Özet:
Güncel kirletici emisyon regülasyonları, motor üreticilerini etkili ve düşük maliyetli
emisyon azaltma teknikleri geliştirmeye zorlamaktadır. Bu doğrultuda, egzoz gazı
son işlem sistemlerinin geliştirme ve işletme maliyetleri ile birlikte motor ve araç
üzerine entegrasyonu problemleri nedeniyle, bu cihazların yükünü, boyutunu ve
maliyetini azaltmak için silindir içi emisyon azaltma teknikleri üzerinde yoğun
çalışmalar sürdürülmektedir. Bu kapsamda, tez çalışması, tek silindirli, ağır hizmet
bir dizel araştırma motorunun 1500 rpm hız ve 8.47 bar fren ortalama efektif
basıncı (BMEP) çalışma noktasındaki tek ve art püskürtme test sonuçları ile valide
edilmiş tek boyutlu motor çevrimi simülasyonu aracılığıyla emme supabının ana
açılmadan sonra genişleme veya egzoz stoğunda bir miktar tekrar açılmasıyla
dahili egzoz gazı resirkülasyonu ve püskürtülen toplam yakıt miktarının kütlesel
olarak 0%-15% aralığında bölünerek ana püskürtmeden sonra art püskürtme
şeklinde uygulanmasının NOx
, is ve yakıt tüketimi üzerine etkilerinin incelenmesini
ve yakıt tüketimini makul düzeyde tutarak, sıkıştırma ateşlemeli motorlarda yanma
karakteristiğine bağlı olarak birbirleriyle denge ilişkisinde bulunan NOx ve is
emisyonlarını optimize etmeyi amaçlayan sayısal çalışmaları içermektedir.
Doğrulanmış motor modeli ile dahili EGR’ye bağlı olarak emme portu ve silindir
arasındaki kütle transferi karakterize edilip art püskürtme ve dahili EGR
uygulanması durumunda silindir içi yanma karakteristikleri incelendikten sonra
ana püskürtme başlangıcı, ana püskürtmenin bitişi ile art püskürme başlangıcı
arasındaki bekleme açısı, emme supabının ikincil açılma fazı ve art püskürtme
oranının giriş parametreleri olarak; fren özgül yakıt tüketimi (BSFC), NO ve is
emisyonunun ise çıkış parametreleri olarak belirlendiği Latin Hiperküpü
örneklemesine göre simülasyonlar gerçekleştirilmiş her bir çıkış parametresi için
ileri beslemeli sinir ağları ile eğitilen cevap yüzeyleri elde edilmiştir. Her bir giriş
parametresinin BSFC, NO ve is emisyonları üzerine etkisinin incelenmesinin
ardından BSFC-NO-is uzayında pareto optimum çözümlerini elde etmek amacıyla
çok amaçlı pareto optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar dahili EGR ve art
püskürtmenin sırasıyla NO ve is emisyonlarını önemli derecede azaltabildiğini; ana
püskürtmeye çok yakın uygulanan art püskürtmenin is oluşumunu artırdığını ve art
püskürtmenin is oksidasyon kabiliyetinin ancak ana püskürtmeye bir miktar uzak
uygulandığı durumda ortaya çıktığını; art püskürtmenin is emisyonlarını
azaltmadaki etkinliğinin dahili EGR oranı ve ana püskürtme zamanlamasından
büyük ölçüde etkilendiğini göstermiştir. Ayrıca, ana püskürtme zamanlamasının
uygun şekilde tespit edilmesi durumunda dahili EGR ve art püskürtme
kombinasyonu ile NO ve isin, BSFC'de makul bir artışla eş zamanlı olarak
azaltılabileceği sonucuna varılmıştır.
