Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri

Mehmet AKÇAY, (Muş Alparslan Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Muş, Türkiye)
Erdinç VURAL (Aydın Adnan Menderes Üniversitesi, Aydın Meslek Yüksekokulu, Mülkiyet ve Koruma Bölümü, Aydın, Türkiye)
Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi
14 0
Yıl: 2020 Cilt: 6 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 1 - 15 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.30855/gmbd.2020.01.01 İndeks Tarihi: 18-01-2022

Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri

Öz:
Dünyada var olan emisyon kısıtlamaları nedeniyle dizel motorlarının üretim süreçleri sekteye uğramıştır. Çünkü dizel motorlarının diğer motor çeşitlerine göre çevreyi daha çok kirlettiği yapılan çalışmalar ile ispatlanmıştır. Bu nedenle dizel motorlarının emisyonlarını azaltmaya yönelik çalışmalar hız kazanmıştır. Bu çalışmaların başında ise alternatif yakıtların kullanımı gelmektedir. Bu alternatif yakıtlardan ticari olarak kullanılabilen en önemli yakıtlar gaz yakıtlarıdır. Gaz yakıtları içerisinde ise sıvılaştırışmış petrol gazı (LPG) ve sıkıştırılmış doğalgaz (CNG) önemli bir yere sahiptir. Dizel motorlarında CNG kullanımında bazı kısıtlamaların olduğu bilinen bir gerçektir. Bu çalışma hem çevreci hem de ekonomik bir yakıt olan CNG’nin dizel motorlarında kullanımındaki olumsuzlukların ortadan kaldırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla pilot yakıt olarak kullanılan dizel yakıtına hacimce %2,5, %5 ve %10 oranında toluen ve n-heptan ilave edilerek her bir pilot yakıt karışımına da tüketilen sıvı yakıtın %20 ve %40 oranına denk CNG emme manifoltundan verilmiştir. Tüm yakıt karışımları ile motor deneyleri 1 kW, 2 kW, 3 kW ve 4 kW motor yüklerinde 3000 d/dak motor hızında tekrarlanmıştır. N-heptan katkılı pilot yakıta CNG ilavesi ile birlikte fren özgül yakıt tüketiminde ve egzoz gazı sıcaklığında artış görülürken toluenli yakıt karışımı ile yakıt tüketiminde artış, egzoz gazı sıcaklığında ise azalma görülmüştür. Bunun yanında CNG ilavesi ile birlikte hidrokarbon (HC) ve karbon monoksit (CO) emisyonlarında artış azotoksitler (NOx) ve is emisyonlarında azalma tespit edilmiştir. n-heptan katkılı yakıta CNG ilavesi ile birlikteyse tüm motor emisyon değerlerinde iyileşmenin olduğu görülmüştür.
Anahtar Kelime:

Effects of CNG addition in a diesel engine using diesel/n-heptane, diesel/toluene as pilot fuel

Öz:
The production processes of diesel engines have been interrupted due to the emissions restrictions that exist in the world. Because diesel engines have been proven to pollute the environment more than other types of engines. Therefore, efforts to reduce the emissions of diesel engines have gained momentum. At the beginning of these studies is the use of alternative fuels. Of these alternative fuels, the most important commercially available fuels are gas fuels. In gas fuels, liquefied petroleum gas (LPG) and compressed natural gas CNG have an important place. It is a known fact that there are some restrictions on the use of CNG in diesel engines. This study aimed to eliminate the negative effects of CNG, which is both an environmental and economical fuel, on the use of diesel engines. For this purpose, toluene and n-heptan were added to the diesel fuel used as pilot fuel by 2.5%, 5% and 10% by volume and given to each pilot fuel mixture from the CNG intake manifold equivalent to 20% and 40% of the liquid fuel consumed. Engine experiments with all fuel mixtures were repeated at 3000 rpm with 1 kW, 2 kW, 3 kW and 4 kW engine loads. With the addition of CNG to the N-heptan-doped pilot fuel, the brake specific fuel consumption and exhaust gas temperature increased, while the toluene fuel mixture increased fuel consumption and the exhaust gas temperature decreased. In addition, increase in hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions along with CNG addition were found to decrease in azotoxits (NOx) and soot emissions. with the addition of CNG to n-heptan added fuel, it was observed that there was an improvement in all engine emission values.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] M. Akçay and S. Özer, “Experimental investigation on performance and emission characteristics of a CI diesel engine fueled with fusel oil/diesel fuel blends”, Energy Sources, Part A:Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Published Online, 1-16 June 2019. Doi:10.1080/15567036.2019.1689317,
  • [2] M. Y. E. Selim, M. S. Radwan and H. E. Saleh, “Improving the performance of dual fuel engines running on natural gas/LPG by using pilot fuel derived from jojoba seeds”, Renewable Energy, vol. 33, no. 6, pp. 1173-1185, October 2008. Doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.07.015
  • [3] G. S. Fritz and I. E. Ralph, “Emissions from heavy-duty trucks converted to compressed natural gas”, SAE Transactions Journal of Commercial Vehicles, vol. 102, no. 2, pp. 538- 552, 1993.
  • [4] R. V. Basshuysen, Natural gas and renewable methane for powertrains: Future strategies for a climate-neutral mobility, Switzerland: Springer International Publishing, Switzerland, 2016.
  • [5] Der Volkswagen Deutschland, “TGI Golf”, https://www.volkswagen.de/de/models/golftgi.html#vw_m246_m532_jump_id, Der Volkswagen Deutschland 2017, [Erişim Tarihi: 19/02/2020].
  • [6] Ö. Can, “Bir DI dizel motorda etanol ön karışımlı kısmi-HCCI uygulamasının yanma ve emisyonlar üzerine etkilerinin incelenmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2012.
  • [7] H. Zhao, HCCI and CAI Engines for the Automotive Industry, England: Woodhead Publishing Limited, 19-509, 2007.
  • [8] R. G. Papagiannakis and D. T. Hountalas, “Combustion and exhaust emission characteristics of a dual fuel compression ignition engine operated with pilot diesel fuel and natural gas”, Energy Conversion and Management, vol. 45, no. 18-19, pp. 2971-2987, June 2004. Doi:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2004.0 1.013
  • [9] V. Pirouzpanah, R. K. Saray, A. Sohrabi and A. Niaei, “Comparison of thermal and radical effects of EGR gases on combustion process in dual fuel engines at part loads”, Energy Conversion and Management, vol. 48, pp. 1909- 1918, May 2007. Doi:doi.org/10.1016/j.enconman.2007.01.031.
  • [10] A. Brozat, “Volkswagen Group expedites joint extension of gas mobility”, http://www.webcitation.org/query?url=https%3 A%2F%2Fwww.volkswagen-mediaservices.com%2Fen%2Fdetailpage%2F- %2Fdetail%2FVolkswagen-Groupexpeditesjoint-extension-of-gasmobility%2Fview%2F4948078%2F&date=201 7-12-21, 2017, [Erişim Tarihi: 19/02/2020].
  • [11] M. Karabektas, G. Ergen and M. Hoşöz, “The effects of using diethylether as additive on the performance and emissions of a diesel engine fuelled with CNG”, Fuel, vol. 115, pp. 855-860, June 2014. Doi:doi.org/10.1016/j.fuel.2012.12.062.
  • [12] R. Singh and S. Maji, “Performance and exhaust gas emissions analysis of direct ınjection CNGdiesel dual fuel engine”, International Journal of Engineering Science and Technology, vol.4, no.3, pp. 837-838, March 2012. Doi:https://pdfs.semanticscholar.org/3f7f/f9bfc 7590e351ae485ac6148aa360b68efca.pdf
  • [13] R. Senthilraja, V. Sivakumar, K. Thirugnanasambandham and N. Nedunchezhian, “Performance, emission and combustion characteristics of a dual fuel engine with Diesel Ethanol e Cotton seed oil Methyl ester blends and Compressed Natural Gas (CNG) as fuel”, Energy, vol. 112, no.2016, pp. 899-907, Oct 2016. Doi:https://doi.org/10.1007/s11356-018- 3681-8 https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.06.114
  • [14] C. Zhang, A. Zhou, Y. Shen, Y. Li and Q. Shi, “Effects of combustion duration characteristic on the brake thermal efficiency and NOx emission of a turbocharged diesel engine fueled with diesel-LNG dual-fuel”, Applied Thermal Engineering, vol.127, no.2017, pp. 312-318, March 2017. Doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.20 17.08.034
  • [15] J. You, Z. Liu, Z. Wang, D. Wang and Y. Xu, “Impact of natural gas injection strategies on combustion and emissions of a dual fuel natural gas engine ignited with diesel at low loads”, Fuel, vol. 260, no.2020, pp. 116414, May 2020, Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116414.
  • [16] A. Yousefi, H. Guob, M. Birouka and B. Likob, “On greenhouse gas emissions and thermal efficiency of natural gas/diesel dual-fuel engine at low load conditions: Coupled effect of injector rail pressure and split injection”, Applied Energy, vol. 242, no.2019, pp. 216-231, September 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03. 093
  • [17] Z. Wang, G. Du, D. Wang, Y. Xu and M. Shao, “Combustion process decoupling of a diesel/natural gas dual-fuel engine at low loads”, Fuel, vol. 232, no.2018, pp. 550-561, May 2018. Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.05.152
  • [18] Wang, T., Zhang, X., Zhang, J. and Hou, X. “Numerical analysis of the influence of the fuel injection timing and ignition position in a directinjection natural gas engine”, Energy Conversion Management, vol. 149, no.2017, pp. 748–759, June 2017. Doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.03.004
  • [19] E. Distaso, R. Amirante and P. R. D. Tamburrano, “Steady-state Characterization of Particle number Emissions from a Heavy-Duty Euro VI engine Fueled with Compressed Naturel Gas”, Energy Procedia, vol. 148, no.2018, pp. 671-678, January 2018. Doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.08.15 6
  • [20] O. Sezgin, “Bir dizel motorda CNG dönüşümü”, Yüksek Lisans Tezi, Adnan Menderes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Aydın, Ocak 2019.
  • [21] F. Zhang, H.F. Liu, J. Yu and M. Yao. “Direct numerical simulation of n-heptane/air autoignition with thermal and charge stratifications under partially-premixed charge compression ignition (PCCI) engine related conditions”, Applied Thermal Engineering, vol. 104, no. 5, pp. 516-526, February 2016. Doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.20 16.05.100
  • [22] V.E. Geo, G. Nagarajan and B. Nagalingam, “Studies on improving the performance of rubber seed oil fuel for diesel engine with DEE port injection”, Fuel, vol. 89, no.2010, pp. 3559- 3567, June 2010. Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.05.036
  • [23] K. Murat, E. Gökhan and H. Murat, “The effects of using diethylether as additive on the performance and emissions of a diesel engine fuelled with CNG”, Fuel, vol. 115, no.2014, pp. 855-860, Octaber 2014. Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.12.062
  • [24] Oğuz, K. Demirci and C. Çınar, “HCCI-DI Bir Motorda Doğal Gaz Kullanımının Performans ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol. 7, no. 2, pp. 317-330, June 2019. Doi: 10.29109/gujsc.521668
  • [25] A. Aktaş and O. Doğan, “Çift Yakıtlı Bir Dizel Motorda LPG Yüzdesinin Performans Ve Egzoz Emisyonlarına Etkisi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.25, no. 1, pp. 171-178, Nisan 2010.
  • [26] B. Aydogan, “An experimental examination of the effects of n-hexane and nheptane fuel blends on combustion, performance and emissions characteristics in a HCCI engine”, Energy, vol. 192, no. 1, pp. 116600, September 2020. Doi:https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.1166 00
  • [27] X. Lü, J. Ma, L. Ji and Z. Huang, “Performance of a diesel engine run on diesel and natural gas in dual fuel mode of operation”, Energy Procedia, vol. 160, no.2019, pp. 215-222, August 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.02.13 9
  • [28] M. Yao, Z. Chen, Z. Zheng, B. Zhang and Y. Xing, “Study on the controlling strategies of homogeneous charge compression ignition combustion with fuel of dimethyl ether and methanol”, Fuel, vol. 85, no.2006, pp. 2046- 2056, Oct 2006. Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.03.016
  • [29] D. Blasio, G. Belgiorno and C. Beatrice. “Parametric analysis of compression ratio variation effects on thermodynamic, gaseous pollutant and particle emissions of a dual-fuel CH4-diesel light duty engine”. SAE International Journal of Engines, vol.8, no.5, pp.2253-2267 November 2015, Doi:https://doi.org/10.4271/2017-01-0764.
  • [30] J.C. Corbin, W. Peng, J. Yang, D.E. Sommer, U. Trivanovic, P. Kirchen, J.W. Miller, S. Rogak, D.R. Cocker, G.J. Smallwood and P.L., Stephani, “Characterization of particulate matter emitted by a marine engine operated with liquefied natural gas and diesel fuels”, Atmospheric Environment, vol. 220, no. 1, pp. 117030, October 2020. Doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.11 7030
  • [31] W. Chen, J. Pan, Y. Liu, B. Fan and H.L. Peter, “Otchere Numerical investigation of direct injection stratified charge combustion in a natural gas-diesel rotary engine”, Applied Energy, vol. 233–234, no. 1, pp. 453-467, August 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.10. 038
  • [32] İ. Sezer, “Dietil eter−motorin karışımlarının motor performansına etkilerinin deneysel incelenmesi”, Gazi Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 27, no. 1, pp. 117-124, Mayıs 2012.
  • [33] R. Dhanasekaran and S. Ganesan, B. Rajesh Kumar, S. Saravanan, “Utilization of waste cooking oil in a light-duty DI diesel engine for cleaner emissions using bio-derived propanol”, Fuel, vol. 235, no.2019, pp. 832-837, June 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.08.093
  • [34] M.A. Asokan, S.S. Prabu, P.K.K. Bade, V.M. Nekkanti and S.S.G. Gutta, “Performance, combustion and emission characteristics of juliflora biodiesel fuelled DI diesel engine”, Energy, vol. 173, no.2019, pp. 883-893, August 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.02.07 5
  • [35] H. Huang, Z. Zhu, Y. Chen, Y. Chen, D.L. Jizhen and Z.T Ouyang, “Experimental and numerical study of multiple injection effects on combustion and emission characteristics of natural gas–diesel dual-fuel engine”, Energy Conversion and Management, vol. 183, no.2019, pp. 84-96, September 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.1 2.110
  • [36] E. Ansari, T. Menucci, M. Shahbakhti and J. Naber, “Experimental investigation into effects of high reactive fuel on combustion and emission characteristics of the Diesel-Natural gas Reactivity Controlled Compression Ignition engine”, Applied Energy, vol. 239, no.2019, pp. 948-956, October 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01. 256
  • [37] A.A. Abdel-Rahman, “On The Emissions From Internal-Combustion Engines: A Review”, Internatıonal Journal Of Energy Research, vol. 22, no. 6, pp. 483-513, December 1998.
  • [38] J. Dong, X. Gao, G. Li and X. Zhang, “Study on Diesel-LPG Dual-Fuel Engines”, SAE paper no: 2001-01-3679, pp.1-10, September 2001. Doi:https://doi.org/10.4271/2001-01-3679
  • [39] J. Zheng, J. Wang, Z. Zhao, D. Wang and Z. Huang, “Effect of equivalence ratio on combustion and emissions of a dual-fuel natural gas engine ignited with diesel” Applied Thermal Engineering, vol. 146, no. 5, pp. 738-751, August 2019. Doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.20 18.10.045
APA özer s, Vural E (2020). Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. , 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
Chicago özer salih,Vural Erdinç Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. (2020): 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
MLA özer salih,Vural Erdinç Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. , 2020, ss.1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
AMA özer s,Vural E Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. . 2020; 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
Vancouver özer s,Vural E Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. . 2020; 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
IEEE özer s,Vural E "Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri." , ss.1 - 15, 2020. 10.30855/gmbd.2020.01.01
ISNAD özer, salih - Vural, Erdinç. "Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri". (2020), 1-15. https://doi.org/10.30855/gmbd.2020.01.01
APA özer s, Vural E (2020). Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
Chicago özer salih,Vural Erdinç Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi 6, no.1 (2020): 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
MLA özer salih,Vural Erdinç Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.6, no.1, 2020, ss.1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
AMA özer s,Vural E Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 6(1): 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
Vancouver özer s,Vural E Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 6(1): 1 - 15. 10.30855/gmbd.2020.01.01
IEEE özer s,Vural E "Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri." Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6, ss.1 - 15, 2020. 10.30855/gmbd.2020.01.01
ISNAD özer, salih - Vural, Erdinç. "Pilot Yakıt Olarak Dizel/n-Heptan, Dizel/Toluen Kullanan Dizel Bir Motorda CNG İlavesinin Etkileri". Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi 6/1 (2020), 1-15. https://doi.org/10.30855/gmbd.2020.01.01
Sayfa Oluşturulma Tarihi
15-05-2024 8:38

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları