ISSN 1300 - 1973

Quick Search




Laparoscopic Endoscopic Surgical Science Experimental investigation of the effects of n-butanol fumigation on engine performance and exhaust emissions in a turbocharged DI diesel engine [GMO SHIPMAR]
GMO SHIPMAR. 2017; 23(210): 5-20

Experimental investigation of the effects of n-butanol fumigation on engine performance and exhaust emissions in a turbocharged DI diesel engine

Zehra Şahin1, Orhan Nazım Aksu2, Orhan Durgun3
1Karadeniz Technical University, Engineering Faculty, Mechanical Engineering Dep.,Trabzon
2Karadeniz Technical University, Sürmene Abdullah Kanca High School, Trabzon
3Avrasya University, Mechanical Engineering Dep., Trabzon

In the present study, the effects of n-butanol injection into intake air (n-butanol fumigation, nBF) on the performance and exhaust emissions were experimentally investigated in a Renault K9K 700 type turbocharged common-rail DI automotive diesel engine. Experiments were performed under five different loads such (140 Nm, 125 Nm, 110 Nm, 95 Nm and 80 Nm) and at 3000 rpm engine speed, for various n-butanol ratios. Here, n-butanol was injected into intake air by using an adapted carburetor, which main nozzle section is adjustable to give approximately 2 %, 4 %, 6 %, 8 % and 10 % (by vol.) n-butanol ratios. The test results showed that effective power values for selected nBF ratios are nearly equal to neat diesel fuel (NDF). However, break specific fuel consumption increases and effective efficiency decreases considerably for all of the operating conditions. NOx emissions decrease, whereas THC and CO increase significantly for all of the selected nBF ratios. Opacity increases for high loads (140 Nm, 125 Nm and 110 Nm) and increment ratios of opacity for high nBF ratios are higher than that of lower nBF ratios. Although opacity decreases under selected low loads (95 Nm and 80 Nm) for low nBF ratios, it starts to increase after 6 % nBF ratio. Also, total fuel cost for selected nBF ratios is higher than NDF. In the present study, the nBF results were also compared with the results of the n-butanol-diesel fuel blends (nBDFBs), which previously investigated experimentally by authors, for three different loads and three n-butanol percentages.

Keywords: Diesel engine, n-butanol fumigation, exhaust emissions, engine characteristics, cost analysis

Turboşarjlı direk püskürtmeli bir dizel motorunda n-butanol fumigasyonunun motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi

Zehra Şahin1, Orhan Nazım Aksu2, Orhan Durgun3
1Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Trabzon
2Karadeniz Teknik Üniversitesi, Sürmene Abdullah Kanca Meslek Yüksekokulu, Trabzon
3Avrasya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Trabzon

Sunulan çalışmada, n-bütanolun emme havasına püskürtülmesinin (n-bütanol fumigasyonunun, nBF) motor karakteristikleri ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri, Renault K9K 700 tipi turboşarjlı, modern common-rail püskürtme sistemine sahip bir otomobil dizel motorunda deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, çeşitli n-bütanol oranları için (140 Nm, 125 Nm, 110 Nm, 95 Nm ve 80 Nm) gibi beş farklı yükleme durumunda ve 3000 d/d motor hızında gerçekleştirilmiştir. Burada n-bütanol, hacimsel olarak % 2, % 4, % 6, % 8 ve % 10 oranlarında emme havası içerisine basit bir karbüratörle püskürtülmüştür. İlgili karbüratörün ana meme jetini kontrol eden ayar vidası yeniden tasarlanmıştır ve ilgili parça Trabzon piyasasında üretilmiştir. Yapılan deneyler sonunda; seçilen nBF oranları için efektif güç değerlerinin saf dizel yakıtı (SDY) değerleri ile hemen hemen aynı olduğu görülmüştür. Ancak seçilen tüm çalışma koşullarında; özgül yakıt tüketiminin önemli ölçüde arttığı ve efektif verimin ise azaldığı belirlenmiştir. Seçilen nBF oranları için toplam hidro karbonların (THC) ve karbon monoksitin (CO) önemli ölçüde arttığı, ancak azot oksitlerin (NOx) azaldığı görülmüştür. Duman koyuluğu ise; (140 Nm, 125 Nm ve 110 Nm) gibi yüksek yük değerlerinde artmıştır. Ancak yüksek nBF oranları için artışlar daha yüksek olmuştur. Duman koyuluğu; (95 Nm ve 80 Nm) gibi düşük yük durumlarında ise % 6 nBF oranına kadar azalmıştır, fakat bu orandan sonra ise yeniden artmaya başlamıştır. Sunulan çalışmada, seçilen nBF oranları için toplam yakıt maliyeti SDY’den daha yüksek olmuştur. Bu çalışmanın son bölümünde ise, daha önceden yazarlar tarafından yapılan n-bütanol karışımı deney sonuçları ile nBF deney sonuçları, 3 farklı n-bütanol oranı ve 3 farklı yük durumu için karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Dizel motoru, n-butanol fumigasyonu, eksoz emisyonları, motor karakteristikleri, maliyet analizi

Zehra Şahin, Orhan Nazım Aksu, Orhan Durgun. Experimental investigation of the effects of n-butanol fumigation on engine performance and exhaust emissions in a turbocharged DI diesel engine. GMO SHIPMAR. 2017; 23(210): 5-20

Corresponding Author: Orhan Nazım Aksu, Türkiye
LookUs & Online Makale