PİLOT PÜSKÜRTME YÖNTEMİYLE MODİFİYE EDİLMEMİŞ DİZEL MOTORDA 20HCNG GAZ YAKITININ PERFORMANS ve EMİSYONLARA ETKİSİ

Benzer belgeler
SIKIŞTIRMA ORANININ BİR DİZEL MOTORUN PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİLERİ

Atık Kızartma Yağı Metil Esterinin Bir Dizel Motorunda, Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

Suat SARIDEMİR 1 Bülent ERYAKALI 2 TÜRKİYE.

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA TEK NOKTA YAKIT ENJEKSİYON VE KARBÜRATÖR SİSTEMLERİNİN PERFORMANSA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

Dizel Motorlarında Yanma Odası İçerisine Su Püskürtmenin Egzoz Emisyonlarına Etkisi

Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü Karabük TÜRKİYE ÖZET

Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 187 KÜÇÜK GÜÇLÜ İÇTEN PATLAMALI MOTORLARIN KARAKTERİSTİK ÖZELLİKLERİ VE POMPA AKUPLASYONU

Etanol Dizel Yakıt Karışımlarının Kısmi Homojen Dolgulu Bir Dizel Motorun Performansına Etkisi

Dizel Motorlarında Enjeksiyon Basıncı ve Maksimum Yakıt Miktarının Motor Performansı ve Duman Emisyonlarına Etkilerinin İncelenmesi

Dizel Yakıtındaki Sıcaklık Değişiminin Püskürtülen Yakıt Miktarına Etkisi ve Dinamik Yakıt Sıcaklığı Kontrolü

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA KISMİ GAZ KELEBEK AÇIKLIĞINDA LPG KULLANIMI ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

Benzin nitrometan karışımlarının özgül yakıt sarfiyatı ve emisyonlara etkisinin incelenmesi

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA SOĞUTMA SUYU SICAKLIĞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

Dietil Eter-Dizel Karışımlarının Direkt Enjeksiyonlu Bir Dizel Motorunun Performans ve Emisyonlarına Etkisi

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) April 2018

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVAR DERSİ. Yakıt Püskürtme Sistemleri Deneyi

Biyodizel Yakıtla Çalıştırılan Küçük Güçlü Bir Diesel Motorun Performans ve Emisyonuna Giriş Hava Basıncının Etkisinin İncelenmesi

DİZEL MOTORLARINDA DİZEL YAKITI + LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONA ETKİSİ

Bir Dizel Motorda Yakıt Olarak Kullanılan Balık Yağı Metil Esteri Karışımlarının Motor Performans Ve Emisyonlarına Etkisi

Diesel Motorlarında Doldurma Basıncının ve Egzoz Gazı Resirkülasyonunun Azot Oksit ve Partikül Madde Emisyonlarına Etkisi.

BUTANOL, ETANOL VE BENZİN KARIŞIMLARININ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA ÖZGÜL YAKIT TÜKETİMİ VE EMİSYONA OLAN ETKİSİ

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

METİL VE ETİL ESTERİN DİZEL YAKITI OLARAK KULLANILMA İMKANLARININ DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI ÖZET

Tek silindirli bir dizel motorda atık biyodizel kullanımının motor performansı ve emisyonlarına etkisi

ÖZGEÇMİŞ. SCI,SSCI,AHCI Indekslerine Giren Dergilerde Yayımlanan Makaleler

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ

Aspir Biyodizelinde Farklı Enjektör Basınçlarının Motor Performansına Etkisi

KARBÜRATÖRLÜ MOTORA KARIŞIM İÇERİSİNE SAF OKSİJEN İLAVE EDİLMESİNİN MOTOR KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİSİ

SOYA YAĞI METİL ESTERİNİN MOTOR PERFORMANS KARAKTERİSTİKLERİ ve NO X EMİSYONLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Hidrojen - Metanol- Benzin Karışımlarının Deneysel İncelenmesi

İçten Yanmalı Motorların Doğalgazla Çalışır Hale Getirilmeleri ve Dönüştürülmüş Motorların Performans Parametrelerinin Analizi

MJS

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

TAM YÜKTE ÇALIŞAN İNDİREKT PÜSKÜRTMELİ BİR DİZEL MOTORUNDA, DİZEL VE DİZEL-ETANOL YAKIT KARIŞIMLARININ PERFORMANS VE EMİSYON DEĞİŞİMLERİNE ETKİSİ

ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ YAKIT KİMYASI DERSİ DOĞALGAZIN YAKIT OLARAK MOTORLU ARAÇLARDA KULLANILMASI

ZEYTİN YAĞI VE PAMUK YAĞI İLE DİZEL YAKIT KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANSINA VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN ANALİZİ

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA HAVA FAZLALIK KATSAYISININ NO EMİSYONU VE KATALİTİK KONVERTÖR VERİMİNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Termal Bariyer Kaplı Bir Buji Ateşlemeli Motora Su Enjeksiyonunun Motor Performans ve Egzoz Emisyonları Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

KANOLA YAĞI METİL ESTERİ VE KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANS VE EGZOZ EMİSYONLARINA OLAN ETKİLERİ

Dizel ve Haşhaş Yağı Biyodizel Yakıt Karışımlarının Motor Performansı ve Egzoz Emisyonları Üzerindeki Etkilerinin Deneysel İncelenmesi

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

DÜŞÜK GÜÇLÜ BİR MOTORDA FARKLI SIKIŞTIRMA ORANLARINDA LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONLARA ETKİSİ

DİZEL MOTORLARINDA HİDROJENİN EK YAKIT OLARAK KULLANILIMININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ ARAŞTIRMA MAKALESİ ÖZET

Tasarruf sağlar! SOCAR CNG. DUAL SYSTEM aracın motorin tüketimini %

Propanol-Metanol Kullanılan Benzinli Motora Ait Egzoz Emisyon Karakteristikleri

EMME MANİFOLDUNDAKİ TÜRBÜLANS ARTIŞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİSİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ÇALIŞMA

Bir Dizel Motorunda Kısmi ve Tam HCCI Uygulaması

Tek Silindirli Bir Dizel Motorda Atık Biyodizel Kullanımının Motor Performansı ve Emisyonlarına Etkisi

BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA ALTERNATİF YAKIT OLARAK SAF ETANOLUN KULLANILMASI

Hidrojen ile Yakıt Zenginleştirmenin Dizel Motorun Motor Performansı ve Emisyon Özelliklerine Etkisi

Emme Havası Sıcaklığı ve Alkol-Benzin Karışımlarının HCCI Yanma Üzerindeki Etkilerinin incelenmesi

Dizel Yakıtına İzobütanol İlavesinin Performans ve Emisyonlara Etkisi

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

88 x x x x x /56 55/74 31/42 36/49 55/74

Buji ile Ateşlemeli Bir Motorda Çalışma Parametrelerinin Egzoz Emisyonlarına Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Dual Fuel System Nedir?

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

Direkt enjeksiyonlu bir dizel motoruna buhar ve farklı yöntemlerle su gönderiminin performans ve NOx emisyonlarına etkilerinin incelenmesi

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

DUAL FUEL SYSTEM. «Dizel araçlar için CNG Çift Yakıt Sistemleri»

Bir Dizel Motora Metanol Fumigasyonunun Performans ve Emisyonlara Etkisi

ÇİFT YAKIT (BENZİN+LPG) KULLANIMININ MOTOR PERFORMANSI VE EMİSYONLAR ÜZERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL ANALİZİ

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA PROPAN VE FARKLI ORANLARDA PROPAN/BÜTAN KULLANIMININ PERFORMANSA ETKİLERİNİN DENEYSEL ANALİZİ

Dizel Motorlarda Yakıta Hidrojen Katkısının Yanma, Performans ve Emisyonlar Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Ağır ticari bir dizel motorda izo-bütanol/motorin karışımları kullanıldığında performans ve yanma karakterleri

Temel Motor Teknolojisi

MOTORUN BULUNDUĞU (ATMOSFERĐK) YÜKSEKLĐĞĐN MOTOR PERFORMANSI ÜZERĐNDEKĐ ETKĐSĐ

Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical-Online AYÇİÇEĞİ YAĞINDAN ELDE EDİLEN BİYODİZELİN MOTOR PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİSİ

Investigation of the Effects of Water Fumigation on a SI Engine with MgO-ZrO 2 Thermal Barrier Layer

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Lisans Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi Y. Lisans Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi 1986

Biyodizel/Hidrojen Çift Yakitinin Bir Dizel Motor Performans ve Emisyonlarina Etkisi

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Şekil 1. Deney düzeneğinin şematik görünümü.

ÇİFT YAKITLI BİR DİZEL MOTORDA LPG YÜZDESİNİN PERFORMANS VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİ

FARKLI ALKOL YAKITLARIN BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN PERFORMANS, EMİSYON VE YANMA KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA 3/4 KELEBEK AÇIKLIĞINDA MOTOR PERFORMANS VE EMİSYON PARAMETRELERİNİN DENEYSEL VE 1-B SAYISAL ANALİZ İLE İNCELEMESİ

Araştırma Makalesi / Research Article. Dizel Motor Performans ve Emisyonları Üzerindeki Biyodizel-Dizel Karışım Yakıtların Etkisi

HİNDİ RENDERİNG YAĞI BİYODİZELİNİN DİZEL MOTOR PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Biyodizel-Dizel Yakıt Karışımlarının Motor Gürültü Ve Egzoz Emisyonlarına Olan Etkisi

Yeni bir yanma odasına sahip benzin motorunda farklı sıkıştırma oranlarının ve ateşleme avanslarının performans ve emisyonlara etkisi.

2-Emisyon Ölçüm Raporu Formatı

Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 32:3 (2017)

Farklı biyodizellerin çevrimsel değişimlerinin analizi

FARKLI KATALIZÖR VE YIKAMA SUYU KULLANILAN KANOLA METIL ESTERININ DIZEL MOTORLARDA KULLANIMININ EMISYONLAR ÜZERINE ETKISI

Kanola Yağı Alkil Esterlerinin Bir Dizel Motorunun Performansına ve Emisyon Karakteristiklerine Etkilerinin Belirlenmesi

KETENCİK ETİL ESTERİNİN TURBO ŞARJLI BİR MOTORDA YAKIT OLARAK KULLANIMINDA MOTORUN EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Piston ve supapları ZrO 2 kaplanmış bir dizel motorunda soya yağının kullanılması

KOMPLE ÇÖZÜM ÇEVRE DOSTU ESNEK ÇÖZÜM. Tekli Uygulama. İkili Uygulama. Montaj Kolaylığı

HAVACILIK YAKITI JP-8 VE DİZEL KARIŞIMLARININ TEK SİLİNDİRLİ BİR DİZEL MOTORUNDA PERFORMANS VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİ

BENZİNLİ BİR MOTORDA BENZİN+LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONLARA ETKİSİ. Cenk SAYIN*, Mustafa ÇANAKÇI, İbrahim KILIÇASLAN ÖZET

ETANOL-BENZİN VE METANOL-BENZİN KARIŞIMLARININ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN YANMA PARAMETRELERİNE VE EGZOZ EMİSYONLARINA

TEK VE İKİ KADEMELİ ÇİFT YAKITLI BRÜLÖRLER. DUAL (Gas+Diesel) BURNERS

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

MPI Enjeksiyon Sistemli Araçlarda LPG ve Benzin Kullanımının Taşıt Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi

DI Bir Dizel Motorunda Optimum Buhar Püskürtme Oranı ve Yakıt Püskürtme Zamanının Taguchi Metodu ile Deneysel Olarak Belirlenmesi

Kanola Biyodizeli İçerisine n-hexadecane İlavesinin Motor Performansına ve Eksoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi

Transkript:

PİLOT PÜSKÜRTME YÖNTEMİYLE MODİFİYE EDİLMEMİŞ DİZEL MOTORDA 20HCNG GAZ YAKITININ PERFORMANS ve EMİSYONLARA ETKİSİ Raif KENANOĞLU 1, Bahattin TANÇ 1, Şafak YILDIZHAN 2, M. Kaan BALTACIOĞLU 3, H. Turan ARAT 3, Hasan SERİN 2, Mustafa ÖZCANLI 2, Kadir AYDIN 4 1 İskenderun Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Makine Müh. Böl., 31200/İskenderun 2 Çukurova Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fak., Otomotiv Müh. Böl. 01300/Adana 3 İskenderun Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Petrol ve Doğalgaz Müh. Böl. 31200/İskenderun 4 Çukurova Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fak., Makine Müh. Böl. 01300/Adana S. Yazar e-mail: rkenanoglu@mku.edu.tr ÖZET Dünyada fosil yakıt kullanımı çevresel faktörler, petrol rezervlerinin azalması ve buna bağlı olarak petrol fiyatlarının artmasıyla birlikte önemli bir sorun halini almaktadır. Bu sorun araştırmacıları alternatif yakıtlar üzerinde çalışmaya itmektedir. Bu çalışmada %20 Hidrojen + %80 sıkıştırılmış doğalgaz (CNG) yakıt karışımı, emme manifoldu üzerinde oluşturulan karışım odası vasıtası ile motora enjekte edilmektedir. Yapısal değişiklik yapılmayan dizel motorda pilot püskürtme yöntemi ile yapılan deneylerde yakıtların performans ve emisyon değerlerine olan etkileri araştırılmıştır. Deneylerde, yakıt pompası plancır üzerinde akuple edilen step motor yardımıyla dizel yakıt püskürtmesi %20 düşürülerek pilot püskürtme gerçekleşmiştir.3.6 L, 4 silindir, 4 zamanlı, hava soğutmalı test dizel motoruna bağlı dinamometre ile testler 1300 2600 dev/dak aralığında gerçekleşmiştir. Deneylerde; normal dizel yakıt ile 20HCNG gaz yakıt ile zenginleştirilmiş yakıt karşılaştırılmasında, performans bakımından sırayla tork, güç ve özgül yakıt tüketiminde; %5; %2,2 %17; düşüş gözlemlenmiştir. Egzoz emisyonlarında ise CO için %7,5 artış, CO 2 ve NO x değerleri içinse %4 ile %21 azalış elde edilmiştir. Pilot püskürtme yöntemiyle emisyonlarda ciddi düşüşler elde edilmiş ve diğer çift-yakıt sistemlerine nazaran performansta da çok küçük düşüşler elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Hidrojen, CNG, Pilot Dizel Püskürtme, Performans, Emisyon EFFECTS OF ENGINE PERFORMANCE AND EXHAUST EMISSIONS OF 20 HCNG GAS MIXTURE USING ON A NON-MODIFIED DIESEL ENGINE WITH PILOT DIESEL INJECTION TECHNIQUE ABSTRACT Using of fossil fuel is a major problem in the world cause of environmental factors, depending on the reduction of oil reserves and the increasing of oil prices. These problems are encouraged to researchers for working on alternative fuels. In this study, 20% hydrogen and 80% compressed natural gas (CNG) fuel mixture is injected by mixture chamber which is placed on the intake manifold. Beside, engine performance and emission were investigated of fuels on a non modified diesel engine with pilot injection technique. In the experiments, substituted diesel fuel injection occurred with the helped of stepping motor which stated on to the fuel pump plunger with 20%. 3.6 L, 4-cylinder, 4-stroke, air-cooled test diesel engine connected to a dynamometer that operated the tests in range of 1300-2600 rev / min. In comparison with 20HCNG enriched gas fuel between regular diesel fuel, in order in terms of performance, torque, power and specific fuel consumption; 5%; 2.2% to 17%; decrease was observed. For emissions, 7.5% increase for CO while CO 2, NOx values were obtained 4% and 21% reduction respectively. Both serious reductions of emissions obtained from using pilot diesel injection technique and moreover other dual fuel systems; pilot injection observed less reduction in performance scale. Keywords: Hydrogen, CNG, Pilot Diesel Injection, Performance, Emissions

1. GİRİŞ Günümüzde yükselen teknoloji eğilimleri ve çevresel faktörlerinde etkinliğiyle otomotiv sanayinde, alternatif yakıtların önemi giderek artmaktadır. Petrol piyasalarındaki arz talep dengesizliği ve azalan petrol rezervleri araştırmacıları alternatif yakıtlı motor üretimlerine veya bu yakıtları günümüzdeki motorlarda kullanımı üzerinde çalışmaya itmiştir. Egzoz gazı salınımları açısından fosil yakıtların kullanımından fazla ziyade daha çevreci yakıtların kullanımı gün geçtikçe daha ehemmiyetli bir hal almıştır. Özellikle biyo-yakıt ve gaz yakıtların motor teknolojilerinde kullanılmaları hem yakıt tasarrufuna hem de sera gazı salınımına etkilerinden dolayı son dönemlerde tercih sebebi haline gelmiştir. Hidrojen, doğalgaz çeşitli hidrokarbonca zengin alkoller ve bio-yakıtlar alternatif yakıtlar arasında gösterilebilir. Dünya üzerinde alternatif yakıtların kullanımının artması araştırmacıları bu konular üzerinde daha fazla araştırma geliştirme çalışmalarına zorlamıştır. Günümüz teknolojisiyle bu alternatif yakıtlar için hem farklı motorlar üretilmekte hem de bu yakıtların normal motorlar üzerinde kullanılması için gerekli olan araştırmageliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Son yıllarda bu yakıtlarla ilgili çalışmalar ve gelişmelerden bazılarına değinmek konunun önemi hakkında bize önemli bilgiler verecektir. Örneğin; doğalgazın fosil yakıt olmasına rağmen yanma prosesleri içerisinde alternatif bir yakıt olarak kullanılması ve çevreci olması bakımından; 2006 yılında ABD de Westport şirketi kurulmuştur. Bu şirket özellikle büyük hacimli motorlarda doğalgazın doğrudan kullanılabilmesi için doğalgaz motoru uygulamasına geçmiştir. Özellikle kullandıkları yakıt enjektörlerinde pilot püskürtmeye benzer bir metotla dizel yakıt ile doğalgaz yakıtını aynı enjektörden püskürterek; daha net ifadeyle dizel yakıtını tutuşturucu olarak kullanarak doğal gazlı motoru kullanmışlardır. Diğer yandan farklı araştırmalara bakılacak olursa, dikkat çeken gaz yakıt karışımlarına örnek olarak HCNG (hidrojen ile zenginleştirilmiş sıkıştırılmış doğalgaz) verilebilir. Hidrojen ile doğal gazın mühendislik özellikleri yanma süreçlerinde motor performansı ve emisyonlara etkileri açısından bu gaz yakıtların kullanımını yaygınlaştırmıştır. İçten yanmalı motorlarda hidrojenin ve doğal gazın birlikte yakıt karışımı olarak kullanılmaları araştırmacılar tarafından ilgi odağı olmuştur. Yazarlar bundan önceki çalışmalarında [1] HCNG yakıntın dizel motorlarda kullanılması ile ilgili bir derleme çalışması yapmışlar ve HCNG nin yakıt özellikleri, dizel motor performansı ve emisyonlara etkileri, kullanım aşamaları, avantaj ve zorlukları hakkında detaylı bilgiler vermişlerdir. Bazı araştırmacılar da [1-10] HCNG yakıtının içten yanmalı motorlarda kullanımı üzerinde çalışmalarını sunmuşlar; genel kanı olarak hidrojen ve doğalgazın tekli kullanımları halinde yanma prosesinde gösterdikleri dezavantajları beraber kullanıldıklarında birbirlerinin avantajlarına dönüştürdükleri yönündedir. Özellikle hidrojenin kendi kendine tutuşma sıcaklığının ve yanma hızının yüksekliği, doğalgazın düşük yanma hızı ile optimize edilerek dizel motorlarda kullanılabilir hale gelmektedir. Diğer yandan tek başına kullanılan hidrojen de NO x salınımı artımının önüne doğalgaz kullanılarak geçilebilmektedir. Bunlarla birlikte doğalgazın tek başına kullanılması motor performansında ciddi düşüşlere sebebiyet verirken; bu gaz yakıtların birlikte kullanılması bu durumu en aza indirecek şekilde lehimize döndürmektedir. Hal böyleyken HCNG yakıtının özellikle dizel motorlarda birlikte kullanımı hem performans hem de emisyon değerleri açısından daha iyi neticeler verdiği literatürde saptanmıştır. Bu deneysel çalışmada ise, dizel test motoru hiçbir yapısal değişikliğe uğratılmadan step motor ve ekipmanları yardımıyla dizel yakıt püskürtmesinin mekanik yakıt pompasının plancırı kısılarak; pilot enjeksiyona benzer şekilde 20 HCNG yakıtı ile denenmiştir. Yapılan deneylerde motor performansı ve egzoz emisyonları hakkında detaylı bilgiler verilmiştir. 2. DENEY DÜZENEĞİ VE YAKITLAR Bu deneysel çalışma; Çukurova Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği laboratuvarlarında bulunan, 3.6 L, 4 zamanlı, 4 silindirli, hava soğutmalı, mekanik yakıt pompasına sahip olan, Mitsubishi marka dizel motorda gerçekleştirilmiştir. Netfren marka hidrolik dinamometre yüklenmesi, tork ve güç verilerinin alınmasında kullanılmıştır. Yazarların diğer yayınlarında [11,12] dinamometre ve dizel motorun özellikleri belirtilmiştir. Deney süresince kullanılan yakıtlar; Dizel, hidrojen ve CNG dir. Gaz yakıtlarının optimum oranları literatürde araştırılmış ve bu deneyde hacimsel olarak %20 Hidrojen %80 CNG karışımı gaz yakıtlar olarak kullanılmıştır. Dizel yakıtının mekanik yakıt pompasında step motor (özellikleri için bkz. [12]) kullanılarak hassas şekilde; pilot püskürtmeye benzer uygulamayla %20 kısılması ve kısılan bu yakıtın yerine gaz yakıtların kullanılması çalışma konusunun temellerini oluşturmaktadır. Çalışmada kullanılan deney düzeneği Şekil 1. de resmedilmiştir. 200 bar basınca sahip sıkıştırılmış doğalgaz ve 170 bar silindir basıncına sahip hidrojen ( saflık: %99.99 ) yakıtları tanklardan alınmaktadır. Motorun hava filtresi ve emme manifoldu arasında uygun yerde konuşlandırılmış gaz yakıt karışım odacığı oluşturulmuştur. 200 Bardaki CNG, iki basamaklı regülatör ( Lovato CNG kit ) yardımıyla atmosferik basınca düşürülmekte, hidrojen ise tüp çıkışının hemen ardında bulunan gerialevlenme valfinden sonra yine regülatör yardımıyla atmosferik basınca indirilmektedir. Gaz yakıtların sabit oranda motora verilebilmeleri için sistemde hidrojen ve CNG için ayrı ayrı iğne vanalar (Maxtor) ve akışölçerler (Alicat) kullanılmıştır. Kullanılan yakıt özellikleri ve hacimsel debileri Tablo 1. de gösterilmiştir.

Tablo 1. Yakıt özellikleri ve hacimsel debiler Hacimsel debi (lt/dak) Yoğunluk (kg/m 3 ) Havadaki yanma aralığı Tutuşma noktası C Alev hızı (cm/s) Alt Isıl Değer (MJ/kg) Dizel 0.12 840 (s) - 254-285 128 42.31 Hidrojen 5.4 0.082(g) 4-75% 585 265-325 120.21 CNG 21.2 0.72(g) 4.4-17% 595 42 47.14 Karışım odacığındaki sabit oranda gaz yakıt karışımının sağlanması öncelikle iğne vanalardan gazın kontrolü daha sonra akış ölçerlerden gazın ölçümü ile kontrol edilmektedir. Sistemde kullanılan gaz yakıtların özellikleri yazarların diğer çalışmalarında mevcuttur. Akış ölçerlerden alınan veriler motordan alınan diğer verilerle beraber anlık olarak data logger üzerinden bilgisayara aktarılmış ve analizler buna göre yapılmıştır. 1: Test motoru, 2: Dinamometre, 3: Gaz Analizörü, 4: Bilgisayar, 5: Hava filtresi, 6: Gaz yakıt karışım odacığı, 7: Hidrojen Tüpü, 8: İğne Vana, 9: Akış ölçer, 10: CNG Regülatör, 11: CNG tüpü, 12: Datalogger, 13: Step motor, 14: Step motor sürücü Şekil 1. Deney düzeneği 3. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Deneylere başlamadan önce, motor standart çalışma sıcaklığına gelinceye kadar sadece dizel yakıt kullanılarak çalıştırılmıştır. Deneyde kullanılan yakıtlar, 100 dev/dak aralıklarla, 1300 ve 2600 dev/dak arasında tam yükte test edilmiştir. Deneysel hataları optimize etmek için her bir deney üç defa tekrar edilmiş ve sonuçlar için bu üç deneyin ortalaması alınmıştır. Motor iki farklı yakıt yüklemesi altında çalıştırılmıştır. Bunlardan biri normal dizel yakıtı bir diğeri ise 20HCNG+kısılmış dizeldir. Normal operasyon ve çift-yakıtlı operasyonlar birbiriyle karşılaştırılarak, deney verileri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. 3.1 Performans Sonuçları Motor performans verileri içerisinde motor torku, motor gücü ve özgül yakıt tüketiminin motor devrine göre karşılaştırılmaları irdelenerek grafikleştirilmiştir. Şekil 2 de motor torku motor devri grafiği görülmektedir. Şekilden de anlaşılacağı üzere hidrojence zenginleştirilmiş doğalgaz, orta devirlerden itibaren fakir yanmanın da etkisiyle normal dizel verilerine yakınlık göstermiştir. Genel ortalama olarak gaz yakıtların tork değeri normal dizel operasyonuna göre %5 düşüş göstermektedir. Sadece doğalgaz ile çalışan dizel motorlarda bu oran %8-10 arasında düşüş göstermekte olduğundan hidrojenin olumlu etkisi ile bu durum biraz daha iyileştirilmiştir.

Şekil 2. Tork-Devir grafiği Şekil 3 te motor gücü ve motor devri grafiği görülmektedir. 20 HCNG + pilot dizel yakıtı; normal dizel yakıtı ile karşılaştırıldığında %2.2 gibi düşük bir değer ile azalış göstermiştir. Hidrojenin yüksek yanma verimi ve silindir içerisindeki basınca etkisi sayesinde güç verilerinde çok fazla bir düşüş gözlenmemiştir. Şekil 3. Güç - Devir grafiği Özgül yakıt tüketimi motor devri grafiği ise Şekil 4 te verilmiştir. Pilot dizel püskürtme sistemine benzer şekilde yakıt pompasından kısılan dizel yakıtın özgül yakıt tüketimine etkisi bu grafikten daha net anlaşılmaktadır. Kıyaslama yapıldığında özgül yakıt tüketimi %17 düşmüştür. Bu düşüş yakıt pompası üzerine monte edilen step motor ve ekipmanları sayesinde gerçekleştirilmiştir. Daha net bir ifadeyle, step motor yardımı ile plancır üzerinde yapılan kısılma neticesinde normal dizel yakıtı %17 oranında düşürülmüştür. ÖYT de görülen düşüş dizel yakıtın kısılması ile elde edilen sıvı yakıt tüketimidir. Kullanılan gaz yakıtlar bu eksilmenin yerine dizel motor performanslarını olumlu yönde etkilemektedir. Şekil 4.Özgül Yakıt Tüketimi - Motor Devri eğrisi

3.2 Emisyon Sonuçları İçten yanmalı motorlarda en önemli olgulardan bir tanesi de egzoz emisyonlarının belirlenmesi ve çevreye olan etkilerinin araştırılmalarıdır. Temiz yanma sağlayan gaz yakıtların bu motorlarda kullanımları emisyonlar açısından önem teşkil etmektedir. Özellikle hidrojen ve CNG yakıt karışımlarının emisyon değerlerine olumlu etkileri bulunmaktadır. Bu çalışmada da bu etkileri görmek için egzoz emisyonlarından CO, CO 2 ve NO x verileri MRU 1600 V egzoz emisyon cihazıyla ölçülmüş, sonuçlar normal dizel operasyonuyla karşılaştırılmıştır. Şekil 5 te CO 2 Motor Devri grafiği görülmektedir. Şekilden de anlaşılacağı üzere özellikle yüksek devirlerde gaz yakıt karışımlarının dizel operasyona göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmektedir. Genel ortalama olarak %4 CO 2 salınımı düşüş göstermiştir. Özellikle orta devirlerden önce yükselmenin sebebi CNG nin sistemde oluşturduğu CO 2 salınımının sonucudur. Literatür verileri, tekil CNG yakıtı kullanılan bir dizel motorunda bu değerin çok daha yüksek olduğunu vurgulamaktadır. Şekil 5. CO 2 Devir grafiği NO x Motor devri grafiği Şekil 6 da verilmiştir. Egzoz emisyon salınımlarının en önemlilerinden bir tanesi olan NO x in düşürülmesi için alternatif gaz yakıtların kullanımı son derece etkin rol oynamaktadır. Şekil 6 da görüldüğü gibi, %21 seviyelerinde NO x salınımda düşüş görülmüştür. Burada da performansa olumlu etkiyen hidrojenin fazla NO x salınımı CNG ile karıştırıldığında önemli seviyede düşüş gerçekleştirmiştir. Şekil 6. NO x Devir grafiği Şekil 7 de CO Motor devri grafiği resmedilmiştir. Bu çalışma sonucunda gaz yakıtlar % 7,5 seviyelerinde CO salınımını arttırmıştır. Bu sonucun sebepleri arasında pilot dizelin daha fazla kısılamaması ve ortamdaki oksijen konsantrasyonu gösterilebilir.

Şekil 7. CO Devir grafiği 4. SONUÇLAR Çukurova Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği laboratuvarında gerçekleştirilmiş olan bu çalışmada %20 Hidrojen + %80 sıkıştırılmış doğalgaz (CNG) yakıt karışımı, emme manifoldu üzerinde oluşturulan karışım odası vasıtası ile motora enjekte edilmektedir. Yapısal değişiklik yapılmayan dizel motorda pilot püskürtme yöntemi ile yapılan deneylerde yakıtların performans ve emisyon değerlerine olan etkileri araştırılmıştır. Deneylerde, yakıt pompası plancır üzerinde akuple edilen step motor yardımıyla dizel yakıt püskürtmesi %20 düşürülerek pilot püskürtme gerçekleşmiştir.3.6 L, 4 silindir, 4 zamanlı, hava soğutmalı test dizel motoruna bağlı dinamometre ile testler 1300 2600 dev/dak aralığında gerçekleşmiştir. Deneylerde; normal dizel yakıt ile 20HCNG gaz yakıt ile zenginleştirilmiş yakıt karşılaştırılmasında, performans bakımından sırayla tork, güç ve özgül yakıt tüketiminde; %5; %2,2 %17; düşüş gözlemlenmiştir. Egzoz emisyonlarında ise CO için %7,5 artış, CO 2 ve NO x değerleri içinse %4 ile %21 azalış elde edilmiştir. Pilot püskürtme yöntemiyle emisyonlarda ciddi düşüşler elde edilmiş ve diğer çift-yakıt sistemlerine nazaran performansta da çok küçük düşüşler elde edilmiştir. Özellikle büyük hacimli motorlarda, yapısal değişikliğe gidilmeden bu alternatif yakıtların kullanılması hem performans sonuçlarında çok az bir değişime sebebiyet vermesinden hem de egzoz emisyon salınımlarında olumlu etkilerinden dolayı tercih sebebi olabilmektedir. HCNG yakıtının Euro 6 emisyon standartlarını karşılaması sebebiyle [13] hidrojen ve CNG yakıtının kullanılmasındaki araştırmaların giderek arttırılması bundan sonraki çalışmalarda üzerine eğilinmeye devam eden araştırma konularından biri olacaktır. TEŞEKKÜR Bu çalışma TUBİTAK 114M798 numaralı proje ile desteklenmiştir. Ayrıca yazarlar, etkin tavsiyeleri ve yardımlarından ötürü Prof. Dr. Ertuğrul BALTACIOĞLU na teşekkürlerini sunarlar. KAYNAKLAR [1] Arat HT, Aydın K, Baltacıoğlu E, Yaşar E, Baltacıoğlu MK, Conker Ç, Burgaç A. A review of hydrogenenriched compressed natural gas (HCNG)-fuel in diesel engines. The Journal of MacroTrends in Energy and Sustainability 2013; 1: 115-122. [2] Pichayapat K, Sukchai S, Thongsan S, Pongtornkulpanich A. Emission characteristics of using HCNG in the internal combustion engine with minimum pilot diesel injection for greater fuel economy. International Journal of Hydrogen Energy 2014; 39(23): 12182-12186. [3] Xu J, Zhang X, Liu J, Fan L. Experimental study of a single-cylinder engine fueled with natural gas hydrogen mixtures. International Journal of Hydrogen Energy 2010; 35(7): 2909 2914. [4] Park C, Lee S, Lim G, Choi Y, Kim C. Full load performance and emission characteristics of hydrogen-compressed natural gas engines with valve overlap changes. Fuel 2014; 123: 101 106. [5] Mtui, P. and Hill, P. Ignition Delay and Combustion Duration with Natural Gas Fueling of Diesel Engines, SAE Technical Paper 961933, 1996, doi:10.4271/961933. [6] Papagiannakis RG, Rakopoulos CD, Hountalas DT, Rakopoulos DC. Emission characteristics of high speed, dual fuel, compression ignition engine operating in a wide range of natural gas/diesel fuel proportions. Fuel 2010; 89(7): 1397 1406. [7] Ma F, Wang Y, Liu H, Li Y, Wang J, Zhao S. Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine. Int J Hydrog Energy 2007; 32: 5067 5075. [8] Miyake M, Biwa T, Endoh Y, Shimotsu M, Murakami S, Komoda T. The development of high output, highly efficient gas burning diesel engines. 15 th CIMAC Conference Proceedings 1983; A2: 1193 1216. [9] Karim, G. A. (2003), Combustion in Gas Fuelled Compression Ignition Engines of the Dual Fuel Type, Journal of Engineering for Gas Turbine and Power, Vol. 125, pp.827-836.

[10] Liu, Z. (1995), An Examination of the Combustion Characteristics in Compression Ignition Engines Fuelled with Gaseous Fuels, Ph.D. thesis, Department of Mechanical Engineering, University of Calgary. [11] Arat HT, Baltacıoğlu M, Ozcanlı M, Aydın K. Effect of using hydroxy-cng fuel mixtures in a non-modified diesel engine by substitution of diesel fuel. 6th International Conference on Hydrogen Production 2015; 1: 423 430 [12] Baltacıoğlu M, Arat HT, Ozcanlı M, Aydın K. Experimental comparison of püre hydrogen and hho (hydroxy) enriched biodiesel (b10) fuel in a commercial diesel engine. 6th International Conference on Hydrogen Production 2015; 1: 431 438 [13] Tangoz S, et al., Effects of compression ratio on performance and emissions of a modified diesel engine fueled by HCNG, International Journal of Hydrogen Energy (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.02.058

Görüş ve Öneriler: 1. Şekil 4 te verilen özgül yakıt tüketim eğrisinde %80 dizel pilot pükürtme+%20 hidrojen+doğal gaz grafiği sadece dizel yakıtına mı yoksa pilot dizel+%20 (hidrojen+doğalgaz) toplamına mı aittir? Bu durum daha açık bir şekilde metin içerisinde belirtilmelidir. Ayrıca yanma odasına gönderilen karışımların debileri ve karışımların ısıl değerleri de bir tablo halinde verilirse iyi olacaktır. 2. Kullanılan doğal gaz ve hidrojen karışımını motorun yük durumuna göre değiştirmek tam yüklere doğru bu oranı %80 lere çıkarmak dolayısıyla daha fazla oranda gaz yakıt kullanmak hedeftir. Bu çalışmada ise tam tersine gaz yakıt kullanımı %20 ile sınırlı kalmıştır. Neden? HCNG kullanımında genel eğilim bu ise uygun atıflarla izah edilmelidir. 3. Diğer emisyonlar verilirken HC emisyonlarının verilmediği bir motor performans bildirisi düşünülemez. Mutlaka verilmeli veya kabul edilebilir bir verilmeme gerekçesi sunulmalıdır. Önerilere cevap: 1- Özgül yakıt tüketimi bölümüne eklenen cümle ile karmaşa çözülmüştür. a. Daha net bir ifadeyle, step motor yardımı ile plancır üzerinde yapılan kısılma neticesinde normal dizel yakıtı %17 oranında düşürülmüştür. ÖYT de görülen düşüş dizel yakıtın kısılması ile elde edilen sıvı yakıt tüketimidir. b. İlgili hakemin yararlı yaklaşımı sayesinde bildirinin deney düzeneği kısmına yakıtların özelliklerinin verildiği tablo 1 eklenmiştir. 2- Bu çalışmada kullanılan gaz yakıt kullanımı %20 ile sınırlı kalmamıştır. 100 saniyelik deney periyotların da motor emme manifoldundan silindir içerisine gönderilen hava ile birlikte 26L/dak gaz karışımı (20HCNG) gönderilmiştir. Burada belirtilen %20 ifadesi gaz yakıtın kendi içerisindeki hacimsel oranı yani gaz yakıtın hacimce (HCNG) %20 hidrojen, %80 CNG oranında karıştırılmasıdır. Debileride tabloda verilmiştir. Literatürde bu karışım oranı %5-35 arasında değişmektedir. Hatta Hythane (18H 2-72CNG) isimli patentli alternatif yakıtın, birbirleri içerinde karışım oranı %18 dir. Uygulamanın bu yönde olduğu bildiri kaynakları içerisinde belirtilmiştir. 3- Daha önceki önerilere cevap bölümümde belirttiğimiz gibi; bu çalışmamızda HC değerleri alınmamıştır. HC emisyonunun verilmediği bir performans bildirisi düşünülemez kanınıza katılmadığımızı bildirmek durumundayız. Literatürde bulunan çokça yayında HC verisinin verilmediği, emisyon normlarında bile dizel motorlar için bu emisyon çeşidinin NO x verisi ile birleştirildiği görülmektedir. (bkz. alttaki şekil) Hafif taşıtlar için AB emisyon normları Ki özellikle konu HCNG gibi bir yakıt karışımının HC emisyonuna gelince, [13]. Atıfta HCNG yakıtının THC değerleri Euro VI emisyon değerlerinin dahi altındadır. (20HCNG için 0,39 g/kwh). Ayrıca CNG yakıtının fakir yanmada emisyon düşürücü özelliği ile hidrojenin yanma sonunda (C ihtiva etmemesi sonucunda) HC oluşturmaması sonucu, böyle bir ek yakıtın HC emisyonu veri olarak verilmemiştir. Bu bilgiler dâhilinde bildirinin basılmamasını da ayrıca saygıyla karşılarız.