Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi

BAKIRCI, Kadir; AKOLAŞ, Halil İbrahim; kaleli, ali rıza

Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi

Halil İbrahim AKOLAŞ, (Bitlis Eren Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüeksek Okulu, Bitlis, Türkiye)

Alirıza KALELİ, (Samsun Üniversitesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Samsun, Türkiye)

Kadir BAKIRCI (Atatürk Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Erzurum, Türkiye)

Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi

1 1

Yıl: 2020 Cilt: 9 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1219 - 1230 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 23-11-2020

Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi

Öz:

Dizel motorlar insan ve çevre sağlığı açısından zararları etkileri olan azot oksit (NOx) ve partikül madde (PM)yayarlar. Dizel motorlarda NOx salınımını düşürmek için kullanılan etkin ve yerleşik sistemlerden biri egzoz gazresirkülasyon (EGR) sistemidir. Bu deneysel çalışmada, EGR sisteminin NOx ve fren özgül yakıt tüketimi (BSFC)üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Çalışmada emme manifolduna giren EGR gaz sıcaklıkları ile EGR oranlarıbirlikte ele alınmıştır. Deneyler kararlı durum çalışma koşullarında, 1700 d/d, 2000 d/d’da, %5, %10, %15 EGRoranlarında, yüklü ve yüksüz koşullarda yapılmıştır. EGR gaz sıcaklıklarının etkin bir şekilde kontrol edilebilmesiiçin EGR soğutucusu, motor ana soğutma sisteminden ayrılmıştır. Radyatör, elektrikli su pompası, elektrikli fan,sıcaklık sensörleri ve kontrolcüden oluşan harici elektronik kontrollü bir soğutma sistemi tasarlanmıştır.Gerçekleştirilen deneyler sonucunda eş zamanlı olarak, %15 EGR ve 75℃'de optimum NOx ve BSFC değerlerininelde edildiği görülmüştür.

Anahtar Kelime:

The Effect of External Electronically Controlled Cooling Strategy in Diesel Engines on BSFC and NOx Emissions in EGR Gas Cooling

Öz:

Diesel engines emit nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM), which have harmful effects on human and environmental health. Exhaust gas recirculation (EGR) system is one of the efficient and built-in systems used to reduce NOx emissions in diesel engines. In this experimental study, the effects of EGR system on NOx and brake specific fuel consumption (BSFC) were investigated. In this study, EGR gas temperatures entering the intake manifold and EGR ratios are discussed together. The experiments were carried out under steady-state operating conditions, at 1700 rpm, 2000 rpm, 5%, 10%, 15% EGR ratio, under load and no load conditions. The EGR cooler is disconnected from the engine main cooling system to effectively control EGR gas temperatures. An external electronically controlled cooling system consisting of radiator, electric water pump, electric fan, temperature sensors and controller is designed. As a result of the experiments carried out, it was observed that optimum NOx and BSFC values were obtained simultaneously at 15% EGR and 75℃.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Reşitoğlu İ.A., Altinişik K., Keskin A. 2015. The pollutant emissions from diesel-engine vehicles and exhaust aftertreatment systems. Clean Technologies and Environmental Policy, 17 (1): 15- 27.
[2] Jung H., Choi S. 2016. Model based burnt gas fraction controller design of diesel engine with VGT/Dual loop EGR system. International Journal of Automotive Technology, 17 (4): 555-566.
[3] Levendis Y.A., Pavlatos I., Abrams R.F. 1994. Control of Diesel Soot, Hydrocarbon and NOx Emissions with a Particulate Trap and EGR. SAE International, International Congress and Exposition, 28 February- 3 March, Michigan.
[4] Yamada T., Ikeya N., Kondoh N. 1998. New EGR system for heavy duty diesel engines. International Congress and Exposition, SAE transactions, 23-26 February, Michigan, pp: 1056- 1064.
[5] Zheng M., Reader G.T., Hawley J.G. 2004. Diesel engine exhaust gas recirculation––a review on advanced and novel concepts. Energy Conversion and Management, 45 (6): 883-900.
[6] Arcaklioğlu E., Çelıkten İ. 2005. A diesel engine's performance and exhaust emissions. Applied energy, 80 (1): 11-22.
[7] Egnell R. 2000. The Influence of EGR on Heat Release Rate and NO Formation in a DI Diesel Engine. SAE International, International Spring Fuels and Lubricants Meeting and Exposition, 19-22 June, Paris.
[8] Abd-Alla G.H. 2002 Using exhaust gas recirculation in internal combustion engines: a review. Energy Conversion and Management, 43 (8): 1027-1042.
[9] Ladommatos N., Abdelhalim S., Zhao H. 2000. The effects of exhaust gas recirculation on diesel combustion and emissions. International Journal of Engine Research, 1 (1): 107-126.
[10] Agarwal D., Singh S.K., Agarwal A.K. 2011. Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on performance, emissions, deposits and durability of a constant speed compression ignition engine. Applied Energy, 88 (8): 2900-2907.
[11] Kakoi Y., Tsutsui Y., Ono N., Umezawa K., Kondo N. 1998. Emission Reduction Technologies Applied to High-Speed Direct Injection Diesel Engine. SAE International, International Congress and Exposition, 23-26 February, Michigan.
[12] Ishiki K., Oshida S., Takiguchi M., Urabe M. 2000. A study of abnormal wear in power cylinder of diesel engine with EGR-wear mechanism of soot contaminated in lubricating oil, SAE Technical Paper, SAE World Congress 6-9 March, Michigan.
[13] Schäfer F., Van Basshuysen R. 2013. Reduced emissions and fuel consumption in automobile engines, Springer Science and Business Media.
[14] Hountalas D.T., Mavropoulos G.C., Binder K.B. 2008. Effect of exhaust gas recirculation (EGR) temperature for various EGR rates on heavy duty DI diesel engine performance and emissions. Energy, 33 (2): 272-283.
[15] Langridge S., Fessler H. 2002. Strategies for High EGR Rates in a Diesel Engine. SAE International, SAE World Congress, 4-7 March, Michigan.
[16] Satoh K., Zhang L., Hatanaka H., Takatsuki T., Yokota K. 1997. Relationship between NOx and SM emissions from DI diesel engine with EGR. JSAE Review, 18 (4): 369-375.
[17] Shirawaka T., Miura M., Itoyama H., Aiyoshizawa E., Kimura S. 2001. Study of Model-based Cooperative Control of EGR and VGT for a Low-temperature, Premixed Combustion Diesel Engine. SAE International, Spring Fuels and Lubricants Meeting and Exhibition, 4-7 March, Florida.
[18] Vivek A., Sayali J., Tejas P., Mosim A. 2017. A Review Study of the effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on performance and emission characteristics of diesel engine in National Conference “MOMENTUM-17”, 14-15 February, International Journal of Research in Advent Technology (IJRAT) Special Issue, India.
[19] Chalgren R.D., Parker G.G., Arici O., Johnson J.H. 2002. A Controlled EGR Cooling System for Heavy Duty Diesel Applications Using the Vehicle Engine Cooling System Simulation. SAE International, SAE World Congress 4-7 March, Michigan.
[20] Asad U., Zheng M. 2014. Exhaust gas recirculation for advanced diesel combustion cycles. Applied Energy, 123: 242-252.
[21] De Serio D., De Oliveira A., Sodré J.R. 2017. Effects of EGR rate on performance and emissions of a diesel power generator fueled by B7. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (6): 1919-1927.
[22] Sutela C., Collings N., Hands T. 2000. Real Time CO2 Measurement to Determine Transient Intake Gas Composition under EGR Conditions. International Fall Fuels and Lubricants Meeting and Exposition, 16-19 October, Maryland.
[23] Desantes J.M., Galindo J., Guardiola J., Dolz V. 2010. Air mass flow estimation in turbocharged diesel engines from in-cylinder pressure measurement. Experimental Thermal and Fluid Science, 34 (1): 37-47.
[24] Dangar H., Rathod G.P. 2013. Combine effect of exhaust gas recirculation (EGR) and varying inlet air pressure on performance and emission of diesel engine. SAE International, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), 6 (5): 26-23.
[25] Hegarty K., Dickinson P., Cieslar D., Collings N. 2013. Fast O2 Measurement using Modified UEGO Sensors in the Intake and Exhaust of a Diesel Engine. SAE International.
[26] Choi K.W., Kim K.B., Lee K.H. 2009. Effect of New Cooling System in a Diesel Engine on Engine Performance and Emission Characteristics. SAE International Journal of Engines, 2 (1): 77-82.
[27] Haghighat A.K., Roumi S., Madani N., Bahmanpour D., Olsen M.G. 2018. An intelligent cooling system and control model for improved engine thermal management. Applied Thermal Engineering, 128: 253-263.

APA	AKOLAŞ H, kaleli a, BAKIRCI K (2020). Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. , 1219 - 1230.
Chicago	AKOLAŞ Halil İbrahim,kaleli ali rıza,BAKIRCI Kadir Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. (2020): 1219 - 1230.
MLA	AKOLAŞ Halil İbrahim,kaleli ali rıza,BAKIRCI Kadir Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. , 2020, ss.1219 - 1230.
AMA	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. . 2020; 1219 - 1230.
Vancouver	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. . 2020; 1219 - 1230.
IEEE	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K "Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi." , ss.1219 - 1230, 2020.
ISNAD	AKOLAŞ, Halil İbrahim vd. "Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi". (2020), 1219-1230.

APA	AKOLAŞ H, kaleli a, BAKIRCI K (2020). Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9(3), 1219 - 1230.
Chicago	AKOLAŞ Halil İbrahim,kaleli ali rıza,BAKIRCI Kadir Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 9, no.3 (2020): 1219 - 1230.
MLA	AKOLAŞ Halil İbrahim,kaleli ali rıza,BAKIRCI Kadir Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.9, no.3, 2020, ss.1219 - 1230.
AMA	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2020; 9(3): 1219 - 1230.
Vancouver	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2020; 9(3): 1219 - 1230.
IEEE	AKOLAŞ H,kaleli a,BAKIRCI K "Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi." Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9, ss.1219 - 1230, 2020.
ISNAD	AKOLAŞ, Halil İbrahim vd. "Dizel Motorlarda EGR Gazlarının Soğutulmasında Harici Elektronik Kontrollü Soğutma Stratejisinin BSFC ve NOx Emisyonlarına Etkisi". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 9/3 (2020), 1219-1230.