Effect of intercooled and non-intercooled supercharger in a diesel engine at partial load


Ekin F., Sönmez H. İ., Gündoğan O.

4th International Conference on Innovative Academic Studies (ICIAS 2024), Konya, Turkey, 12 - 13 March 2024, pp.1014-1022

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Konya
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1014-1022
  • Van Yüzüncü Yıl University Affiliated: Yes

Abstract

Diesel engines play a crucial role in meeting the increasing energy demand today. Diesel engines are preferred for energy supply, particularly due to their high thermal efficiency and torque values. However, they also have disadvantages such as emitting exhaust emissions to the atmosphere and occupying excessive space due to their engine sizes. The application of supercharging is a highly effective solution for eliminating these disadvantages. By providing additional air and fuel input to the combustion chamber, it is possible to obtain more power from the engine's unit volume. Therefore, more power, lower engine size, and lower emission values per unit power can be achieved. In the current study, the transition of a naturally aspirated diesel engine in the Diesel Rk program to supercharged operating conditions was facilitated, and the numerical results of performance and emission values were obtained and comparatively analyzed. The supercharged operation of the engine was supported by a supercharger unit, and the effects of intercooled and non-intercooled modes were considered. Numerical results were obtained under different compressor pressure ratios. The effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) was also investigated for compressor pressure ratios producing reasonable results. The results showed improvements of 28% for power, 1.5% for Brake Specific Fuel Consumption (BSFC), 30% for NOx, and 53% for Particulate Matter (PM) emissions compared to naturally aspirated engine conditions at the same air-fuel ratio.

Günümüzde artan enerji ihtiyacını karşılamada dizel motorlar son derece önemli bir
öneme sahiptir. Dizel motorlar enerjinin temini açısından özellikle yüksek termal verim ve tork değerleri sebebiyle tercih edilmektedirler. Ancak atmosfere saldıkları egzoz emisyonları ve fazla alan işgal etmelerine sebep olan motor büyüklükleri sebebiyle de dezavantajlı yönleri bulunmaktadır. Bu dezavantajlarının ortadan kaldırılması için aşırı doldurma uygulaması son derece etkili bir çözüm olmaktadır. Yanma odasına fazladan hava ve yakıt girdisi sağlanarak motorun birim hacminden daha fazla güç elde etmek mümkün olmaktadır. Dolayısıyla daha fazla güç, daha düşük motor büyüklüğü ve daha düşük birim güç başına emisyon değerleri elde edilebilmektedir. Mevcut çalışmada Diesel Rk programında doğal emişli bir dizel motorun aşırı doldurmalı çalışma koşullarına geçişi sağlanarak performans ve emisyon değerlerinin sayısal olarak sonuçları elde edilmiş ve karşılaştırmalı mukayesesi yapılmıştır. Motorun aşırı doldurmalı çalışma aşaması süpercharger ünitesi ile desteklenmiş olup ara soğutmalı ve soğutmasız modların etkileri dikkate alınarak yürütülmüştür. Farklı kompresör sıkıştırma oranları altında sayısal sonuçlar elde edilmiştir. Makul sonuçlar üreten kompresör basınç sıkıştırma oranları için EGR etkisi de araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar doğal emişli motor şartlarına göre aynı hava fazlalık katsayısında güç için %28, BSFC için 1.5%, NO
x için %30 ve PM için 53% oranlarında iyileşmelerin olduğunu göstermiştir.