ÖN KARIŞIMLI BENZİN DOLGUSUNUN HCCI-DI MOTORUNDA YANMA VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışmada, ön karışımlı benzin yakıtının yanma ve egzoz emisyonları üzerine etkileri tek silindirli bir HCCIDI motorunda incelenmiştir. Deneyler motorun maksimum moment devri olan 2200 d/d ve tam yük çalışma şartlarında yapılmıştır. Ön karışımlı benzin yakıt miktarı programlanabilir bir elektronik kontrol ünitesi ile kontrol edilmiş ve düşük basınçlı yakıt enjeksiyon sistemi ile motorun emme havasına püskürtülmüştür. Ön karışımlı benzin yakıtının oranı % 10, % 20 ve % 30 olacak şekilde değiştirilmiş, sonuçlar dizel yakıtı ile karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, iki aşamalı yanma (ön karışımlı HCCI yanması ve difuzyon yanması) gözlemlenmiştir. İlk aşama yanma kısmında, silindir içi basınç ve ısı dağılımında artış görülmüştür. İkinci aşama yanma kısmında ise, ön karışımlı benzin yakıtı ile daha düşük difüzyon yanması gerçeklemiştir. Çevrimden çevrime farklılıklar dizel yakıtı ve % 10 ön karışımlı benzin yakıtında oldukça azalmıştır. % 30 ön karışımlı benzin yakıtında duyulabilir miktarda vuruntu gerçeklemiştir. NOx -is zıt eğilim karakteristiği değişmiş ve her iki emisyonda iyileşmeler eş zamanlı olarak sağlanmıştır. Egzoz gaz sıcaklığı % 22 oranında azalırken, NOx ve is emisyonlarında % 16 ve % 65 oranında azalma sağlanmıştır. Diğer yandan HC ve CO emisyonlarında artış görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Kısmi HCCI yanması, ön karışımlı benzin yakıtı, egzoz emisyonları.

Kaynakça

1. Jacobs, T.J., Assanis, D.N., “The attainment of
2. premixed compression ignition low-temperature
3. combustion in a compression ignition direct
4. injection engine”, Proceedings of the
5. Combustion Institute, Cilt 31, 2913-2920, 2007.
6. Alkidas, A.C., “Combustion advancements in
7. gasoline engines”, Energy Conversion and
8. Management, Cilt 48, Sayı 11, 2751-2761, 2007.

9. Baumgarter, C., “Mixture formation in internal
10. combustion engines”, Springer, Heat and Mass
11. transfer series, 253-286, 2006.
12. Tree, D.R., Svensson K.I., “Soot processes in
13. compression ignition engines”, Progress in
14. Energy and Combustion Science, Cilt 33, 272-
15. , 2007.
16. Kim, D.S., Kim, M.Y, Lee, C.S., “Reduction of
17. Nitric Oxides and Soot by Premixed Fuel in Partial
18. HCCI Engine”, Journal of Engineering for Gas
19. Turbines and Power, Cilt 128, 497-505, 2006.
20. Ma, J., Lü, X., Ji, L., Huang, Z., “An
21. experimental study of HCCI-DI combustion and
22. emissions in a diesel engine with dual fuel”,
23. Journal of Thermal Sciences,
24. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2007.10.007, 2007.
25. Xingcai L., Wei C., Libin J. and Zhen H., “The
26. Effects of External Exhaust Gas Recirculation
27. and Cetane Number Improver on the Gasoline
28. Homogenous Charge Compression Ignition
29. Engines”, Combustion Science and
30. Technology, 178 (2006), 1237–1249.
31. Kim, D.S., Lee, C.S., “Improved emission
32. characteristics of HCCI engine by various
33. premixed fuels and cooled EGR”, Fuel, Cilt 85,
34. -704, 2006.
35. Kim, D.S., Kim, M.Y, Lee, C.S., “Combustion
36. and Emission Characteristics of Partial
37. Homogeneous Charge Compression Ignition
38. Engine”, Combustion Science and Technology,
39. Cilt 177, 107-125, 2005.
40. Lee, C.S., Lee, K.H., Kim D.S., “Experimental
41. and numerical study on the combustion
42. characteristics of partially premixed charge
43. compression ignition engine with dual fuel”,
44. Fuel, Cilt 82, 553-560, 2003.
45. Shaver, G.M., Roelle, M.J., Gerdes J.C.,
46. “Modeling cycle-to-cycle dynamics and mode
47. transition in HCCI engines with variable valve
48. actuation”, Control Engineering Practise, Cilt
49. , Sayı 3, 213-222, 2006.
50. Yeom, K., Jang, J., Bae, C.,“Homogeneous
51. charge compression ignition of LPG and gasoline
52. using variable valve timing in an engine”, Fuel,
53. Cilt 86, Sayı 4, 494-503, 2007.
54. Megaritis, A., Yap, D., Wyszynski, M.L., “Effect
55. of inlet valve timing and water blending on
56. bioethanol HCCI combustion using forced
57. induction and residual gas trapping”, Fuel, Cilt
58. , Sayı 6, 732-739, 2008.
59. Iida, M., Hayashi, M., Foster, D.E., Martin, J.K.,
60. “Characteristics of homogeneous charge
61. compression ignition (HCCI) engine operation
62. for variations in compression ratio, speed, and
63. intake temperature while using n-butane as a
64. fuel”, Journal of Engineering for Gas Turbines
65. and Power-Transactions of The Asme, Cilt
66. , Sayı 2, 472-478, 2003.
67. Shi L., Cui Y., Deng K, Peng H. and Chen Y.,
68. “Study of low emission homogeneous charge
69. compression ignition (HCCI) engine using
70. combined internal and external exhaust gas
71. recirculation (EGR)”, Energy, Cilt 31, 2665–
72. , 2006
73. Xingcai, L., Yuchun, H., Linlin, Z., Zhen, H.,
74. “Experimental study on the auto-ignition and
75. combustion characteristics in the homogeneous
76. charge compression ignition (HCCI) combustion
77. operation with ethanol/n-heptane blend fuels by
78. port injection”, Fuel, Cilt 85, 2622–2631, 2006.
79. Yap D., Karlovsky J., Megaritis A., Wyszynski
80. M.L., Xu H., “An investigation into propane
81. homogeneous charge compression ignition
82. (HCCI) engine operation with residual gas
83. trapping”, Fuel, 84 (2005), 2372–2379.
84. Morsy, M.H., “Ignition control of methane fueled
85. homogeneous charge compression ignition
86. engines using additives”, Fuel, Cilt 86, Sayı 4,
87. -540, 2007.
88. Lü, X., Jia, L., Zua, L., Houa, Y., Huanga, C.,
89. Huang, Z., “Experimental study and chemical
90. analysis of n-heptane homogeneous charge
91. compression ignition combustion with port
92. injection of reaction inhibitors”, Combustion
93. and Flame, Cilt 149, Sayı 3, 261-270, 2007.
94. Heywood, J.B., “Internal combustion engines
95. fundamentals”, McGraw-Hill, A.B.D., 1988.
96. Sone, R., “Introduction to Internal
97. Combustion Engines, Palgrave Macmillan,
98. İngiltere, 1999.
99. Tanaka, S., Ayala, F., Keck, J.C., Heywood, J.B.,
100. “Two-stage ignition in HCCI combustion and
101. HCCI control by fuels and additives”
102. Combustion and Flame, Cilt 312, Sayı 1-2, 219-
103. , 2003.
104. Yamada, H., Suzaki, K., Tezaki, A., Goto Y.,
105. “Transition from cool flame to thermal flame in
106. compression ignition process”, Combustion and
107. Flame, Cilt 154, Sayı 1-2, 248-258, 2008.
108. Sjöberg, M., Dec, J.E., “Comparing late-cycle
109. autoignition stability for single- and two-stage
110. ignition fuels in HCCI engines”, Proceedings of the
111. Combustion Institute, Cilt 31, Sayı 2, 2895-2902,
112. -