Püskürtme avansının emisyon parametrelerine etkisi

4.2.2.1. Azotoksit (NOx) emisyonunun değişimleri

Şekil 4.8’de NOx emisyonunun dizel, SME20, SME40 ve SME100 yakıtlarında

devire göre farklı püskürtme avanslarındaki (8o

, 10o, 12o, 16o ve 20o) değişimleri gösterilmektedir. Tüm çalışma devirlerinde yakıt karışım oranının artması ile birlikte NOx emisyonunda artma görülmüştür. Standart püskürtme avansında (ÜÖNÖ 12o) NOx

emisyonunda dizel yakıta göre SME 20, SME 40 ve SME 100 yakıtlarında ortalama %33.2, %70.9 ve %157.9 oranında artma meydana gelmektedir. SME yakıtı yapısında dizele göre yaklaşık %10 daha fazla oksijen bulundurmaktadır. Oksijen seviyesinin artması yanma sırasında maksimum sıcaklığı ve buna bağlı olarak NOx miktarını

arttırmaktadır.

NOx emisyonu püskürtmenin rötara alınması ile azalmakta, püskürtmenin avansa

alınması ile birlikte artmaktadır. NOx emisyonunda standart püskürtme avansına göre

püskürtmenin 8o

ve 10o’ye rötara alınması ile dizel için %34.5 ve %18.9, SME 20 için %37 ve %19.2, SME 40 için %32.1 ve %17.8 ve SME 100 için %30.5 ve %16.6 oranlarında azalma, püskürtmenin 16o

ve 20o’ye avansa alınması ile dizel için %50.6 ve %132.9, SME 20 için %51.9 ve %116, SME 40 için %47.2 ve %104.5 ve SME 100 için %43.3 ve %92 oranlarında artma elde edilmiştir.

NOx oluşumu tutuşma gecikmesi süresi ve silindir içi sıcaklıkla doğrudan

ilişkilidir. Püskürtme rötara alınması ile yakıtın silindire geç püskürtülmesi sonucu silindir içi basınç ve sıcaklık değeri yüksek olmasına rağmen pistonun AÖN’ya hareketi sonucu hacim genişlemesi nedeni ile sıcaklık ve basınç değeri azalmakta buna bağlı olarak NOx emisyonu azalmaktadır. Püskürtmenin avansa alınması ile püskürtme

başlangıcındaki basınç ve sıcaklık düşük olacağından tutuşma gecikmesi süresi artmaktadır. Tutuşma gecikmesinin artması yanmanın saflarından biri olan ani yanma periyodunda, birim krank derecesi başına düşen basınç değişimi aşırı derece artacağından çevrimin maksimum sıcaklık ve basıncı da artacaktır. Silindir içi basınç ve sıcaklığın artması NOx emisyonunda artışa neden olmaktadır.

a) b)

c) d)

Şekil 4.8. NOx emisyonunun farklı püskürtme avanslarında devire göre değişimleri a) DİZEL b)

SME 20 c) SME 40 d) SME100

4.2.2.2. Bosch duman koyuluğu (İs) emisyonunun değişimleri

Şekil 4.9’da duman koyuluğu (is) değerleri dizel, SME20, SME40 ve SME100 yakıtlarında devire göre farklı püskürtme avanslarındaki (8o

, 10o, 12o, 16o ve 20o) değişimleri gösterilmektedir. Tüm çalışma devirlerinde yakıt karışım oranının artması ile birlikte duman koyuluğu değerlerinde azalma görülmüştür. Standart püskürtme avansında duman koyuluğu değerinde dizel yakıta göre SME 20, SME 40 ve SME 100 yakıtlarında %9.8, %17.6 ve %32.7 oranında azalma meydana gelmektedir. İs oluşumu eksik yanma ile meydana gelen yanmamış ve kısmen yanmış karbon birikintilerinin toplanması ile oluşmaktadır. Biyodizelin yapısında oksijen bulundurması daha iyi bir yanma sağlamakta buda biyodizel oranı arttıkça duman koyuluğu değerini azaltmaktadır. Ayrıca biyodizelin dizele göre çok az miktarda aromatik ve sülfür içermesi de duman koyuluğunda azalmaya neden olmaktadır (Özsezen ve ark., 2007; 2008).

Duman koyuluğu emisyonu püskürtmenin rötara alınması ile birlikte artmakta, avansa alınması ile birlikte azalmaktadır. Standart püskürtme avansına göre püskürtmenin 8o

%11.2 ve %5.8, SME 40 için %13.5 ve %6.2 ve SME 100 için %15.3 ve %7.1 oranlarında artma sağlanırken püskürtmenin 16o ve 20o’ye avansa alınması ile dizel için %8.3 ve %12.7, SME 20 için %9.3 ve %16, SME 40 için %9.9 ve %17.5 ve SME 100 için %11.3 ve %19.3 oranlarında azalma elde edilmiştir. Püskürtme rötara alınması ile yakıtın silindire geç püskürtülmesi sonucu silindir içi basınç ve sıcaklık değeri yüksek olmasına rağmen pistonun AÖN’ya hareketi sonucu hacim genişlemesi nedeni ile sıcaklık ve basınç değeri azalmakta buna bağlı olarak yanma kötüleşmektedir. Yanmanın kötüleşmesi sonucu yanmamış ve kısmen yanmış hidrokarbonlar duman koyuluğu değerini artırmaktadır. Püskürtmenin avansa alınması ile püskürtme başlangıcındaki basınç ve sıcaklık düşük olacağından tutuşma gecikmesi süresi artmaktadır. Tutuşma gecikmesinin artması yanmanın saflarından biri olan ani yanma periyodunda, birim krank derecesi başına düşen basınç değişimi aşırı derece artacağından çevrimin maksimum sıcaklık ve basıncı da artmakta ve buna bağlı olarak duman koyuluğu değeri azalmaktadır.

a) b)

c) d)

Şekil 4.9. Duman koyuluğu emisyonunun farklı püskürtme avanslarında devire göre değişimleri a)

4.2.2.3. Partikül madde (PM) emisyonunun değişimleri

Şekil 4.10’da PM emisyonu dizel, SME20, SME40 ve SME100 yakıtlarında devire göre farklı püskürtme avanslarındaki (8o

, 10o, 12o, 16o ve 20o) değişimleri gösterilmektedir. Tüm çalışma devirlerinde yakıt karışım oranının artması ile birlikte PM emisyonunda azalma görülmüştür. Standart püskürtme avansında PM emisyonunda dizel yakıta göre SME 20, SME 40 ve SME 100 yakıtlarında %14.4, %24.7 ve %42.6 oranında azalma meydana gelmektedir. Biyodizelin yapısında oksijen bulundurması yanma işlemini iyileştirmektedir. Bu nedenle biyodizel oranı arttıkça PM emisyonunda azalma meydana getirmektedir. Ayrıca biyodizel yapısında dizele göre çok az miktarda aromatik ve sülfür bulunması PM emisyonunu azaltan bir başka etkendir (Özsezen ve ark., 2007; 2008).

PM emisyonu püskürtmenin rötara alınması ile birlikte artmakta, avansa alınması ile birlikte azalmaktadır. Standart püskürtme avansına göre püskürtmenin 8o

ve 10o’ye rötara alınması ile dizel için %21.3 ve %9.1, SME 20 için %22.1 ve %10.1, SME 40 için %23.6 ve %10.5 ve SME 100 için 25.3 ve %10.3 oranlarında artma, püskürtmenin 16o

ve 20o’ye avansa alınması ile dizel için %13.7 ve %19.2, SME 20 için %14.7 ve %24.2, SME 40 için %15.3 ve %25.7 ve SME 100 için %16.5 ve %27 oranlarında azalma elde edilmiştir.

Püskürtme rötara alınması ile silindir içi basınç ve sıcaklık değeri yüksek olmasına rağmen pistonun AÖN’ya hareketi sonucu hacim genişlemesi nedeni ile sıcaklık ve basınç değeri azalmakta buna bağlı olarak yanma kötüleşmektedir. Yanmanın kötüleşmesi sonucu yanmamış ve kısmen yanmış hidrokarbonlar PM emisyonunu arttırmaktadır. Püskürtmenin avansa alınması ile püskürtme başlangıcındaki basınç ve sıcaklık düşük olacağından tutuşma gecikmesi süresi artmaktadır. Tutuşma gecikmesinin artması yanmanın saflarından biri olan ani yanma periyodunda, birim krank derecesi başına düşen basınç değişimi aşırı derece artacağından çevrimin maksimum sıcaklık ve basıncı da artmakta ve buna bağlı olarak PM emisyonu azalmaktadır.

a) b)

c) d)

Şekil 4.10. Partikül madde emisyonunun farklı püskürtme avanslarında devire göre değişimleri a) DİZEL

b) SME 20 c) SME 40 d) SME100