Benzin motorlarında HC emisyonlarının matematik modellenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Uludağ Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2000

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: M. İHSAN KARAMANGİL

Danışman: ALİ SÜRMEN

Özet:

Bu çalışmada içten yanmalı benzin motorlarında segman boşluğu ve yağ filminden kaynaklanan hidrokarbonların oluşum mekanizması ile muhtelif parametrelere bağlı olarak çevrim boyunca silindir içerisindeki dağılımı incelenmiştir. Birinci aşamada birçok verisi literatürdeki deneysel çalışmalardan alınan matematik yaklaşımlarla segman bölgelerine sıkışan ve yağ filmi tarafindan emilen HC miktarları modellenmiştir. İkinci aşamada bu hidrokarbonların bulundukları ortamdan çıkarak yanma odasına hareketleri modellenmiştir. Bu şamada Navier-Stokes ve bileşenlerin korunumu denklemleri kullanılarak hidrokarbonların supap çıkışına kadar olan hareket seyri takip edilmiştir. Çalışmada lokal sıcaklık değişiminin etkilerini bertaraf etmek ve model geliştirme ve programlama tecrübesine katkı bakımından silindir sıcaklığının bulunması için entalpi denklemi çözülmemiş sıfir boyutlu bir model geliştirilmiştir. Bu durumda bulunan yanma odasının her noktasında belli bir anda sabit olan sıcaklık değeri diğer korunum denklemlerinin çözümü için ithal edilmiştir. Diğer önemli bir nokta da modele silindir içi hidrokarbon oksitlenmesinin dahil edilmemesidir. Yine literatür bilgilerine dayanılarak, silindir içi hidrokarbonların belli bir yüzdesinin yandığı bir safhaya kadar. çözüm yapılmamış, çözümün yapıldığı bundan sonraki safhada da sadece geriye kalan ve miktarı bilindiği kabul edilen HC ele alınmamıştır. Çözüm alanı iki boyutlu ve simetriktir. Çok boyutlu diye isimlendirilen ve sonlu hacim nümerik çözüm yöntemini esas alan bir bilgisayar programı 40x40 değişken büyüklükte hücreleri olan ve hareketli sınırlara sahip bir akış alam için çalıştırılarak çözüme ulaşılmıştır. Çözüm birer derecelik krank açısı artımlarına karşılık gelen zaman adımlarında gerçekleştirilmiştir. Anahtar kelimeler: îçten yanmalı motorlar, HC emisyonları, segmanlar arası boşluk bölgeleri, yağ filmiBu çalışmada içten yanmalı benzin motorlarında segman boşluğu ve yağ filminden kaynaklanan hidrokarbonların oluşum mekanizması ile muhtelif parametrelere bağlı olarak çevrim boyunca silindir içerisindeki dağılımı incelenmiştir. Birinci aşamada birçok verisi literatürdeki deneysel çalışmalardan alınan matematik yaklaşımlarla segman bölgelerine sıkışan ve yağ filmi tarafindan emilen HC miktarları modellenmiştir. İkinci aşamada bu hidrokarbonların bulundukları ortamdan çıkarak yanma odasına hareketleri modellenmiştir. Bu şamada Navier-Stokes ve bileşenlerin korunumu denklemleri kullanılarak hidrokarbonların supap çıkışına kadar olan hareket seyri takip edilmiştir. Çalışmada lokal sıcaklık değişiminin etkilerini bertaraf etmek ve model geliştirme ve programlama tecrübesine katkı bakımından silindir sıcaklığının bulunması için entalpi denklemi çözülmemiş sıfir boyutlu bir model geliştirilmiştir. Bu durumda bulunan yanma odasının her noktasında belli bir anda sabit olan sıcaklık değeri diğer korunum denklemlerinin çözümü için ithal edilmiştir. Diğer önemli bir nokta da modele silindir içi hidrokarbon oksitlenmesinin dahil edilmemesidir. Yine literatür bilgilerine dayanılarak, silindir içi hidrokarbonların belli bir yüzdesinin yandığı bir safhaya kadar. çözüm yapılmamış, çözümün yapıldığı bundan sonraki safhada da sadece geriye kalan ve miktarı bilindiği kabul edilen HC ele alınmamıştır. Çözüm alanı iki boyutlu ve simetriktir. Çok boyutlu diye isimlendirilen ve sonlu hacim nümerik çözüm yöntemini esas alan bir bilgisayar programı 40x40 değişken büyüklükte hücreleri olan ve hareketli sınırlara sahip bir akış alam için çalıştırılarak çözüme ulaşılmıştır. Çözüm birer derecelik krank açısı artımlarına karşılık gelen zaman adımlarında gerçekleştirilmiştir.