Direkt püskürtmeli HCCI bir motorda püskürtme parametrelerinin yanma ve emisyon karakteristiklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, çift kademeli direkt enjeksiyon stratejisinin HCCI yanma, performans ve emisyonları üzerindeki etkileri farklı oranlarda hazırlanmış alkol-benzin karışımları kullanılarak incelenmiştir. Bunun için, direkt enjeksiyonlu bir dizel motor elektronik kontrollü DI-HCCI motoruna dönüştürülmüştür. Enjeksiyon zamanları ve enjeksiyon oranları kontrol edilerek silindir içerisinde istenilen karışım elde edilmiştir. Enjeksiyon parametrelerinin, eşdeğerlik oranının, EGR?nin, emme havası sıcaklığının ve alkol-benzin karışımlarının yüksek sıkıştırma oranına sahip DI-HCCI motor üzerinde etkileri buji kullanılmadan incelenmiştir. Testler, aynı enerji girişi şartlarında ve sabit devirde yapılmış ve püskürtme basıncı 100 bar olarak belirlenmiştir. Birinci enjeksiyon emme zamanı ortalarında, ikinci enjeksiyon ise ÜÖN?ya yakın krank açılarında ve farklı enjeksiyon oranlarında yapılmıştır. Bu çalışma sonucunda ikinci enjeksiyon zamanının, birinci enjeksiyon zamanına göre HCCI yanma üzerinde daha etkili olduğu ve yanma fazlarının doğrudan kontrolünde kullanılabilecek önemli bir parametere olduğu tespit edilmiştir. Yüksek eşdeğerlik oranları için, erken yapılan birinci enjeksiyon zamanlarında alkol-benzin karışımlarının MBAO değerlerinin vuruntu limitini geçtiği tespit görülmüştür. İkinci enjeksiyon zamanının kontrolü ile efektif verimde önemli bir düşme gerçekleşmeden, alkol-benzin karışımlarının MBAO değerleri azaltılmıştır. Yanmamış HC ve CO emisyonları, NOx emisyonuna göre ikinci enjeksiyon zamanından daha az etkilenmiştir. Düşük eşdeğerlik oranlarında, optimum ikinci enjeksiyon zamanı kullanılarak daha düşük emisyon ve daha yüksek IMEP değerlerine ulaşılmıştır. Enjeksiyon oranının değişimi, EGR?nin uygulanması ve optimum ikinci enjeksiyon zamanı ile alkol-benzin karışımlarında HCCI çalışma alanı genişletilmiştir. Emme havası sıcaklığının artışı ile etanol-benzin karışımlarının ve benzinin COVIMEP değerleri düşerken IMEP değerleri artmıştır. Maksimum efektif verime ise metanol-benzin karışımı ile ulaşılmıştır. Optimum ikinci enjeksiyon zamanı ve emme havası sıcaklığının kullanılması ile alkol-benzin karışımlarında benzine göre daha yüksek efektif verimler elde edilmiştir.

In this study, the effects of two stage direct injection (TSDI) strategy were investigated on the combustion, performance and emissions of an engine fuelled with alcohol-gasoline blends prepared at different ratios. For this aim, a diesel engine was converted to an electronically controlled DI-HCCI engine. The injection timings and fuel quantity were adjusted to get desired mixture formation in the cylinder. The effects of injection parameters, equivalence ratios, EGR, intake charge temperature and alcohol-gasoline blends on the high compression ratio DI-HCCI engine were investigated without spark assist. The engine tests were conducted under the same energy input and constant speed conditions, injection pressure were used as 100 bar. The first injections were selected in the middle of the intake stroke and second injections were at the end of the compression stroke by using different injection ratios.At the end of this study, it was found that the second fuel injection timing is an important parameter for directly control of combustion phase and it has more significant effects on the HCCI combustion compared with the first injection timing. The maximum pressure rise rate (MPRR) of alcohol-gasoline fuel blends were obtained to be higher than that of upper load limit at the earlier first injection timing for high equivalence ratio. Significant reductions in MPRR values were provided by means of controlling the second fuel injection timing without major drop in effective efficiency for alcohol-gasoline fuel blends. Unburned HC and CO emissions were less affected by the second fuel injection timing compared with NOx emissions. Lower exhaust emissions and higher IMEP values were obtained with the use of optimal second fuel injection timings for alcohol-gasoline fuel blends at low equivalence ratio. The operating range was extended by optimum usage of second fuel injection timing, injection ratio and EGR for alcohol-gasoline fuel blends. The COVIMEP of the ethanol-gasoline fuel blends and gasoline decreased, and the IMEP increased with increasing intake charge temperature. Maximum effective efficiency was obtained when methanol-gasoline fuel blends was used. It was obtained that thermal efficiency of the alcohol-gasoline fuel blends values were higher than that of gasoline when using optimal second fuel injection timing and intake charge temperature.