Nano yakıtlı CRDI bir motorda püskürtme avansının motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkisi

Creative Commons License

Demirtaş G.

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, cilt.18, sa.0, 2026 (TRDizin)

Özet

Dizel motorlar, dayanıklı olması ve termik verimliliğinin yüksek olması sayesinde farklı sektörde hala kullanılmaya devam etmektedir. Petrol türevli yakıtların sınırlı rezervleri, yakıt fiyatlarındaki istikrarsızlıklar ve çevreye saldıkları kirletici gazların olumsuz etkileri nedeniyle çevreye daha az zararlı olan alternatif yakıtlara ilgi artmaya devam etmektedir. Biyodizel karışım halinde dizel motorlarda kullanılabilen alternatif ve sürdürülebilir bir dizel yakıtıdır. Bu çalışmada, hacimsel olarak %95 biyodizel, %5 n-oktanol (B95O5) referans yakıtı ile 100 ppm dozda B2O3 nanopartikül katkısı ilave edilerek B95O5B2O3100 test yakıtı hazırlanmıştır. B2O3 nano parçacıkların yakıt içerisindeki homojen dağılımlarını sağlamak için ultrasonik karıştırıcı kullanılmıştır. Deneysel çalışma için CRDI sistemine sahip bir dizel motor kullanılmıştır. Test çalışmasına başlanmadan önce ölçüm cihazları ve motor ayarları kontrol edilmiştir. Deneysel çalışmada ilk olarak B95O5 referans yakıtı test edilmiştir. Öncelikle standart avansta (Sta) ardından geç enjeksiyon (Sta-2 KMA), daha sonra erken eken enjeksiyon (Sta+2KMA) ve (Sta+4KMA)’da deneyin ilk aşaması tamamlanmıştır. B95O5B2O3100 yakıtı da aynı şartlarda test edilmiştir. Motor performans parametreleri ve egzoz emisyonlarındaki % değişimler referans yakıta (B95O5 Sta) kıyasla şöyledir; Motor momenti B2O3 katkılı yakıt ile +4 KMA’da %11.26 artmıştır. Fren özgül enerji tüketimi ve fren termik verimi B95O5 ile +4 KMA’da sırasıyla %20.85 ve %23.72 iyileşmiştir. Egzoz gaz sıcaklığındaki (EGT) maksimum artış, B95O5B2O3100 ile standart avansta %7.15’tir. HC emisyonlarındaki maksimum azalma, B95O5B2O3100 ile +4 KMA’da yaklaşık olarak %15.28’dir. En yüksek CO2 emisyonu B95O5B2O3100 ile +2 KMA’da %5.74 yüksek iken, en yüksek CO2 emisyonu B95O5 ile -2 KMA’da %3.85 düşüktür. NO emisyonundaki maksimum azalma B95O5 ile +4 KMA’da %27.99’dur. NO emisyonu nanopartikül katkılı B95O5B2O3100 ile +4 KMA’da %19.63 azalmıştır.
Diesel engines continue to be utilized across various sectors owing to their durability and high thermal efficiency. However, the finite reserves of petroleum-based fuels, volatility in fuel prices, and adverse environmental effects of pollutant emissions have intensified interest in environmentally benign alternative fuels. Biodiesel, which can be used in diesel engines in blended form, represents a sustainable alternative. In this study, a reference fuel consisting of 95% biodiesel and 5% n-octanol by volume (B95O5) was prepared, along with a test fuel (B95O5B2O3100) incorporating 100 ppm of B2O3 nanoparticles. Ultrasonic mixing was employed to ensure homogeneous dispersion of nanoparticles within the fuel. Experiments were conducted on a common rail direct injection (CRDI) diesel engine under varying injection timings: standard timing (Std), retarded injection (Std−2°CA), and advanced injection (St+2°CA and Std+4°CA). Relative to the reference fuel at standard timing, the B2O3-doped fuel increased engine torque by 11.26% at +4°CA. Brake specific energy consumption and brake thermal efficiency improved by 20.85% and 23.72%, respectively, with B95O5 at +4°CA. Maximum exhaust gas temperature rise (7.15%) was observed with B95O5B2O3100 at standard timing. HC emissions decreased maximally by 15.28% with the nanoparticle- doped fuel at +4°CA. CO2 emissions were 5.74% higher with B95O5B2O3100 at +2°CA, whereas B95O5 exhibited a 3.85% reduction at −2°CA. NO emissions showed maximum reduction of 27.99% with B95O5 at +4°CA, and 19.63% with the nanoparticle-doped fuel at the same timing.