Düşük emisyonlu ve yüksek verimli yeni bir kademeli dolgulu benzin motoru

Avrupa ülkelerinde 2005 yılından itibaren yürürlüğe giren Euro 4 emisyon standardı otomobillerin egzoz gazlarındaki $NO_x$, HC ve CO gibi zararlı bileşen miktarlarının Euro 3 standartlarına göre yaklaşık 2 kat daha azaltılmasını zorunlu hale getirmekledir.$NO_x$ HC ve CO bileşenlerinin yanı sıra CO, miktarının büyük bir oranda düşürülmesi, dizel motorlarda olduğu gibi benzin motorlarda da fakir yakıt-hava karışımının (1=1,2-2,5) tüm yük rejimlerinde verimli yanmasıyla mümkündür. Bu da benzinli motorların fakir karışımlarla çalışmasını sağlayan "kademeli dolgu" prensibini yeniden gündeme getirmiştir. 70 ve 80'li yıllarda, otomobillerden kaynaklanan hava kirliliği problemini çözmek için gündemde önemli yer tutan bu prensip, 3 yollu katalitik dönüştürücülerin etkin olarak kullanılmaya başlamasıyla birlikte önemini yitirmiş ancak emisyon seviyelerinin azaltılması konusunda meydana gelen, son gelişmelere karşı katalizatör teknolojisindeki gelişmelerin yetersiz kalması, $CO_2$ nin zararlı gaz bileşenleri içine dahil edilmesiyle birlikte, benzin motorlarının güncel emisyon seviyelerine uydurulması için yapılan çalışmalarda yeniden önem kazanmıştır. Bu makalede, iki aşamalı yanma mekanizmasını gerçekleştirmek için ODTÜ, İTÜ ve TOFAŞ'ta yapılan ve TÜBİTAK tarafından desteklenen çalışmalar sonunda geliştirilmiş "Çift Döngülü Yanma Odası" olarak adlandırılan yeni bir yanma mekanizması hakkında bilgi verilmektedir. Ayrıca makalede konu çift dongülü yanma odasının uygulandığı 1.6 litre 8 valf tek noktadan püskürtmeli prototip benzinli bir motorun TOFAŞ'ta gerçekleştirilen motor bankosu ve laboratuvar test sonuçları sunulmuştur. Adı geçen bu yeni yöntem, motorun seri üretimi için mevcut üretim teknolojisini büyük ölçüde değiştirmeden mevcut motorlar üzerinde uygulanmasına imkan sağlamaktadır.

In European countries, $NO_x$ HC and CO exhaust gases emitted from automobiles have been forced to reduce approximately two times by Euro 4 emission regulations according to Euro 3 regulations since 2005. $CO_2$ gas levels can be reduced simultaneously together with $NO_x$. HC and CO emissions by efficient combustion of lean air-fuel mixtures (1=1.5-2.5) in all loading regimes as in diesel engines and this becomes stratified charge combustion principle again popular. Because it provides lean mixture combustion in gasoline engines. In 70's and 80's, while stratified charge principle had been occupied an important role in the reduction of air pollutant gasses emitted from automobiles, it has been lost its importance with introduction of three-way catalytic converters. But nowadays, since development of catalytic converter technologies has not been enough to satisfy request standards and including of $CO_2$ among other hazardous emission gasses, stratified charge principle has became again popular. In this study, a new combustion mechanism called as "Twin Swirl Combustion Chamber" developed by METU, ITU and TOFAŞ collaboration with support of TÜBİTAK to satisfy two-stage combustion is presented. Also, engine bench and emission laboratory test results of prototype 1.6 liter 8 valves single point injection (SPl) gasoline engine that has been produced with twin swirl combustion chamber cylinder head are explained.

___

1. Iwamoto, Y., Noma, K., Nakayama, O., Yamauchi, T. and Ando, H., 1997, Development of Gasoline Direct Injection Engine, SAE Paper 970541, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pa..

2. Kerimov, N. A. and Mektiyev, R. I.., 1978. Engines with Stratified Charge, SAE Technical Paper No. 780342, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pennsylvania 15096, p.15.

3. Kerimov, N. A., Mehdiyev, R. I. 1981, Fuel Injection ICE with Prechamber Torch Ignition, United States Patent No: 4, 250, 850 , Feb. 17.

4. Mehdiyev R.I., 1979, On design of non-toxic startified engine. "Archives of Termodynamics and Combustion", Vol.10, No.4, Warszawa, p.p.561-588

5. Mehdiyev, R.I., Wolanski, P., 2000, Bi-Modal Combustion Chamber for a Stratifield Charge Engine,// "Advances in Combustion", SAE-2000-01-0196, p.p.53-61.

6. Ricardo, H. R., 1922, Recent Work on Internal Combustion Engine, SAE Jurnal, 10, May, 305-36.

7. Zeldoviç, Y. B. (ed.), 1984, Kimyasal Fizik ve Hidrodinamik (Rusça), "Nauka" yayınevi, Moskova.