo-Dizel ve Dizel Yakıtı Karışımlarının Motor Yüküne Bağlı Olarak Kullanılabilirliğinin Deneysel Araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2014.
4. [4] İ. Gündüz, “Etanol Katkılı Atık Kızartma Yağlarının Bir Dizel Motorunda Kullanılabilirliğinin Araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Otomotiv Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2017.
5. [5] B. Sayın, “Biyo-yakıt Kullanan Bir Dizel Motor İçin Enerji ve Ekserji Analizi Üzerine Bir Deneysel Çalışma,” Yüksek Lisans Tezi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye, 2014.
6. [6] M. Özdemir, “Bir Dizel Motorda Biyo-dizel ve Etanol Kullanımının Motor Performansı ve Emisyonlara Etkisinin Araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye, 2011.
7. [7] G. Çaylar, “İçten Yanmalı Motorlarda Yakıta Etanol Katkısının Motor Emisyon ve Performansına Etkisi,” Yüksek Lisans Tezi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2018.
8. [8] M. E. Tat, “Cetane Number Effect On The Energetic And Exergetic Efficiency Of A Diesel Engine Fuelled With Biodiesel,” Fuel Processing Technology, c. 92, ss. 1311-1321, 2011.

9. [9] Ü. Ünver, Ö. Kaynaklı ve M. Kılıç, “İçten Yanmalı Motorlarda Ekserji Analizi Üzerine Bir Çalışma,” Otomotiv Kongresi Dergisi, ss. 161-167, 2002.
10. [10] M. J. Moran, H. N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 3. baskı, John Wiley & Sons, New York.