Development of a single cylinder high performance and low emission compression ignition engine with advanced experimental and numerical simulation methods

İçten yanmalı motorların en büyük dezavantajlarından biri fosil yakıtlardan kaynaklı olarak başta NOx, CO2, HC ve CO gibi birçok zararlı gaz salınımı yapmasıdır. Küresel ısınma ve sera etkisinin artarak hissedildiği günümüzde, düşük yakıt tüketimi ve düşük emisyon değerlerine sahip içten yanmalı motor teknolojilerinin geliştirilmesi önem arz etmektedir. Bilindiği üzere motor içinde meydana gelen yanmanın sonucunda egzoz gazları açığa çıkmaktadır ve motorun emisyon değerleri, yanma işleminin verimine bağlıdır. Deneysel teknikler, QD ve CFD modelleme yöntemleri kullanılarak mevcut dizel motor test edilmiştir ve modellenmiştir. Tez kapsamında mevcut motorun emisyon değerlerinin azaltılması hedeflenmiştir. Mevcut motorda, yanma verimine etki edecek, emisyon ve motor performansına etki eden değerler parametrik olarak incelenmiştir. Piston çanak geometrisi, sıkıştırma oranı, enjeksiyon zamanı, enjeksiyon basıncı, sprey açısı, enjektör delik sayısı, EGR oranı gibi parametrelerin yanma verimi, motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkisi incelenmiştir. Motorun çanak geometrisi, CFD simülasyon ve genetik algoritma kullanılarak emisyonları minimize edecek şekilde optimize edilmiştir. Ayrıca QD model ile genetik algoritma kullanılarak, enjeksiyon parametreleri ve supap zamanlamaları optimize edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda motorun emisyonlarının en az olduğu ancak performansının azalmadığı optimum noktalar tespit edilmiştir. Nihai tasarımda, NOx, CO ve is emisyonları önemli ölçüde azalmıştır. Motor performans değerinde ise bir miktar iyileşme gözlenmiştir. Optimize edilen yanma odası, iyileştirilen enjeksiyon parametreleri ve optimize edilen supap zamanlamaları ile motor günümüz emisyon standartlarını sağlayabilecektir.