İçten yanmalı motorlarda su enjeksiyonunun motor performansı ve egzoz emisyonları üzerine olan etkisinin deneysel araştırılması

Abstract

İçten yanmalı motorlar son yüzyılda insan hayatını kolaylaştırmıştır. Sağladığı önemli faydaların yanında; Dünyada 1 milyarı, Türkiye'de ise 20 milyonu aşan sayıları ile içten yanmalı motora sahip karayolu taşıtları, çevre kirliliğinin en önemli sebeplerinden biri haline gelmiştir. İçten yanmalı motorlar, atmosfere salınan zararlı egzoz gazlarından dolayı sera etkisine sebep olarak çevre üzerinde ve çeşitli kanserojen etkilerle insanlar üzerinde olumsuz etkilere sebep olmaktadırlar. Ayrıca çevre otoriterilerince belirlenen emisyon normlarının da gitgide daralması, hedeflenen değerlerin yakalanmasını zorlaştırmaktadır. Bu şartlar altında otomotiv üreticileri, performans değerlerinden ödün vermeden daha çevreci motorlar üretmek için çalışmalarını yoğunlaştırmışlardır. Bu çalışmada; bir içten yanmalı motorda fakir karışımlı işletme şartlarında benzin kullanımının neden olacağı NOx emisyonu değerlerinin azaltılmasına yönelik olarak tek silindirli direkt püskürtmeli bir Diesel motordan buji ateşlemeli motora dönüştürülmüş bir içten yanmalı motorda, benzin enjektöründen silindir içerisine gönderilen %3, 19, 52, 67, 75 miktarlarındaki suyun buharlaşma ısısının yüksek olmasından ötürü yaratacağı iç soğutma etkisi ile azot oksitlerin (NOx) kontrol altına alınması hedeflenmişitir. Silindir içine su gönderme, yanma sonrası iyileştirme sistemlerine kıyasla çok daha az maliyetli olan bir teknik olup emülsiyon ve enjeksiyon olmak üzere iki ana yönteme ayrılmaktadır. Bu çalışmada yanma odası içerisine su ilavesi, Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü'nün 2016-06-01-YL01 numaralı projesi kapsamında tasarlanan su enjeksiyon sistemi vasıtasıyla 90 bar yüksek basınçta benzin enjektöründen yapılmıştır. Referans olarak alınan benzin ile işletmelerden elde edilen emisyon değerleri, değişen kütlesel su oranlarında elde edilen değerler ile karşılaştırılarak doğrudan silindir içerisine gönderilen su miktarının motor performansı ve özelikle de NOx emisyonları üzerine olan etkisi ortaya çıkartılmıştır.