-

Abstract

In this study, a simulation was developed in MATLAB program for a single cylinder, normally aspirated, direct injection diesel engine cycle. As a result of simulation engine performance curves have been obtained at full load, range of one degree crank angle, at different engine speeds (1000–4000 d/d), at different compression ratios (16,20,24) and in different air excess coefficients (1.3,1.5,1.7). It was determined that in-cylinder pressure and heat release increased with the increase ofcompression ratio at 1.5 excess air coefficient.It was also seen that in-cylinder pressure and heat release decreased with the increase of excess air coefficient when compression ratio was held constant at 20. It was concluded that compression ratio and excess air coefficient affected combustion process and engine performance. As a result, engine performance improved with the increase of compression ratio while decreasing with the increase of excess air coefficient

Keywords

• Diesel engine, engine performance, thermodynamic analysis

Bir Dizel Motorunun Bilgisayar Yardımı İle Termodinamik ve Performans Analizi

Abstract

Bu çalışmada, dört zamanlı, tek silindirli, normal emişli, direkt püskürtmeli bir dizel motorunun çevrim analizi için MATLAB programında bir simülasyon geliştirilmiştir. Simülasyon sonucunda; tam yükte krank mili açısına bağlı olarak farklı motor hızlarında (1000–4000 d/d), farklı sıkıştırma oranlarında (16,20,24) ve farklı hava fazlalık katsayılarında (1.3,1.5,1.7) silindir basıncı, sıcaklık ve motor performans eğrileri elde edilmiştir. 1.5 hava fazlalık katsayısı değerinde sıkıştırma oranı arttıkça silindir içi basıncın arttığı, ısı dağılımının azaldığı görülmüştür. Sıkıştırma oranı 20 değerinde hava fazlalık katsayısı arttıkça silindir içi basınç ve ısı dağılımının azaldığı görülmüştür. Sıkıştırma oranı ve hava fazlalık katsayısının silindir içi yanma işlemini ve motor performansını etkilediği görülmüştür. Sonuçta, sıkıştırma oranı arttıkçamotor performansının artmış, hava fazlalık katsayısı arttıkça azalmıştır.

Keywords

• Dizel motoru, motor performansı, termodinamik analiz

References

1. Polat, S., “Dört zamanlı, tek silindirli, değişken sıkıştırma oranlı bir dizel motorunun bilgisayar yardımı ile teorik simülasyonu ve performans analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-2,(2010).
2. Çetinkaya, S., “Dört zamanlı buji ile ateşlemeli bir motor simülasyonu”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-30,(1987) Horstman, D., “Effects of sparktimingandcompressionratio behavior”, CFR Test Engine, 1-7, (2001). on engine
3. Kodah, Z. H., Soliman, H.S., Quadis, M.A., And Jahmany, Z.A., “Combustion in a sparkignition engine”, AppliedEnergy, 66 (3): 237-250,(2000).
4. Alla, G. H.,“Computersimulation of a four- strokesparkignition engine”, Energy Conversion & Management,43 (8): 1043-1061,(2002).
5. Lansky, L., “Diesel engine modellingandcontrol”, MScThesis, Czech Thecnical University, Prague, 6-58,(2008).
6. Etiz, U., “Simulation of thecombustionprocess in a sparkignition engine on a personalcomputer”, MScThesis, Metu Graduate School of Natural And Applied Sciences, Ankara, 1-9,(1994).
7. Öztürk, E.,“İki zamanlı direkt püskürtmeli bir dizel motorunun bilgisayar yardımı ile performans analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 3-71,(2003).
8. Safgönül, B., Ergeneman, M., Arslan, H. E. Ve Sorusbay, C.,“İçten Yanmalı Motorlar”, Birsen Yayınevi, İstanbul, 38-41, 196-205,(2008).

9. Heywood, J.B., “InternalCombustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill, London, 486- 494,(1988).
10. Borat, O., Balcı, M. Ve Sürmen, A., “İçten Yanmalı Motorlar, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim 197,(1992). Ankara, 85
11. Caudwell, D. R., Trusler, J. P. M., Vesovic, V., AndWakeham, W. A.,”Theviscosityanddensity of n-dodeacneand n-octadecane at pressureupto 200 MPaandtemperaturesupto 473 K” , International Journal 1352,(2007). 25 (5): 1339
12. Challen, B., AndBaranescu, R., “Diesel Engine 2nd Reference Heinemann, Oxford, 22-24,(1999). ed.”, Butterworth- Winterbone, D.E.,
13. ThermodynamicsForEngineers”, McGraw- Hill, Oxford, 164-171,(1996). “Advanced
14. Assael, M. J., Trusler, J. P. M. And Tsolakis, T. F., “ThermophysicalProperties ImperialCollegePress, London, 314-320,(1998). Of Fluids”,
15. Erduranlı, P., “Buji ile ateşlemeli tek silindirli değişken sıkıştırma oranlı bir motorun teorik simülasyonu”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 7-69, (2003).
16. Galindo, J., Climent H., Plá, B., Jiménez, V.D., “CorrelationsforWiebefunctionparametersforcomb ustionsimulation Applied 1199,(2010). 31: 1190
17. Kannan, K., AndUdayakumar, M., “Modeling of nitricoxideformation singlecylinderdirectınjectiondiesel usingdiesel-wateremulsion”, AmericanJournal of AppliedSciences, 6(7): 1313-1320,(2009). in engine
18. Pulkrabek, W. W.,“Engineering Fundamentals of TheInternalCombustion Engine”, PrenticeHall, USA, 198-214,(2004). Eichelberg, G.,
19. “Somenewinvestigations on oldcombustion Engineering,148: 547-550,(1939). problems”, Zeng, P., AndAssanis, D.
20. N.,“Cylinderpressurereconstructionanditsapplicatio ntoheat 010922(2004). SAE Paper,
21. Seireg,A.A., FrictionAndLubricationInMechanical Design”, MarcelDekker, New York, 83-95,(2007). Blair, G. P., “Design
22. StrokeEngines”, Society of Automotive Engineers, Warrendale, 110-118,(1999). andSimulationFour- Venkatraman, M.,Devaradjane, G., of
23. “Experimentalinvestigation compressionratio, injectiontimingandinjectionpressure theperformance of a CI engine operatedwithdiesel- pungammethyl AutomobileandMechanicalEngineering,India, 118-119,(2010). of effect on ester blend”, Frontiers in
24. Anand, R.,Kannan, G. R., Reddy, K. R., Velmathi, “Theperformanceandemissions S., variablecompressionratiodiesel fuelledwithbio-dieselfromcottonseedoil”, Journal EngineeringandAppliedSciences,India, 83,(2009). of engine ARPN of 82
25. Mehdiyev, R., Arsalan, H., Ogün, K., Özcan, E., H., Teker, O.,“Pollutantemissionsreduction tractordieselengines”, Scientific Technical Union of 11,(2011). Babaoğlu, on of
26. MechanicalEngineering, Bulgaria, 10- Stewart, J.,Clarke, A., experimentalstudy of thedual-fuelperformance of a smallcompressionignitiondiesel operatingwiththreegaseousfuels”, AutomobileEngineering, 949-954,(2007). “An engine Journal of
27. Parlak, A.,“Bir diesel motorunda sıkıştırma oranı artışının Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(2): 171-177,(2003). etkisi”, Pamukkale
28. Roy, M. M.,“Performanceandemissions of a diesel engine biodieselblendswithspecialattentiontoexhaustodor” ,Canadian MechanicalSciencesandEngineering, 6,(2011). fueledbydiesel- Journal on 1- 2(1):