Pozitif ateşlemeli doğalgaz yakıtlı bir motorda çevrim atlatma yöntemlerinin araştırılması

Abstract

Fosil yakıtların giderek azalması, fosil yakıt kullanımının yaygınlaşmasının doğaya ve insanlara verdiği zararların artması ile araştırmacıların bu zararları azaltacak ve fosil yakıtların daha verimli kullanılmasına yönelik çalışmalara ağırlık verdiklerini görmekteyiz. Fosil yakıtların kullanıldığı alanların en başında ise neredeyse hayatımızın her alanında kullanılan içten yanmalı motorlar gelmektedir. Günümüzde içten yanmalı motor üreticileri ve endüstriyel kullanıcılar, motorların performanslarının yanı sıra emisyon salımı konularına da önem vermektedirler. Bu çalışmaların yapılması üreticilerin ürünlerine bir pazarlama avantajı sağlarken, çalışmaların yapılmasının asıl sebebinin yasa koyucuların zorlamaları olduğunu görmekteyiz. İster yasaların zorlaması isterse satış avantajı olsun araştırmacılar bu konular üstüne eğilerek ciddi mesailer harcamakta, yeni ürünler ve yeni teknolojiler geliştirmektedirler. Bu kapsamda yapılan çalışmalardan en önemlisini ise uzun yıllardır üzerinde çalışılan alternatif yakıtlar oluşturmaktadır. Bu yakıtların kullanımı genel olarak düşünülmeli; verim, emniyet, çevreye etki, kaynak miktarı, ulaşılabilirlik, fiyat ve depolama gibi birçok kıstas göz önünde bulundurulması günümüz şartları için bir zorunluluktur. Doğalgaz bu bağlamda düşünüldüğünde içten yanmalı motorlarda kullanılması uygun olabilecek en önemli alternatif yakıtlardan biri olarak ortaya çıkmaktadır. Yukarıda sayılan özellikler ve işletme maliyetleri düşünüldüğünde doğalgaz, ağır hizmet amaçlı jeneratörler için de önemli bir yakıttır. Sanayi ve evsel kullanımda binalarda kurulu güç enerji tüketimi yapan cihazların anma güçleri üzerinden hesaplanmaktadır. Fakat bu tüketim kaynaklarının eşzamanlı olarak anma gücünü çekme olasılığının düşük olması sebebiyle her sistem için farklı olmak üzere eşzamanlılık faktörü üzerinden jeneratör güçleri belirlenmektedir. Jeneratör güç çıkışı sınırlı bir kaynaktır ve enerji üretimi continuous, prime, standby olarak kademeli olarak adlandırılmaktadır. Jeneratör çıkış gücü standby gücünü geçemeyeceği için genellikle korumacı bir yaklaşım ile gerçek tüketim değerlerinin üstünde jeneratör gücü seçimi yapılır, bu sebeple de jeneratör genellikle kısmı yük altında çalışmaktadır.Küresel ısınmanın en önemli sebebi olan sera etkisini arttıran 𝐶𝑂2, ağırlıklı olarak fosil yakıtların kullanılması ile ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada jeneratör motoru olarak kullanılan bir sıkıştırma ateşlemeli motor pozitif ateşlemeli hale getirilerek; kimyasal formülü 𝐶12𝐻23 olan dizel yakıt yerine, 94%’ü kimyasal formülü 𝐶𝐻4 (metan) ve 𝐶2𝐻6 (etan) dan oluşan doğalgaz kullanılarak daha düşük karbon salımı gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda bu çalışmada kısmi yükler için gaz kelebeğini kapatmadan, yakıt püskürtme ve ateşleme kesilerek istenilen güç elde edilmiş böylelikle bazı çevrimlerde yanma oluşumu engellenerek çevrim atlatma yöntemi uygulanmıştır, atlatılan çevrimlerin çoğalması ile özgül yakıt tüketiminin ve bazı emisyon değerlerinin ciddi oranda düştüğü gözlemlenmiştir.