Benzin Motorlarında Emme Havasına Su Eklenmesinin Motor Performansına ve Eksoz Emisyonlarına Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi
Experimental investigation of the effects of water adding to the intake air on the engine performance and exhaust emissions
Yazar: DERYA TİRYAKİ
Danışman: PROF. DR. ORHAN DURGUN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Motor performansı = Motor performance

Özet:
Dünyanın enerji gereksiniminin büyük bölümünü karşılayan fosil kaynaklı yakıtlar hem gittikçe azalmakta hem de çok ciddi çevre ve hava kirliliğine neden olmaktadır. Bu nedenle özellikle son otuz yıldır alternatif motor yakıtları alanında çalışmalar yoğun şekilde sürmektedir. Araştırmacılar birçok farklı yakıt ve yakıt karışımları üzerinde çalışmakta, bunların petrol kökenli yakıtlara göre; hem motor performansı hem de çevre üzerindeki etkilerini incelemekte ve karşılaştırmaktadırlar. Sunulan tez çalışmasında, bugüne kadar üzerinde fazla durulmamış bir konu olan benzin motorlarında emme havasına su püskürtülmesinin motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır.Deneyler, (1/4, 2/4, 3/4, 4/4) gaz konumlarında, farklı motor hızlarında ve farklı su oranlarında gerçekleştirilmiştir. Su emme havasına yaklaşık (%5, %6.25, %7.5, %8.75, %11.25) oranlarında püskürtülmüştür. Benzine istenen oranlarda su eklemek amacı ile orijinal karbüratörden önce ana meme kesiti değiştirilebilen bir karbüratör tasarlanarak sisteme eklenmiştir. Böylece motorda önemli değişiklik yapılmadan emme havasının içerisine farklı oranlarda su püskürtülmesi sağlanmıştır. Deneyler sabit sıkıştırma oranlı, tek silindirli Honda GX 160 benzin motoru kullanılarak yapılmıştır. Deney sonuçlarından elde edilen döndürme momenti, efektif güç, ortalama efektif basınç, özgül yakıt tüketimi, efektif verim ve CO, HC emisyon değerleri farklı çalışma koşullarında incelenmiştir.Elde edilen deneysel sonuçların incelenmesi ve irdelenmesi sonunda, benzin motorlarında emme havasına su püskürtülmesinin motor performansını ve eksoz emisyonlarını iyileştirici yönde etkilediği belirlenmiştir. En iyi sonuçlar ~%6.25 su oranında elde edilmiştir. Bu durum için tam gaz konumunda efektif güçte yaklaşık ~%7 düzeylerinde artış, özgül yakıt tüketiminde ise ~%6 düzeylerinde azalma sağlanmıştır. Ayrıca CO ve HC emisyonlarında sırasıyla yaklaşık %30 ve %25 oranlarında azalma belirlenmiştir.

Abstract:
Fuels which meet the most of the world?s energy requirement based on the fossil sources are decreased gradually and also result in serious environmental pollutions. For this reason, the studies on the alternative engine fuels have continued intensively recently, especially during thirteen years. The researchers study on several fuels and blended fuels and they investigate and compare their effects on engine performance and environment in comparison with petroleum based fuels. In the presented study, it was aimed to investigate the effects of water injection into intake air, which is a subject that has not been yet considered in detail to date, on the engine performance and exhaust emissions.Experiments have been performed at throttle settings of 1:4, 2:4, 3:4, 4:4 (at the 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 gas positions) different engine speeds and various water ratios. The water has been injected to intake air at the approximate ratios of 5%, 6.25%, 7.5%, 8.75%, 11.25%. A separate simple carburetor of which main nozzle section is variable has been designed and connected to intake pipe before the original carburetor for addition of water at desired ratios into intake air. Thus, the water injection at various ratios into intake air has been achieved without any considerable modification on engine structure. Experiments have been performed by using a constant compression ratio, single cylinder Honda GX 160 gasoline engine. The torque, brake effective power, mean brake effective pressure, brake specific fuel consumption, brake effective efficiency and ratios of CO and HC emissions obtained from experiments have been investigated at various operating conditions.It was determined from the investigation and discussion of the experimental results that the water injection at specified ratios into intake air improves somewhat the engine performance and exhaust emissions. The best results for all operating conditions have been obtained at water ratio of about 6.25%. For this case, an increment of about 7% in brake effective power and decrement of about 6% in brake specific fuel consumption have been achieved. Emissions of CO and HC have also been reduced of about 30% and 25%, respectively.