Farklı Oranlarda Etanol ve Metanol Katkısının Tam Yük Altında Dört Silindirli Dizel Bir Motorun Performans ve Emisyon Değerlerine Olan Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Öz

Dizel motorlarda farklı oranlarda biyodizel yakıt kullanılması belirli motor çalışma koşullarında fazla performans kayıplarına yol açmadan egzoz emisyonlarının azaltılması için oldukça iyi bir yöntemdir. Birçok ülkede ise %5 biyodizel yakıt katkısı zorunlu hale gelmiştir ve bu oran bazı ülkelerde çok daha fazladır. Bu çalışmada da dört silindirli dizel bir motorda %5, %10 ve %15 etanol ve metanol katkısının motor performansı ve emisyonlar üzerine olan etkileri AVL Boost v2018.1 yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Analizler neticesinde elde edilen sonuçlar değerlendirilecek olursa; %5, %10 ve %15 hacimsel oranlarındaki etanol katkısında saf dizel yakıt kullanımına göre güçteki düşüş oranları sırasıyla maksimum %5, %4 ve %5 iken, aynı hacimsel orandaki metanol katkılı yakıt karışımında ise bu oranlar %5, %5 ve %8 olmaktadır. Benzer şekilde NO_x oluşumunda etanol katkısı ile azalma oranları maksimum %25, %27 ve %28 değerlerini alırken bu oran metanol katkısı ile %27, %28 ve %30 şeklinde gerçekleşmiştir. İs oluşumunda ise hem etanol hem de metanol kullanımında hıza bağlı olarak değişken bir davranış gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Etanol,metanol,dizel motor,AVL BOOST

Numerical Investigation of the Effects of Different Percentage Ethanol and Methanol Addition on Performance and Emission Values of a Four Cylinder Diesel Engine at Full Load

Öz

The use of different rates of biodiesel fuel in diesel engines is a very effective method for reducing exhaust emissions without causing excessive performance losses under certain engine operating conditions. In many countries, 5% biodiesel fuel contribution has become mandatory, and this ratio is much higher in some countries. In this study, addition of 5%, 10% and 15% ethanol and methanol to diesel fuel on engine performance and emission behaviour in a four-cylinder diesel engine were investigated using AVL Boost v2018.1 software. When 5%, 10% and 15% of ethanol is added to diesel fuel, the power is dropped 5 %, 4 % and 5 % compare to pure diesel usage, respectively. In the addition of methanol, these percentages were become 5 %, 5 %, and 8 %. With the addition of ethanol, the NOx reduction rates are 25%, 27%, and 28%, respectively.   In the usage of methanol, these emissions were reduced 27%, 28%, and 30%, respectively. In the formation of soot, both ethanol and methanol use has been found to vary depending on the engine speed.

Anahtar Kelimeler

• Ethanol,methanol,diesel engine,AVL BOOST

Kaynakça

1. [1] Wojs M.K., Orlinski P., Sar H., “Combustion Process in Bi-Fuel Enginepowered by Propane and Diesel Engine”, Proceedings of the institute of vehicles, 2:37–48, (2015)
2. [2] Kaewpradap A, Pongsirisuntorn P, Nuntapap N, Laoonual Y., “Study of Agricultural Engine for Predicting Engine Performance by Thermodynamics Model” The 4th TSME International Conference on Mechanical Engineering, Thailand, (2013)
3. [3] Thi T, Huong T, Khanh ND, Luong PH, Tuan LA., “A Computational Study of the Effects of Injection Strategies on Performance and Emissions of a Syngas / Diesel Dual-Fuel Engine”, The 5th AUN/SEED-Net Regional Conference on Global Environment, Bandung, Indonesia, 379–92, (2012)
4. [4] Aldhaidhawi, M., Chiriac, R., Bădescu, V., Descombes, G., Podevin, P., “Investigation on the mixture formation, combustion characteristics and performance of a Diesel engine fueled with Diesel, Biodiesel B20 and hydrogen addition”, International Journal of Hydrogen Energy, 42(26); 16793–16807, (2017)
5. [5] Praptijanto, A., Muharam, A., Nur, A., Putrasari, Y., “Effect of ethanol percentage for diesel engine performance using virtual engine simulation tool”, Energy Procedia, 68, 345–354. (2015)
6. [6] AVL BOOST Theory Guide version 2018, AVL LIST GmbH, Graz, Austria.
7. [7] AVL BOOST User Guide version 2018, AVL LIST GmbH, Graz, Austria.
8. [8] Nikzadfar K, Shamekhi AH., “Investigating the relative contribution of operational parameters on performance and emissions of a common-rail diesel engine using neural network”, Fuel, 125;116–28, (2014)

9. [9] Nikzadfar K, Shamekhi AH., “An extended mean value model (EMVM) for control-oriented modeling of diesel engines transient performance and emissions”, Fuel, 154:275–92, (2015)
10. [10] Canakci M, Sayin C, Gumus M., “Exhaust Emissions and Combustion Characteristics of a Direct Injection (DI) Diesel Engine Fueled with Methanol - Diesel Fuel”, Energy & Fuels, 22(6); 3709–23, (2008)
11. [11] Datta A, Mandal BK., “Impact of alcohol addition to diesel on the performance combustion and emissions of a compression ignition engine”, Appl Therm Eng, 98:670–82 (2016).