EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF WATER ADDING TO THE INTAKE AIR ON THE ENGINE PERFORMANCE AND EXHAUST EMISSIONS IN A SPARK IGNITION ENGINE

SOYSAL D., ŞAHİN Z., Durgun O.

22th Congress of Thermal Sciences and Technology, Kocaeli, Türkiye, 11 - 14 Eylül 2019, cilt.1, sa.1, ss.1-10

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 1
  • Basıldığı Şehir: Kocaeli
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-10
  • Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Sunulan çalışmada, buji ateşlemeli bir otomobil motorunda (Renault Clio) emme havasına su eklenmesinin (EHSE) motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler; üç farklı motor devrinde ve % (3, 6, 9 ve 12) gibi dört farklı su oranında gerçekleştirilmiştir. Her motor devri için 6 faklı yükleme durumu seçilmiştir. Çalışma sonunda; EHSE ile özgül yakıt tüketiminin (ÖYT) seçilen tüm çalışma koşullarında azaldığı belirlenmiştir. 3000, 4000 ve 5000 d/d devir sayılarında ÖYT’nde bulunan maksimum azalma oranları sırasıyla % 5.60 su oranında % 28.27, % 2.67 su oranında % 4.160 ve % 9.0 su oranında % 7.19 düzeyinde olmuştur. EHSE ile, NOx’lerin ve HC’lerin ise seçilen tüm çalışma koşullarında genel olarak azaldığı belirlenmiştir. 3000, 4000 ve 5000 d/d devir sayılarında; NOx’lerde meydana gelen maksimum azalma oranları sırasıyla, % 8.67 su oranında 37.80, % 12.18 su oranında % 58.21 ve % 12.17 su oranında 57.80 % düzeylerinde olmuştur. Aynı devir sayıları için EHSE ile HC’lerde ortalama % 35 düzeyinde azalma sağlanmıştır. EHSE ile; 3000 d/d devir sayısında CO azalmasına karşın, 4000 ve 5000 d/d’da CO genel olarak artmıştır. Yapılan çalışma sonunda hem motor karakteristikleri ve hem de eksoz emisyonları açısından yaklaşık % 9 su oranının en iyi su oranı olduğu belirlenmiştir.

In the present study, the effects of water addition into intake air (WAIA) on the engine performance and exhaust emissions have been investigated experimentally in an automotive spark ignition engine (SIE) which is used in Renault Clio vehicles. Experiments have been performed for (3, 6, 9 and 12) % (by vol.) water ratios (WRs) at three different engine speeds and six different loads. Selected engine speeds were 3000, 4000 and 5000 rpms and selected loads for these engine speeds were 100, 90, 80, 70, 60 and 50 Nm. The test results showed that WAIA decreases significantly brake specific fuel consumption (bsfc) at all of the selected operating conditions. The maximum reductions of bsfc at 3000, 4000 and 5000 rpms have been attained at the levels of 28.27 % for 5.60 % WR, 4.160 for 2.67 % WR and 7.19 % for 9.00 % WR, respectively. WAIA generally decreases nitrogen oxides (NOx) and total hydrocarbon (HC) emissions at all of the selected operating conditions. At 3000, 4000 and 5000 rpms, the maximum reductions of NOx have been reached at the levels of 37.80 % for 8.67 % WR, 58.21 % for 12.18 WR and 57.80 %for 12.175 WR, respectively. Approximately 25% decrement in HC was achieved by WAIA at the selected engine speeds. Carbon monoxide (CO) emission decreases by applying WAIA at 3000 rpm whereas it generally increases at 4000 and 5000 rpms. Approximately 9 % WR yields the best results for engine performance and exhaust emissions at all of the selected operating conditions.