Dizel Motorlarında Tutuşma Gecikmesini Etkileyen Faktörlerin İncelenmesi

Abstract

İçten yanmalı motorlarda ekonomikliğin sağlanması, çevre sağlığı yönünden problem oluşturan hava kirliliğinin ve motor gürültüsünün azaltılması için yanma olayının önemli noktaları bilinmelidir. Dizel motorlarında yanma olayı püskürtme ile başlayıp, pek çok sayıda parametrenin topluca etkisi altında cereyan eden ve gerçekte egzoz içinde bile kısmen devam eden karmaşık bir olaydır. Yanma olayı üç ayrı safha halinde incelenmektedir. Bunlar tutuşma gecikmesi, ani yanma ve kumandalı (kontrollü) yanma safhalarıdır. Tutuşma gecikmesi yakıt püskürtmenin başladığı andan silindir basıncının yüksek hızda arttığı ana kadar geçen süredir. Tutuşma gecikmesi süreci; yanmayı, dizel vuruntusunu ve buna bağlı olarak motorun performansını ve gürültüsünü, bununla birlikte is teşekkülü gibi yanmanın daha sonraki safhalarını da etkilemektedir. Tutuşma gecikmesinin buharlaşma süresinden daha uzun olması durumunda, buharlaşan yakıt ve hava karışımı aniden yanarak yanma hızı ve buna bağlı olarak basınç yükselme hızı çok yüksek olur. Bu oluşum, dizel vuruntusu olarak adlandırılır. Dizel vuruntusunun en önemli sonuçlarında birisi motor parçalarında oluşan titreşimler ve titreşimlerden mütevellit motor gürültüsüdür. Bu çalışmada; tutuşma gecikmesini etkileyen önemli faktörlerin (sıkıştırma oranı, püskürtme avansı, emme havası sıcaklığı, hava fazlalık katsayısı) tutuşma gecikmesi üzerindeki etkileri deneysel olarak belirlenerek tutuşma gecikmesinin kontrollü değiştirilmesi sağlanmıştır. Ayrıca deney sonuçlarından yararlanılarak tutuşma gecikmesini etkileyen ana faktörlerin etkileri tek safhalı yarı ampirik denklemle ifade edilmiştir. Bu denklem ile bulunan ve deneylerden elde edilen tutuşma gecikmesi değerlerinin korelasyon katsayısı 0,9525 bulunmuştur. Tutuşma gecikmesi sıkıştırma oranı ve emme havası sıcaklığının artmasıyla azalmış, püskürtme avansı ve hava fazlalık katsayısının artmasıyla ise artmıştır.

Important points of combustion processes have to be known in order to provide fuel economics and decreasing air pollution that aggravates environment and engine noise emission. Combustion of diesel engine, which starts with injection, takes place in effect of numerous parameters as a whole and even continues partially in exhaust pipe, is complicated event. Combustion is investigated as three phases; ignition delay, rapid combustion and controlled combustion. Ignition delay is period of time from start of fuel injection to increasing exponentially of pressure or temperature, which represent, spontaneous combustion. There are effects of ignition delay on combustion and diesel knock so ignition delay effects engine performance, exhaust emissions and engine noise. If ignition delay is equal or longer than period of fuel evaporation, very high rapid increasing pressure originating from instantaneous combustion occurs and that is called diesel knock. One of the most important results of diesel knock is vibration of engine equipment and engine noise originates from engine equipment vibration. In this study, effects of important factors (compression ratio, fuel injection timing, intake air temperature, equivalence ratio) on the ignition delay have been investigated experimentally so that ignition delay can be changed under control. Furthermore, effect of main factors that affect ignition delay has been expressed with one stage half empiric equation. The correlation coefficient of the ignition delay values found with this equation and obtained from experiments was 0.9525. Ignition delay has been decreased with increasing compression ratio and intake air temperature, and increased with increasing fuel injection timing and excess air coefficient.