Yüksek hızlı gaz örnekleme cihazı kullanılarak belirli krank açılarında oluşan emisyonların deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, tek silindirli bir araştırma motoru olan Ricardo motoru kullanılmıştır. Yanma stroğu boyunca silindir içinde oluşan yanma ürünleri ve yanmamış hidrokarbon değerleri deneysel olarak incelenmiştir. Silindir içerisinden numune alabilmek için GUSSONS LTD. firmasının ürünü olan Model GSD-10 yüksek hızlı gaz örnekleme sistemi kullanılmıştır. Sistemin montajı tamamlanmış ve ilk kez kullanılmak üzere devreye alınmıştır. Deneyler sırasında motor 1/3 açık gaz kelebeği konumunda çalıştırılmıştır. Motor, elektrikli dinomometre kullanılarak iki farklı yük konumunda çalıştırılmıştır. Deneyler, üç farklı sıkıştırma oranı için (r =6,7,8 ) tekrarlanarak silindir içerisinden örnekleme yapılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar iki ana bölümden meydana gelmektedir. Birinci bölümde, örnekleme valfi, Capelec gaz analiz cihazına direkt monte edilerek analizler istenilen krank mili açıları için sürekli olarak yapılmıştır. Bu çalışmada, yanma stroğu boyunca buji ateşledikten sonra 10'ar derecelik krank mili açılarında gaz örnekleri alınmıştır. Örneklemeler, ateşleme başladıktan sonraki ilk 60o'lik krank mili açıları için yapılmıştır. Sıkıştırma oranının ve yük konumlarının motorda meydana gelen yanmayı nasıl etkilediği deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Yapılan analizlerin ardından yanma stroğu boyunca yanma ürünü olan CO, değerleri ile yanmamış hidrokarbon değerleri grafikler halinde sunulmuştur. İkinci bölümde, yapılan örnekleme ile yanma gazları silindir kafasında yer alan ve bujinin karşısında bulunan delikten, SOKKEN GSD-10 yüksek hızlı gaz örnekleme sistemi ve ekipmanları kullanılarak yapılmıştır. Silindir içerisindeki gaz örneklemesi belirli krank açı aralıklarında elektromanyetik gaz örnekleme valfi kullanılarak, numuneler tüplere alınmıştır. Tüplere alınan örnek gaz numuneleri, GC-FID cihazı kullanılarak analiz edilmiştir. Bu çalışmanın ardından, tek silindirli bir motorda yanma olayının motor parametreleri ile olan ilişkisi ve mekanizması ile ilgili yorumlar ve öneriler yapılmıştır.

In this study, Ricardo Engine that is a single-cylinder research engine was used. Combustion products and unburned hydrocarbon concentrations in the cylinder were investigated experimentally during flame period on expansion stroke. To sample in the cylinder, Model GSD-10 fast response gas sampling system which is a production of GUSSONS cooperation was used. System mounting was completed. And system set-up was installed. Engine was operated 1/3 throttle valve opening during the all experiments. Using electrical dynamometer, the engine was operated at two different load positions. Experiments were repeated for three different compression ratios (r=6-7-8). The content of this study consists of two main parts. In the first part of the study, the high speed gas sampling valve was mounted to the Capelec gas analysis instrument directly and samplings were done at intended crank shaft angle continuously. Exhaust gas samples were taken for 10 degree intervals after spark plug ignited the mixture in the cylinder. Samples were taken during 60 degree of crank shaft angle after the spark plug ignited. In the second case, gas samples were taken by using glass tube. The effect of compression ratio and engine load positions on combustion were analyzed and all results were plotted. End of the experiments, combustion products of CO and unburned hydrocarbon concentration were plotted. The second stage of the project, the samples of combustion gases for predetermined crank angle ranges were taken from the hole, which is opened opposite side of ignition plug hole on cylinder head, by using electromagnetic gas sampling valve of high speed gas sampling equipment SOKKEN GSD10. The samples stored in the tubes were analyzed by using GC (with FID) equipment. The relationship between the engine parameter and the combustion mechanism in the cylinder were discussed.