A Review on the Effects of Using Dimethyl Ether on Particulate Matter Emissions in Diesel Engines

Abstract

Bu çalışma, dizel motorlarda dimetil eter (DME)’in saf veya yakıt katkısı olarak kullanımı üzerine yapılmış çeşitli çalışmaların sonuçlarından yararlanılarak derlenmiştir. Dizel motorlarda zararlı egzoz emisyonlarını azaltmanın birkaç yöntemi vardır. Bunlardan ilki motor tasarımında ve yakıt enjeksiyon sisteminde modifikasyonlar yaparak yanmanın iyileştirilmesidir, ancak bu pahalı ve zaman alıcı bir yöntemdir. İkinci yöntem ise katalitik konvertör ve partikül fitresi gibi donanımlar kullanmaktır, ancak bu donanımlar motor performansını olumsuz yönde etkiler. Hem egzoz emisyonlarını azaltmak hem de motor performansını artırmak için uygulanan son yöntem çeşitli alternatif yakıtların veya yakıt katkılarının kullanılmasıdır. Dizel motorlardaki en önemli emisyonlar azot oksitler (NOx) ve partikül madde (PM) emisyonlarıdır. Çoğu araştırmacı emisyonları azaltmanın en iyi yolunun doğalgaz, biyogaz, biyodizel gibi alternatif yakıtların veya konvansiyonel veya alternatif yakıtlarla birlikte çeşitli yakıt katkılarının kullanılması olduğunu bildirmektedir. Bu nedenle, alternatif yakıtlar ve yakıt katkıları üzerine yapılan çalışmaların sonuçlarının birlikte değerlendirilmesi pratik uygulamalar için oldukça önemlidir. Bu çalışma, dimetil eterin dizel motorlarda yakıt veya yakıt katkısı olarak kullanılmasının PM emisyonları üzerindeki etkilerinin incelenmesine odaklanmıştır. Yapılan derleme çalışması sonucunda; DME saf olarak kullanıldığında yüksek oksijen içeriği, kimyasal yapısında direkt bağlı karbon bulunmaması, hızlı buharlaşma, yüksek setan sayısı ve düşük tutuşma sıcaklığı gibi özellikleri sayesinde sıfıra yakın PM emisyonu elde edilmesini sağladığı belirlenmiştir. Saf DME’nin dizel yakıtına kıyasla PM emisyonunu %13–228 ve biyodizel yakıtına kıyasla %88.6–227.6 azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, farklı oranlarda DME içeren dizel–DME karışımlarının dizel yakıtına kıyasla PM emisyonunu %4.7–509 azalttığı ve farklı oranlarda DME içeren biyodizel–DME karışımlarının PM emisyonunu biyodizel yakıtına kıyasla %38.2 azalttığı tespit edilmiştir. Diğer taraftan, LPG–DME karışımının dizel yakıtına kıyasla PM emisyonunu %269–493 azalttığı ve farklı oranlarda DME içeren DME–NH3 karışımlarının saf DME’ye kıyasla PM emisyonunu %40.7–96.7 artırdığı tespit edilmiştir. Öte yandan, egzoz gazı resirkülasyonu (EGR) oranının %10–50 aralığında değiştirilmesinin PM emisyonunu %13.1–48.4 artırdığı tespit edilmiştir.