| dc.description.abstract | Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η καύση και οπτικοποιήθηκε η φλόγα που δημιουργούν διαφορετικά μίγματα εμπορικής βενζίνης με βιοκαύσιμα (Ε10 και ΕΤΒΕ20), όταν αυτά χρησιμοποιηθούν σε Μηχανή Εσωτερικής Καύσης (Μ.Ε.Κ.). Από την οπτικοποίηση της εξάπλωσης της φλόγας και τις μετρήσεις της πίεσης εντός του κυλίνδρου κατά την καύση, είναι δυνατόν να βγουν συμπεράσματα σχετικά με τις διαφορές στην απόδοση του κινητήρα με χρήση των παραπάνω καυσίμων. Η μελέτη αυτή αποτελεί κομμάτι μιας ευρύτερης έρευνας πάνω στα αποτελέσματα που θα επιφέρει η σταδιακή ανάμιξη βιοκαυσίμων στην βενζίνη, του καυσίμου που χρησιμοποιεί η πλειοψηφία των οχημάτων που κινούνται καθημερινά στους δρόμους.
Η εργασία αυτή έχει δύο κύριους και αλληλένδετους στόχους. Ο πρώτος στόχος είναι η σύγκριση των χαρακτηριστικών της καύσης μεταξύ των μιγμάτων βιοκαυσίμων και της απλής βενζίνης, αλλά και των επιδράσεων που έχουν οι διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας πάνω σε αυτά. Ο δεύτερος στόχος είναι η δοκιμή διαφορετικών μεθόδων επεξεργασίας των δεδομένων που προκύπτουν από μία πειραματική ΜΕΚ και η επιλογή των καταλληλότερων. Οι μέθοδοι αυτές θα πρέπει να παρέχουν σαφή και τεκμηριωμένα αποτελέσματα που να οδηγούν σε ουσιώδεις συγκρίσεις μεταξύ των καυσίμων και μπορούν να εφαρμοστούν σε μελλοντικές έρευνες.
Για την οπτικοποίηση και τις μετρήσεις της εργασίας αυτής, χρησιμοποιήθηκε ο οπτικός πειραματικός κινητήρας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας. Ο κινητήρας αυτός προσομοιώνει μία συμβατική ΜΕΚ, αλλά οι επιφάνειες των τοιχωμάτων και του πιστονιού είναι γυάλινες, επιτρέποντας την οπτική πρόσβαση για τη λήψη εικόνων. Μία κάμερα υψηλής ταχύτητας καταγράφει την εξέλιξη των φαινομένων της καύσης που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του κινητήρα. Ο φακός της κάμερας επιτρέπει μόνο στα υπεριώδη (UV) μήκη κύματος του φωτός να περνούν στον αισθητήρα, καθώς το φως της πραγματικής φλόγας εκπέμπεται σε αυτά τα όρια, σύμφωνα με τη βασική αρχή λειτουργίας την τεχνική της χημειοφωταύγειας (chemiluminescence). Η πειραματική διάταξη είναι ακόμη εξοπλισμένη με ακριβή έλεγχο της έγχυσης του καυσίμου, αναλυτή καυσαερίων, καθώς και με αισθητήρα πίεσης του θαλάμου καύσης και αισθητήρα λ (λόγος ισοδυναμίας).
Αφού πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις και αποθηκεύτηκαν τα αρχεία των αποτελεσμάτων, τα οποία εισήχθησαν MATLAB Scripts για να εξαχθούν οι επιθυμητές πληροφορίες και να παρουσιαστούν κατάλληλα. Τέλος, επιλέχθηκαν οι κατάλληλες τιμές για να πραγματοποιηθούν επιστημονικά βάσιμες συγκρίσεις μεταξύ των καυσίμων και να εξαχθούν συμπεράσματα για την αποτελεσματικότητά και τις διαφορές μεταξύ τους.
Τα αποτελέσματα της εργασίας έδειξαν την ταχύτερη εξάπλωση της φλόγας που δημιουργείται από το καύσιμο ETBE20, μαρτυρώντας τα οφέλη της χρήσης αντίστοιχων μιγμάτων βιοκαυσίμων σε ευρείες εφαρμογές ΜΕΚ. Το ίδιο μίγμα βιοκαυσίμου εμφάνισε και τις χαμηλότερες συνδιακυμάνσεις από κύκλο σε κύκλο, που αποτελεί ιδιαίτερα θετικό χαρακτηριστικό του καυσίμου. Η καύση φτωχού μίγματος βρέθηκε να έχει αρνητικές επιδράσεις στην εξέλιξη της καύσης και τη συνδιακύμανσή της, οι οποίες όμως είναι αντιμετωπίσιμες. Η μέθοδος των πολλαπλών εγχύσεων καυσίμου δύναται να αντιμετωπίσει αυτά τα αρνητικά χαρακτηριστικά, καθώς αποδείχθηκε αποτελεσματικότερη όσον αφορά την συνδιακύμανση της IMEP των αποτελεσμάτων, έναντι του μονού ψεκασμού. Ακόμη, κρίθηκαν καταλληλότερες οι μέθοδοι επεξεργασίας των εικόνων μίας τέτοιας μελέτης, που πραγματοποιούν πρώτα τον εντοπισμό της φλόγας και μετά εξάγουν τον μέσο όρο μεταξύ των καύσεων της μέτρησης. | en_US |
