FARKLI EGZOZ VALF YÜKSEKLİKLERİ İÇİN BİR SI-CAI MOTORDA METAN- HİDROJEN KARIŞIMLARININ İNCELENMESİ

Bu çalışmada, farklı metan-hidrojen karışımlarının buji ateşlemeli kontrollü kendi kendine tutuşmalı bir motorda (SI-CAI) farklı hava fazlalık katsayısı ve valf yükseklik değerlerinde sayısal ve deneysel inceleme yapılmıştır. Deneysel sonuçlar sayısal çalışmanın doğruluğu için kullanılmıştır. Sayısal çalışma için GT-Power simülasyon programı kullanılmıştır. Valf yükseklikleri 0.5 mm artış değeri ile 3.0-5.0 mm arasında ele alınmıştır. Hava fazlalık katsayısı (?) değerleri 1.0, 1.1, 1.2, 1.3 ve 1,4 olarak dikkate alınmıştır. Bununla birlikte, metanhidrojen karışımları hacimsel olarak %100 Metan (100M), %90 Metan-%10 Hidrojen (90M10H), %80 Metan-%20 Hidrojen (80M20H) ve %70 Metan-%30 Hidrojen (70M30H) olacak şekilde incelenmiştir. Sonuçlar valf yüksekliklerinin artması ile maksimum basınç değerlerinin arttığını göstermiştir. Hava fazlalık katsayısının artması ile basınç ve sıcaklık değerlerinde azalma eğilimi görülmüştür. Metan-hidrojen karışımlarında hidrojenin hacimsel oranının artırılması ile basınç gelişimlerinin erken gerçekleştiği görülmüştür. Sonuç olarak, metan hidrojen karışımlarındaki hidrojenin hacimsel oranının artışı indike ısıl verimde ve ortalama efektif basınçta azalmaya ve daha düşük özgül yakıt tüketimine neden olmuştur

PDF

___

Bai Y, Wang Z, Wang J., 2010, Part-load characteristics of direct injection spark ignition engine using exhaust gas trap. Applied Energy, 87, 2640-46.
Cao L., Zhao H., Jiang X. and Kalian N., 2005, Numerical Study of Effects of Fuel Injection Timings on CAI/HCCI Combustion in a Four-Stroke GDI Engine, SAE International, 2005-01-0144.
Chen R, Milovanovic N, Turner J, Blundell D., 2003, The thermal effect of internal exhaust gas recirculation on controlled auto ignition. SAE paper 2003-01-0751.
Chen T, Xie H, Li L, Zhang L, Wang X, Zhao H., 2014, Methods to achieve HCCI/CAI combustion at idle operation in 4VVAS gasoline engine. Applied Energy, 116, 41-51.
Cinar C, Uyumaz A, Solmaz H, Topgul T., 2015, Effects of valve lift on the combustion and emissions of a HCCI gasoline engine. Energy Conversion and Management, 94, 159-68.
Ebrahimi R, Desmet B., 2010, An experimental investigation on engine speed and cyclic dispersion in an HCCI engine. Fuel, 89, 2149-56.
Fjallman J., 2014, GT-Power Report, KTH Mechanics, SE-100-44 Stockholm, Sweden, https://www.divaportal.org/smash/get/diva2:624472/FULLTEXT01.pdf
Guo H, S.Neill W., 2013, The effect of Hydrogen addition on combustion and emission characteristics of an n-heptane fuelled HCCI engine. Int J Hydrogen Energy, 38, 11429-37.
Heywood, J. B.(1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill, Newyork, USA.
Hunicz J, Kordos P., 2011, An experimental study of fuel injection strategies in CAI gasoline engine. Experimental Thermal and Fluid Science, 35, 243-52.
Kalian N, Zhao H, Qiao J., 2008, Investigation of transition between spark ignition and controlled autoignition combustion in a V6 direct-injection engine with cam profile switching. Proc. IMechE, Part D: Journal of Automobile Engineering, 222, 1911-26.
Karim G.A., Wierzba I. and Al-Alousi Y., 1996, Methane-Hydrogen mixtures as fuels. Int J of Hydrogen Energy, 21(7), 625-31.
Knop V, Francqueville L, Duffour F, Vangraefschèpe, F., 2009, Influence of the valve-lift strategy in a CAI engine using exhaust gas re-breathing -Part 2: Optical Diagnostics and 3D CFD Results. SAE Int. J. Engines, 2(1), 271-88.
Lee C.H, Lee K.H., 2007, An experimental study of the combustion characteristics in SCCI and CAI based on direct-injection gasoline engine. Experimental Thermal and Fluid Science, 31, 1121-32.
Lee K, Kim Y, Byun C, Lee J., 2013, Feasibility of compression ignition for Hydrogen fueled engine with neat Hydrogen-air pre-mixture by using high compression. Int J Hydrogen Energy, 38, 255-64.
Mahrous A.F.M, Potrzebowski A, Wyszynski M.L, Xu H.M, Tsolakis A, Luszcz P., 2009, A modeling study into effects of variable valve timing on the gas exchange process and performance of a 4-valve DI homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. Energy Conversion and Management, 50, 393-98.
Moreno1 F., Muñoz M., Magén O., Monné C., Arroyo J., 2010, Modifications of a spark ignition engine to operate with Hydrogen and Methane blends, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’10) Granada (Spain), 23th to 25th March.
Naeve N, He YT, Deng J., 2011, Waste coke oven gas used as a potential fuel for engines, SAE Technical Paper; SAE 2011-01-0920.
Stone R., 1999, Introduction to Internal Combustion Engines, Third Edition. Society of Automotive Engineers Inc., Warrendale, 641 pp.
Syed Y., Venkateswarlu K. and Khan N., 2012, Effect of Ignition Timing and Equivalence Ratio on the Performance of an Engine Running at Various Speeds Fuelled with Gasoline and Natural Gas, International Journal of Advanced Science and Technology Vol. 43, June.
Yao M, Zheng Z, Liu H., 2009, Progress and recent trends in homogeneous charge compression. Progress in Energy and Combustion Science, 35, 398-437.
Yeom K, Jang J, Bae C., 2007, Homogeneous charge compression ignition of LPG and gasoline using variable valve timing in an engine. Fuel, 86, 494-03.
Yildiz M., Akansu S.O., Albayrak Çeper B., 2015, Computational Study of EGR and Excess Air Ratio Effects on a Methane Fueled CAI Engine, International Journal of Automotive Engineering and Technologies, vol.4, 152-161.
Zhang C, Wu H., 2012, The simulation based on Chemkin for homogeneous charge compression ignition combustion with on-board fuel reformation in the chamber. Int J Hydrogen Energy, 37, 4467-75.
Zhang C.，Pan J.，Tong J.，Li J., 2011, Effects of Intake Temperature and Excessive Air Coefficient on Combustion Characteristics and Emissions of HCCI Combustion, Procedia Environmental Sciences, 11:1119-1127.