EFFECTS OF SPRAY CONE ANGLE ON COMBUSTION AND PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF DIRECT INJECTION ENGINE FOR KEROSENE

Authors : Ahmet YONTAR

Pages : 209-228

View : 23 | Download : 15

Publication Date : 2019-10-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışma, sprey koni açılarının silindir içi yanma özellikleri üzerindeki etkilerinin kerosen kullanımı için sayısal ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi üzerine odaklanmıştır. Bu amaçla, 3-B silindir içi yanma HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizleri, tam yük konumunda motor karakteristiklerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Ayrıca motor testleri, farklı püskürtme konisi açılarına sahip enjektörler kullanılarak yapıldı. Ölçülen performans parametreleri ve sayısal sonuçlar karşılaştırıldı. Kapalı çevrim HAD analizlerinde sırasıyla; motor hızı 1300 d/dak, hava fazlalık katsayısı 1,7 ve sıkıştırma oranı 17:1 olarak sabit tutuldu. 3-B silindir içi HAD analizleri Star-CD/es-ice yazılımında kerosen kullanımı için gerçekleştirildi. HAD modeli; RNG denklemleri, k-ε türbülans modeli ve ECFM-3Z/Compression yanma modeli kullanılarak oluşturulmuştur. Kapalı çevrim çözüm aralığı; üst ölü nokta sıfır kabul edilecek şekilde, üst ölü noktadan 40 KMA önce ile üst ölü noktadan 80 KMA sonra aralığında tanımlandı. Sprey koni açıları (SKA) 5º-25º aralığında değiştirildi ve 5º’lik adımlarla bu aralıkta analizler gerçekleştirildi. Sonuçlar 20º SKA’da 5º SKA’ya göre silindir içi basıncın %15,8 yüksek olduğunu göstermektedir. İndike ortalama efektif basıncın 20º SKA’da; sırasıyla 5º SKA’ya ve 25º SKA’ya göre %4,06 ve %3,41 yüksek olduğu gözlendi. Sprey koni açısı 5º’den 20º’ya artarken silindir içi sıcaklık 1620 K’den 1720 K’e yükseldi. İndike güç 20º SKA’da; 5º SKA’ya ve 25º SKA’ya göre sırasıyla, %7,98 ve %6,72 yüksek olduğu tespit edildi. Testlerde özgül yakıt sarfiyatı 20º SKA’da 5º SKA’ya ve 25º SKA’ya göre %8,51 ve %7,33 daha düşüktür. Genel olarak 20º SKA'daki CO2 oluşumu, 5º SKA'dan %24,3 daha yüksektir. 25º SKA için NOx oluşumu 5º SKA'dan %51,2 ve 25º SKA'dan %19,2 daha düşüktür. 20º SKA'da kurum oluşumu genel olarak 5º SKA'dan %24,8 daha düşüktür. Çalışmanın sonucunda kerosen kullanımında belirtilen çalışma koşulları için optimum püskürtme konisi açısı 20º SKA olarak belirlenmiştir.
Keywords : Sprey koni açısı, kerosen, damlacık hızı, direkt enjeksiyonlu motor, is