مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

مطالعه تجربی و تحلیلی تأثیر تزریق آب در منیفولد ورودی بر آلاینده ‌ها و عملکرد موتور جرقه ‌ای

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران
چکیده
یکی از موضوعات مهم در تحقیقات موتورهای احتراقی خودرو، کاهش آلاینده ‌ها و بهبود بازده و توان است. یکی از روش ‌های نوین در این زمینه، تزریق آب در منیفولد ورودی موتور است که می ‌تواند هم بر آلایندگی و هم بر عملکرد موتور تأثیرگذار باشد. در این پژوهش، تأثیر تزریق آب به صورت پودری پشت دریچه گاز بر مشخصه ‌های عملکردی و آلاینده‌ها به‌ طور تجربی بررسی شد. بدین منظور یک ستاپ آزمایشگاهی طراحی و نصب گردید تا پاشش آب در زمان ‌ها و فواصل مشخص انجام و پارامترهای مربوطه ثبت شود. آلاینده ‌های خروجی توسط دستگاه پنج‌ گاز و پارامترهای موتور به وسیله دیاگ اندازه‌ گیری شدند. نتایج نشان داد که تزریق آب موجب خنک ‌تر شدن مخلوط سوخت و هوا، افزایش چگالی و بهبود راندمان حجمی می ‌شود و همچنین نسبت تراکم بالاتری را امکان ‌پذیر می‌ سازد. این فرآیند علاوه بر کاهش دمای احتراق و جلوگیری از کوبش، باعث افزایش توان موتور نیز گردید. در مجموع، این روش در کاهش مصرف سوخت، افزایش راندمان و کاهش آلایندگی موتور مؤثر ارزیابی شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] R. Abbaspour, M. Yadegari, A. Bak Khoshnevis, and D. H. ", "Optimization of horizontal spacing in cylinder-NACA0012 airfoil configuration in the Sharrow propeller using entropy generation analysis and multi-objective genetic algorithm," J Marine SciTechnol, pp. 1-30, 2025. https://doi.org/10.1007/s00773-025-01097-5.
 
[2] R. Abbaspour, M. Yadegari, and A. Bak Khoshnevis, "Effect of  airfoil's attack angle and airfoil‐cylinder configuration on turbulence parameters and airfoil's Aerodynamic Efficiency," Energy sci eng, 2025.  https://doi.org/10.1002/ese3.70250Digital.
 
[3] M. Yadegari and M. Ghassemi, "Investigation of the effects of temperature, mass flow rate of the injected fuel, pore diameter, porosity and ambient pressure on the amount of pollutants in the combustion chamber " Iranian J Mechanical Eng Trans ISME, vol. 23, no. 1, pp. 122-146, 2022. https://doi.org/10.30506/jmee.2022.547922.1282.
 
[4] I. E. Agency, I. I. Administration, Ed. International Energy Agency (IEA) World Energy Outlook 2022. 2022. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.10.023.
 
[5] M. Frătița, Assessment of Water Injection on Internal Combustion Engines Performances. Galați University Press, 2023. http://arthra.ugal.ro/handle/123456789/10841.
 
[6] M. Fratita, F. Popescu, J. Martins, F. Brito, T. Costa, and I. Ion, "Water injection in spark ignition engines—Impact on engine cycle," Ener Rep, vol. 7, pp. 374–379, 2021. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.07.113.
 
[7] S. Mishra and J. Mallikarjuna, "Effect of direct Water injection on combustion and performance of Homogeneous charge compression ignition engine—A computational fluid dynamics analysis," Int J Eng, vol. 14, no. 1, pp. 59-80, 2021. https://doi.org/10.4271/03-14-01-0005.
 
[8] Q. Zhang, Z. Huang, L. Wang, G. Lin, and J. Pan, "Experimental study of port water injection on GDI engine fuel economics and emissions," ACS omega, vol. 9, no. 8, pp. 8893-8903, 2024. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c06859.
 
[9] R. Novella, J. Pastor, J. Gomez-Soriano, and J. S. Bayona, "Challenges and directions of using ammonia as an alternative fuel for internal combustion engines," 2023. https://doi.org/10.4271/2023-01-0324.
 
[10]         X. Kong and Y. Wang, "Applications of oxyhydrogen, direct water injection, and early-intake valve closure technologies on a petrol spark ignition engine—A path towards Zero-emission hydrogen internal combustion engines," Energies, vol. 17, no. 9, p. 2014, 2024. https://doi.org/10.3390/en17092014.
 
[11]         A. Li, Z. Zheng, and T. Peng, "Effect of water injection on the knock, combustion, and emissions of a direct injection gasoline engine," Fuel, vol. 268, p. 117376, 2020. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117376.
 
 
[12]         S. Zhu et al., "A review of water injection applied on the internal combustion engine," Ene conversion manag, vol. 184, pp. 139–158, 2019. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.01.042.
 
[13]         Y. Fan, T. Wu, D. Xiao, H. Xu, X. Li, and M. Xu, "Effect of port water injection on the characteristics of combustion and emissions in a spark ignition direct injection engine," Fuel, vol. 283, p. 119271, 2021. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119271.
 
[14]         W. J. Shin and H. H. Song, "Effects of water direct injection on a combustion phase and performance of six-stroke gasoline homogeneous charge compression ignition engine," Fuel, vol. 356, p. 129564, 2024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129564.
 
[15]         J. Du, "Effects of Injection Timing and pressure on combustion performance and emissions in hydrogen direct injection engine," SAE Technical Paper, pp. 0148-7191, 2025. https://doi.org/10.4271/2025-01-8421.
 
[16]         H. Amiri and J. Ghafari, "Numerical analysis of the effect of manifold design on the rotation of incoming airflow in spark ignition engines," presented at the 1st National Conference on New Technologies in Mechanical Engineering and Structures, 2022. https://civilica.com/doc/1505520.
 
[17]         M.-H. Hsueh, "Effect of water vapor injection on the performance and emissions characteristics of a spark-ignition engine," Sustainability, vol. 13, no. 16, p. 9229, 2021. https://doi.org/10.3390/su13169229.
 
[18]         P. Incropera, D. P. DeWitt, T. L. Bergman, and A. S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2020. ISBN 13 978-0470-50197-9. https://madar-ju.com/storage/images/files/file_1738891122cRBDf.pdf.
 
[19]         G. J. Van Wylen, R. E. Sonntag, and C. Borgnakke, Fundamentals of Thermodynamics. Hoboken, NJ, USA: : John Wiley & Sons, 2022. ISBN-13 978-0-470-04192-5. https://edu.ubonab.ac.ir/Uploads/User/175/files/Thermodynamics.pdf.
 
دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 166
فروردین و اردیبهشت 1405
صفحه 14-22

  • تاریخ دریافت 29 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 13 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 23 اردیبهشت 1405