Numerical Modeling of Temporary De-Activation of A Cylinder On Four Cylinder Engine

Arslan E., Atay H., Kahraman N., Akansu S. O.

22. ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ KONGRESİ, Kocaeli, Turkey, 11 - 14 September 2019, vol.1, pp.843-852, (Full Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: Kocaeli
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.843-852
  • Kayseri University Affiliated: Yes

Abstract

Depending on the ever growing number of motor vehicles, while ascending amount of fossil fuels used in the transport sector reduces the fossil fuel reserves. These increase the amount of pollutants' emissions and carbon dioxide gas (CO2) in the atmosphere so this causes a compulsory fuel economy in motor vehicles used in the transport sector. Maximum fuel consumption in motor vehicles occurs during start and stop times of the vehicles. Specially, the fuel consumption that appears in the course of waiting at the traffic lights and in idle times is at the levels that cannot be underestimated. With this study, it is aimed to increase motor efficiency and reduce the fuel consumption during traffic lights waiting, idle modes, driving down the hill and normal (calm) driving (on straight roads where the speed limit must not be
exceeded). In this study, the analysis of iso-octane fuel was carried out at different engine speeds(1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 rpm), different values (1,0; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2), of excess air coefficient () and different ignition advances (at the 10, 15, 20, 25, 30 degrees crank angle before top dead center (TDC)) in an engine which has four cylinder, four stroke and compression ratio of 10,5: 1 by using of Fluent CFD code over single cylinder. As a result of the analysis, the calculations performed with 3 cylinders at 2000 rpm speed instead of 4 cylinders at the
engine speed of 1000 rpm by ensuring the vehicle usage at different engine speeds resulted in a fuel saving of around 9,62% at the ignition advance conditions of 20 degree crank angle before the top dead center and ,. It is provided to increase motor efficiency and reduce the fuel consumption. However, preliminary information is provided for later experimental studies.

Sürekli artan motorlu taşıt sayısına bağlı olarak, ulaşım sektöründe kullanılan fosil kökenli yakıt miktarının artması, fosil yakıt rezervlerini azaltırken, atmosferde kirletici emisyonları ve karbondioksit(CO2) gazı miktarını artırmakta bu da, ulaşım sektöründe kullanılan motorlu taşıtlarda yakıt tasarrufunu zorunlu kılmaktadır. Motorlu taşıtlarda en fazla yakıt tüketimi, araçların duruş ve kalkış zamanlarında meydana gelmektedir. Özellikle şehir içi kullanımlarda trafik ışıklarında bekleme ve rölanti esnasındaki yakıt tüketimi azımsanmayacak seviyelerdedir. Bu çalışmada trafik ışıklarında boşta beklemede, rölanti esnasında, yokuş aşağı inişlerde ve sakin sürüşlerde (düz yolda hız sınırının aşılmaması gerektiği yerlerde) motor silindirlerinden birinin iptali ile yakıt tüketiminin azaltılması ve motor veriminin artırılması hedeflenmektedir. Çalışmada, izo-oktan (i-C8H18) yakıtının, 4 silindirli, 4 zamanlı, sıkıştırma oranı; 10,5:1 olan benzinli bir motorda tek silindir üzerinden Fluent CFD kodu yardımı ile hava fazlalık katsayısı(λ) nın farklı değerlerindeki (1,0; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2), farklı devir sayılarındaki (2000, 3000, 4000 dev/dak) ve farklı ateşleme avanslarındaki(Üst Ölü Noktadan önceki 10, 15, 20, 25, 30˚ derecelerdeki) analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, farklı motor devir sayılarında araç kullanımının sağlanmasıyla, λ=1,1 ve ÜÖN’ dan 20˚ önce yapılan ateşleme avansı şartlarında, örneğin; motorun 1000 dev/dak devir sayısında 4 silindirle çalıştırması yerine, 2000 dev/dak devir sayısında 3 silindirle çalıştırmasıyla yapılan hesaplamalar sonucu %9,62 civarında yakıt tasarrufu sağlanmıştır. Çalışma sonucunda, 4 silindirli bir motorun silindirlerinden birinin iptali ile, motorlu taşıtların trafik ışıklarında boşta bekleme, rölanti çalışma şartlarında, yokuş aşağı inişlerde ve sakin sürüşlerde (düz yolda hız sınırının aşılmaması gerektiği yerlerde) yakıt tüketiminin azaltılması ve motor veriminin artırılması sağlanarak daha sonra gerçekleştirilecek deneysel çalışmalara ön bilgi sağlanmıştır.