Hidrojen–etil alkol–benzin karışımı ile çalışan buji ile ateşlemeli dört zamanlı benzin motoru
Al-Baghdadi ve Al-Janabi tarafından yapılan bir araştırmada, hidrojen–etil alkol–benzin karışımı ile çalışan buji ile ateşlemeli dört zamanlı bir motor için ayrıntılı simülasyon modeli kullanılmıştır. Bununla hidrojen ve etil alkol karışımlarının buji ile ateşlemeli motorlar üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar bütün motor parametrelerinde iyileşme olduğunu ortaya koymuştur. Benzin-hidrojen karışımı ile çalışan motorlarda havanın akışı engellendiği için maksimum güç düşmektedir. Silindir içerisindeki maksimum sıcaklık arttığı için NOX emisyonları artmaktadır. NOX emisyonlarını azaltmak için hidrojen fakir karışımda eklenmektedir. Bu durumda benzinli çalışmaya göre daha düşük düzeyde NOX emisyonları tespit edilmiştir. Fakat motor gücünde daha fazla bir düşme görülmüştür. Bu çalışmada, hidrojen ilave edilmiş motorda motor gücünü iyileştirmek ve NOX emisyonlarını azaltmak amacıyla motor yakıtına belirli hacimsel oranlarda etil alkol karıştırılmıştır. %0 ile %20 arasında hidrojen karışımı ve %0 ile %40 etil alkol karışımının motor performansına ve emisyona olan etkisinin ölçülen değerleri verilmiştir. Kullanılan motor buji ateşlemeli Ricardo E6/US’dir. Çalışma, motorun en iyi torku verdiği 7,5:1 sıkıştırma oranında 1500 d/dak’da stokiyometrik karışım oranında ve optimum ateşleme avansında yapılmıştır. %4 hidrojen, %30 etil alkol karışımı ile yapılan çalışmada karbon monoksit emisyonları %49, NOX emisyonları %39, özgül yakıt tüketimi %49 düşmüştür. Bununla birlikte termik verim %5, güç ise %4 artmıştır. Yapılan çalışma sonucunda; hidrojen oranı %2’den fazla olunca motor volümetrik veriminin ve karışım yoğunluğunun azalmasından dolayı motor gücü düşmüştür. Hidrojenin karışımdaki oranı %8’e çıkıncaya kadar motorun termal verimi iyileşmiştir. Termal verimin %8’den sonra düşmesi volümetrik verimin azalmasına bağlanmıştır. Motor gücü ve termal verim, benzin içerisindeki metil alkol oranı %30’a çıkıncaya kadar artmıştır. %30 alkol oranında, karışım yoğunluğu ve motor volümetrik oranının artışından dolayı, maksimum güç ve termal verim elde edilmiştir. Alkol oranı %30’un üzerine çıkarıldığında yakıtın tamamı buharlaştırılamamaktadır. Hidrojen oranı %6’ya çıkıncaya kadar, motor özgül yakıt tüketimi azalmıştır. CO konsantrasyonu hidrojen yüzdesindeki artışa bağlı olarak azalmıştır. Bunun nedeni karışım yakıt içerisindeki karbon atomu konsantrasyonunun azalması, hidrojenin yüksek difüzyon yeteneğinin karışım oluşumunu ve yanmayı iyileştirmesidir. Alkol oranı yakıt içerisinde %0-%30 arasında olduğu zaman karbon monoksit emisyonunda bir değişiklik olmamıştır. %40 olduğunda ise silindir içerisinde eksik yanmaya bağlı olarak karbon monoksit emisyonu artmıştır. NOX emisyonları yakıt içerisindeki hidrojen miktarına bağlı olarak artmıştır. Nedeni ise ulaşılan maksimum sıcaklık ve basıncın artmış olmasıdır. NOX emisyonları karışım içerisindeki etil alkol oranına bağlı olarak azalmıştır.
Kaynak: İhsan Batmaz’ın Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisinde (Cilt 22, No 1, 137-147, 2007) yayımlanan “Buji Ateşlemeli Motorlarda Yakıta Hidrojen İlavesinin Motor Performansına ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Deneysel Analizi” isimli makalesinden derlenmiştir.
