DI Bir Dizel Motorunda Optimum Buhar Püskürtme Oranı ve Yakıt Püskürtme Zamanının Taguchi Metodu ile Deneysel Olarak Belirlenmesi

Abstract

Dizel motorlarının çalışma prensibi gereği atmosfere saldığı NOx ve PM emisyon değerleri oldukça yüksektir. NOx emisyonlarının oluşumuna neden olan en büyük etken silindir içi yanma sonu ulaşılan yüksek sıcaklıklardır. NOx emisyonlarını azaltmak için silindir içi sıcaklığın düşürülmesi gerekmektedir. Ancak, silindir içi sıcaklığın düşürülmesi, motor performansını ve diğer emisyonları olumsuz yönde etkilemektedir. Dolayısıyla NOx emisyonlarını azaltırken performansın olumsuz etkilenmemesini sağlayan tekniklerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tekniklerden biri buhar enjeksiyonu yöntemidir. Bu çalışmada, Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak, tam yük şartlarında, farklı motor devirlerinde çalışan bir DI dizel motoruna farklı oranlarda buhar enjeksiyonu ve yakıt püskürtme avansı değerlerinde yakıt enjeksiyonu yapılmasının motor performans ve emisyon karakteristiklerine etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Her bir motor parametresi için optimum faktör seviyeleri Taguchi yöntemi ile belirlenmiştir. Motor performans ve NOx emisyonları açısından optimum değerler S20, 32 0KA ÜÖN’ dan önce ve 1600 d/d olarak tespit edilmiştir. Bu şartlarda çalışan motorda standart motor verilerine göre performans parametrelerinde iyileşmeler, NOx emisyonlarında dikkate değer oranlarda azalmaların meydana geldiği tespit edilmiştir

Keywords

• Buhar enjeksiyonu, Püskürtme avansı, Performans, Emisyonlar .

Determination with Taguchi Method of Optimum Steam Injection Rate and Fuel Injection Timing in a DI Diesel Engine Experimentally

Abstract

Due to the operating principle of the diesel engines, release in to atmosphere NOx and PM emissions is high. The greatest cause for the formation of NOx emissions is the high temperature values reached at the end of the cylinder combustion. In order to reduce NOx emissions, the temperature inside the cylinder must be reduced. However, the reduction in cylinder temperature affects engine performance and other emissions negatively. Techniques need to be developed to ensure that NOx emissions are reduced while performance is not adversely affected. One of these techniques is steam injection. In this study, the effect of steam injection and fuel injection timing at different ratios on engine performance and emission characteristics for a DI diesel engine operating under full load conditions at different engine speeds was experimentally investigated using the Taguchi experimental design method. The optimum factor levels for each engine parameter are determined by the Taguchi method. In terms of engine performance and NOx emissions, optimum values were determined as S20, 32 oCA bTDC and 1600 rpm. It has been found that the engine operating under these conditions improves performance parameters and reduces NOx emissions considerably compared to standard engine data.

Keywords

• Steam injection, Fuel injection timing, Engine performance, Emissions .

References

1. [1] V. Ayhan., “Bir Dizel Motoruna Buhar Enjeksiyonunun NOx Ve İs Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması”, SAÜ, FBE, Doktora Tezi,2009.
2. [2] V. Ayhan, İ. Cesur, A. Parlak, B. Boru, “Bir Dizel Motoruna Buhar Enjeksiyonunun Performansa Ve NOx Emisyonlarına Etkilerinin Araştırılması”, 10. Uluslararası Yanma Sempozyumu 9-10 Ekim 2008, Sakarya/Türkiye.
3. [3] A.Parlak, V. Ayhan, İ. Cesur, B.Boru, “Kısmi Yük Şartlarında Çalışan Bir Dizel Motoruna Buhar Enjeksiyonunun Etkileri”, 11th International Combustion Symposium, 24-27 June, 2010,Sarajevo, Bosn
4. [4] A.Parlak, V. Ayhan, Y. Üst, B.Şahin, İ.Cesur, B. Boru, “NOx Emisyonlarının Azaltılmasında Yeni Bir Yöntem: Elektronik Kontrollü Su Buharı Enjeksiyonu”, The First Global Conference on Innovation in Marine Technology And The Future of Maritime Transportation, 24-29 November, 2010, İstanbul-Turkey.
5. [5] A.Parlak, V. Ayhan, İ. Cesur, B.Boru, “ Endirekt Enjeksiyonlu Bir Dizel Motoruna Buhar Enjeksiyonunun Etkilerinin Araştırılması”, 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 Mayıs, 2011, Elazığ, Turkey.
6. [6] F. L. Dryer, “Water addition to practical combustion systems concepts and applications.” 16th International Syposium on Combustion, The Combustion Institute, pp. 321–336, Cambridge MA, Aug. 1976.
7. [7] M. Y. E. Selim, and S. M. S. Elfeky, “Effects of diesel/water emulsion on heat flow and thermal loading in a pre-combustion chamber diesel engine,” Applied Thermal Engineering., vol. 21, no.15, pp. 1565–1582, 2001.
8. [8] A.Parlak,H.Karabaş, İ.Özsert, V.Ayhan, İ. Cesur, “Application of Taguchi’s Methods to Investigate Factors Affecting Exhaust Emissions of a Diesel Engines Running With Tobacco Seed Oil Methyl Ester Blends”, International Jornaul Of Vehicle Design. Int. J. Vehicle Design, Vol. 59, Nos. 2/3, 196-211, 2012.

9. [9] Zhan-Yi Wu, Horng-Wen Wu, Cheng-Han Hung, Applying Taguchi method to combustion characteristics and optimal factors determination in diesel/biodiesel engines with portinjecting LPG, Fuel 117 (2014) 8–14.
10. [10] B. Rajesh Kumar, S. Saravanan, Balaji Sethuramasamyraja, D. Rana, Screening oxygenates for favorable NOx/smoke trade-off in a DI diesel engine using multi response optimization, Fuel 199 (2017) 670–683.
11. [11] T. Ganapathy, K. Murugesan, R.P. Gakkhar, Performance optimization of Jatropha biodiesel engine model using Taguchi approach, Applied Energy 86 (2009) 2476–2486.
12. [12] Horng-Wen Wu*, Zhan-Yi Wu, Combustion characteristics and optimal factors determination with Taguchi method for diesel engines port-injecting hydrogen, Energy 47 (2012) 411-420.
13. [13] S.Natarajan, K.Akash Trasy, N.Srihari, S.Raja, Effects of Injection Timing on CI Engine fuelled with Algae oil blend with Taguchi technique, Energy Procedia 105 ( 2017 ) 1043 – 1050.