Dizel Motorlarında Püskürtme Parametrelerinin Motor Performansı ve Eksoz Emisyonları Üzerindeki Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi


ŞAHİN Z. , Durgun O.

IV Ege Enerji Sempozyumu, İzmir, Türkiye, 21 - 23 Mayıs 2008, cilt.-, ss.747-757

  • Cilt numarası: -
  • Basıldığı Şehir: İzmir
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.747-757

Özet

Sunulan çalışmada bir turboşajlı dizel motorunda püskürtme parametrelerinin motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla; yazarlar tarafından daha önceden geliştirilmiş olan, sıfır boyutlu termodinamik esası çok bölgeli bir yanma modeli kullanılmıştır. Burada birçok sayısal uygulamalar yapılarak, püskürtme basıncı, püskürtücü delik çapı ve püskürtme avansı gibi parametrelerin motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. Sayısal uygulamalarda; sırası ile püskürtme basıncı, püskürtme avansı ve delik çapı parametrelerinin biri değiştirilirken diğerleri sabit tutulmuş böylece her bir parametrenin etkileri incelenmiştir. Ekivalans oranını yaklaşık sabit tutacak şekilde püskürtme basıncı artırıldığında efektif gücün ve efektif verimin arttığı ve özgül yakıt tüketiminin azaldığı görülmüştür. Püskürtme basıncı arttıkça da yanma sıcaklıkları arttığı için azot oksit (NO) konsantrasyonu artmakta ve karbon monoksit (CO) ve hidrojen (H2) oranları ise azalmaktadır. Püskürtme avansının belirli bir dereceye kadar arttırılması durumunda ise motor performans parametreleri iyileşmektedir. Fakat püskürtme avansı arttırıldığında tutuşma gecikmesi de arttığından yanma sıcaklıkları yükselmekte ve böylece NO konsantrasyonu da artmaktadır. Delik çapı değiştirildiğinde ekivalans oranını sabit tutmak için püskürtme basıncının ayarlanması durumunda; delik çapı küçüldükçe ve dolayısı ile püskürtme basıncı durumunda, arttıkça motor performansı iyileşmektedir. Buna karşılık delik çapı; çok küçük püskürtme basınçları durumunda, aşırı derecede yüksek seçildiğinde NO konsantrasyonu da önemli düzeyde artmaktadır. Delik çapı değiştirildiğinde ekivalans oranını sabit tutmak için püskürtme basıncının artırılması ayarlanması durumunda; delik çapı küçüldükçe ve dolayısı ile püskürtme basıncı artırıldığı durumunda, motor performansı iyileşmektedir. Buna karşılık delik çapı; çok küçük püskürtme basınçları durumunda, aşırı derecede yüksek seçildiğinde NO konsantrasyonu da önemli düzeyde artmaktadır.

Summary

In the present study, the effects of injection parameters on diesel engines performance and exhaust emission have theoretically. To realize this aim, a quasi-dimensional phenomenological combustion model previously developed by authors was used. This model was developed originally by Shahed and improved by Ottikkutti. In the authors’ previous studies this model was modified with new assumptions. In the present study, the effects of injection pressure, nozzle diameter, nozzle number and injection advance on engine performance and exhaust emissions have been investigated separately by performing a lot of numerical applications. In these studies, while one of these parameters has been changed, the others have been taken constant. Thus the effects of each parameter on engine performance and exhaust emissions have been investigated separately.

 

Injection pressure values have been increased for providing constant equivalent ratios. In this case, effective power and effective efficiency increase and brake specific fuel consumption decreases. But as combustion temperature increases with increasing injection pressure nitric oxide (NO) concentration increases. The mole fractions of CO and H2 decrease for increasing injection pressure. As injection advance increase to an extent, engine performance parameters improved. However, as injection advance increases, ignition delay increases too. Thus as combustion temperature increases, NO concentration increases. Here, nozzle diameter has been changed to provide a constant equivalence ratio. Constant equivalence ratio has been attained by adjusting injection pressure. In this case as nozzle diameter decreases with increasing injection pressure engine characteristics improve. But as nozzle diameter is increased with decreasing injection pressure NO concentration increase considerably.