Yıl 2019, Cilt 12 , Sayı 3, Sayfalar 1217 - 1231 2019-12-31

Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi
Investigation of the Effects of Injection Timing on Engine Performance and Formation of Emission in Homogeneous Charge Compression Ignition Engines

Müjdat FIRAT [1] , İsmail TÜRKBAY [2]


Homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli motorlar düşük NOx ve is emisyonları sağlaması sebebiyle umut verici çalışma alanları olarak görülmektedir. Özellikle dizel yakıtının püskürtme stratejilerinin değiştirilmesiyle yanmanın iyileştirilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışma kapsamında dizel motor şartları altında homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli bir motor için krank açısına (KA) bağlı farklı püskürtme zamanlaması araştırılmıştır. Çalışma AVL-FIRE sayısal yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyon üst ölü noktadan (ÜÖN) önce sırasıyla -150KA, -120KA, -90KA, -60KA ve -30KA’nda başlayan zamanlamalar için incelenmiştir. Tüm püskürtme zamanlamaları için enjeksiyon ÜÖN’dan 5KA sonra tamamlanmıştır. Çalışmalar sonucunda erken enjeksiyon zamanlamalarında yüksek sıcaklıklar ve kısmen yüksek NOx ve is emisyonları elde edilmiştir. Özellikle -90KA ve -60KA gibi geciken enjeksiyon zamanlamalarında daha düşük NOx ve is emisyonları elde edilmiştir. Fakat enjeksiyonun daha geç yapılması durumunda ise CO emisyonlarının arttığı gözlenmiştir.

Homogeneous charge compression ignition engines are considered to be promising in studying areas due to their low NOx and soot emissions. Particularly, it is aimed to improve combustion by changing the injection strategies of diesel fuel. In this study, different spray timing for a homogeneous charge compression ignition engine was investigated under diesel engine conditions. Also, the AVL-FIRE numerical software was used in this study. Further, injection timing was examined at -150CA, -120CA, -90CA, -60CA and -30CA before the top dead center (BTDC). The injection was completed 5CA after TDC for all injection timings. The results showed that high temperatures, high NOx and soot emissions were obtained at early injection timing. Especially, lower NOx and soot emissions were obtained in the retarded injection timings such as -90KA and -60KA. However, in the case of late injection, CO emissions were increased.

  • AVL-FIRE User Guide, 2013.
  • Coskun, G. Demir, U. Soyhan, H. S. Turkcan, A. Ozsezen A. N. and Canakci, M. 2018. “An experimental and modeling study to investigate effects of different injection parameters on a direct injection HCCI combustion fueled with ethanol–gasoline fuel blends”, Fuel , 215, 879–891.
  • Combustion Module, 2013. AVL FIRE user Manual v.2013. 2, 2013.
  • Dukowicz, J.K. 1997. Quasi-steady droplet change in the presence of convection. informal report Los Alamos Scientific Laboratory, LA7997-MS.
  • Emission Module, 2013. AVL FIRE user Manual v.2013. 2, 2013.
  • Fang, Q. Fang, J. Zhuang, J. and Huang, Z. 2012. “Influences of pilot injection and exhaust gas recirculation (EGR) on combustion and emissions in a HCCI-DI combustion engine”, Applied Thermal Engineering, 48, 97-104.
  • Jafarmadar, S. Nemati, P. and Khodaie, R. 2015. “Multidimensional modeling of the effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on exergy terms in an HCCI engine fueled with a mixture of natural gas and diesel”, Energy Conversion and Management , 105, 498–508.
  • Khandal, S.V. Banapurmath, N.R. Gaitonde V.N. and Hiremath, S.S. 2017. “Paradigm shift from mechanical direct injection diesel engines to advanced injection strategies of diesel homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines- A comprehensive review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70, 369–384.
  • Kozarac, D. Taritas, I. Vuilleumier, D. Saxena S. and Dibble, R. W. 2016. “Experimental and numerical analysis of the performance and exhaust gas emissions of a biogas/n-heptane fueled HCCI engine”, Energy, 115, 180-193.
  • Lapuerta, M. Hernandez, J.J. and Gimenez, F. 2000. “Evaluation of exhaust gas recirculation as a technique for reducing diesel engine NOx emissions”, Proc Inst Mech Eng Part D J Autom Eng, 214, 85–93.
  • Liu, A.B. Reitz, R.D. 1993. “Modeling the Effects of Drop Drag and Break-up on Fuel Sprays”. SAE 930072.
  • Mathivanan, K. Mallikarjuna J. M. and Ramesh A. 2016. “Influence of multiple fuel injection strategies on performance and combustion characteristics of a diesel fuelled HCCI engine – An experimental investigation”, Experimental Thermal and Fluid Science, 77, 337–346.
  • Naber, J.D. Reitz, R.D. 1988. “Modeling Engine Spray/Wall Impingement.” SAE-880107.
  • O'Rourke, P.J. 1989. “Statistical Properties and Numerical Implementation of a Model for Droplet Dispersion in Turbulent Gas” J. Comput. Physics 83, 1989.
  • Suzuki, H. Koike, N. Ishii H. and Odaka, M. 1997. “Exhaust purification of diesel engines by homogeneous charge with compression ignition part1: experimental investigation of combustion and exhaust emission behavior under pre-mixed homogeneous charge compression ignition method”, SAE Paper No. 970313.
  • Turkcan, A. Altinkurt, M. D. Coskun, G. and Canakci, M. 2018. “Numerical and experimental investigations of the effects of the second injection timing and alcohol-gasoline fuel blends on combustion and emissions of an HCCI-DI engine”, Fuel, 219, 50–61.
  • Yao, M.F. Zheng, Z.L. and Liu, H.F. 2009 “Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines”, Prog. Energ. Combust. Sci., 35, 398-437.
  • Yousefzadeh, A. and Jahanian, O. 2017. “Using detailed chemical kinetics 3D-CFD model to investigate combustion phase of a CNG-HCCI engine according to control strategy requirements”, Energy Conversion and Management , 133, 524–534.
  • Zheng, M. Reader, G.T. and Hawley, J.G. 2004. “Diesel engine exhaust gas recirculation – a review on advanced and novel concepts”. Energy Convers Manage, 45, 883–900.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Yazar: Müjdat FIRAT (Sorumlu Yazar)
Kurum: Fırat Üniversitesi
Ülke: Turkey


Yazar: İsmail TÜRKBAY
Kurum: Fırat Üniversitesi
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

Bibtex @araştırma makalesi { erzifbed464526, journal = {Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi}, issn = {1307-9085}, eissn = {2149-4584}, address = {}, publisher = {Erzincan Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {12}, pages = {1217 - 1231}, doi = {10.18185/erzifbed.464526}, title = {Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi}, key = {cite}, author = {FIRAT, Müjdat and TÜRKBAY, İsmail} }
APA FIRAT, M , TÜRKBAY, İ . (2019). Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi , 12 (3) , 1217-1231 . DOI: 10.18185/erzifbed.464526
MLA FIRAT, M , TÜRKBAY, İ . "Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 (2019 ): 1217-1231 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/erzifbed/issue/51325/464526>
Chicago FIRAT, M , TÜRKBAY, İ . "Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 (2019 ): 1217-1231
RIS TY - JOUR T1 - Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi AU - Müjdat FIRAT , İsmail TÜRKBAY Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.18185/erzifbed.464526 DO - 10.18185/erzifbed.464526 T2 - Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1217 EP - 1231 VL - 12 IS - 3 SN - 1307-9085-2149-4584 M3 - doi: 10.18185/erzifbed.464526 UR - https://doi.org/10.18185/erzifbed.464526 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi %A Müjdat FIRAT , İsmail TÜRKBAY %T Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi %D 2019 %J Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi %P 1307-9085-2149-4584 %V 12 %N 3 %R doi: 10.18185/erzifbed.464526 %U 10.18185/erzifbed.464526
ISNAD FIRAT, Müjdat , TÜRKBAY, İsmail . "Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi". Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 12 / 3 (Aralık 2020): 1217-1231 . https://doi.org/10.18185/erzifbed.464526
AMA FIRAT M , TÜRKBAY İ . Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2019; 12(3): 1217-1231.
Vancouver FIRAT M , TÜRKBAY İ . Homojen Dolgulu Sıkıştırma Ateşlemeli Motorlarda Enjeksiyon Zamanlamasının Motor Performansı ve Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2019; 12(3): 1231-1217.