Homojen Şarj Sıkıştırma Ateşlemeli (HCCI) Bir Motor İçin Ekserji Analizi

Yıl 2019, Cilt: 14 Sayı: 4, 115 - 131, 26.10.2019

Cemil Yılmaz Hasan Yamık

Öz

        Homojen Dolgulu Sıkıştırma ile Ateşlemeli (HCCI)
motorlar, konvansiyonel buji ile ateşlemeli (SI) ve sıkıştırma ile ateşlemeli
(CI) motorlar
ile karşılaştırıldığında,
yüksek ısıl
verim, çok düşük NOx
ve PM
emisyonları ve
düşük ısı kayıpları
gibi birtakım avantajlara sahip olduğu bilinmektedir. Bundan dolayı HCCI motorlarda,
silindir dışarısında oluşturulmuş
hava/yakıt karışımı silindir içerisine hemen hemen homojen bir
şekilde alınıp sıkıştırılmakta, hava/yakıt karışımının
sıcaklığı tutuşma sıcaklığına ulaştığında silindirin bütün
bölgelerinde eş zamanlı
olarak yanma başlamaktadır. Ancak karışımın eşzamanlı olarak bütün
silindirde aniden yanması özellikle yüksek motor
yüklerinde basınç artış oranının çok yükselmesini
sağlamakta ve bu durum vuruntuya neden olmaktadır.
Düşük motor yüklerinde ise aşırı fakir karışımdan dolayı ateşlenememe problemleri oluşmaktadır. Bu problemlerden dolayı HCCI motorlar henüz
ticari olarak doğrudan
kullanılamamaktadır. Bu çalışmada HCCI motoru ekserji
analizi yöntemiyle incelenmiştir. 8 farklı motor hızında yapılan deneylerde,
yakıt ekserjisine göre yüzdesi; ortalama olarak egzoz ekserjisinin %10.1
soğutma suyu ekserjisinin %5.8, radyasyon ekserjisinin %6.8, efektif güç
ekserjisinin %17.2 ve ekserji kaybının %16.7 olduğu bu çalışma ile elde
edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Homojen Doldurma, Ateşleme, HCCI Motor, Ekserji, Emisyon

Kaynakça

• [1] Rezaei, J., Shahbakhti, M., Bahri, B., and Aziz, A.A., (2015). Performance prediction of HCCI Engines with Oxygenated Fuels Using Artificial Neural Networks. Applied Energy, 138:460-473.
• [2] Iida, M., Hayashi, M., Foster, D.E., and Martin, J.K., (2003). Characteristics of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Engine Operation for Variations in Compression Ratio, Speed, and Intake Temperature while Using n-butane as a Fuel. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 125(2):472-478.
• [3] Kiplimo, R., Tomita, E., Kawahara, N., and Yokobe, S., (2012). Effects of Spray Impingement, Injection Parameters, and EGR on the Combustion and Emission Characteristics of a PCCI Diesel Engine. Applied Thermal Engineering, 37:165-175.
• [4] Iida, M., Hayashi, M., Foster, D.E., and Martin, J.K., (2003). Characteristics of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Engine Operation for Variations in Compression Ratio, Speed, and Intake Temperature while Using n-butane as a Fuel. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 125(2):472-478.
• [5] Nagareddy, S., (2017). Temperature Distribution Measurement on Combustion Chamber Surface of Diesel Engine-Experimental Method. International Journal of Automotive Science and Technology, 1(3):8-11.
• [6] Jacobs, T.J. and Assanis, D.N., (2007). The Attainment of Premixed Compression Ignition Low-temperature Combustion in a Compression Ignition Direct Injection Engine. Proceedings of the Combustion Institute, 31(2):2913-2920.
• [7] Çınar, C., Uyumaz, A., Solmaz, H., Şahin, F., Polat, S., and 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, 130:275-281.
• [8] Kiplimo, R., Tomita, E., Kawahara, N., and Yokobe, S., (2012). Effects of Spray Impingement, Injection Parameters, and EGR on the Combustion and Emission Characteristics of a PCCI Diesel Engine. Applied Thermal Engineering, 37:165-175.
• [9] Bai, J., Wang, Q., He, Z., Li, C., and Pan, J. (2014). Study on Methane HCCI Combustion Process of Micro Free-Piston Power Device. Applied Thermal Engineering, 73(1):1066-1075.
• [10] Onishi, S., Jo, S.H., Shoda, K., Jo, P.D., and Kato, S., (1979). Active Thermo-Atmosphere Combustion (ATAC)—a New Combustion Process for Internal Combustion Engines. SAE Transactions, 1851-1860.
• [11] Kiplimo, R., Tomita, E., Kawahara, N., and Yokobe, S., (2012). Effects of Spray Impingement, Injection Parameters, and EGR on the Combustion and Emission Characteristics of a PCCI Diesel Engine. Applied Thermal Engineering, 37:165-175.
• [12] Yücesu, H.S., Altın, R. ve Çetinkaya, S., (2001). Dizel Motorlarında Alternatif Yakıt Olarak Bitkisel Yağ Kullanımının Deneysel Incelenmesi. Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences, 25(1):39-49.
• [13] Kotas, T.J., (1987). The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Chemical Engineering and Processing, 21(3):163.
• [14] Çanakcı, M. and Hosoz, M., (2006). Energy and Exergy Analyses of a Diesel Engine Fuelled with Various Biodiesels. Energy Sources, Part B, 1(4):79-394.
• [15] Yılbaşı, Z., (2007). Bir Dizel Motorun Ekserji Analizi Ile Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Ana Bilim Dalı, Zonguldak.
• [16] Sayın, B., (2014). Biyoyakıt Kullanan Bir Dizel Motor Için Enerji Ve Ekserji Analizi Üzerine Bir Deneysel Çalışma. Yüksek Lisans Tezi. Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya.
• [17] Biberci, M.A., (2013). Hibrid Bir Benzinli Motorda Enerji ve Ekserji Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, İstanbul.
• [18] Biberci, M.A., (2013). Hibrid Bir Benzinli Motorda Enerji ve Ekserji Analizi. Yüksek Lisans Tezi. Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, İstanbul.