Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Mutlu Okcu; Müjdat Fırat; Yasin Varol; Şehmus Altun; Okan Çelik

doi:10.35234/fumbd.1020719

Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Öz

Yapılan çalışmada, Reaktivite kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli (RCCI) stratejiler altında çalışacak şekilde modifiye edilmiş tek silindirli bir dizel motorda biyodizel ve petrol bazlı dizel karışımı ve benzin kullanımının yanma ve egzoz emisyon özelliklerine etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışmada dizel ve biyodizel karışımı yüksek reaktiviteli yakıt (HRF), benzin ise düşük reaktivteli yakıt (LRF) olarak kullanılmıştır. Deneyler 1500, 2000 2500 ve 3000 d/d olmak üzere dört farklı motor devrinde ve %20 yük koşullarında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada dizel yakıtının yanında, %20 biyodizel ve %80 petrol kökenli dizel karışımından oluşturulan B20 yakıtı da kullanılmıştır. Dizel ve B20, yüksek reaktiviteli bir yakıt olarak doğrudan silindire püskürtülürken, düşük reaktiviteli bir yakıt olarak benzin, emme kanalına enjekte edilmiştir. Elde edilen verilere göre tüm motor devirlerinde RCCI koşullarında LRF kullanımı ile ortalama indike basınç (OIB) değerinin dizel ve B20'ye göre arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, OIB'deki en büyük artış dizelin HRF olarak kullanıldığı deneylerde elde edilmiştir. Öte yandan, LRF'nin kullanılmasıyla NO emisyonu ve duman opaklığının azaldığı, CO ve HC emisyonunun ise arttığı belirlenmiştir. B20’nin HRF olarak kullanıldığı ve RCCI olmadan yapılan deneylerde HC emisyonu ve duman opaklığı seviyesinin dizele göre daha az olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Tubitak

Proje Numarası

118M650

Teşekkür

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 118M650 numaralı proje ile desteklenmiştir. Yazarlar, sağladığı destekten dolayı TÜBİTAK’a teşekkür eder.

Kaynakça

Referans1 Reitz RD, Duraisamy G. Review of high efficiency and clean reactivity controlled compression ignition (RCCI) combustion in internal combustion engines. Progress in Energy and Combustion Science 2015; 46: 12-71.
Referans2 Li Y, Jia M., Chang Y, Xie M, Reitz RD. Towards a comprehensive understanding of the influence of fuel properties on the combustion characteristics of a RCCI (reactivity controlled compression ignition) engine. Energy 2016; 99: 69-82.
Referans3 d’Ambrosio S, Iemmolo D, Mancarella A, Vitolo R. Preliminary optimization of the PCCI combustion mode in a diesel engine through a design of experiments. Energy Procedia 2016; 101: 909-916.
Referans4 Krishnamoorthi M, Malayalamurthi R, He Z, Kandasamy S. A review on low temperature combustion engines: Performance, combustion and emission characteristics, Renewable and Sustainable Energy Reviews 2019; 116: 109404.
Referans5 Kokjohn SL, Hanson RM, Splitter DA, Reitz RD. Fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI): A pathway to controlled high-efficiency clean combustion. Int. J. Engine Res. Vol. 2011; 12(3): 209-226.
Referans6 Li J, Yang W, Zhou D. Review on the management of RCCI engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2017; 69: 65-79.
Referans7 Kokjohn SL, Reitz RD. Reactivity controlled compression ignition and conventional diesel combustion: A comparison of methods to meet light-duty NOx and fuel economy targets. Int. J. Engine Res. 2013; 14(5): 452-468.
Referans8 Zhong Y, Han W, Jin C, Tian X, Liu H. Study on effects of the hydroxyl group position and carbon chain length on combustion and emission characteristics of Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) engine fueled with low-carbon straight chain alcohols. Energy 2021: 122259.

Referans9 Zhao W, Zhang Y, Huang G, He Z, Qian Y, Lu X. Experimental investigation on combustion and emission characteristics of butanol/biodiesel under blend fuel mode, dual fuel RCCI and ICCI modes. Fuel 2021; 305: 121590.
Referans10 Okcu M, Varol Y, Altun Ş, Fırat M. Effects of isopropanol-butanol-ethanol (IBE) on combustion characteristics of a RCCI engine fueled by biodiesel fuel. Sustainable Energy Technologies and Assessments 2021; 47: 101443.
Referans11 Nazemi M, Shahbakhti M. Modeling and analysis of fuel injection parameters for combustion and performance of an RCCI engine. Applied Energy 2016; 165; 135-50.
Referans12 Uyumaz A, Solmaz H. RCCI bir motorda enjeksiyon zamanlaması ve lamdanın yanma ve performans karakteristikleri üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım Ve Teknoloji 2016; 4(4): 299-308.
Referans13 Zhou DZ, Yang WM, An H, Li J. Application of CFD-chemical kinetics approach in detecting RCCI engine knocking fuelled with biyodisel/methanol. Applied Energy 2015; 145: 255-264.
Referans14 Navaneeth PV, Suraj CK, Mehta PS, Anand K. Predicting the effect of biodiesel composition on the performance and emission of a compression ignition engine using a phenomenological model. Fuel 2021; 293: 120453.
Referans15 Canakci M, Erdil A, Arcaklioğlu E. Performance and exhaust emissions of a biodiesel engine. Applied energy 2006; 83(6): 594-605.
Referans16 Wang WG, Lyons DW, Clark NN, Gautam M, Norton PM. Emissions from nine heavy trucks fueled by diesel and biodiesel blend without engine modification. Environ. Sci. Technol. 2000; 34(6): 933-939.
Referans17 Oni BA, Oluwatosin D. Emission characteristics and performance of neem seed (Azadirachta indica) and Camelina (Camelina sativa) based biodiesel in diesel engine. Renewable Energy 2020; 149: 725-734.
Referans18 Ellappan S, Rajendran S. A comparative review of performance and emission characteristics of diesel engine using eucalyptus-biodiesel blend. Fuel 2021; 284: 118925.
Referans19 Benajes J, García A, Monsalve-Serrano J, Sari RL. Fuel consumption and engine-out emissions estimations of a light-duty engine running in dual-mode RCCI/CDC with different fuels and driving cycles, Energy 2018; 157: 19-30.
Referans20 Imtenan S, Varman M, Masjuki HH, Kalam MA, Sajjad H, Arbab MI, Rizwanul Fattah IM. Impact of low temperature combustion attaining strategies on diesel engine emissions for diesel and biodiesels: A review. Energy Conversion and Management Energy 2014; 80: 329-356.
Referans21 Li J, Yang, WM, An H, Zhao D. Effects of fuel ratio and injection timing on gasoline/biodiesel fueled RCCI engine: A modeling study. Applied Energy 2015; 155: 59-67.
Referans22 Molina S, García A, Pastor JM, Belarte E, Balloul I. Operating range extension of RCCI combustion concept from low to full load in a heavy-duty engine. Applied Energy 2015; 143: 211-227.
Referans23 Dempsey AB, Walker NR, Reitz RD. Effect of piston bowl geometry on dual fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI) in a light-duty engine operated with gasoline/diesel and methanol/diesel. SAE International Journal of Engines 2013; 6(1): 78-100.
Referans24 ANSYS Forte 17.0, ANSYS: San Diego, 2017.
Referans25 Abdelaal MM, Rabee BA, Hegab AH. Effect of adding oxygen to the intake air on a dual-fuel engine performance, emissions, and knock tendency. Energy 2013; 61: 612-620.
Referans26 Acharya SK, Jena SP. Performance and emission analysis of a CI engine in dual mode with LPG and Karanja oil methyl ester. International Scholarly Research Notices 2013.
Referans27 Yao M, Chen Z, Zheng Z, Zhang B, Xing Y. Study on the controlling strategies of homogeneous charge compression ignition combustion with fuel of dimethyl ether and methanol. Fuel 2006; 85(14-15): 2046-2056.
Referans28 Han J, Bao H, Somers LMT. Experimental investigation or reactivity controlled compression ignition with n-butanol/n-heptan in a heavy-duty diesel engine. Applied Energy 2021; 282: 116164.
Referans29 Carlucci AP, de Risi AD, Laforgia D, Naccarato F. Experimental investigation and combustion analysis of a direct injection dual-fuel diesel–natural gas engine. Energy 2008; 33(2): 256-263.
Referans30 Kannan S, Mahalingam S, Srinath S, Sivasankaran M. An experimental study in HCCI combustion of LPG in diesel engine. Materials Today: Proceedings 2021; 37: 3625-3629.
Referans31 Chaudhari VD, Deshmukh D. Diesel and diesel-gasoline fuelled premixed low temperature combustion (LTC) engine mode for clean combustion. Fuel 2020; 266: 116982.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Mutlu Okcu ^*
0000-0002-8226-0994
Türkiye

Müjdat Fırat
0000-0001-6978-9044
Türkiye

Yasin Varol
0000-0003-2989-7125
Türkiye

Şehmus Altun
0000-0002-9017-2986
Türkiye

Okan Çelik
0000-0003-2240-8069
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

20 Mart 2022

Gönderilme Tarihi

9 Kasım 2021

Kabul Tarihi

3 Şubat 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Cilt: 34 Sayı: 1

DOI

https://doi.org/10.35234/fumbd.1020719

IZ

https://izlik.org/JA83BK47XP

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Okcu, M., Fırat, M., Varol, Y., Altun, Ş., & Çelik, O. (2022). Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 34(1), 301-311. https://doi.org/10.35234/fumbd.1020719

AMA

1.Okcu M, Fırat M, Varol Y, Altun Ş, Çelik O. Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022;34(1):301-311. doi:10.35234/fumbd.1020719

Chicago

Okcu, Mutlu, Müjdat Fırat, Yasin Varol, Şehmus Altun, ve Okan Çelik. 2022. “Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 34 (1): 301-11. https://doi.org/10.35234/fumbd.1020719.

EndNote

Okcu M, Fırat M, Varol Y, Altun Ş, Çelik O (01 Mart 2022) Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 34 1 301–311.

IEEE

[1]M. Okcu, M. Fırat, Y. Varol, Ş. Altun, ve O. Çelik, “Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 34, sy 1, ss. 301–311, Mar. 2022, doi: 10.35234/fumbd.1020719.

ISNAD

Okcu, Mutlu - Fırat, Müjdat - Varol, Yasin - Altun, Şehmus - Çelik, Okan. “Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 34/1 (01 Mart 2022): 301-311. https://doi.org/10.35234/fumbd.1020719.

JAMA

1.Okcu M, Fırat M, Varol Y, Altun Ş, Çelik O. Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022;34:301–311.

MLA

Okcu, Mutlu, vd. “Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 34, sy 1, Mart 2022, ss. 301-1, doi:10.35234/fumbd.1020719.

Vancouver

1.Mutlu Okcu, Müjdat Fırat, Yasin Varol, Şehmus Altun, Okan Çelik. Reaktivite Kontrollü Sıkıştırma Ateşlemeli Bir Motorda Motor Devrinin Yanma ve Emisyon Karakteristikleri Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 01 Mart 2022;34(1):301-1. doi:10.35234/fumbd.1020719