İçten yanmalı motorlarda proses ve emisyon modellemesi

Bu çalışmada, pratik ve gerçeğe yakın sonuç sağlayan yöntemler kullanılarak, içten yanmalı pistonlu motorlarda termodinamik çevrim simülasyonu amaçlanmıştır. Simülasyonda, motor prosesleri alt proseslere ayrılarak bilgisayar programı yardımıyla hesaplanmıştır. Simülasyon, dizel (sıkıştırma ateşlemeli) ve benzin (kıvılcım ateşlemeli) motorları için performans ve emisyonlar açısından değerlendirilmiştir. Termodinamik simülasyonda, termodinamiğin I. kanunu, kütlenin korunumu ve ideal gaz denklemleri kullanılmıştır. Yanma gidişi, ısı transferi, tutuşma gecikmesi ve emisyon oluşumu alt prosesler olarak modellenmiştir. Yanma odası birden fazla bölgeye ayrılarak, silindir içerisindeki ortalama değerler yerine gerçeğe daha yakın değerler kullanılmaya çalışılmıştır. Böylelikle, özellikle emisyon hesaplarında daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, motor parametrelerinin (silindir çapı, stroğu, yanma başlangıcı, yanma süresi, vb.) motor performansı ve emisyonlar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sıfır boyutlu simülasyonun yapıldığı çalışmada, iki bölgeli ve üç bölgeli yanma modelleri kullanılarak yanma odası içerisindeki durum değişkenleri hesaplanmıştır. Üç bölgeli modelde, silindir içerisindeki yanmış ve yanmamış gaz bölgesinin yanı sıra boşluk hacmi bölgesi üçüncü bölge olarak alınmıştır. Dizel motorunda iki bölgeli model, benzin motorunda üç bölgeli model kullanılmıştır. Sıkıştırma başlangıcındaki yüksek dolgu sıcaklıkları yüksek emisyonlara neden olmaktadır. Yanma başlangıcı ve süresi NOx ve HC emisyonlarının oluşumunu önemli ölçüde etkilemektedir. Yanma başlangıcının ÜÖN'ya yaklaşması ya da yanma süresinin uzaması emisyonlarda azalmaya neden olmaktadır. Boşluk hacmi simülasyona katılarak, özellikle HC emisyonlarının boşluk hacmindeki azalma ile önemli miktarda azaltılabileceği gösterilmiştir. Anahtar kelimeler: İçten Yanmalı Motorlar, Motor Proses Simülasyonu, Yanma Modelleri, Emisyonlar.