Etanol Yakıtlı Motorlarda Strok/Çap Oranı Etkilerinin Kullanılabilirlik Analizi
Abstract views: 7
/ 
PDF downloads: 6
Keywords:
Buji Ateşlemeli Motorlar, Etanol, Ekserji Analizi, Strok–Çap Oranı, Tersinmezlik, VerimAbstract
Bu çalışmada etanol yakıtlı motorlarda strok/çap (s/ç) oranı etkileri kullanılabilirlik (ekserji)
analiziyle teorik olarak irdelenmiştir. Çalışmada çift bölgeli yanma modeli içeren sanki boyutlu bir
çevrim modeli kullanılmıştır. Kullanılan modelde; yanma süreci türbülanslı alev yayılması yaklaşımı ile,
emme ve egzoz süreçleri ise deneysel verilerden türetilmiş ampirik denklemler ile modellenmiştir.
Kullanılabilirlik analizi için çevrim modeline termodinamiğin 2. kanunu (TD2K) ile ilgili bağıntılar
eklenmiştir. Kullanılabilirlik analizinde; ısı, iş ve egzoz gazları ile aktarılan ekserjiler ile beraber
tersinmezlikler, yakıtın kimyasal ekserjisi, termo–mekanik ekserji ve total ekserji terimleri seçilen s/ç
oranları için kullanılan model yardımıyla hesaplanmıştır. Bununla birlikte; termodinamiğin 1. ve 2.
kanunu verimleri ile indike özgül yakıt tüketimi de hesaplanmıştır. Böylece, etanol yakıtlı motorlarda s/ç
oranının ekserji terimlerine, 1. ve 2. kanun verimlerine ve indike özgül yakıt tüketimine etkileri
belirlenmiştir. Çalışma sonuçları; etanol yakıtlı motorlarda s/ç oranının artmasının ısı kayıplarını,
tersinmezlikleri, egzoz gazları ile taşınan ekserjiyi ve indike özgül yakıt tüketimi değerlerini
düşürdüğünü, çevrimin yararlı işi ile 1. ve 2. kanun verimlerini yükselttiğini göstermiştir. İrdelenen etanol
yakıtlı motorlarda; s/ç oranının 0,7’den 1,3’e artırılması ısı kayıplarının %7,76, tersinmezliklerin %1,88
ve egzoz gazları ile aktarılan ekserjinin %1,15 oranlarında azalmasını, işle aktarılan ekserjinin ise %5,63
oranında artmasını sağlamıştır. Öte yandan, s/ç oranının 0,7’den 1,3’e yükseltilmesiyle 1. ve 2. kanun
verimleri %5,58 oranında artmış, indike özgül yakıt tüketimi ise %5,29 oranında azalmıştır.
Downloads
References
Poulos, S. G., & Heywood, J. B. 1983. “The effect of chamber shape on spark ignition engine combustion,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 830334, p. 1–24. DOI: https://doi.org/10.4271/830334
Sung, N. W., & Jun S. P. 1997. “The effects of combustion chamber geometry in an SI engine,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 972996, p. 227–239. DOI: https://doi.org/10.4271/972996
Filipi, Z. S., & Assanis, D. N. 2000. “The effect of the stroke–to–bore ratio on combustion, heat transfer and efficiency of a homogeneous charge spark ignition engine of given displacement,” International Journal of Engine Research, vol. 1(2), p. 191–208. DOI: https://doi.org/10.1243/1468087001545137
Sher, E., & Bar–Kohany, T. 2002. “Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine–a theoretical study,” Energy, vol. 27, p. 757–775. DOI: https://doi.org/10.1016/S0360-5442(02)00022-1
Hu, Z., Whitelaw, J. H., & Vafidis, C. 1992. “Flame propagation studies in a four–valve pentroof–chamber spark ignition engine,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 922321, p. 1–11. DOI: https://doi.org/10.4271/922321
Caton, J. A. (2002). Detailed results for nitric oxide emissions as determined from a multiple–zone cycle simulation for a spark–ignition engine. Fall Technical Conference of the ASME, Internal Combustion Engine Division, p. 1–19, New Orleans, Los Angeles.
Rakopoulos, C. D., & Giakoumis, E. G. 2006. “Second law analyses applied to internal combustion engines operation,” Progress in Energy and Combustion Science, vol. 32(1), p. 2–47. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.10.001
Moran, M. J, & Shapiro H. N. (2000). Fundamentals of engineering thermodynamic. New York, USA, John Wiley & Sons Inc.
Caton, J. A. (2000). A review of investigations using the second law of thermodynamics to study internal–combustion engines. SAE World Congress, p. 1–15, Detroit, Michigan.
Rakopoulos, C. D. 1993. “Evaluation of a spark ignition engine cycle using first and second law analysis techniques,” Energy Conversion and Management, vol. 34(12), p. 1299–1314. DOI: https://doi.org/10.1016/0196-8904(93)90126-U
Gallo, W. L. R., & Milanez, L. F. 1992. “Exergetic analysis of ethanol and gasoline fueled engines,” Society of Automotive Engineers, SAE paper no. 920809, p. 907–915. DOI: https://doi.org/10.4271/920809
Shapiro H. N., & Van Gerpen, J. H. 1989. “Two zone combustion models for second law analysis of internal combustion engines,” Society of Automotive Engineers, SAE paper no. 890823, p. 1408–1422. DOI: https://doi.org/10.4271/890823
Alasfour, F. N. (1997). “Butanol–a single–cylinder engine study: availability analysis,” Applied Thermal Engineering, vol. 17(6), p. 537–549. DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-4311(96)00069-5
Caton, J. A. (1999). Results from the second–law of thermodynamics for a spark–ignition engine using a cycle simulation. Fall Technical Conference of the ASME, Internal Combustion Engine Division, p. 35–49, Ann Arbor, Michigan.
Caton, J. A. (2000). Operation characteristics of a spark–ignition engine using the second law of thermodynamics: effects of speed and load. SAE World Congress, p. 1–17, Detroit, Michigan.
Ferguson, C. R. (1985). Internal combustion engine, applied thermosciences. New York, USA, John Wiley & Sons Inc.
Ferguson C. R., Green R. M., & Lucht, R. P. 1987. “Unburned gas temperatures in internal combustion engine II: Heat release computations,” Combustion Science and Technology, vol. 55, p. 6381. DOI: https://doi.org/10.1080/00102208708947071
Sezer I. 2023. “Doğalgaz yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranı etkilerinin ekserji analiziyle incelenmesi,” International Journal of Advanced Natural Sciences and Engineering Researches, vol. 7(10), p. 111.
Sezer I. 2024. “LPG yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranı etkilerinin ekserji analiziyle incelenmesi,” Engineer and Machinery, vol. 65(714), 121145. DOI: 10.46399/muhendismakina.1257235
Sezer, I., & Bilgin, A. 2008. “Mathematical analysis of spark ignition engine operation via the combination of the first and second laws of thermodynamics,” Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, vol. 464, p. 3107–3128. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.2008.0190
Sezer, I., & Bilgin, A. 2012. “Exergetic evaluation of speed and load effects in spark ignition engines,” Oil & Gas Science and Technology, vol. 67(4), p. 647–660. DOI: https://doi.org/10.2516/ogst/2012002
Fanhua, M., Chuanli, L., Deming, J., & Longbao, Z. (1994). “Study on validation of turbulent entrainment combustion model for sparkignition engines,” Society of Automotive Engineers, SAE paper no 941935, p. 115. DOI: https://doi.org/10.4271/941935
AlBaghdadi, M. A. R. S. (2006). “A simulation model for a single cylinder fourstroke spark ignition engine fueled with alternative fuels,” Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, vol. 30, p. 331–350.
