ÇİFT YAKITLI BİR DİZEL MOTORDA BÜTANOL İZOMERLERİNİN YAKIT OLARAK KULLANIMININ DENEYSEL ARAŞTIRILMASI

Abstract

İçten yanmalı motorlarda kullanılan fosil kökkenli yakıtlar hem tükenme riski ile karşı karşıya kalmış hemde yüksek kirletici yapıları ile tartışılır hale gelmiştir. Kirletici emisyonlar, özellikle dizel motorlarda tehlikeli bir yapıya sahip olup, bu motorların kullanımlarını kısıtlamaktadır. Araştırmacılar bu problemlerin üstesinden gelmek için alternatif yakıt ve yanma stratejileri üzerine araştırmalar yürütmektedir. Bu tez çalışması kapsamında dizel bir motorda alternatif yakıt kullanımı ve çift yakıt stretejisi uygulanarak yanma karakteristikleri ve kirletici emisyon oluşumlarına etkisi incelenmiştir. Çalışmalar tek silindirli, hava soğutmalı ve common rail yakıt enjeksiyon sistemine sahip dizel bir motorda sabit motor hızı 2400d/d ve sabit motor yükü %50 şartları altında gerçekleştirilmiştir. Alternatif yakıt olarak bütanol izomerleri olan n?bütanol, sec-bütanol, izo-bütanol ve tert bütanol seçilmiştir. Böylelikle son yıllarda umut verici alternatif bir yakıt olan bütanol için detaylı bir araştırma yapılmıştır. Çift yakıtlı yanma statejisinde ise dizel yakıtı silindir içine direkt enjekte edilirken, ikincil yakıt (bütanol) port enjeksiyon tekniği kullanılarak emme zamanı başında silindir içerisine gönderilmiştir. Bütanol izomerlerinin %15, %30 ve %45 karışım oranı için testler tekrarlanmıştır. Bu tez çalışması sonucunda, bütanol izomerlerinin bir dizel motora çift yakıt stratejisi ile birlikte kullanımına ait sonuçlar detaylı olarak sunulmuştur. Deney motorundan elde edilen yanma karakterisitkleri ve kirletici emisyon sonuçları çalışma parameterelerine göre tartışılmıştır. Bütanol izomerleirnin çift yakıt stratejisi ile kullanımında motor performasnında çok öenmli bir kayıp yaşanmazken, duman opaklığında çok öenmli bir azalma olduğu aynı zamanda düşük karışım oranlarında eş zamanlı olarak NOx emisyonlarınında azaldığı gözlenmiştirFossil-based fuels used in internal combustion engines are not only at risk of depletion but also controversial due to their high pollutant emissions. Diesel engines, in particular, produce hazardous emissions, limiting their usage. Researchers are actively investigating alternative fuels and combustion strategies to address these issues. This thesis explores the combustion characteristics and pollutant emissions in a diesel engine using alternative fuels and a dual-fuel strategy. Experiments were conducted on a single-cylinder, air-cooled diesel engine equipped with a common rail fuel injection system, operating at a constant speed of 2400 RPM and a fixed load of 50%. The alternative fuels chosen were the butanol isomers: n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, and tert-butanol, with the aim of conducting a comprehensive study on butanol, a promising alternative fuel in recent years. In the dual-fuel combustion strategy, diesel fuel was directly injected into the cylinder, while the secondary fuel (butanol) was introduced at the beginning of the intake stroke using port injection. Tests were repeated for mixture ratios of 15%, 30%, and 45% of the butanol isomers. The results of utilizing butanol isomers in a diesel engine with a dual-fuel strategy are presented in detail. The combustion characteristics and pollutant emissions are discussed based on the study parameters. It was observed that the dual-fuel strategy using butanol isomers did not significantly compromise engine performance, significantly reduced smoke opacity, and concurrently decreased NOx emissions at lower mixture ratios.