Sıralı çift ateşlemeli bir benzin motorunda CNG kullanımı için ateşleme avansı etkilerinin silindir içi yanma had analizi ile incelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 34 Sayı: 2, 1087 - 1100, 23.05.2019

Ahmet Alper Yontar Yahya Doğu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460505

Cited By: 1

Öz

Bu çalışmada; sıralı çift ateşlemeli bir benzin motorunda CNG kullanımı için ateşleme avansı değişiminin motor karakteristiklerine ve silindir içi alev gelişimine etkileri, silindir içi yanma modellenerek sayısal analizlerle incelenmiştir. Sıralı çift buji ateşlemeli, dört silindirli bir motor olan Honda L13A4 i-DSI motorunun bir silindiri; yanma odası ile ilgili tüm bileşenler (emme-egzoz manifold bağlantıları, emme-egzoz supapları, silindir, silindir kafası, piston, bujiler, vb.) dikkate alınarak CNG kullanımı için Star-CD programında HAD modeli oluşturulmuştur. Modellenen Honda L13A4 i-DSI motoru, benzin için tasarlanmış olup motor teknolojisinin gelişimine önderlik eden özelliklere (VVT, VTEC) sahip bir motordur. CNG kullanımı için yapılan HAD analizlerinde motorun devir sayısı 3000 d/dak, sıkıştırma oranı 10,8:1 ve hava fazlalık katsayısı 1,2 değerlerinde sabit tutularak, bu şartlarda en uygun ateşleme avansı belirlenmiştir. Analizlerde; k-ε RNG türbülans modeli, Angelberger duvar yaklaşımı ve G-equation yanma modeli kullanılmıştır. Sıralı çift bujili ateşlemede, buji ateşlemeleri arasındaki fark 5º KMA olarak alınmıştır. Ateşleme avansı geniş bir aralıkta değiştirilerek (birinci ateşleme bujisi avansı 60º-10º KMA, ikinci ateşleme bujisi avansı 55º-5º KMA) analizler yapılmıştır. İncelenen motor çalışma şartları için, üst ölü noktadan birinci-ikinci buji için sırasıyla 30º-25º KMA avans değerinin motor performansı ve emisyon dengesi bakımından en uygun ateşleme avansı olduğu belirlenmiştir. Silindir içi yanmada alevin gelişimi tüm şartlar için görselleştirilmiş ve değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Sıralı çift ateşlemeli motor, Ateşleme avansı; Motor karakteristikleri; Emisyon; CNG; Silindir içi yanma HAD analizi

Kaynakça

• Basha, S. A., and Gopal, R. K., In-cylinder fluid flow, turbulence and spray models—a review, Renewable and sustainable energy reviews, v. 13(6-7), pp. 1620-1627, 2009.
• Calam, A., Solmaz, H., Uyumaz, A., Polat, S., Yilmaz, E., and İçingür, Y., Investigation of usability of the fusel oil in a single cylinder spark ignition engine. Journal of the energy institute, 88(3), 258-265, 2015.
• Salimi F., Shamekhi A.H. and Pourkhesalian A.M., Role of mixture richness, spark and valve timing in hydrogen-fuelled engine performance and emission. International journal of hydrogen energy, 34(9): p. 3922-3929, 2009.
• Raine R., Stone C., and Gould J., Modeling of nitric oxide formation in spark ignition engines with a multizone burned gas. Combustion and flame, 102(3): p. 241-255, 1995.
• Chan S.H. and Zhu J., Modelling of engine in-cylinder thermodynamics under high values of ignition retard. International journal of thermal sciences, 40(1): p. 94-103, 2001.
• Erkuş B., Karamangil M.İ., and Sürmen A., Enhancing the heavy load performance of a gasoline engine converted for LPG use by modifying the ignition timings. Applied thermal engineering, 85: p. 188-194, 2015.
• Choi, H., Kim, H., Min, K., and Lee, J., The stratified combustion model of direct-ınjection spark-ıgnition engines, Proceedings of the combustion institute, v. 29(1), pp. 695-701, 2002.
• Yontar, A. A., Kantaroğlu, E., and Doğu, Y., Ateşleme avansının motor performansına ve egzoz emisyonlarına etkilerinin sayısal olarak incelenmesi, 13. Uluslararası yanma sempozyumu, Bursa, Türkiye, 2015.
• Aydın, M., and Sorusbay, C., Simulation of dual-fuel combustion in a compression ignition engine, OTEKON’16, 8. Otomotiv teknolojileri konferansı, Bursa, Türkiye, 2016.
• Yontar, A. A., and Doğu, Y., 2016, 1-D modelling comparative study to evaluate performance and emissions of a spark ıgnition engine fuelled with gasoline and LNG, MATEC web of conferences, v. 81, no. 05003, 2016.
• Tan, Z., and Reitz, R. D., An ignition and combustion model based on the level-set method for spark ignition engine multidimensional modeling, Combustion and flame, v. 145, pp. 1–15, 2006.
• Vermorel, O., Richard, S., Colin, O., Angelberger, C., Benkenida, A., and Veynante, D., Towards the understanding of cyclic variability in a spark ignited engine using multi-cycle LES, Combustion and flame, v. 156(8), pp. 1525-1541. 2009.
• Hepkaya, E., Karaaslan, S., Uslu, S., Dinler, N., and Yucel, N. A case study of combustion modeling in a spark ignition engine using coherent flame model. Journal of thermal science and technology, 34(2), 111-121, 2014.
• Dinler, N., and Yucel, N., Combustion simulation in a spark ignition engine cylinder: effects of air-fuel ratio on the combustion duration, Thermal science, v. 14(4), 1001, 2010.
• Richard, S., Colin, O., Vermorel, O., Benkenida, A., Angelberger, C., and Veynante, D., Towards large eddy simulation of combustion in spark ignition engines, Proceedings of the combustion institute, v. 31(2), pp. 3059-3066, 2007.
• Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill College, 1988.
• Nakayama, Y., Suzuki, M., Iwata, Y., and Yamano, J., Development of a 1.3 L 2-plug engine for the 2002 model ‘fit’, Honda R&D technical review, v. 13(2), pp. 43-52, 2001.
• Migita, H., Amemiya, T., Yokoo, K., and Iizuka, Y., The new 1.3-liter 2-plug engine for the 2002 Honda Fit, JSAE review, v. 23(4), pp. 507-511, 2002.
• Anonim, Mahle GmbH, Pistons and Engine Testing, ATZ/MTZ-Fachbuch, 2012.
• CD-Adapco, Star Methodology for Internal Combustion Engine Applications 4.26, 2016.
• CD-Adapco, Star-CD/es-ice User Guide Version 4.26, 2016.
• CD-Adapco, Star-CD 4.26, Methodology, 2016.
• Miller, R., Davis, G., Lavoie, G., Newman, C., and Gardner, T., A super-extended Zel'dovich mechanism for NOx modeling and engine calibration, No. 980781, SAE Technical Paper, 1998.