Sıvılaştırılmış nitrojenin farklı yakıtlarla çalıştırılan kıvılcım ateşlemeli bir motorun performans ve emisyonlarına etkilerinin incelenmesi

Motor araştırmacıları, benzinli motorların performanslarını arttırmak ve çevresel zararlarını azaltmak için yoğun çalışmalar sürdürmektedirler. Benzin kullanımı halinde istenilen performans ve emisyon değerlerinin sağlanamadığı durumlarda ise benzin yerine geçebilecek alternatif yakıtların kullanılabilirliğini belirlemek için çalışmalar yapılmaktadır. Benzin tüketen motorlarda standartların dışına çıkmak ve alternatif yakıtlarla performans gereksinimlerini karşılamak zor olduğundan; araştırmacılar yakıtların farklı katkılarla karışımlarının performans özelliklerini ve çevresel etkilerini değerlendirmektelerdir. Bu çalışmada, farklı alternatif yakıtlara (metan, metanol, tolüen, izo-oktan, propan, hekzan, etanol, benzen) ve benzine sıvı nitrojen ilavesinin, tek silindirli dört zamanlı SI motorunun performansına ve NO oluşumuna etkileri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Nitrojen ilavesinin etkilerini tanımlamak için önceki deneysel çalışmalarla doğrulanmış sıfır boyutlu iki bölgeli bir simülasyon modeli kullanılmıştır. Sonuçlar azot ilavesinin güç çıkışı, güç yoğunluğu ve torku arttırdığını ve tüm yakıtlarla termal verimliliği ve NO emisyonunu azalttığını göstermiştir. Maksimum güç çıkışı artışı, metanol için %33, minimum artış benzen ve tolüen için %21 civarındadır. Maksimum ısıl verimlilik düşüşü benzen ve tolüen için yaklaşık %8,5, metanol için ise minimum azalma %1'den az görülmüştür. Ayrıca çalışmada kullanılan tüm yakıtlar için nitrojen ilavesi ile NO emisyonlarında ciddi azalmalar sağlanmıştır. Nitrojen ilavesinin etkilerinin incelenmesinin ardından, %50 kütlesel nitrojen ilavesi ve farklı yakıtlar ile çalışan kıvılcım ateşlemeli motorun dizayn ve operasyon parametrelerin değiştirilmesinin motorun performans ve NO emisyonlarına etkileri incelenmiştir.