Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması Değerlerinin Motor Performansına ve Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

Transkript

1 Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi (TATED) Cilt: 3, No: 3, 211 (1-1) Electronic Journal of Vehicle Technologies (EJVT) Vol: 3, No: 3, 211 (1-1) TEKNOLOJĠK ARAġTIRMALAR e-issn: X Makale (Article) Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması Değerlerinin Motor Performansına ve Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması Bülent ÖZDALYAN *, Erdinç VURAL **, Salih ÖZER*** *Karabük Üniversitesi Tek. Eğt. Fak. Mak. Eğt. Böl., 781 Karabük/TÜRKİYE ***Bitlis Eren Üniversitesi, MYO. Otomotiv Tek. Bitlis/TÜRKİYE **Muş Alparslan Üniversitesi MYO. Otomotiv Tek. Muş/TÜRKİYE Özet Dizel motorlarının yapısal özelliği değiştirilerek güç ve performans artışı sağlanabilir. Püskürtme zamanlaması motor performansı ve egzoz emisyonlarını etkileyen önemli parametrelerden birisidir. Bu deney sonuçları orijinal motor avansıyla kıyaslandığında, hem yakıt ekonomisi sağlanırken hem de zararlı egzoz emisyonları azaltıldığı görülmüştür. Yapılan bu çalışmada; tek silindirli direkt püskürtmeli bir dizel motorunda statik enjeksiyon avansının motor performansına ve egzoz emisyonlarına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Püskürtme zamanlaması 15, 19, 23, 27, 31 KMA (Krank Mili Açısı) için farklı motor hızlarında, SEA (statik enjeksiyon avansı) larında 28 dev/dak da moment en yüksek değeri ölçüldüğünden bu motor hızında, %2, %4, %6, %8 ve %1 lük gaz pedalı konumundaki motor momenti, efektif güç, özgül yakıt tüketimi, egzoz gaz sıcaklıkları ile CO, HC ve NOx emisyonları ölçülmüştür. Bu çalışmada püskürtme avansının 19 KMA ya düşürülmesiyle motor momenti ve efektif güçte artış ve özgül yakıt tüketiminin azaldığı ve emisyonlarda düşüş gerçekleştiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Dizel motor, püskürtme avansı, motor gücü, motor performansı, egzoz emisyonları. Experimental Analysis Of The Effects Of Advancing On Engine Performance And Exhaust Emissions In A Small Volume Diesel Engine Abstract The diesel engine power and performance can be improved by changing its structural feature. Injection timing is one of the important parameters which effects engine performance and exhaust emissions. As these test results are compared to original engine advance, it was seen that both fuel economy can be provided and harmful exhaust emissions can be reduced. In this work, single-cylinder direct injection in a diesel engine, the effect of static injection advance (SIA) to engine performance and exhaust emissions was examined by experimentally. By the reason of the highest level of moment value was measured in 28 1/min SIA and injection timing was 15, 19, 23, 27, 31 for CSA (Crank Shaft Angle) in the different turnover, in this turnover %2, %4, %6, %8 and %1 the engine moment in the position of gas pedal; effective power, specific fuel consumption, exhaust gas temperature and CO, HC and NOx emissions were measured. In this study, by reducing to 19 CSA of injection advance, the increase of engine moment and effective power and the decrease of specific fuel consumption and emissions were seen. Keywords: Diesel engine, injection advance, engine power, engine performance, exhaust emissions. Bu makaleye atıf yapmak için Özdalyan B, Vural.E, Özer.S., Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması Değerlerinin Motor Performansına ve Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması, Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi 211, (cilt 3) 1-1 How to cite this article Özdalyan B, Vural.E, Özer.S Experimental Analysis Of The Effects Of Advancing On Engine Performance And Exhaust Emissions In A Small Volume Diesel Engine Electronic Journal of Vehicle Technologies, 211, (vol 3 )1-1

2 Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (cilt 3) 1-1 Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması... 1.GĠRĠġ (INTRODUCTION) Püskürtme zamanlaması motor performansı ve egzoz emisyonlarını etkileyen önemli parametrelerden birisidir. Bu parametrelerin optimize edilmesi ile hem yakıt ekonomisi sağlanırken hem de zararlı egzoz emisyonları azaltılabilmektedir [1]. Dizel motorlarında, emme zamanında silindir içerisine yalnızca hava alınır. Alınan bu hava, dizel motorlarında değişen motor hacimlerine göre 12/1 ile 22/1 hava/yakıt oranında sıkıştırılarak; basınç ve sıcaklığı yükseltilir. Yakıtın ısı enerjisinden optimum seviyede yararlanabilmek için; iş zamanı başlangıcında pistonun ÜÖN dan 8-1 KMA önce maksimum basıncın oluşması istenir [2]. Dizel motorlarda silindire püskürtülen yakıt tanecikleri küçük moleküllere parçalanmakta, buharlaşmakta ve kimyasal reaksiyonlar başlamaktadır. Kimyasal reaksiyonların başlaması ile ilk alev çekirdeğinin oluşması arasında geçen süre tutuşma gecikmesi olarak adlandırılır. Tutuşma gecikmesi, püskürtme zamanlaması ve basıncından doğrudan etkilenmektedir. Bu bakımdan püskürtme zamanlamasının farklı çalışma koşulları için belirlenmesi önemlidir. Sıkıştırma oranı, yanma odası tasarımı, silindire alınan havanın basınç ve sıcaklığı, yakıt kalitesi ve motor hızına göre optimum püskürtme avansı ve basıncı belirlenmelidir. Erken püskürtme motor vuruntusu bakımından olumsuz olan tutuşma gecikmesi süresine sebep olacağından, geç püskürtme ise yanma sonunu geciktirip fazla ısı kaybına ve düşük ortalama efektif basınca sebep olacağından istenmezler [2-3]. Püskürtme zamanlaması veya püskürtmenin başlangıcı tüm motor karakteristiklerini büyük oranda etkileyen çok önemli bir parametredir. Püskürtme zamanlaması hava-yakıtın karışım kalitesini, dolayısıyla, kirletici emisyonları da kapsayan yanma olayını etkilemektedir. Gecikmiş püskürtmenin maksimum silindir basıncını azalttığı ve düşük ısı transfer hızı ve düşük yanma gürültüsüne yol açtığı bilinmektedir. Ayrıca, gecikmiş püskürtme düşük silindir sıcaklıklarını doğuracağından NOx emisyonlarını azaltacaktır. Ancak, gecikmiş püskürtme yakıt tüketiminin ve is emisyonlarının artışına neden olacaktır[4-5]. 2. DENEY DÜZENEĞĠ VE YÖNTEMĠ (EXPERIMENTAL APPARATUS AND METHOD) Deneyler Karabük Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalı Deney Laboratuarında yapılmıştır. Deney düzeneğinin genel görünüşü şekil 2.1 de görülmektedir. 1-) Dinamometre 2-) Motor 3-) Dijital Termometre 4-) Yakıt ölçme kabı 5-) Yakıt tankı 6-) Yakıt akış kontrol valfi 7-) Yük hücresi indikatörü 8-) Kontrol panosu 9-) Egzoz gaz analizörü ġekil 1. Deney tesisatının şematik görünüşü (Schematic view of the engine test bed). 2

3 Özdalyan B., Vural E., Özer S. Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (3) 1-1 Tablo 1. Deney motorunun teknik özellikleri (The technical specifications of the test engine) Markası Antor marka, 4 zamanlı direk püskürtmeli, dizel Silindir sayısı motor 1 Silindir çapı Strok 3 86 mm 68 mm SıkıĢtırma oranı 18 /1 Supap düzenlemesi Maksimum motor devri Üstten kamlı, 2 supaplı 36 d/d Deneylerde, tek silindirli direkt püskürtmeli Antor marka dizel motoru kullanılmıştır. Motorun yakıt pompası ve enjektörü orijinal motorun üzerinden kullanılmış olup, tablo 1 de motorun teknik özellikleri yer almaktadır. DC dinamometre 4 d/d de 1kW güç absorbe edebilmekte ve aynı zamanda deney motoruna ilk hareket vermek için de kullanılabilmektedir. Dinamometre yükü yük hücresi kullanılarak ölçülmüştür. Yakıt tüketimi, motorun 1ml lik cam tüp içindeki yakıtı tüketme süresi belirlenerek ölçülmüştür. Yakıt tüketim süresinin belirlenmesinde 1 salise hassasiyetinde dijital ölçüm yapabilen Charles Sernard kronometre kullanılmıştır. Egzoz gaz sıcaklık ölçümleri K tipi ısıl çift ile yapılmıştır. Emisyon ölçümleri için Tablo 2 de ölçüm aralıkları ve hassasiyetleri verilen MRU DELTA 16L egzoz gaz analizörü kullanılmıştır. NOx, HC, CO, CO 2 ve O 2 egzoz emisyon değerleri ölçülebilmektedir. Tablo 2. Mru Delta 16L egzoz gaz analizörünün özellikleri (The specifications of MRU Delta 16L exhaust gas analyser) Ölçüm Ölçüm aralığı Hassasiyet CO(%hacimsel) -15, ±,6% CO 2 (%hacimsel) -2, ±,5% NOx (ppm) -2 ± 5 HC (ppm) -2 ± 12 n-hexan O 2 (%hacimsel) -25 ±,1 Sıcaklık ( C) -4-(+65) ± 1 Deneyin gerçekleştirildiği ortama ait sıcaklıklar ve atmosferik basınçlar ölçülerek, kaydedilmiştir. Kullanılan ölçü aletleri kalibre edilerek, motor çalıştırılmadan önce yağ ve su pompaları çalıştırılmıştır. Yağ ve su pompaları yaklaşık beş dakika çalıştırılarak, sistemin kararlı çalıştığı görüldükten sonra motor çalıştırılmıştır. Deneye geçebilmek için motorun çalışma sıcaklığına gelmesi ve termostatın birkaç defa açması beklenmiştir. Dinamometrenin kontrol paneli üzerinde bulunan ve krameyer boyunu ayarlanan düğme %1 e getirilerek, motorun tam gaz konumunda çalışması sağlanmıştır. Kontrol panelindeki motor hızı ayar düğmesi ile motor istenilen hıza gelecek şekilde yüklenmiştir. Motorun, ayar karakteristiklerinin etkisini görebilmek amacıyla 16 d/d, 2 d/d, 24 d/d, 28 d/d, 32 d/d ve 36 d/d motor hızlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Deney motoru dizel yakıtı ile çalışırken yapılan avans ölçümünde yakıtın Üst Ölü Noktadan (ÜÖN) 23 önce püskürtüldüğü ve bu avansın motor firması tarafından önerilen orijinal avans olduğu anlaşılmıştır. Deneylere başlamadan önce motorun standart performans ve egzoz emisyon değerleri alınmıştır. Daha sonra yakıt pompası ve alt kısmındaki,4 mm kalınlığındaki ilk şim sökülerek avans değeri 27 KMA ya yükseltilmiştir.,4 mm kalınlığındaki ikinci şimde söküldüğünde avans değeri 31 KMA ya yükselmiştir. Bir sonraki aşamada ise orijinal haline geri getirerek ilave olarak,4 mm kalınlığında şim eklenmiştir. Bu

4 Güç (kw) Moment (Nm) Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (cilt 3) 1-1 Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması... işlem iki kez tekrarlanarak avans değerleri 15 ve 19 KMA na getirilmiştir. Her yaptığımız şim çıkarma ve ekleme işlemini sonunda (15, 19, 27 ve 31 Krank Mili Açılarında) motor performans ve egzoz emisyon değerleri ölçülmüştür. Belirli bir noktadan sonra püskürtme avansının artırılması muhtemel vuruntulu çalışmadan dolayı yanma ve motor performansına olumsuz etki ettiğini gördük. Bu nedenden dolayı vuruntunun gerçekleşmediği 15, 19, 27 ve 31 KMA daki değerler ölçülmüştür. 3. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDĠRĠLMESĠ (EXPERIMENTAL RESULTS AND EVALUATION) Dizel motorlarda yanma, yanma odası tasarımı, sıkıştırma oranı, yakıt kalitesi, püskürtme avansı ve basıncı gibi parametrelerden etkilenmektedir. Dizel motorlarda püskürtme avansı motor performans ve egzoz emisyonlarını etkileyen temel parametrelerden birisidir. Püskürtme avansı, tutuşma gecikmesini, maksimum basıncın oluşma yeri ve basınç artma hızını dolayısıyla yanma periyodunu doğrudan etkilemektedir. Püskürtme avansının belirli noktaya kadar artması ile tutuşma gecikmesi kısalırken daha da artırılması tutuşma gecikmesi periyodunun uzamasına neden olmaktadır. Optimum püskürtme avansı ile motor performansı ve egzoz emisyonlarında iyileşme sağlanabilmektedir [1] ġekil 2. Motor torkunun, motor hızına göre değişimi. 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 ġekil 3. Motor gücünün motor hızına göre değişimi. 4

5 Özgül yakıt sarfiyatı (g/kwh) Özdalyan B., Vural E., Özer S. Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (3) 1-1 Şekil 2 de dizel yakıtı için püskürtme avansının motor momentine etkisi görülmektedir. Motor momentinin en yüksek görüldüğü 28 d/d ve 23 KMA dır. 19 KMA nın 23 KMA en yakın olan avans değeridir. Devrin artmasıyla momentte düşüş görülmüştür. Bunun nedeni yanma zamanının kısalmasıdır. Bunun sebeplerinden biri de silindir içerisinde artık yanmış egzoz gazlarının bulunmasıdır. En yüksek moment değeri 23 KMA sın da 28 d/d, elde edilmiştir. Bu moment değerinde ; 15 KMA dan %14,26, 19 KMA dan %1,33, 27 KMA dan %2,66, 31 KMA dan %4, daha fazladır. 36 d/d da 31 KMA sında moment, diğer avans değerlerine göre daha yüksek olduğu görülmektedir. Yüksek hızlarda yakıtın yanması için geçen süre azaldığı için en yüksek avansta en iyi moment elde edilmiştir. Motor hızının artmasıyla birlikte zamanın kısalmasın dolayı ve egzoz gazlarının silindirler içerisinde kalmasından dolayı, 27 KMA nın 23 KMA dan %3,69 daha fazladır. 31 KMA ise 23 KMA dan % 6,38 daha fazladır. Şekil 2 ye göre 28d/d da 23 KMA sında en yüksek moment değeri görülmüştür. Bu değerde motorun üretici firması tarafından verilen orijinal avans değeridir. Fakat 23 KMA sında, 32 d/d dan 36 d/d noktasına kadar momentte düşüş görülmüştür. Şekil 4 de özgül yakıt tüketiminin farklı püskürtme avanslarının motor hızına göre değişimi görülmektedir. Bu tabloya göre özgül yakıt tüketiminin en az olduğu nokta 24 d/d da 23 KMA da olduğu tespit edilmiştir. Tüm motor hızları boyunca 19 KMA da en az yakıt sarfiyatı görülmüştür. Püskürtülen yakıtın yoğunluğu, miktarı, viskozitesi ve ısıl değeri özgül yakıt miktarını etkilemektedir. Şekil 4 deki 19 KMA en az yakıt sarfiyatının görülmesinin bir nedeni de püskürtme zamanındaki yakıtın, içeri alınan hava içerisinde ilerlerkenki buharlaşma hızının güç zamanına sarkması olabilir. Yanmanın uzaması ile 19 KMA daki en verimli gücün sağlanması için yeterli olamamıştır. Motor hızı arttıkça gücün azalmasının bir diğer sebebi de yanma süresinin, yükselen motor devriyle azalmasıdır ġekil 4. Özgül yakıt sarfiyatının hızına göre değişimi. 5

6 HC (ppm) Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (cilt 3) 1-1 Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması KMA da 16, 2, 24, 28, 32 ve 36 d/d da özgül yakıt sarfiyatının diğer avans miktarlarına göre; 15 KMA dan % 24,84, 23 KMA dan % 15,49, 27 KMA dan % 9,53, 31 KMA dan % 5,46 daha azdır. Yakıt püskürtme avansının daha da artırılmasıyla özellikle düşük motor hızlarında özgül yakıt tüketiminin arttığı tespit edilmiştir. Yüksek motor hızlarında püskürtme avansının derece olarak artmasına rağmen zaman olarak kısalmasından dolayı yakıt ekonomisi iyileşebilmektedir Motor hızı (1/min) ġekil 5. Farklı püskürtme avanslarının hidrokarbonların (HC) motor hızına göre değişimi grafiği. Hidrokarbon (HC), yanmamış yakıt ve yağ atıklarıdır. Egzoz gazları içerisinde HC bulunması yakıtın kısmen veya tamamının yanmamasından kaynaklanır. HC emisyonları, silindir içerisindeki bazı bölgelerde, hava/yakıt karışım oranının çok fakir veya çok zengin olması sonucu, eksik yanmanın ortaya çıkmasıyla meydana gelen yakıt moleküllerinden oluşur ve sıcaklık ile oksijen (O 2 ) yetersizliğinin bir fonksiyonudur. Dizel motorlarda HC emisyonlarının artmasının nedeni, fakir karışımda hava oranının çok artması ile yakıtın kısmi bölgelerde sönmesinden kaynaklanır. Hava oranının azalması ile yeterli O 2 olmamasıyla yakıt tam olarak yanamamakta ve HC oranı da artmaktadır. Ayrıca yakıtın püskürtülmesi sırasında enjektörün uç kısmında kalan yakıtın damlama yapması ile yakıtın molekül çekirdeklerinde HC yanmaması da, HC oranını arttırmaktadır. Şekil 5 de değişik püskürtme avanslarının motor hızına göre değişimini göstermektedir. En yüksek HC oranı 2 d/d de 15 KMA da olduğu tespit edilmiştir. Bunun nedeni 15 KMA düşük devirlerde yanma avansı az gelmiştir. Silindirler içerisinde bulunan HC nun yanması devam ederek egzoz supabının açılmasıyla yanma süresi kısalmıştır. Yani erken avans, yanmayı tam gerçekleştiremeyerek egzozdan yüksek oranda yanmamış yakıt HC olarak çıkmıştır. HC oranının en az olduğu nokta ise 19 KMA da 28 d/d dan 36 d/d a kadar olan motor devri aralığında görülmüştür. Genel olarak motor devirlerine baktığımızda ise 19 KMA avansta en az HC oranı çıkmıştır. 19 KMA avans; 15 KMA dan %186, 23 KMA dan %24, 27 KMA dan %36.6, 31 KMA dan %47,2 daha az HC emisyonu çıkmıştır. 6

7 Hava fazlalık katsayısı (λ) Karbonmonoksit CO(%) Özdalyan B., Vural E., Özer S. Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (3) 1-1 Dizel motorlar genellikle fakir karışımla çalıştığından CO emisyonları düşüktür. Dizel motorlarda, hidrokarbon ve karbon monoksit oluşumunun birçok sebebi vardır. Bu sebeplerin başında her püskürtmeden sonra, enjektörün iğne tarafından kapatılamayan uç hacminde kalan yakıt gelmektedir. Bu hacimde kalan yakıt, genişleme strokunun sonlarına doğru genişleyerek silindire girer ve oksijen eksikliğinde yanarak HC ve CO emisyonlarına sebep olur. Bununla birlikte HC moleküllerindeki C molekülü O 2 ile tam olarak reaksiyona giremez ve CO 2 oluşamaz ve CO oluşur [8]. 2,5 2 1,5 1,5 ġekil 6. Farklı püskürtme avanslarında karbon monoksitin (CO) motor hızına göre değişimi grafiği. 3 2,5 2 1,5 1,5 ġekil 7. Tam gaz koşullarında değişik motor avansının hava fazlalık katsayısına (λ) etkisi. Hava fazlalık katsayısı (HFK), silindir içerisinde gerçekleşen yanmadaki hava/yakıt oranının, ideal yanma için gereken hava/yakıt oranına bölünmesi ile hesaplanır. İdeal hava fazlalık katsayısı λ=1 olarak kabul edilir. Bu durum teorik olarak, herhangi bir hava fazlalığı olmadan gerçekleşen tam yanma olayını temsil eder. Dolayısı ile silindirler içerisinde meydana gelen yanma olaylarının anlaşılmasında referans olarak kullanılır. Şekil 7 de motorun orijinal avansın değerinde ve değişik avanslardaki hava fazlalık katsayısı aşağıda görülmektedir. Bütün püskürtme avanslarında 16 d/d dan başlayarak 32 d/d ya kadar azalma 7

8 Karbondioksit CO2 (%) Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (cilt 3) 1-1 Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması... olduğu görülmektedir. 32 d/d dan sonra, 36 d/d a kadar artış görülmektedir. Yanma ürünleri arasında CO bulunmasının ana nedeni, oksijenin yetersiz olmasıdır. Silindirler içerisine alınan yakıt hava karışımında zengin karışım olmasıyla birlikte O 2 silindirler içerindeki oranı azalır ve yakıt tam olarak yanamaz. Eğer HFK 1 den küçük ise yani yakıt-hava karışımı içinde gerekenden daha az hava var ise, yanma yetersiz oksijen ortamı içinde olacağından ve yakıtın karbonunun tümü CO 2 ye dönüşemeyerek CO olarak kalacaktır. Şekil 6 ya göre CO oranının en yüksek görüldüğü 23 KMA da 32 d/d dır. Motor hızının artmasıyla birlikte CO emisyonu 19 KMA da 36 d/d da tespitedilmiştir. Bunun nedeni motor hızının artmasıyla silindirler içerisine alınan yakıt miktarı azalmasıdır, çünkü yakıt püskürme süresi kısalır. Püskürme süresinin kısalmasıyla 36 d/d da, 32 d/d oranla daha az yakıt silindirler içerisine alınır. Böylece HC emisyon oranının azalmasıyla CO emisyon oranında da azalma görülür. Tüm motor devirleri boyunca gözlendiğinde, CO oranının en az görüldüğü nokta 19 KMA dır. Orijinal avans (23 KMA) ile kıyaslandığında % 36,34 daha az CO emisyon oranı görülmektedir. CO 2 emisyonu, normal yanma süreçlerinin tamamında ortaya çıkan renksiz, kokusuz zararsız bir gazdır. Ancak sınır değerleri aşması halinde Ozon (O 3 ) oluşumuna ve sera etkisine neden olmaktadır. Volümetrik verim tam olmazsa, ideal yanma gerçekleşmezse CO 2 oranında artış olur. Tam yanma denklemine baktığımızda yanma sonunda çıkanlar arasında CO 2 inde çıkmasını isteriz. CO 2 oranının arttığı noktalar hava oranının artış gösterdiği noktalardır [1] ġekil 8. Farklı püskürtme avanslarında Karbonmonoksidin (CO 2 ) motor hızına değişimi grafiği. Şekil 8 de farklı püskürtme avanslarında karbondioksitin (CO 2 ) motor hızına göre değişimi grafiği görülmektedir. Tüm motor hızları boyunca yanma reaksiyonun da en yüksek görüldüğü motor hızları 15 KMA da 36 d/d dır. Bunun nedeni 15 KMA da püskürtme sonunda motor devrinin artmasıyla birlikte yakıt püskürtme zamanın kısalması ve yanma reaksiyonundaki yakıt-hava karışımında hava miktarının ideal yanmaya göre daha çok olmasından CO 2 oranının arttığı görülmüştür. CO 2 in en az görüldüğü nokta ise 19 KMA da 16 d/d dır. Bu noktada CO 2 in az çıkmasının nedeni yakıt püskürtme esnasındaki ideal yanmada hava/yakıt karışımına oranla yakıt miktarının fazla olmasından kaynaklanır. Genel olarak 16d/d ile 36d/d arasındaki avans değerlerine baktığımızda 19 KMA CO 2 oranının en az çıktığı görülmektedir ve orijinal avans (23 KMA) değerinden %16,27 daha az çıktığı tespit edilmiştir. Normal şartlar altında havanın içindeki azot (N 2 ) reaksiyona girmez. Ancak, silindirler içerisindeki yanma esnasındaki yüksek sıcaklıklarda, hava içerisindeki azotun oksijenle reaksiyona girmesi sonucu NOx oluşur. Bunun yanında hava fazlalık katsayısı da NOx emisyonlarının oluşumunda etkili bir değişkendir [6,7]. 8

9 Azotoksit NOx (ppm) Özdalyan B., Vural E., Özer S. Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (3) Motor hızı (1/min) ġekil 9. Farklı yakıt püskürtme avanslarında azotoksit (NOx) miktarının motor hızına göre değişimi grafiği. Şekil 9. farklı yakıt püskürtme avanslarında azotoksit (NOx) miktarının motor hızına göre değişimini göstermektedir. Bu grafiğe göre NOx miktarının en yüksek görüldüğü nokta 31 KMA 16 d/d da dır. Bunun nedeni ise 16 d/d da içeri alınan hava-yakıt karışımının yüksek olmasıdır. Bu nedenle de yanma sonu sıcaklığı yükselerek NOx emisyon miktarını artırmaktadır. En düşük olduğu konum ise 23 KMA da 36 d/d dır. Burada ise içeri alınan yakıt hava karışımının ideal olmayarak yani havanın yada yakıtın fazla olması durumunda, tam yanma gerçekleşmez ve yanma sonu sıcaklığı düşük olur. Şekil 9 a genel olarak baktığımızda 16 d/d ile 32 d/d aralığında NOx miktarının en az olduğu avans 19 KMA olduğu tespit edilmiştir. Orijinal avanstan (23 KMA) % 19,5 daha az olduğu tespit edilmiştir. 4. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Yapılan bu çalışmada, tek silindirli direkt püskürtmeli bir dizel motorunda statik enjeksiyon avansının çeşitli motor hızlarında ve motor yüklerinde, motor performansına ve egzoz emisyonlarına etkileri deneysel olarak incelenerek, sonuçlar grafik ve tablolar halinde sunulmuştur. Statik enjeksiyon avansının motor performansına ve egzoz emisyonlarına etkisi 16d/d, 2 d/d, 24 d/d, 28 d/d, 32 d/d ve 36 d/d da ki motor hızlarında incelenmiştir. 28 d/d motor devrinde, motor momenti ve gücü 23 statik enjeksiyon avansında en yüksek değerini aldığı ve bu noktada fren özgül yakıt tüketiminin azaldığı görülmüştür. Bu noktadan itibaren avansın rötara veya daha da avansa alınması durumunda motor momenti ve gücü azalmakta ve fren özgül yakıt tüketimi artmaktadır. 28 d/d da 23 KMA sında daha düşük avanslarda piston üzerine etkiyen, basınç hacim genişlemesi nedeniyle azalmakta ve buna bağlı olarak moment artmaktadır. 28 d/d da 23 KMA da motor devri artırılmaya devam ettiğinde motor momenti azalmasına karşın özgül yakıt tüketimi de arttığı görülmektedir. Yapılan tüm deney ve incelenmeler sonucunda motor karakteristiklerinin en iyi olduğu yakıt püskürtme derecesi olan 19 KMA da motor gücü düşmesine rağmen motor egzoz ve emisyonlarında azalma tespit edilmiştir. 9

10 Teknolojik Araştırmalar: TATED 211 (cilt 3) 1-1 Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Aktaş, A., Sekmen, Y., 28, Biyodizel İle Çalışan Bir Dizel Motorda Yakıt Püskürtme Avansının Performans Ve Egzoz Emisyonlarına Etkisi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23, (1), Borat, O., Balcı, M., Sürmen, A., 1995, İçten Yanmalı Motorlar, Teknik Eğitim Vakfı Yayınları, Cilt 1, Ankara 3. Öz, İ. H., Borat, O., Sürmen, A., 23, İçten Yanmalı Motorlar, Birsen Yayınevi, İstanbul, Stone, R., 1999, Introduction to Internal Combustion Engines, Macmillan Press Ltd., Houndsmills, UK, Kegl, B., 26, Experimental Investigation of Optimal Timing of The Diesel Engine Injection Pump using Biodiesel, Fuel, Energy & Fuels, 2, Fernando, S., Hall, C., Jha, S., 26, NOx Reduction from Biodiesel Fuels, Energy & Fuels, 2, Tat, M. E., 23, Investigation of Oxides of Nitrogen Emissions from Biodiesel-Fueled Engines, Ph.D. dissertation, Iowa State University,. 8. Abdel-Rahman, A. A., 1998, On The Emissions from Internal-Combustion Engines: A Review, International Journal of Energy Research, 22, Huzayyin, A. S., Bawady, A. H., Rady, M. A., Dawood, A., 24, Experimental Evaluation of Diesel Engine Performance and Emission using Blends of Jojoba Oil and Diesel Fuel, Energy Conversion and Management, 45, 13-14, Dorado, M. P., Ballesteros, E., Arnal, J. M., Gomez, J., Lopez, F. J., 23, Exhaust Emissions from A Diesel Engine Fuelled with Transesterified Waste Olive Oil, Fuel, 82 (11),