Buji ateşlemeli motorlarda benzin alkol karışımlarının kullanımının motor performansına etkisinin teorik incelemesi

Dünya ve ülkemizin enerji sorunu ve küresel ısınmayla ilgili endişeler, araştırmacıları temiz alternatif enerji kaynaklarını araştırmaya yöneltmiştir. Dünya genelinde çok çeşitli alanlarda yaygın şekilde kullanılan kullanılan içten yanmalı motorlar, önemli miktarda enerji tüketen makinelerdir. Bu motorlardan en önemlilerinden birisi bujili ateşlemeli (benzinli) motorlardır. Bujili ateşlemeli motorlarda yakıt olarak kullanılan benzinin, bir kısmının yerine alkol yakıtların kullanılması konusunda çok sayıda araştırma yapılmış ve yapılmaktadır. Çalıştırmalarda, genelikle etanol, methanol, butanol ve propanol alkolleri çeşitli yöntemlerle yakıt olarak kullanılmaktadırlar. Alkoller, bugüne kadar benzinin oktan sayılarını arttırmak için katkı maddesi olarak kullanıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada, özellikle Türkiye'de üretim potansiyeli yüksek olan etanolün (etil alkol) ve diğer alkollerin yüksek oranlarda yakıt olarak kullanılması teorik olarak incelenmiştir. Alkoller, yüksek oksijen içeriklerine sahip olmalarına rağmen benzine çok yakın yanma ve tutuşma özelliklerine sahiptirler. Daha verimli yanma, daha az hava kirliliği yaparlar. Bu da zararlı motor emisyonlarının azalmasına neden olmaktadır. Etanol, metanol, bütanol ve propanol alkollerin benzinle çeşitli oranlarda ve farklı saflıklarda (%100, 90, 80) karışımlarının motor hava tüketim miktarları üzerine etkileri ve diğer yakıtsal özelliklerin değişimlerin üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, bu değişimlerin motor verimi, fren torku, fren gücü, yakıt tüketimi (FC), özgül yakıt tüketimi (bsfc) gibi parametrelere etkileri ile egzos emisyon özelliklerine (COx, NOx) olabilecek etkileri teorik olarak incelenmeye çalışılmıştır. Benzine çeşitli alkollerin karıştırılması veya farklı yöntemlerle (ikili yakıt sistemleri gibi) benzin ile birlikte yakıt olarak kullanılması, motor performans değerlerinde, örneğin; torkunda azalma, yakıt ve özgül yakıt tüketiminde artma, motor veriminde oktan sayısının artışı paralelinde kısmen artma olabileceği yapılan teorik ve uygulamalı çalışmalardan anlaşılmaktadır. Benzinli motorlar, yol ve yük durumuna göre bilinen oranlarda zengin ve fakir hava/yakıt oranlarında çalıştırılmaktadır. Bu oran yaklaşık 0,85 – 1,2 arasında değişmektedir. Benzine çeşitli oranlarda ve saflıklarda alkol ilave edildiğinde, hem yakıtın yakıtsal özellikleri değişecek, hem de yakıtın yanması için gerekli hava miktarları değişecektir. Bu değişim miktarları teorik hesaplar ile belirlenmeye çalışılmıştır. Değişen bu yakı özellikleri, motor hava ve yakıt sistemlerinde bazı değişiklikleri ve yeni tasarımları da gündeme getirecektir. Motorlarda, benzinle birlikte kullanılacak farklı oran ve saflıktaki alkollerin motor parametreleri ve egzoz emisyonları üzerine olacak etkileri tahmin edilmeye çalışılmış, yapılan uygulamalı çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, alkollerin kullanımı ile azalan hava miktarları teorik olarak belirlenmiştir. Benzine alkol (etanol, methanol, butanol ve propanol) ilavesiyle, motorun fren ısıl veriminde ve fren özgül yakıt tüketiminde artış, karbon monoksit (CO) ve nitrojen oksitlerin (NOx) emisyonunda bir azalma olduğunu görülmüştür.