DİETİL ETER MOTORİN KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Journal of th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity Cilt 27, No 1, 117-124, 2012 Vol 27, No 1, 117-124, 2012 DİETİL ETER MOTORİN KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ İsmt SEZER * * Makin Mühndisliği Bölümü, Mühndislik Fakültsi, Gümüşhan Ünivrsitsi, 29100, Bağlarbaşı Gümüşhan iszr@gumushan.du.tr (Gliş/Rcivd: 02.03.2011; Kabul/Accptd: 28.11.2011) ÖZET Bu çalışmada, ditil tr (DEE) motorin karışımlarının motor prformansına tkilri dnysl olarak inclnmiştir. Yakıt karışımları motorin içrisin hacimsl olarak %2,5, %5, %7,5 v %10 oranlarında ditil tr karıştırılarak hazırlanmıştır. Dnylrd dirk njksiyonlu tk silindirli bir dizl dny motoru kullanılmış v sıkıştırma oranı 20 sçilmiştir. Dnylr saf motorin v ditil tr motorin yakıt karışımları kullanılarak tam gaz durumunda v farklı dvir sayılarında yapılmıştır. Çalışma sonuçları motorin ditil tr katılmasının ortalama fktif basınç, döndürm momnti v fktif güç gibi motor prformans paramtrlrind düşüş ndn olduğunu göstrmiştir. Prformans paramtrlrindki düşüş artan karışım oranı il artmıştır. Ortalama fktif basınçtaki maksimum düşüş %5,1 olarak DEE10 karışımı il ld dilmiştir. Diğr taraftan, %7,5 karışım oranına kadar fktif vrim artmış v özgül yakıt tüktimi azalmıştır. Efktif vrimd n yüksk artış %10,9 olarak DEE7,5 karışımı il ld dilmiştir. Aynı yakıt karışımı özgül yakıt tüktimind %8,7 düşüş sağlanmıştır. Ayrıca artan ditil tr oranı il hava fazlalık katsayısında artış v gzoz gazı sıcaklığında azalma mydana glmiştir. Anahtar Klimlr: Altrnatif yakıtlar, ditil tr karışımları, dizl motoru, motor prformansı, yakıt tüktimi. EXPERIMENTAL INVESTIGATION THE EFFECTS OF DIETHYL ETHER- DIESEL FUEL BLENDS ON THE ENGINE PERFORMANCE ABSTRACT In this study, th ffcts of dithyl thr (DEE) disl ful blnds on th prformanc of a disl ngin invstigatd xprimntally. Th blnds wr prpard with th addition of 2.5, 5, 7.5, and 10 vol. % of DEE with a spcifid amount of disl ful. In th xprimnts, a singl cylindr dirct injction (DI) disl xprimntal ngin was usd and comprssion ratio was fixd at 20. Th xprimnts wr prformd with nat disl ful and DEE disl ful blnds at various ngin spds and wid opn throttl conditions. Th rsults of th study show that DEE addition to disl ful causs to dcras in ngin prformanc paramtrs, i.., brak man ffctiv prssur, brak torqu and brak powr. Th dcrmnt in prformanc paramtrs incrasd with incrasing blnding ratio. Th maximum dcrmnt in brak man ffctiv prssur was obtaind with DEE10 blnd as about 5.1%. Howvr, brak thrmal fficincy incrass and brak spcific ful consumption dcrass up to 7.5% DEE blnding ratio. Th maximum incrmnt in brak thrmal fficincy was obtaind with DEE7.5 blnd as about 10.9%. Th sam ful blnd givs about 8.7% rduction in brak spcific ful consumption. Additionally, xhaust gas tmpratur dcrass and air xcss cofficint incrass with incrasing DEE blnding ratio. Ky Words: Altrnativ fuls, dithyl thr blnds, disl ngin, ngin prformanc, ful consumption. 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Dizl motorları yüksk vrim v yüksk momnt, artan dvir sayıları, dayanıklılık v bnzin motorlarına kıyasla daha düşük karbon monoksit (CO) v hidrokarbon (HC) misyonu salınımı gibi üstünlüklri sbbiyl özllikl hafif karayolu taşıtlarında son yıllarda daha yaygın kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, dizl motorları özllikl konvansiyonl yakıtlar kullanıldığında yüksk oranda azot oksit (NO x ), is v katı parçacık misyonu ürtirlr [1 6]. Dizl motorlarında yakıt konomisi sağlamak v

İ. Szr Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi zararlı gzoz misyonlarını azaltmak için bazı tkniklr uygulanmaktadır [7]. Bu yöntmlr içind konvansiyonl yakıtlarının özlliklrinin iyilştirilmsi v ynilnbilir altrnatif yakıtların kullanımı kirltici misyonlarının azaltılması v glcktki nrji ihtiyacının karşılanması için umut vrici bir çözüm olarak dğrlnmktdir [8]. Oksijn içrn yakıtların (oksijnatlar) motorind katkı olarak kullanımı; özllikl is v katı parçacık misyonlarının azaltılmasında v yanmayı iyilştirrk motor prformansının arttırılmasında, motor tasarımında önmli dğişikliklr yapılmadan, uygulanabiln tkili v konomik bir yöntm olarak görülmktdir [5, 7]. Oksijnatlar içrisind ditil tr (DEE) yüksk stan sayısı v yüksk oksijn içriği saysind motorin katkısı olarak ön çıkmaktadır. Aynı zamanda, DEE kabul dilbilir nrji içriği, düşük tutuşma sıcaklığı, kolay buharlaşabilm özlliği v korozif olmaması ndniyl iyi bir dizl motor yakıtıdır [9, 10]. DEE tanoldan ld dildiği için ynilnbilir biyoyakıt olarak da dğrlndirilmktdir. Ayrıca normal atmosfr şartlarında sıvı fazda olması sbbiyl istnn oranda motorin kolayca katılabilmktdir [11, 12]. Aslında, uzun zamandır dizl motorların soğuk havalarda çalıştırılmasında DEE nin yardımcı olarak kullanımı bilinmkl birlikt, yakıt katkısı vya dizl motor yakıtı olarak kullanımı son zamanlarda ilgi çkmy başlamıştır [13]. Bu ndnl litratürd DEE nin dizl motor yakıtı vya yakıt katkısı olarak kullanımına yönlik oldukça az sayıda çalışma bulunmaktadır [7 16]. Bu çalışmada, DEE motorin karışımlarının dirkt njksiyonlu tk silindirli bir dizl motorunun prformansına tkilri sabit bir sıkıştırma oranı (20) için dnysl olarak inclnmiştir. Bu amaçla farklı DEE motorin karışımları v motorinl ld diln prformans dğrlri birbiriyl karşılaştırılarak ld diln sonuçlar dğrlndirilmiştir. Ayrıca ld diln sonuçların güvnirliğini göstrmk için blirsizlik analizi uygulanmıştır. Tablo 1. Kullanılan Yakıtların özlliklri (Proprtis of th fuls) Özllik DEE Kimyasal formül C x H y C 4 H 10 O Molkül ağırlığı 190 220 74,12 Yoğunluk (kg/l ) 0,84 0,714 0,716 Viskozit (cp) 2,6 0,23 Oksijn içriği (%) 21 Kükürt içriği (ppm) 250 Kaynama noktası ( C) 180 360 34,6 Tutuşma sıcaklığı ( C) 315 160 Havadaki tutuşma aralığı (%) 0,6 6,5 1,9 9,5 Stokiomtrik hava-yakıt oranı 14,6 11,1 Buharlaşma gizli ısısı (kj/kg) 250 356 Alt ısıl dğr (MJ/kg) 42,5 33,9 Stan sayısı 40 55 >125 2.2 Dny Düznği v Yöntm (Tst Bd and Mthod) Şkil 1 d görüln dny düznği; dny motoru, ölçüm ünitlri v kontrol panlindn oluşmaktadır. Düznk üzrindki dny motoru tk silindirli, dört zamanlı v dğişkn sıkıştırma oranlı olup, silindir kafası dğiştirilrk bnzin vya dizl motoru olarak çalıştırılabilmktdir. Dnylrd sıkıştırma oranı 20 olarak sçilmiştir. Dny motorunun başlıca özlliklri Tablo 2 d vrilmiştir. 2. MATERYAL VE YÖNTEM (MATERIAL AND METHOD) 2.1 Yakıtlar (Fuls) Bu çalışmada saflık drcsi %99 un üzrind olan JT Bakr marka DEE v Euro motorin kullanılmıştır. Blirli miktardaki motorin içrisin hacimsl olarak %2,5 10 oranında DEE karıştırılarak dört farklı yakıt karışımı hazırlanmıştır. Homojn bir karışım ld tmk v faz ayrışmasını önlmk için yakıt karışımları dnylr sırasında hazırlanmıştır. Kullanılan motorin v DEE in başlıca özlliklri Tablo 1 d vrilmiştir. Şkil 1. Dny düznğinin şmatik görünümü (Schmatic layout of xprimntal stup) 118 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012

Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi İ. Szr Tablo 2. Dny motorun özlliklri (Spcification of th tst ngin) Tip 4 zamanlı Soğutma sistmi Su soğutmalı Silindir sayısı 1 Çap Strok 90 mm 120 mm Silindir hacmi 763,4 cm 3 Sıkıştırma oranı Dğişkn (7,5 24,5) Dny motoruna yüklm yapılabilmsi v döndürm momntinin ölçülmsi için bir lktrikli dinamomtr bağlanmıştır. Dnylrd yakıt tüktimi düznk üzrindki bir ölçkli kap v kronomtr yardımıyla, hava dbisi is bir ğik manomtr orifis çifti kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca dnylr sırasında gzoz gazı sıcaklığı v hsaplamalarda kullanılmak amacıyla yaş v kuru trmomtr sıcaklıkları v ortam basıncı ölçülmüştür. Dnylr tam gaz durumunda v farklı dvir sayılarında (900 1600 d/d) grçklştirilmiş v ölçümlr motor kararlı çalışma rjimin ulaştıktan sonra alınmıştır. Ölçüln dğrlr kullanılarak hava fazlalık katsayısı, döndürm momnti, fktif güç, ortalama fktif basınç, fktif vrim v özgül yakıt tüktimi gibi prformans paramtrlri hsaplanmıştır. Ayrıca, dny ortamı atmosfrik koşulları kullanılarak hsaplanan prformans dğrlri standart atmosfrik koşullara dönüştürülmüştür [17 19]. 3. HESAPLAMALAR (CALCULATIONS) 3.1 Motor Prformans Paramtrlrinin Hsabı (Calculation of Engin Prformanc Paramtrs) Motorun fktif gücü aşağıdaki bağıntıdan hsaplanmıştır, N = (1) ω,1 M d Burada, M d = F L döndürm momnti v ω = π n / 30 krank milinin açısal hızıdır. Yukarıda hsaplanan motor gücü, nm faktörü X nm, ortam basıncı p 0 v ortam sıcaklığı T 0 kullanılarak, aşağıdaki gibi standart atmosfrik koşullara dönüştürülmüştür. 0,1013 T0 N = N,1 X nm (2) p0 293 Burada kullanılan nm faktörü X nm kuru v yaş trmomtr sıcaklıkları kullanılarak psikomtrik diyagramdan blirlnmiştir. Ortalama fktif basınç aşağıdaki bağıntıdan blirlnmiştir. 60 N k P m = (3) Vh n z Burada k strok sayısına bağlı bir sabit olup dört zamanlı motorlar için 2 alınır. Özgül yakıt tüktimi v fktif vrim aşağıdaki bağıntılar yardımıyla blirlnmiştir. B b = (4) N η 3600 = 100 AID b (5) Burada B toplam yakıt tüktimi v AID kullanılan yakıtın alt ısıl dğri olup aşağıda vriln Mndlyv formülündn blirlnmktdir [14]. AID = 1000[ 33,91c + 125,6 h (6) 10,89 ( o s ) 2,51( h w )] Burada h, c, o, s v w sırasıyla birim miktardaki yakıt içrisindki hidrojn, karbon, oksijn kükürt v suyun kütlsl oranlarını göstrmktdir. Hava fazlalık katsayısı (α) aşağıdaki gibi blirlnmiştir. = ( H Y ) g ( H Y ) s α (7) Burada stokiomtrik hava yakıt oranı (H/Y) s yakıtın kimyasal formülündn, grçk hava yakıt oranı (H/Y) g is dnydki ölçümlrdn aşağıdaki gibi blirlnir. ( H Y ) 3600 m& B hava g = (8) Yakıt karışımları için stokiomtrik hava yakıt oranı (H/Y) s,kar v alt ısıl dğr AID kar aşağıdaki gibi blirlnir. y ρ H Y ( Y ) ( ) i i s,kar H s,kar = (9) y ρ yi i ρi AIDi H u,kar = (10) y ρ i i Burada i indisi motorin vya DEE yakıtını göstrmkt olup y i v ρ i is karışım içindki motorin v DEE yakıtının hacimsl oranlarını v yoğunluklarını ifad dr. 3.2 Blirsizlik Analizi (Uncrtainty Analysis) Dnysl çalışmalardan ld diln sonuçlar ölçüln fiziksl büyüklüklrdn hsaplanır. Bu fiziksl büyüklüklrin ölçümü sırasında is ölçü altindn vya ölçm işlmindn kaynaklanan bazı blirsizliklr ortaya çıkmaktadır. Bu ndnl ld diln sonuçların güvnirliliğini göstrmk için blirsizlik analizinin uygulanması grkmktdir. Bu çalışmada blirsizlik analizi için Klin v McClintock tarafından gliştirilmiş olan blirsizlik analizi kullanılmıştır [20 21]. Bu yöntm gör x 1, x 2,.x n gibi bağımsız dğişknlrin bağlı bir fonksiyonun sonucu R is aşağıdaki gibi şitlik yazılabilir. R = R( x1, x2,..., xn ) (11) Bu durumda, ld diln R dğrindki blirsizlik aşağıdaki gibi ifad dilbilir. i Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012 119

İ. Szr Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi 2 2 2 2 U = U + U + L + U = U (12) R R,1 R,2 R,n n i= 1 Burada ölçüln x i dğrlrindn kaynaklanan U R,i dğrlri aşağıdaki gibi blirlnir. R U R, i = Ui ; (1 i n) (13) xi Toplam blirsizlik U R ölçüln hr bir x i büyüklüğündn kaynaklanan U i blirsizliğin bağlı olarak blirlndiği için bu yaklaşım kısmi blirsizlik yaklaşımı olarak isimlndirilir. Bu çalışmada inclnn prformans paramtrlri için blirsizlik dğrlrinin dvir sayısına gör dğişimlri Tablo 3 t vrilmiştir. Tablo 3. Blirsizlik dğrlrinin dvir sayısına gör dğişimlri (Variation of uncrtainty valus to ngin spd) n Blirsizlik Dğrlri (d/d) M d (%) N (%) P m (%) b (%) η (%) 900 0,005 0,456 0,618 0,885 0,913 1000 0,005 0,454 0,616 0,959 0,994 1100 0,005 0,45 0,613 1,036 1,079 1200 0,005 0,447 0,611 1,114 1,167 1300 0,005 0,443 0,608 1,206 1,27 1400 0,005 0,442 0,607 1,287 1,361 1500 0,005 0,444 0,609 1,355 1,44 1600 0,005 0,447 0,611 1,422 1,517 Hsaplanan blirsizlik dğrlri inclndiğind motor prformans paramtrlrinin blirsizlik dğrlrindn önmli ölçüd tkilnmdiği görülmktdir. 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA (RESULTS AND DISCUSSION) Şkil 2 da hava fazlalık katsayısının dvir sayısına gör dğişimi vrilmiştir. Şkildn görüldüğü gibi hava fazlalık katsayısı artan dvir sayısı il azalmakta olup tüm yakıtlar için bnzr karaktristiğ sahiptir. Hava fazlalık katsayısının dvir sayısıyla azalması dizl motorlarda artan dvir sayısıyla püskürtüln yakıt miktarının artmasının bir sonucudur. Ayrıca yüksk dvir sayılarında motorun hacimsl vrimind mydana gln düşüş d bu dvirlr ait hava fazlalık katsayının azalmasında tkili olmaktadır. DEE oranına gör hava fazlalık katsayısının dğişimi is 1200 d/d için Şkil 2 d vrilmiştir. Karışım oranının tkisini göstrmk için 1200 d/d sçilmsinin ndni is aşağıda prformans paramtrlri il ilgili grafiklrd görülcği gibi bu dvir sayısının n iyi prformans dğrlrini vrmiş olmasıdır. Şkildn görüldüğü gibi DEE oranı arttıkça hava fazlalık katsayısı artmaktadır. Bu dğişim zatn fakir karışımla çalışan dizl motorlarda DEE katkısının karışımı daha da fakirlştirdiğini göstrmktdir. Hava fazlalık katsayısındaki bu artışın DEE nin fakirlştirici tkisindn kaynaklandığı düşünülmktdir. DEE molkülr yapısının küçük R,i olması v içriğind oksijn bulunması sbbiyl Tablo 1 d görüldüğü gibi motorin gör daha düşük stokiomtrik hava yakıt oranına sahiptir. Bu ndnl karışım içrisind DEE oranı arttıkça karışımın stokiomtrik hava yakıt oranı azalmakta dolayısıyla şitlik (7) dn görülcği gibi hava fazlalık katsayısı artmakta v yakıt hava karışım daha da fakirlşmktdir. Hava fazlalık katsayısındaki maksimum artış is yaklaşık %17,8 olarak DEE10 karışımıyla ld dilmiştir. Hava fazlalık katsayısı Hava fazlalık katsayısı 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1 n = 1200 d/d Şkil 2. Hava fazlalık katsayısının dvir sayısına gör DEE oranına gör dğişimi (Variation of th air xcss cofficint to ngin spd DEE ratio) Şkil 3 t gzoz gazı sıcaklığının dvir sayısına v DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkil 3 da gzoz gazı sıcaklığı artan dvir sayısı il artış göstrmktdir. Bu durum Şkil 2 da görüldüğü gibi dvir sayısı arttıkça hava fazlalık katsayısının azalması sonucu silindir daha fazla miktarda yakıt dolayısıyla daha fazla nrji girmsindn kaynaklanır. 120 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012

Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi İ. Szr Ayrıca dvir sayısı arttıkça çvrim için gçn sür kısaldığından soğutma suyuna v çvry olan ısı transfri miktarı azalmakta bunun sonucu olarak da yanmış gazlar daha yüksk sıcaklıkta gzozdan atılmaktadır. Şkil 3 d 1200 d/d için gzoz gazı sıcaklığının DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkildn görüldüğü gibi gzoz sıcaklığı artan DEE oranı il azalmaktadır. Bu durumun Tablo 1 d görüldüğü gibi DEE in motorin kıyasla daha düşük ısıl dğr v daha yüksk buharlaşma gizli ısısına sahip olmasıyla açıklanabilir. Yakıt karışımı içrind DEE oranı arttıkça karışımın ısıl dğri azalmakta böylc yanma sıcaklıkları v buna bağlı olarak gzoz gazı sıcaklığı düşmktdir. Diğr taraftan DEE in yüksk buharlaşma gizli ısından kaynaklanan soğutucu tkisi gzoz gazı sıcaklığının düşmsin k bir katkı sağlamaktadır. Egzoz gazı sıcaklığındaki maksimum azalma %8,7 olarak DEE10 karışımıyla ld dilmiştir. Yukarıda da blirtildiği gibi gzoz gazı sıcaklığındaki düşüş yanma sıcaklıklarındaki düşüşün bir göstrgsidir [8]. Böylc litratürd d blirtildiği gibi DEE karışımları kullanıldığında yanma sıcaklıklarındaki düşüş bağlı olarak NO x misyonunda azalma olması bklnmktdir [7, 9, 13]. Ayrıca yin litratürd blirtildiği üzr, DEE karışımlarının fakirlştirici tkisi sonucu is v katı parçacık misyonlarında da bir azalma olacağı söylnbilir [8, 9, 13]. Şkil 4 t ortalama fktif basıncın dvir sayısına v DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkil 4 da görüldüğü gibi ortalama fktif basınç 1200 d/d civarında maksimum dğrin ulaşmış olup tüm yakıtlar için bnzr ğrilr ld dilmiştir. Egzoz gazı sıcaklığı, o C 600 560 520 480 440 Ortalama fktif basınç, kpa 620 610 600 590 580 570 400 600 n = 1200 d/d 560 620 n = 1200 d/d Egzoz gazı sıcaklığı, o C 560 520 480 440 Ortalama fktif basınç, kpa 610 600 590 580 570 400 Şkil 3. Egzoz gazı sıcaklığının dvir sayısına gör DEE oranına gör dğişimi (Variation of th xhaust gas tmpratur to ngin spd DEE ratio) 560 Şkil 4 Ortalama fktif basıncın dvir sayısına gör DEE oranına gör dğişimi (Variation of th man ffctiv prssur to ngin spd DEE ratio) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012 121

İ. Szr Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi Şkil 4 da ortaya çıkan ortalama fktif basıncın dvir sayısına gör dğişimi içtn yanmalı motorlara özgü karaktristik bir dğişimdir. 1200 d/d için DEE oranının tkisini göstrn Şkil 4 d is ortalama fktif basınç artan DEE oranı il azalmış olmakla birlikt %2,5 v %5 karışım oranlarıyla ld diln dğrlr motorin ait dğrlr oldukça yakındır. Ancak özllikl %10 karışım oranında ortalama fktif basınçta önmli miktarda düşüş mydana glmiş v motorinl kıyaslandığında DEE10 karışımı %5,1 lik azalma il n düşük ortalama fktif basınç dğrini vrmiştir. Ortalama fktif basınçtaki bu azalma aynı zamanda döndürm momnti v fktif güçtki düşüşün d bir göstrgsidir. Özllikl %10 karışım oranında ortalama fktif basınçta ortaya çıkan bu yüksk düşüş Tablo 1 d görüldüğü gibi DEE nin ısıl dğrinin (nrji içriğinin) motorin gör daha düşük olmasının bir sonucudur. Öt yandan dnylrd motorun yakıt sistmind hrhangi bir dğişiklik yapılmadığından hacimsl olarak silindir girn yakıt yaklaşık sabit kalmasına karşın Tablo 1 d görülcği gibi DEE nin yoğunluk dğri motorin gör daha düşük olduğundan kütlsl olarak silindir girn toplam yakıt azalmaktadır. Bu is karışımdaki DEE oranı arttıkça silindir girn nrjinin daha da düşmsin ndn olarak ortalama fktif basıncı v buna bağlı olarak momnt v gücü düşürmktdir. Özgül yakıt tüktiminin dvir sayısına v DEE oranına gör dğişimlri Şkil 5 t vrilmiştir. Şkil 5 da tüm yakıtlar için özgül yakıt tüktiminin dvir sayısına gör karaktristik dğişimi görülmktdir. Şkil 5 d is 1200 d/d için DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkildn görüldüğü gibi %7,5 DEE oranına kadar özgül yakıt tüktimi düşmüş bu karışım oranından sonra is artış ğilimi göstrmiştir. Böylc n düşük özgül yakıt tüktimi %8,7 olarak DEE7,5 karışımıyla ld dilmiştir. Özgül yakıt tüktimi, g/kwh 330 320 310 300 290 280 270 Özgül yakıt tüktimi, g/kwh 330 320 310 300 290 280 n = 1200 d/d 270 Şkil 5. Özgül yakıt tüktiminin dvir sayısına gör DEE oranına gör dğişimi (Variation of th brak spcific ful consumption to ngin spd DEE ratio) Yukarıda blirtildiği gibi dnylrd motorun yakıt sistmind dğişiklik yapılmadığından v DEE motorin gör daha düşük yoğunluğa sahip olduğundan şitlik (6) da görüln toplam kütlsl yakıt tüktimi (B) dğri DEE karışımları için azalmaktadır. Bunun sonucunda DEE karışımları için ortalama fktif basınç dğrlri düşük olmasına karşın özgül yakıt tüktimi blirli bir karışım oranına kadar iyilşmktdir. Ancak %10 karışım oranında Şkil 4 v d d görüldüğü gibi ortalama fktif basınçta önmli miktarda düşüş olduğundan özgül yakıt tüktimind d artış ğilimi mydana glmiştir. Şkil 6 da fktif vrimin dvir sayısına v DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkil 6 da tüm yakıtlar için fktif vrimin dvir sayısına gör karaktristik dğişimi görülmktdir. Şkil 6 d is 1200 d/d için fktif vrimin DEE oranına gör dğişimi vrilmiştir. Şkildn görüldüğü gibi fktif vrim %7,5 DEE oranına kadar artmış bu karışım oranından sonra is düşüş ğilimi göstrmiştir. Böylc n yüksk fktif vrim dğri %10,9 luk bir artışla DEE7,5 karışımıyla ld dilmiştir. DEE oranına bağlı olarak fktif vrimd mydana gln bu dğişimlr şöyl açıklanabilir. DEE nin fakirlştirici tkisi (birim yakıt başına düşn hava miktarının artması) v içriğind bulunan fazladan oksijn silindird yanabiln yakıt miktarını artırıp yanmayı iyilştirrk fktif vrimin artmasına katkı sağlamaktadır. Öt yandan Tablo 1 d görüldüğü gibi DEE nin stan sayısı motorin gör çok yüksktir. Bu ndnl blirli bir DEE oranından sonra silindir püskürtüln yakıtın tutuşma sürsi çok kısalarak yanma hızı aşırı artmakta bunun sonucunda oluşan kontrolsüz yanma sbbiyl silindir içrisind sıcaklıklar ani şkild yükslrk ısı kayıpları artmakta v silindir basıncı dolayısıyla ortalama 122 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012

Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi İ. Szr fktif basınç v buna bağlı olarak da fktif vrim düşmktdir. Ayrıca, bu durum şitlik (7) y bağlı olarak şu şkild d açıklanabilir. Yukarıda blirtildiği gibi DEE karışımları kullanıldığında toplam kütlsl yakıt tüktimi v şitlik (7) d görüln yakıtın alt ısıl dğri (AID) azalmaktadır. Bunun sonucunda fktif vrimd bir artış mydana glmktdir. Ancak yukarıda blirtildiği gibi blirli bir karışım oranından sonra ortalama fktif basınçta v buna bağlı olarak güçt mydana gln yüksk düşüş fktif vrimi d azaltmaktadır. Efktif vrim, % Efktif vrim, % 31 30 29 28 27 26 31 30 29 28 27 26 N = 1200 d/d Şkil 6. Efktif vrimin dvir sayısına gör DEE oranına gör dğişimi (Variation of th brak thrmal fficincy to ngin spd DEE ratio) 5. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Sunulan çalışmada motorin hacimsl olarak farklı oranlarda (%2,5 10) ditil tr katılmasının motor prformansına tkilri dnysl olarak inclnmiştir. Çalışmadan ld diln bulguların ışığında aşağıdaki sonuçlar öztlnbilir. 1. Ditil trin fakirlştirici tkisi hava fazlalık katsayısının arttırmakta diğr bir ifadyl yakıt hava karışımını daha da fakirlştirmktdir. %10 oranında ditil tr katılması hava fazlalık katsayısını %15,2 oranında arttırmaktadır. Yakıt hava karışımındaki bu fakirlşmsinin is v katı parçacık misyonlarını azaltacağı litratürd blirtilmktdir. 2. Ditil tr karışımları motorin gör daha düşük gzoz gazı sıcaklıkları vrmktdir. Egzoz gazı sıcaklığındaki bu düşüşün yanma sıcaklıklarındaki düşüştn kaynaklandığı v buna bağlı olarak azot oksit misyonlarında da bir düşüş mydana glcği litratürd blirtilmktdir. 3. Ditil tr motorin karışımları kullanıldığında ortalama fktif basınçta v buna bağlı olarak momnt v güçt farklı oranlarda düşüşlr olmaktadır. Motor prformans dğrlrindki bu düşüşlr karışımdaki ditil tr oranının artmasıyla artmaktadır. Ancak %7,5 karışım oranına kadar fktif vrimd v özgül yakıt tüktimd iyilşm ld dilmiş, bu karışım oranından sonra fktif vrim v özgül yakıt tüktimi d olumsuz yönd tkilnmiştir. 4. Bu çalışma sonuçlarına gör %7,5 ditil tr içrn yakıt karışımı yaklaşık olarak fktif vrimd %10,9, özgül yakıt tüktimind %8,7 iyilşm v motor prformansında %2,5 düşüşl uygun bir karışım olarak önrilbilir. Prformans dğrindki düşüş yakıt sistmind hr hangi bir dğişiklik yapılmadığı durumunda gçrlidir. Yakıt sistmind yapılacak küçük dğişikliklrl azaltılabilir vya tamamn ortadan kaldırılabilir. SEMBOLLER DİZİNİ (NOMENCLATURE) AID yakıtın alt ısıl dğr (kj/kg) B toplam yakıt tüktimi (kg/h) b özgül yakıt tüktimi (kg yakıt/kwh) F kuvvt (N) H/Y hava-yakıt oranı (kg hava/kg yakıt) L uzunluk (m) M d döndürm momnti (Nm) m& kütlsl dbi (kg/s) n dvir sayısı (d/d) N fktif güç (kw) P m ortalama fktif basınç (kpa) p 0 ortam basıncı (MPa) r sıkıştırma oranı (boyutsuz) T 0 ortam sıcaklığı (K) U blirsizlik (%) V h strok hacmi X nm nm faktörü (boyutsuz) y hacimsl oran (%) z silindir sayısı (boyutsuz) Yunan harflri (Grk Lttrs) α hava fazlalık katsayısı (boyutsuz) η fktif vrim (%) ρ yoğunluk (kg/l) ω açısal hız (rad/s) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012 123

İ. Szr Ditil tr- Karışımlarının Motor Prformansına Etkilrinin Dnysl İnclnmsi İndislr (Subscripts) fktif g grçk kar karışım s stokiomtrik Kısaltmalar (Abbrviations) DEE ditil tr DEE2,5 %2,5 DEE içrn yakıt karışımı DEE5 %5 DEE içrn yakıt karışımı DEE7,5 %7,5 DEE içrn yakıt karışımı DEE10 %10 DEE içrn yakıt karışımı KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Özszn, A.N. v Çanakçı, M. An Invstigation of th Effct of Mthyl Estr Producd from Wast Frying Oil on th Prformanc and Emissions of an IDI Disl Engin, Journal of th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity, Volum 23, Issu 2, 395 404, 2008. 2. Can, Ö., Çınar C. v Şahin, F. Th Invstigation of th Effcts of Prmixd Gasolin Charg on HCCI DI Engin Combustion and Exhaust Emissions, Journal of th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity, Volum 24, Issu 2, 229 236, 2009. 3. Aktaş, A. v Doğan, O. Effcts of LPG Prcntag to Prformanc and Exhaust Emissions in a Dual Ful Engin, Journal of th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity, Volum 25, Issu 1, 171 178, 2010. 4. Go, V.E., Nagarajan, G. v Nagalingam, B. Studis on Improving Th Prformanc of Rubbr Sd Oil Ful for Disl Engin with DEE Port Injction, Ful, Volum 89, Issu 11, 3559 3567, 2010. 5. Zhang, N., Di, Y., Huang, Z. v Zhang, Z. Flam Instability Analysis of Dithyl Ethr Air Prmixd Mixturs at Elvatd Prssurs, Enginring Thrmophysics, Volum 55, Issu 3, 314 320, 2010. 6. Lu, X., Wu, T., Ji, L., Ma, J. v Huang, Z. Effct of Port Ful Injction of Mthanol on th Combustion Charactristics and Emissions of Gasto Liquid Fuld Engins, Enrgy & Fuls, Volum 23, Issu 2, 719 724, 2009. 7. Anand, R. v Mahalakshmi, N.V. Simultanous Rduction of NO x and Smok from a Dirct Injction Disl Engin with Exhaust Gas Rcirculation and Dithyl Ethr, Procdings of th Institution of Mchanical Enginrs, Part D: Journal of Automobil Enginring, Volum 221, Issu 1, 109 116, 2007. 8. Rn, Y., Huang, Z., Miao, H., Jiang, D., Zng, K., Liu, B. v Wang, X. Combustion and Emission Charactristics of a Dirct Injction Disl Engin Fuld with Disl Dithyl Adipat Blnds, Enrgy & Fuls, Volum 21, Issu 3, 1474 1482, 2007. 9. Iranmansh, M., Subrahmanyam, J.P. v Babu, M.K.G. Potntial of Dithyl Ethr as Supplmntary Ful to Improv Combustion and Emission Charactristics of Disl Engins, SAE Papr 2008 28 0044, 305 312, 2008. 10. Ashok, M.P. v Saravanan, C.G. Prformanc and Emission of th Emulsifid Ful in a DI Disl Engin Using Oxygnatd Additiv Dithyl Ethr with Surfactant of Span 80, Enrgy & Fuls, Volum 21, Issu 4, 1878 1882, 2007. 11. Baily, B., Ebrhardt, J., Gougn, S. v Erwin, J. Dithyl Ethr (DEE) as a Rnwabl Disl Ful, SAE Papr 972978, 1997. 12. Kannan, T.K. v Marappan, R. Study of Prformanc and Emission Charactristics of a Disl Engin Using Thvtia Pruviana Biodisl with Dithyl Ethr Blnds, Europan Journal of Scintific Rsarch, Volum 43, Issu 4, 563 570, 2010. 13. Pugazhvadivu, M. v Rajagopan, S. Invstigations on a Disl Engin Fulld with Biodisl Blnds and Dithyl Ethr as an Additiv, Indian Journal of Scinc and Tchnology, Volum 2, Issu 5, 31 35, 2009. 14. Iranmansh, M., Subrahmanyam, J.P. v Babu, M.K.G. Potntial of Dithyl Ethr as a Blndd Supplmntary Oxygnatd Ful with Biodisl to Improv Combustion and Emission Charactristics of Disl Engins, SAE Papr 2008 01 1805, 2008. 15. Ramadhas, A.S. Jayaraj, S. v Muraldharan, C. Exprimntal Invstigations on Dithyl Ethr as Ful Additiv in Biodisl Engin, Intrnational Journal of Global Enrgy Issus, Volum 29, Issu 3, 329 336, 2008. 16. Szr, I. Thortical Analysis th Us of Dimthyl Ethr and Dithyl Ethr in a Disl Engin, Enrgy Education Scinc and Tchnology Part A: Enrgy Scinc and Rsarch, Volum 27, Issu 1, 139 154, 2011. 17. Szr, I., Normal Bnzin Mtanol v MTBE Katılmasının Buji Atşlmli Motorun Prformansına v Eksoz Emisyonlarına Etkisinin Dnysl İnclnmsi, Mastr Tzi, Karadniz Tknik Ünivrsitsi, Fn Bilimlri Enstitüsü, 2002. 18. Szr, I. v Bilgin, A. Effcts of Mthyl trt Butyl Ethr Addition to Bas Gasolin on th Prformanc and CO Emissions of a Spark Ignition Engin, Enrgy & Fuls, Volum 22, Issu 2, 1341 1348, 2008. 19. Bilgin, A. v Szr, I. Effcts of Mthanol Addition to Gasolin on th Prformanc and Ful Cost of a Spark Ignition Engin, Enrgy & Fuls, Volum 22, Issu 4, 2782 2788, 2008. 20. Holman, J.P., Exprimntal Mthods for Enginrs, 7th dition, McGraw Hill, Nw York, A.B.D., 2001. 21. Kostic, M. Unlashing Error or Uncrtainty Analysis of Masurmnt Rsults, NASA Faculty Fllowship Program Lctur Sris, Prsntd at Ohio Arospac Institut Lctur Hall, Ohio, 1 11, 1 August 2003. 124 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 27, No 1, 2012