Dizel/biyodizel karışımı ile çalışan bir motorun performans ve emisyonlarını iyileştirmek için hidrojen kullanılması

Abstract

Hava kirliliğinin endişe verici seviyeye ulaşması ve petrol esaslı yakıtların tükeneceği endişesi sebebiyle içten yanmalı motorlarda yakıt olarak biyodizel, metil alkol, etil alkol, biyogaz, doğalgaz, LPG ve hidrojen gibi alternatif yakıtların kullanılabilirliği üzerine araştırmalar yoğunlaşmıştır. Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda alternatif yakıtlar dizel yakıtı ile birlikte genellikle çift yakıt şeklinde kullanılabilmektedir. Emisyonları iyileştirmesi sebebiyle dizel biyodizel karışımların kullanılması yaygın çift yakıt uygulamalarındandır. Yapılan çalışmalar özellikle B20 ile emisyonların önemli miktarda azaldığını göstermiştir. Ancak biyodizelin bir çok olumlu özelliğine rağmen yüksek viskozite ve yoğunluk gibi olumsuz özellikleri emisyonları düşürme etkisini olumsuz etkilemektedir. Dizel biyodizel karışımına yüksek yanma hızına sahip karbon içermeyen hidrojenin ilavesi ile emisyonların daha da aşağı çekilebileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada, tek silindirli, dört zamanlı hava soğutmalı, 1800 d/d sabit hızda ve %25, %50, %75 ve %100 yükte B20 (hacimsel olarak %20 soya biyodizel %80 dizel) ile çalışan bir dizel motorda B20 yerine kütlesel olarak %3 ile %14 arasında değişen oranlarda hidrojen kullanmanın özgül yakıt tüketimi (ÖYT), egzoz gaz sıcaklığı (EGS), silindir basıncı, is, HC, CO ve NOx emisyonlarına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Sonuç olarak hemen hemen her yük durumunda, vuruntu olmaksızın kütlesel olarak B20 yakıtının en fazla %14’ü kadar hidrojen kullanılabildiği, hidrojen oranının artması ile ÖYT’nin, HC, CO ve is emisyonunun önemli miktarda düştüğü NOx’in ise bir miktar arttığı tespit edilmiştir.

Researches on usability of alternative fuels like biodiesel, methyl-alcohol, ethyl alcohol, biogas, natural gas, LPG and hydrogen as fuel in internal combustion engines have increased for reason that air pollution has reached threatening levels and it is worried that petroleum based fuels are going to run out. In compression ignition engines alternative fuels can be used as dual- fuel with diesel fuels. Use of diesel- biodiesel mixtures is among widespread dual-fuel systems because of its decreasing emissions. Studies have shown that emissions have decreased considerably especially with B20. But, in spite of biodiesel’s many positive features, negative features like high viscosity and density affect negatively the effect of decreasing emissions. Addition to carbonfree hydrogen with high combustion velocity into diesel biodiesel mixture is thought to further reduce emissions. In this study in a diesel engine working with single-cylinder, four-stroke air-cooled, 1800 rpm constant speed and 25%, 50%, 75% and 100% on load B20 (volumetrically 20% soy biodiesel 80% diesel) the effect of using hydrogen in portions in weight changing between 3% and 14% instead of B20 on specific fuel consumption (SFC), exhaust gas temperature, cylinder pressure, soot, HC, CO, NOx emissions have been analyzed empirically. In conclusion almost in every load situation, it has been ascertained that maximum 14% hydrogen in molar can be used instead of B20 fuel without knocking; with the increase in hydrogen rate SFC, HC, CO and soot emissions decrease considerably while NOx increases a little.