Biıodiesel ile çalışan diesel motorunda ECFM-3Z (extended coherent flame model- 3 zones) modelinin performans ve emisyon simülasyonuna yaklaşımı

Abstract

Diesel motorlar ulaştırma sektöründe önemli role sahiptir. Diesel motorlarda kullanılan petrol kökenli yakıtlar yüksek miktarda aromatik bileşik ve kükürt içermekte, bunlarda çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu nedenle Diesel motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonları çevre kirliliğini önemli derece etkilemektedir. Avrupa Birliği (AB) komisyonu Diesel motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarını sınırlamak için 70/220/ EEC ana direktifini yayınlamıştır. Bu direktife bağlı Euro 5/6 için 2007/715/EC yönetmeliğini yayınlamıştır. Motor üreticileri bu emisyon değerlerini karşılayabilmek için yüksek performanslı ve düşük emisyonlu Diesel motorlar geliştirmeye yönelmiştir.Emisyon seviyelerinin düşmesi büyük ölçüde silindir içi karışım oluşumuna ve yanmya bağlıdır. Püskürtme süresi, püskürtme basıncı, püskürtme avansı ve damlacık sayısı gibi püskürtme sistemi parametreleri karışım oluşumunu ve yanma prosesini etkilemektedir. Bu nedenle atomizasyon, püskürtme parametreleri yakıt kalitesi emisyonlarda değişiklere sebep olur.Diesel motorlarda yanmanının matematiksel modellenmesi, ısı transferi, tutuşma, emisyon oluşumu, sprey dinamiği gibi fiziksel ve kimyasal proseslerin daha iyi anlaşılmasında çok önemlidir. Modelleme çalışması, aynı zamanda motor tasarımı esnasında emisyon oluşumu hakkında öngörüm sağlar.Bunlarla birlikte biodiesel, yenilenebilir ve emisyon seviyeleri düşük olduğundan günümüzde kullanılan en önemli alternatif motor yakıtlarından biridir.Bu çalışmada, Diesel motorunda biodiesel yakıtı kullanımı ile performans ve egzoz emisyonları için ECFM-3Z yanma modelinin deney sonuçlarına yaklaşımının irdelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda kanola yağından transesterifikasyon yöntemi ile saf biodiesel üretilmiştir. TS EN14214 standardına göre analizi yapılan saf biodieselin 3 LD 510 tipi direkt püskürtmeli Diesel motorunuda tam yükte ve farklı hız koşullarında performans ve emisyon deneyleri gerçekleştirilmiştir.Deneysel çalışmadan sonra, saf biodiesel yanmasının simülasyonu için STAR-CD/ES-ICE programı kullanılarak Extended Coherent Flame Model?3 Zones/Genişletilmiş Tutarlı Alev Modeli-3 Bölgeli (ECFM-3Z) yanma modeli uygulanmıştır. Simülasyon çalışmalarında farklı motor hızlarında püskürtme avansı, püskürtme süresi ve damlacık sayısı değiştirilmiştir. Emisyon ve performans simülasyon sonuçları deney sonuçları ile karşılaştırılarak Diesel motorunda biodiesel yakıtı kullanımı ile performans ve egzoz emisyonları için ECFM-3Z yanma modelinin deney sonuçlarına yaklaşımı belirlenmiştir.