Buji ile ateşlemeli bir motorda ikincil hava enjeksiyonunun egzoz emisyonlarına etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effect of the secondary air injection on the exhaust emissions in a spark-ignition engine
Yazar: UĞUR ÖZEL
Danışman: DOÇ. DR. TOLGA TOPGÜL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Buji ateşlemeli motorlar = Spark ignition engines ; Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Emisyon = Emission ; Enjeksiyonlar = Injections ; Katalitik çevirici = Catalytic converter

Özet:
Artan çevre kirliliği ve alınan önlemler sonucunda egzoz emisyonlarının azaltılması konusu gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Emisyonların azaltılması için çeşitli yöntemler ve teknolojiler kullanılmaktadır. Bu kapsamda buji ile ateşlemeli motorlarda üç yollu katalitik konvertörler, EGR ve ikincil hava enjeksiyonu gibi emisyon kontrol sistemleri egzoz emisyonlarını azaltmak için etkili bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada farklı motor çalışma koşullarında egzoz emisyonlarını azaltmak ve katalitik konvertör verimini arttırmak için optimum ikincil hava enjeksiyonu miktarı araştırılmıştır. Deneyler, iki farklı motor devrinde (1750 rpm ve 3500 rpm) ve dört farklı yükte (40 Nm, 60, Nm, 80 Nm ve tam yük) gerçekleştirilmiştir. Deneylerde ikincil hava enjeksiyonunun egzoz lambdası ve katalitik konvertör verimi ile CO, HC, NO, CO2 ve O2 salınımları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. İkincil hava enjeksiyonunun egzoz hattındaki termal reaksiyonlara ve katalitik konvertör içerisindeki kimyasal reaksiyonlara etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda özellikle zengin hava/yakıt oranlarında optimum ikincil hava enjeksiyonu ile CO emisyonunda %98, HC emisyonunda %75 ve NO emisyonunda %69'a kadar üç emisyonda da iyileşme sağlanabileceği görülmüştür.

Abstract:
As a result of increasing environmental pollution and the measures taken, the issue of reducing exhaust emissions is gaining importance day by day. Various methods and technologies are used to reduce emissions. In this context, emissions control systems such as three-way catalytic converters, EGR and secondary air injection are used as an effective method to reduce exhaust emissions in spark-ignition engines. In this study, the optimum amount of secondary air injection has been investigated to reduce exhaust emissions and increase catalytic converter efficiency at the different engine operating conditions. The experiments have been performed at two different engine speeds (1750 rpm and 3500 rpm) and four different loads (40 Nm, 60 Nm, 80 Nm and full load). The effect of the secondary air injection on the exhaust lambda, catalytic converter efficiency, CO, HC, NO, CO2 and O2 have been investigated in the experiments. The effect of secondary air injection on thermal reactions in the exhaust line and chemical reactions in the catalytic converter has been tried to be determined. As a result of the study, especially at rich air/fuel ratios, it has been seen that an improvement can be achieved in all three emissions, up to 98% in CO emissions, 75% in HC emissions and 69% in NO emissions with the optimum secondary air injection.