Termal Bariyer Kaplı Bir Buji Ateşlemeli Motora Su Enjeksiyonunun Motor Performans ve Egzoz Emisyonları Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Investigation of the Effects of Water Injection to a SI Engine with the Thermal Barrier Coated Piston on Performance and Emissions

Özet

Bu çalışmada, termal bariyer kaplı buji ateşlemeli bir motora farklı oranlarda su enjeksiyonun motor performans ve egzoz emisyonları üzerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Su emme manifolduna, emme zamanında motor yakıt sarfiyatının %10, %20 ve %30 kütlesel oranlarında elektronik kontrollü püskürtme sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Termal bariyer kaplama (TBK) için piston tepesi 4 mm genişliğinde ısı rezerv özelliği yüksek Y203 seramik malzeme ile kaplanmıştır. Termal bariyer kaplama sonucunda standart motor verilerine göre performans parametrelerinde iyileşmeler, HC emisyonlarında dikkate değer oranda azalma gözlemlenirken kaplama ile artan silindir içi sıcaklık nedeniyle NOx emisyonlarında artmaların olduğu tespit edilmiştir. Artan NOx emisyonlarının azaltılması için motora farklı oranlarda su enjeksiyonu gerçekleştirilmiştir. Motor deneyleri tam yük şartlarında 1600, 2000, 2400, 2800, 3200 ve 3600 d/d motor hızlarında aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Termal bariyer kaplı motora su enjeksiyonu yapılması durumunda, standart duruma göre hem motor performans ve hem de emisyon değerlerinde iyileşmelerin olduğu tespit edilmiştir. Termal bariyer kaplamalı motora su enjeksiyonu yapılması durumunda standart motor verilerine göre döndürme momenti ve efektif güçte % 4.6 artma, özgül yakıt sarfiyatında % 4.5, HC emisyonlarında % 30, ve NOx emisyonlarında ise % 26 oranında azalmaların olduğu belirlenmiştir

Abstract

In this study, the effects of different ratio water injected to a SI engine with thermal barrier coated on engine performance and exhaust emissions has been investigated experimentally. The water, using an electronically controlled injection system at the intake time is carried out into the engine intake manifold at rate of 10%, 20% and 30% of engine fuel mass. The piston crown was coated at the 4mm width with high heat reserve characterized Y203 ceramic material for thermal barrier coatings. As a result of the thermal barrier coating, the engine performance parameters is improvement according standard engine date, to decreases considerable rate at the HC emissions and. NOx emissions was increased due to increased temperature inside the cylinder with thermal barrier coated piston. The water injection was carried out to engine in different ratio for reducing the increased NOx emissions. Engine test at full load conditions in 1600, 2000, 2400, 2800, 3200 and 3600 rev/ min was carried out in the engine speed gradually. In case the thermal barrier coated engine water injection, based on the standard condition and is identified as both engine performance improvements in both emissions. In case of thermal barrier coated engine to the water injection done, engine torque and effective power increase 4.6% according standard engine date. Specific fuel consumption, HC emission and NOx emissions sequentially decreases 4.5%, 30% and 26%