Reaktif Kontrollü Sıkıştırma İle Ateşlemeli (RCCI) Bir Motorda Lamdanın Yanma Karakteristiklerine Etkileri

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 3, 1146 - 1156, 29.12.2017

Ahmet Uyumaz , Hamit Solmaz Fahrettin Boz Emre Yılmaz Seyfi Polat

Öz

Bu çalışmada reaktif kontrollü sıkıştırma ile ateşlemeli (RCCI) bir motorda lamdanın (λ) yanma karakteristikleri üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Dört zamanlı, dört silindirli benzinli bir motor tam yük şartlarında referans yakıt PRF40 (Primary reference fuel, %40 porttan izooktan, %60 direkt n-heptan) kullanılarak λ=0.83, λ=0.88, λ=1, λ=1.24, λ=1.61 ve λ=2.65 lamda değerlerinde sabit 40°C emme giriş sıcaklığı ve 1000 d/d motor devrinde çalıştırılmıştır. RCCI yanma modunda yanma karakteristikleri, indike termik verim, net iş, kümülatif ısı yayılımı ve özgül yakıt tüketiminin değişimleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda karışımın zenginleşmesi ile yanmanın rötara alındığı görülmüştür. Maksimum silindir içi basınç λ=0.83 ile elde edilmiştir. Lamda arttıkça indike termik verimin arttığı, özgül yakıt tüketiminin azaldığı görülmüştür. Maksimum indike termik verim λ=1.61’da %38.36 olarak belirlenmiştir. Karışımın daha da fakirleştirilmesi (λ=2.65) termik verimin azalmasına neden olmuştur. Test sonuçları aynı zamanda karışım fakirleştikçe çevrimsel farklılıkların arttığını, maksimum çevrimsel farklılığın λ=2.65 değerinde %5.91 olduğunu göstermiştir. RCCI motorda lamdanın yanma karakteristikleri ve yanma süresi üzerinde kayda değer etkilerinin olduğu görülmüştür

Anahtar Kelimeler

Reaktif Kontrollü Sıkıştırma İle Ateşlemeli Yanma, Lamda, İndike Termik Verim

Kaynakça

• Ansari, E., Poorghasemi, K., Irdmousa, B.K., Shahbakhti, M., Naber, J., 2016. Efficiency and Emissions Mapping of a Light Duty Diesel - Natural Gas Engine Operating in Conventional Diesel and RCCI Modes. SAE Technical Paper 2016-01-2309.
• Anonymous, 2005. 2,2,4-2-2-4Trimethylpentane-compound summary, PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information 26 March Identification and Related Records, (Retrieved March 2012).
• Benajes, J., Molina, S., García, A., Belarte, E., Vanvolsem, M. 2014. An investigation on RCCI combustion in a heavy duty diesel engine using incylinder blending of diesel and gasoline fuels. Applied Thermal Engineering, 63, 66-76.
• Can O., Cinar C., Sahin F., 2009. Effects of Premixed Gasoline Charge on HCCI-DI Engine Combustion and Exhaust Emissions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 24, 2, 229-236.
• Cinar, C., Uyumaz, A., Solmaz, H., Topgul, T. 2015. Effects of Valve liFt on the Combustion and Emissions of a HCCI Gasoline Engine. Energy Conversion and Management, 94, 159–168.
• Cinar, C., Uyumaz, A., Solmaz, H., Sahin, F., Polat, S., Yılmaz, E. 2015. Effects of Intake Air Temperature on Combustion, Performance and Emission Characteristics of a HCCI Engine Fueled With the Blends of 20% n-heptane and 80% isooctane Fuels. Fuel Processing Technology, 130, 275–81.
• Cinar, C., Uyumaz, A., Polat, S., Yılmaz, E., Can, Ö., Solmaz, H. 2016. Combustion and Performance Characteristics of an HCCI Engine Utilizing Trapped Residual Gas Via Reduced Valve Lift. Applied Thermal Engineering, 100, 586–594.
• Curran, S., Hanson, R., Wagner, R., 2013. Efficiency and Emissions Mapping of RCCI in a Light-Duty Diesel Engine. SAE Paper 2013-01-0289.
• Dempsey. A., Walker, N., Gingrich, E., Reitz, RD., 2014. Comparison of Low Temperature Combustion StrategiesFor Advanced Compression Ignition Engines With a Focus on Controllability. Combustion Science Technology, 86, 2, 210-41.
• Gürbüz, H., Buran, D. and Akçay, İ.H., (2013).An experimental study on performance and cyclic variations in a spark ignition engine fuelled with hydrogen and gasoline. J. of Thermal Science and Technology, 33, 1, 33-41.
• Hanson, R., Curran, S., Wagner, R., 2013. Effects of Biofuel Blends on RCCI Combustion in a Light-Duty, Multi-Cylinder Diesel Engine. SAE International 2013-01-1653.
• Hanson, R., Reitz, R., 2013. Transient RCCI Operation in a Light-Duty Multi-Cylinder Engine. SAE Paper 2013-24-0050.
• Heywood, J. B.,1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. New York: McGraw- Hill. Kokjohn, S.L., Hanson, R.M., Splitter, D.A., Reitz, R.D., 2010. Fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI): a pathway to controlled high-efficiency clean combustion. International Journal of Engine Research. 12, 209-226.
• Li, J., Yang, W.M., An, H., Zhao, D., 2015. Effects of fuel ratio and injection timing on gasoline/biodiesel fueled RCCI engine: A modeling study. Applied Energy, 155, 59-67.
• Li, Y., Jia, M., Chang, Y., Liu, Y., Xie, M., Wang, T., Zhou, L., 2014. Parametric Study and Optimization of a RCCI (Reactivity Controlled Compression Ignition) Engine Fueled With Methanol and Diesel. Energy, 65, 319-332.
• Liu, J., Yang, F., Wang, H., Ouyang, M., 2012. Numerical Study of Hydrogen Addition to DME/CH4 Dual Fuel RCCI Engine. International Journal of Hydrogen, 37, 8688-8697.
• Polat, S., 2016. An Experimental Study on Combustion, Performance and Exhaust Emissions in a HCCI Gasoline Engine Fueled with Diethyl Ether/ Ethanol Fuel Blends. Fuel Processing Technology, 143, 140-150.
• Polat, S., 2015. HCCI (Homojen Dolgulu Sıkıştırma İle Ateşlemeli) Bir Motorda Çalışma Parametrelerinin Yanmaya Etkilerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. Qian, Y., Ouyang, L., Wang, X., Zhu, L., Lu, X., 2015. Experimental studies on combustion and emissions of RCCI fueled with n-heptane/alcohols fuels. Fuel, 162, 239-250.
• Reitz, R.D., Duraisamy, G., 2014. Review of High Efficiency and Clean Reactivity Controlled Compression ignition (RCCI) Combustion in Internal Combustion Engines. Progress in Energy and Combustion Science, in-press. 1-60.
• Saxena, S., Bedoya, I.D., 2013. Fundamental Phenomena Affecting Low Temperature Combustion and HCCI Engines, High Load Limits and Strategies For Extending These Limits. Progress in Energy and Combustion Science, 39, 457-488.
• Solmaz, H., 2015. Combustion, Performance and Emission Characteristics of Fusel Oil in a Spark Ignition Engine. Fuel Processing Technology, 133, 20-28.
• Splitter, D., Wissink, M., DelVescovo, D., Reitz, R., 2013. RCCI Engine Operation Towards 60% Thermal Efficiency. SAE International, 2013-01-0279.
• Splitter, D., Hanson, R., Kokjohn, S., Wissink, M., Reitz, R., 2011. Injection Effects in Low Load RCCI Dual-Fuel Combustion. SAE Paper 2011-24-0047
• . Stone, R., 1999. Introduction to Internal Combustion Engines. Macmillan Press Ltd, ISBN 0-333-74013- 0,
• Tesseraux, I.; Toxicoll, Lett., 149, 295-300, (2004).
• Tong, L.,Wang, H., Zheng Z., Reitz, R., Yao, M., 2016. Experimental study of RCCI combustion and load extension in a compression ignition engine fueled with gasoline and PODE. Fuel, 181, 878-886.
• Uyumaz, A., Solmaz, H., 2016. RCCI Bir Motorda Enjeksiyon Zamanlaması ve Lamdanın Yanma ve Performans Karakteristikleri Üzerindeki Etkilerinin Deneysel İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım ve Teknoloji, 4(4):299-308.
• Uyumaz, A., Solmaz, H., 2017. Emme Havası Giriş Sıcaklığı ve Ön Karışımlı Yakıt Oranının RCCI Yanma Karakteristiklerine ve Motor Performansına Etkileri. Politeknik Dergisi, 20 (3) : 689-698.
• Uyumaz, A., 2015. An Experimental Investigation Into Combustion and Performance Characteristics of an HCCI Gasoline Engine Fueled With n-heptane, Isopropanol and n-butanol Fuel Blends at Different Inlet Air Temperatures. Energy Conversion and Management, 98,199–207.
• Walton, S.M., He, X., Zigler, B.T., Wooldridge, M.S., Atreya, A., 2006. An Experimental Investigation of Iso-octane Ignition Phenomen. Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, 2350 Hayward St., Ann Arbor, MI, USA 48109-2125. Submitted as a Full-Length Article to Combustion and Flame January 27, 2006.
• Zhao, H. 2007. HCCI and CAI Engines For the Automotive Industry. Cambridge England: Woodhead Publishing Ltd.
• Zhang, Y., He, BQ., Xie, H., Zhao, H., 2006. The Combustion and Emission Characteristics of Ethanol on a Port Fuel Injection HCCI Engine. SAE International Technical Papers, 2006-01-0631.