AŞIRI DOLDURMALI MOTORLAR

Transkript

1 AŞIRI DOLDURMALI MOORLAR PROF.DR. YAKUP İÇİNGÜR GAZİ ÜNİVERSİESİ EKNOLOJİ FAKÜLESİ OOMOİV MÜHENDİSLİĞİ ANKARA-203 i

2 İÇİNDEKİLER AL İNDİSLER... iv SEMBOLLER... iv EŞEKKÜR... vi. GİRİŞ İÇEN YANMALI MOORLARDA AŞIRI DOLDURMA Aşırı Doldurma Aşırı Doldurma yöntemleri Meani Aşırı doldurma Egzoz urboomresör ile Aşırı doldurma Basınç dalga mainesıyla aşırı doldurma Buji ile ateşlemeli motorlarda aşırı doldurma Dizel motorlarında aşırı doldurma Aşırı Doldurmalı bir motorun tasarımında arametreler AŞIRI DOLDURMALI DİZEL MOORLARININ ERMODİNAMİK ANALİZİ 3. Aşırı doldurmalı dizel motorlarının çevrim analizi Motorla turboomresörün eşleştirilmesi Aşırı doldurma uygulanan motorlarda ortalama efetif basınç Aşırı doldurmalı dört zamanlı motorların volumetri verimi Meani Aşırı Doldurmalı Bir Motorun Çevrim Analizi Komresörün motora eşlenmesi Komresörün gücünün analizi Meani aşırı doldurmalı motor için örne bir analiz ii

3 3.6. urbo Komresörlü Bir Motorun Çevrim Analizi urbo omresörün motora eşlenmesi Egzoz gazlarının ortalama ve silindirden çıış sıcalığı urbo Komresörlü Doldurma Sistemleri Sabit basınç sistemleri Darbeli doldurma sistemleri Darbeli doldurma sistemi manifold düzenlemeleri Sabit basınç ve darbeli doldurma sistemlerinin BASINÇ DALGA EKİLİ AŞIRI DOLDURMA Basınç dalga mainasının çalışması Basınç dalga mainası çevrimi Basınç dalgalı aşırı doldurma arateristileri Basınç Dalga Mainesı asarımında Otimum Motor Özellilerini Belirlenmesi Hız (ayna) oranı Sııştırma oranı Sua açılı aanma zamanları Masimum doldurma basıncı Basınç Dalga Mainasında Basınç Dalgalarının Otimizasyonu Basınç Dalga Mainasının asarımı Rotor tasarımının asamı Basınç Dalga Mainasının Motora Eşlenmesi Basınç Dalga Mainasının Gaz Dinamiği Analizi Basınç Dalga Mainasının ermodinami Analizi iii

4 5. MEKANİK AŞIRI DOLDURMADA KULLANILAN KOMPRESÖRLER Paletli ti ( ayar anatlı) omresörler Vidalı ti omresörler Lader ti helezon salının sürücülü omresörler Rot ii (Blower) Santrifüj ii AŞIRI DOLDURMADA KULLANILAN ARA SOĞUMA iv

5 AL İNDİSLER AL İNDİS ANIM 0 Durma şartları AS Ara soğutucu ASV Ara soğutucu var ASY Ara soğutucu yo ç Çıan d Dolgu e Emme, Efetif g Giren h Hava K Komresör Std Standart atmosferi şartlar ürbin ü Ürün y Yaıt SEMBOLLER LİSESİ SEMBOL ANIM BİRİM A Komresör basınç oranı be Özgül yaıt tüetimi [g/wh] C [J/molK] C v Sabit basınçta özgül ısı Sabit hacimde özgül ısı [J/molK] E Enerji [N/m] F Yüzey [m 2 ] H u Yaıtın alt ısıl değeri [J/g] v

6 K olam ısı geçiş atsayısı [cal/m 2 hc] m Kütle [g] Md Döndürme momenti [N.m] n Devir sayısı [d/d] Basınç [a] P e Efetif güç [W] P me Ortalama efetif basınç [a] Q d ransfer edilen ısı mitarı [W] R Gaz sabiti [J/molK] Sıcalı [K] t Zaman [s] V Hacim [m 3 ] W ransfer edilen iş [W] Yoğunlu [g/m 3 ] ε Yayma atsayısı, Sııştırma oranı Verim so d dt Süürme verimi Doldurma verimi Dolgu tutma verimi vi

7 EŞEKKÜR Bu ders notunun düzenlenmesinde emeği geçen Onur URAN, Ayvaz MULU ve Bülent SAYIN a teşeürü borç bilirim. Doç.Dr. Yau İÇİNGÜR vii

8 .GİRİŞ enoloji geliştiçe insanoğlu daha refah içinde yaşayacağını hayal etmetedir. Ne var i insanoğlu endine tenoloji bir gelece hazırlaren doğanın içinden çıamayacağı, olayca altından alamayacağı roblemler oluşturduğu bilincine varamamatadır. Yüz yılı aşın bir süredir içten yanmalı motor tenolojisi hızla yenilenmiş, en verimli hale gelmesine çalışılmış; faat dünya atmosferindei değişimler diate bile alınmamıştır. e osijen aynağımız dünya biti örtüsü hızla yo edilmete; dünya, buna arşı çaresiz almatadır. Otomobillerin, insanlara sağladığı ulaşım rahatlığı, hareet özgürlüğü büyütür. Anca egzozundan çıan gazlarla şehir havasını, dolayısı ile tüm atmosferi irletere sera etisi dediğimiz ve gittiçe artan bir tehlieyi de beraberinde getirmetedir. Hava irliliğinin büyü boyutlara ulaştığı günümüzde, motorlu taşıtlardan gelen hava irliliğinin ihmal edilemez boyutlarda olduğu bilinmetedir. Özellile büyü şehirlerde taşıtlardan gelen emisyonlar, ısınmadan aynalanan irliliten ço daha fazladır. Motorlu taşıtların havayı irletmelerinin temel sebebi, içten yanmalı motorların yeterince verimli çalışamamalarıdır. Bu durum, yarı yanmış yada hiç yanmamış yaıtın arbonmonosit, hidroarbon yada isli olara motordan atılmasına yol açmatadır. Yaıtın tam yandığında çıması gereen, arbondiosit gazı ve sudur. Ayrıca, havadai azot, yüse basınç ve ısı altında azotosit oluşturmatadır. Öte yandan, yaıt içerisindei üürt ve urşun bileşileri de tam bir yanmayı engellemete ve egzoz gazlarının tehliesini arttırmatadır. aşıtların egzozlarından, bilhassa benzinli motora sahi taşıtlarıninden çıan arbonmonosit, hidroarbon ve azot bileşileri ve arçacıların meydana getirdiği çevre sorunları, bir ço şehirde ciddi boyutlara ulaşmıştır. Milyonlarca taşıttan, üürtdiosit, urşun gibi tehlieli maddelerin atmosfere yayıldığını düşünürse çevreye verilen zararın boyutunu da olaylıla anlayabiliriz. Bu nedenle motorlu taşıtların egzoz gazlarından aynalanan hava irliliği, alıcı önlemleri geretiren acil çevre sorunu haline gelmiştir [].

9 Dünya nüfusunun artması, enerji aynalarının azalmasını hızlandırmıştır. Dünya bir enerji rizine girmiş, toralarında etrol bulunan üleler saygınlı azanmıştır. İhracatından elde ettiği dövizin büyü bir ısmını etrole harcayan ülemiz için her damla yaıtın ve her damladai enerjinin önemi büyümüştür, içten yanmalı motorlarda ullanılan yaıt enerjisinin yalaşı %30 adarı egzoz gazı ile dışarı atılmatadır. Aşırı doldurma uygulaması ile silindir içerisine daha fazla hava alınara, daha fazla yaıtın yanması sağlanmata ve motor gücünde önemli bir artış elde edilmetedir. Aşırı doldurma uygulaması ile, aynı çıış gücü için bir motorun hacmi üçültülebilmete veya aynı motordan daha fazla güç elde edilebilmetedir. Aynı zamanda ontrollü bir yanma sağlandığı için, daha temiz egzoz emisyonu değerleri de elde edilir. 80 li yılların başına adar, daha ço dizel motorlu ticari araçlarda, iş mainelerinde ve yüse erformanslı otomobillerde ullanılan aşırı doldurma sistemleri, günümüzde hemen hemen her büyü üreticinin dizel veya benzinli motorlarında bulunabilmetedir. Anca benzinli motorlarda vuruntu temayülünden dolayı, motor verim ve gücünün en önemli fatörlerinden biri olan sııştırma oranını düşürme gereir. Bu da benzinli motorlarda aşırı doldurma uygulamasının cazibesini gölgeler. Bu yüzden benzinli motorlarda aşırı doldurma uygulamasına e sı rastlanmaz [2]. Aşırı doldurmada sııştırma işlemi, basınçla beraber ısıyı da arttırmatadır. Amaç, havanın yoğunluğunu arttırma olduğundan, omresör çıışı ile silindir girişi arasında bu havanın soğutulması için bir ara soğutucu ullanılır. Böylece basınç artışı, yoğunlutai artışla birlite sağlanır. Ağır yü ve yolcu taşıtlarında ullanılan ara soğutucuda ısı transferi, havadan havaya veya havadan sıvıya olma üzere ii şeilde sağlanır. Anca bu ii sistemin birlite uygulandığı durumlar da mevcuttur. Aşırı doldurma uygulanan benzinli ve dizel motorlar, tabii emişli motorlara nazaran daha sert bir çalışma ortamına sahitir. Bu yüzden, tabii emişli motorlara nazaran daha aliteli ve dayanılı malzemelerden imal edilme zorundadır. Bu 2

10 durum ise il üretim maliyetini arttırmata ve günümüz için motorlu taşıtlarda ahalı bir osiyon olara ullanılmatadır. Bu çalışma ile Aşırı Doldurmalı Motorların teori olara incelenmesi; normal emişli motorlar ile arşılaştırılması ve bu onuda yaılan son çalışmaların ve getirdilerinin araştırılması amaçlanmıştır. 3

11 İÇEN YANMALI MOORLARDA AŞIRI DOLDURMA 2.. Aşırı doldurma Bir ço motor tasarımcısı ve meanizmacısının firi, aşırı doldurmanın içten yanmalı motorların erformanslarının artırılmasında en etili yol olduğu doğrultusundadır. Bu metod eletroni ontrollü am meanizmaları, yüse omresyon, multi arbüratörler, sıca yaıtlar, düzenlenmiş emme ve egzoz boruları gibi bilinen yöntemlerden daha etilidir. Mümün olabilece uzun ömür ve güvenirli fatörler diate alındığında, motor gücündei artış teori olara 3 atına adar çıarılabilmetedir. Anca silindirdei masimum basınç, iston ve silindirdei arçaların meani ve termal muavemetleri ile yağlama yağının termal muavemeti tarafından sınırlanmatadır. (Balcı, 986; Walsham, 990) Belli bir çıış gücü için normal emişli bir motorla aşırı doldurmalı bir motor arşılaştırıldığında, aşırı doldurmalı motorlar aşağıdai avantajlara sahitirler; Daha üçü bir hacim ihtiyacı (az sayıda silindir ve daha ısa bir motor, m³/wh) Büyü dizel motorlarında özgül maliyetin düşü olması (L/Wh) Motorun özgül gücünün artması (W/g) Motor veriminin yüselmesi ve yaıt eonomisinin iyileşmesi Daha üçü bir radyatör, soğutma sistemine daha az ısı aybı Daha az egzoz gürültüsü Egzoz emisyonlarında iyileşme Düşü çevre basıncından daha az etilenme olara sayılabilir. (Küçüşahin,985;balcı 986) Aşırı doldurma uygulamalarındai olumsuzlular ise; Maliyet ve fiyatın yüse oluşu Daha büyü termal ve meani yüler Düşü moment arateristileri 4

12 İvmelenme esnasındai gecimelerden doğan roblemler, olara sıralanabilir.(balcı, 986; aylor, 994) Günümüzde aşırı doldurma yöntemleri ullanılara motor çıış gücü arasında artırılabilmetedir. Deniz seviyesinden yüselerde atmosfer basıncı düşmetedir. Buna bağlı olara havanın yoğunluğu azalmata ve içerdiği osijen onsantrasyonu düşmetedir. Belli bir raımda, motor yanma için gereli osijeni alamaz ve verim düşer. Gerçete motor verimi düşüşü osijen mitarının düşüşünden daha hızlı olur metre yüselite havanın yoğunluğu deniz seviyesindei yoğunluğun yalaşı 67 si civarındadır. Şeil 2. de normal emişli bir motorun çıış gücü, 4000 metre yüselite 60 a düşmetedir.bir aşırı doldurma yöntemi ullanıldığında, güç çıışının raım değerine bağlı olara değişmediği görülmetedir. (VOLVO- URBO, BMC Sanayi ve icaret A.Ş. 998) Şeil2.2 de ise aşırı doldurma uygulanmış aynı motorda,motor devrine bağlı olara hacimsel debinin değişimi görülmetedir Aşırı Doldurma Yöntemleri Aşırı doldurma işleminde 3 temel metod ullanılır. Bunlar;. Meani aşırı doldurma 2. Egzoz turbo omresörlü aşırı doldurma 3. Basınç dalga etili aşırı doldurma yöntemleridir. 5

13 Şeil 2.. Deniz seviyesinden farlı yüselilerdei güç aybı değişimi (VOLVO-UBO, BMC Sanayi ve icaret A.Ş. 998) Şeil 2.2. Emilen hava hacminin değişimi (Volvo-urbo 998) 6

14 2.2.. Meani aşırı doldurma Bu yöntemde hareetini dışardan harici bir aynatan (eletri motoru, yardımcı motor) veya motordan alan omresör vasıtasıyla motorun emme basıncı yüseltilmetedir. Meani aşırı doldurmada, motorun egzoz gazındai enerjisinden herhangi bir şeilde faydalanma söz onusu değildir. Şeil 2.3 de bu yöntemle yaılan aşırı doldurmada ullanılan değişi omresörler görülmetedir. (aylor, 994 ) Egzoz turbo omresör ile aşırı doldurma Bu yöntemde bir şaft üzerine yerleştirilmiş olan omresör ve türbin bulunur. ürbin hareetini egzoz gazlarının enerjisinden alara omresörü döndürmetedir. Egzoz turbo doldurma yönteminde ullanılan gaz türbinleri; üçü boyutlu turbo doldurucularda genellile radyal ti, daha büyü olan ünitelerde, te ademeli asiyal türbinlerdir.urbo aşırı doldurmada ullanılan omresörler çoğunlula te ademeli santrifüj ti omresörlerdir. (zınner, 978) urbo omresörlerde dönme hızı d/darasında değişir. (VOLVO-URBO, BMC Sanayi ve ticaret A.Ş. 998) Yüse devirli olduları için hassas bir balans ve müemmel bir yatalanma geretirirler. Genellile rulmanlı ti yatalarla yatalanı, çalışma sırasında motor ana yağ analından gönderilen basınçlı yağ ile yağlanırlar (Walsham, 990; Newton and steeds, 978) Şeil 2.4 de turbo omresörün ana arçları ve rensi çalışması görülmetedir. (bosch, 983) Basınç dalga mainası ile aşırı doldurma Bu yöntemde ise egzoz gazlarının oluşturğu basınç dalgaları yardımıyla emme havası sııştırmata ve motora gönderilmetedir. Comrex diye de adlandırılan sistem hareetini ayış asna, dişli yardımıyla motordan almatadır (İçingür, Balcı 986) Şeil 2.5 de Basınç dalga etili aşırı doldurma sistemi görülmetedir. 7

15 (a ) Pistonlu ti omresör, (b) salınım anatlı ti omresör, (c) Roots tii omresör. (d ) Vida ti (Lysholm ) omresör, (e ) Santrifüjti omresör, (f ) Asiyel ti omresör Şeil 2.3. Meani aşırı doldurmada omresör tileri (aylor, 994 ) 8

16 (Bosch 983 ) Şil 2.4. urbo omresörünün ana arçaları ve rensi çalışması () aze hava girişi (2) Klee (3) Sııştırılmış hava (4)Egzoz girişi (5) Egzoz çıışı (6) EGR (7) Rotor Şeil 2.5 Comrex sistemin rensi şeması (aboldt, 983 ) Aşırı doldurma sistemlerinin değişi düzenlenmesi Şeil 2.6. da görülmetedir. Bu düzenlemeler değişi motorda ve çeşitli amaçlara yöneli olara 9

17 ullanılabilmetedir. Bu yöntemlerin dışında değişi alternatif motor ve aşırı doldurma düzenlemeleri üzerindei çalışmalar sürmetedir. (Seıffert, Walzer, 984 ) (a): Meani aşırı doldurma (b): urbo doldurma (c): Motordan hareetli omresör ve turboomresör (d):ii ademeli turbo doldurma (e ): urboomresörlü ve iinci ademeli türbin desteli motor (f) Ara soğutuculu turboomresör (K) Komresör, () ürbin, (M) Motor (AS) Ara soğutucu 0

18 Şeil 2.6. Aşırı doldurma uygulamalarında değişi düzenlemelerin şemati görünüşü (Heywood 988 ) 2.3. Buji Ateşlemeli Motorlarda Aşırı Doldurma Buji ile ateşlemeli motorlarda, aşırı doldurma ullanımı olduça armaşıtır.aşırı doldurma uygulaması, buji ile ateşlemeli motorlarda vuruntu veya detenasyona neden olmatadır. Şeil 2.7. de bu olay görülmetedir. Burada masimum ortalama efetif basınç, meydana gelen detenasyon ile sınırlanmatadır. Vuruntu limiti ile omresyon oranı emme havası yoğunluğu, otan sayısının ve yaıt hava oranının ilişisi görülmetedir. Emme yoğunluğunun artması ile ortalama basınç artacağından, otan sayısı verilmiş belli bir yaıt için sııştırma oranı azaltılmalıdır. Örne olara 90 otanlı yaıt, emme yoğunluğu ve 7.6 sııştırma oranıyla 48 si (0.4 bar ) ortalama indie basınç veriren, basıncı 70 si (2 bar ) çıarma için sııştırma oranını 6.5 e düşürme ve emme yoğunluğunu yama geremetedir. Bu durumda özgül yaıt tüetimindei artış 7 buna arşılı özgül güçtei azanç 5 olmatadır. (aylor, 994 )

19 Sııştırma Oranı Şeil 2.7: 500 d/d de, giriş sıcalığı 70 F ve basınç oranı.2 olan motorda ortalama indie basınç değerleri otan sayısı, Gerçete emme sıcalığı, emme basıncına bağlı olara artar, bu da düşü sııştırma oranını geretirmetedir. Sonuç olara, buji ile ateşlemeli mortların aşırı doldurulmasında çıış gücü ile verim arasında bir tercih yaılması geremetedir ( Weıder, 947 ) Hafif araçlarda ve yolcu taşıyan otomobil motorlarında, aşırı doldurma uygulanara erformans ve verim arttırılabilir. Otomobil motorlarında aşırı doldurma metodunu uygulayabilme için, ratite sııştırma oranı azaltılara, rötarlı ateşleme veya daha zengin arışım uygulanır. Büyü motorlu taşıtlarda vuruntu roblemi yüzünden, aşırı doldurma yöntemi yaygın hale gelmemiştir. Eletroni ontrol sistemlerinin sensörleri ve işleticilerinin geliştirilmesiyle, ateşleme zamanı, havayaıt arışımı ve diğer değişenlerin ontrol edilebilmesinden sonra, aşırı doldurma yöntemi ullanılmaya başlanmıştır.bu sensörlerden en önemlisi detenasyon sensörüdür.kontrol sistemleri, vuruntusuz masimum motor toru için, en yüse mitarları sağlayabilece şeilde, ateşleme zamanını, doldurma basıncını, yaıt-hava arışımını ve diğer değişenleri ontrol etmetedir. Benzin motorlu otomobil motorlarında, aşırı doldurma uygulamasıyla araç erformanslarında diate değer azanç elde ediliren, yol ve yaıt eonomisinde ciddi bir azalma görülmüştür. Biraç aşırı doldurma sistemleri üreticisi, yol erformansının arttırılmasından ço, motorun hızı ve ölçüsünün azalması için çalışılmatadır. Bu seçeneğin ullanılması ile yol yaıt eonomisinde önemli ölçüde bir yaıt eonomisi sağlanması düşünülmetedir. (aylor, 994; Zınner, 978 ) Şeil 2.8. de tam yüte 982 model buji ile ateşlemeli bir otomobil motorunun, aşırı doldurmalı ve doldurmasız olara, tam yütei erformansı görülmetedir. Burada görülen değerler vuruntu sensörüyle alınan sinyallerle, detenasyon limitlerinde alınmıştır. (Matsumura 982) 2

20 Motor Hızı (d/d ) Şeil 2,8. Aşırı doldurmalı ve normal emişli 982 Model buji İle ateşlemeli motorun tam gazdai erformans eğrileri (Matsumura 982) E- ısmında ablo.. de değişi firmalara ait araçlarda aşırı doldurmalı ve doldurmasız olara yaılmış çalışmaların sonuçları görülmetedir (Automotıve Indüstrıes, 983 ) abloda, aynı amaçla aşırı doldurma uygulandığı zaman % 5-5 daha az yol atettileri görülmetedir Dizel Motorlarında Aşırı Doldurma Dizel motorlarında, benzin motorlarındai gibi yaıtın tutuşma özellilerinden aynalanan zorlular yotur. Aşırı doldurma uygulaması soncunda artan sııştırma sonu basınç ve sıcalığı, tutuşma gecimesi eriyodunu ısaltmata yanma arateristilerini iyileştirmetedir. Böylece daha düşü tutuşma alitesindei yaıtları ullanma imanı doğmatadır. Aşırı doldurmalı dizel motorlarında özgül çıış gücü, güvenilirli riterleri göz önünde bulundurulara sınırlandırılır. Aşırı doldurmadan dolayı özgül çıış gücü artacağı için ısı aışı ve silindir basıncı düzenli olara artmata ve bu yüzden hem 3

21 termal hem de meani yü yüselmetedir. ermal ve meani yülerdei artış, güvenilirli ve dayanılılı gibi fatörlerde roblemlere neden olmatadır. Yütei artış, tasarım alitesine, servis şeline ve özgül çıış gücüne bağımlıdır. (Rıcardo, 950 ) Aşırı doldurma uygulanın bir motorda güç, dayanılılı ve güvenirlili, aşırı doldurmasız motora göre artmatadır. Motorun emme yoğunluğu artacağı için daha düşü yaıt-hava oranını ullanma belili bir çıış gücü mümün olmatadır. Güç artışı, hava aışındai artışla ve ondan daha az mitardai yaıt artışıyla mümün olmatadır. (Benson, 979 ) 970 li yıllardai etrol riziyle, özellile büyü dizel motorlarında yaıt eonomisi sağlama için aşırı doldurma uygulaması gereli olmuştur. Dizel motorlarında aşırı doldurma, daha ço deniz mainaları, sabit mainalar veya büyü ti iş mainalarında uygulanmatadır. Belirli bir oranda da yolcu taşıma araçlarında ullanılmatadır. Bu mainalarda yüse efetif basınç, iston hızı düşürülere başarılmata ve bu da meani verimi artırmatadır. Bu eğilim özellile deniz taşımacılığında ço önem arz etmetedir. aner ve argo gemileri deniz taşımacılığında ullanılan dizel motorlarında, fren termi verimi %50 ye adar yüseltilebilmetedir. (aylor, 994 ) Şeil 2.9. da tii bir 982 model aşırı doldurmalı ve doğal emişli dizel motorunun erformans verileri görülmetedir. 4

22 Motor Hızı (*0² )d/d 2.9. Aşırı doldurmalı ve aşırı doldurmasız tii bir dizel motorunun tam gaz erformans eğrileri (aylor, 994 ) 2.5. Aşırı Doldurmalı Bir Motorun asarımında Önemli Parametreler Dizel motorların tasarımı yaılıren, emniyetli sınırlar içinde arçaların dayanımı esas olara alınır. Çünü, dizel motorlarında, yanma sonunda elde edilen basınç arzu edilen düzeyde yüseltilebilir. Anca silindir aa civatalarının ve iston üst yüzeyinin et alınlığının dayanımı, yanma odasındai masimum basıncı sınırlar. Diğer yandan aşırı doldurma sonucunda, içeriye sürülece enerji mitarı artacağından, egzoz gaz sıcalığında da önemli bir artış olur. Egzoz suab tasarımında, suab et alınlılarının gere sıcalığa, gerese basınca arşı dayanılı olması için daha alın yaılması gereir.barçaların ütleleriyle birlite aratan devir ile orantılı olara ineti enerjileri de artaca ve daha alın civataların ullanılması gereecetir. Bu durum hareetli arçaların ütlesinin daha da artıracatır. Buna göre otimum bir yanma sonu basıncı ve bu yanma basıncına dayanabilece, otimum arça alınlılarını seçme gereir. Aşırı doldurmalı motorlarda, yanma sırasında silindire alınan fazla osijenden dolayı çevrim başına daha fazla enerji sürülür. İçeriye sürülen fazla enerjiden dolayı 5

23 motorun çıış gücü artaren, gere egzoz gazından, gerese silindirlerden (soğutma suyu ve yağlama yağı ile ) dışarı atılan ısı mitarı artar. Bu nedenle aşırı doldurmalı bir motorda, soğutma suyu ve yağlama yağı omaları normal emişli bir motora göre daha büyü debilere ( m³/h ) sahi olmalıdır. Gereirse yağlama yağı için özel soğutma uleleri yaılmalıdır.(balcı, 994 ) Dizel motorlarında, aşırı doldurmayı cazi hale getiren diğer önemli fatör, normal emişli motora göre daha temiz bir egzoz emisyonuna sahi olmasıdır. Aşırı doldurmalı bir dizel motorunda, daha fazla güç elde etme için, yaıt mitarı artırılıren, yine aynı motorda hava artış oranı, yaıt artış oranının ço üstündedir. Aşırı doldurma ile motora büyü bir hava ütlesinin geçmesi düşünülüren (Normal emişli motora nazaran ), yaıt mitarı da hava artış oranına ıyasla, düşü oranda artırılır. Örne olara, hava artış oranı normal emişli motora göre,5/ veya,75/ oluren, yatı artışı,2/ veya,3/ olara düzenlenir. Sonuçta hava-yaıt oranı normal emişli motora göre olduça düşere, daha yumuşa bir yanma ve genişleme, daha temiz bir egzoz emisyonu meydana gelecetir. (Balcı. 985 ) Aşırı doldurmalı motorlarda sua bindirme zamanları açısal olara normal emişli mortlardan fazladır. Havanın basınçlı olması olması nedeniyle emme suabının eren açılmasının gereli olmadığı düşünebilir. Anca bu durum yüse devirlerde içeriye alınan çalışma maddesi mitarının yeterli olmasını sağlayamaz. Bunu sağlayabilme için, normal emişli motora göre emme suabının Ü. Ö. N den daha eren açılması gereir. Egzoz subabının A. Ö. N dan daha eren açılmasının nedeni ise, çalışma maddesi mitarının artmasıyla, yanma ürünleri mitarları artış olmasıdır. Emme suabı eren açılara, sua bindirme açısı artırılmata ve egzoz gazları hem endi basınçlarıyla, hem de emme zamanında içeriye alınan fazla mitardai basınçlı emme havası yardımı ile daha olay dışarı atılabilmetedir.egzoz suabının Ü. Ö. N. dan sonra aanması, normal emişli motora göre, daha az açıda gerçeleşir. Bunun nedeni emme havasının daha basınçlı olmasıdır. Bütün bu açı değişimlerini sağlayabilme için, yeni esantri milli tasarımı geremetedir. (Rycher and Stone, 992 ) Dizel motorlarında, sııştırma oranındai artışın motor verimindei artış üzerine etisi sınırlıdır. Yanma başlangıcında meydana gelen aşırı basınç artışından 6

24 orunma ve motorun daha olay il hareetini sağlama için, düşü sııştırma oranlarını seçme gereir. Çünü yüse sııştırma oranı düşürülü, aşırı doldurma uygulandığında, aynı motor, aynı güçtei bir marş motoru ile daha hızlı döndürülür ve daha olay il hareete geçirilebilir. ( balcı. 985 ) Deşarj olmuş hava basınç sıcalı yoğunluğu ve motor erformansı arasındai ilişi Silindir içindei güç artışı motor devir sayısı ve silindirlere doldurulan havanın ütlesiyle orantılıdır. Motor hızı sadece bir yolla sabit alabilir bu da motor gücünün silindir içine giren ütlenin mitarının arttırılmasıyla artmasıdır. Bu da; Basıas Şarj Dolgusu = Sııcalı V M =. R P Burada : V / R P = Sabit = Mutla Basınç (bar) = Mutla Sıcalı( ºC ) NO: R genel gaz sabitesinden biliniyor. Bunun için, şarj dolgusu silindir içine; basınçla doğru orantılı orantılı ve sıcalıla ters orantılı olara girer. Dolgu basıncı silindir içine her bir emme zamanında daha ço ütlenin alınmasıyla artabilir. Dolgu silindire girmeden önce sıcalığı arttırılırsa silindir içine giren dolgu ütlesi azalır. Benzer olara sırası ile dizel ve benzin motorları için hava yoğunluğu veya yaıt arışımı silindir hacmiyle eşit olara silindir içine dolabilir. Dolgu Kütlesi =Silindir Hacmi x Yoğunlu 7

25 m = V x ρ Burada; V = Silindir Hacmi (m³ ) ρ = Yoğunlu (g/m³ ) Bunun anlamı silindirlere dağıtılan dolgu yoğunluğunun ve silindir içine alınan dolgu mitarının artmasıdır. m V VP R.P R Buradan : = a(sabit) R orantılıdır. Eşitliler gösteriyor i ; Dolgu yoğunluğu dolgu basıncı ile doğru orantılı ve sıcalı ile ters P ρ = ve R ρ 2 = 2 R Yogunluor anı = ρ ρ 2 = 2 R P R 2 8

26 Buradan yogunlu oranı = ρ 2 2 ρ = P P 2 eşitli 4 :Hava yoğunluğunun sııştırılmadan önce ve sııştırılmadan sonrai arşılaştırılmasını vermetedir 3.AŞIRI DOLDURMALI DİZEL MOORLARININ ERMODİNAMİK ANALİZİ 3.. Aşırı Doldurmalı Dizel Motorlarının Çevrim Analizi Aşırı doldurmalı bir dizel motorunun çevrim analizi yaılıren hesalamalarda olaylı olması için şu abuller yaılır; için, Çevrimde ullanılan hava her notada ideal gaz abul edilir. Bu gaz P.V=m.R. dir. Çevrim izoentroitir, yani çevreden ısı alışverişi yotur. etisi ihmal edilir. 2 hacmi ) alan art (yanmış ) gazların Şeil 3.. de teori -V diyagramı görülen çevrimde hava filtresi direnci direnci ihmal edilirse, omresöre çevre basıncında (P 0 ) giren hava, adyabati olara, P 02 basıncına adar sııştırılır. Komresöre basınç oranı (A) motor sııştırma oranı (ε ) ile gösterilirse, omresöre giriş şartları; P 0 = P çevre V o Vh. A = çevre (omresöre giriş sıcalığı ) Komresör çıış şartları, motor giriş şartlarını oluşturur. Burada, P, 02 olara alınırsa; 02 P 9

27 P P 02 A 0 buradan P bulunur P0. A V. - V h 3.3 diyagramı Şeil 3.. Aşırı doldurmalı motor için teori V (Basınç- Hacim ) - 02 A ifadeleri ile gösterilir. Komresörde, havanın sııştırılması esnasında harcanan enerji (entali farı); - 20

28 h P 0 V 0. A - - Silindire dolan hava bir öncei çevrimden alan art gazlar ile arışara irlenir. Bu gazların silindirde adyabati olara sııştırılmasından sonra elde edilen değerler; P 2 P V 2 V 3.7 V 2 V Olara -V diyagramındai 2 notası için sııştırma sonu değerleri bulunur. Bu arada omresör tarafından gönderilen basınçlı havanın izoentroi olara sııştırılması sırasında iston üzerinde yaılan iş, 2. P V P2V2 W -2 P.dV 3.9 Şelinde ifade edilebilir (Büyütür 985 ) Silindirdei gazın tolam ütlesi ile üsürtülece yaıtın ütlesi; P V m h = 3.0 R 2

29 m y mh = 4,74.λ 3. İfadesiyle bulunur. ( Yalçıntee 976 ) Sııştırma sonunda basınç ve sıcalığı artmış olan havanın üzerine yaıt üsürtülere yanma sağlanmatadır. Yanma sonucu oluşan ısıyı hesalayabilme için, üsürtülen yaıtın bir mitarının ( X y ) sabit hacimde, geri alan ısmınında ( Xy ) sabit basınçta yandığını abul edelim. Buna göre, sabit hacimde oluşan ısı için, Q Cv = m y. X y. H u = (m y. X y + m h ).C v. ( 3-2 ) 3.2 Sabit basınçta oluşan ısı; Q C = m y. (- X y ). H u = (m y. ( X y ) + m h ). C.( 4 3 ) 3.3 Çevrime sürülen ısı mitarı ise; Q to = Q Cv + Q C 3.4 şelinde ifade edilebilir. 3 notasında sabit hacimde yanma ile elde edilen değerler; V 3 = V2 Q Cv myx y mh CV m x m 3 y y h P 3 P m h 4 Notasındai, sabit basınçtai yanma sonu değerleri; P 4 = P 3 QC m x m.c y y h 22

30 m.- x.m 4 h y y V 4 V mh x y.m y İfadeleri bulunabilir. Sabit basınçta yanan gazların, V3 hacminden V4 hacmine genişleren iston üzerinde yatıları iş, PdV P4. V4 V3 3 W 3.9 Şelinde ifade edilir. Sabit basınçtai yanmanın sonunda 5 notasına adar adyabati olara genişleyen gazlar için V 5 V, V 4 P 5 P V5 - V V5 İfadeleri yazılır. İzoentroi genişleme sırasında yaılan iş, 5 P4.V4 4 5 P.dV V5 V4 4 W 3.22 Olara bulunur. ( Balcı, 986 ) Eğer çevrim Egzoz turboomresörlü bir aşırı doldurma sistemi ise, genişleyen egzoz gazlarının basıncı ve sıcalığı, türbinin giriş sıcalığı ve basıncı abul edilir. 23

31 3.. Motorla urboomresörün eşleştirilmesi Aşırı doldurma sisteminin motora eşlenmesinde, motor gücü genellile başlangıç notası olara alınır. Ayrıca aşağıda sıralanan arateristi bilgilere ihtiyaç duyulur. Süürme hacmi V h Volümetri verim Eğer varsa arasoğutucu aratesirtileri Güç Motor Hızı ahmini yaıt tüetimi Gereli Hava /Yaıt oranı Soğutma sistemine giden ısı aybı. Bu giriş bilgileri ile, motor için gereli olan hava mitarı hesalanabilir. m P b. H/ Y /3600 h w e Burada; M h : Havanın ütlesel aış debisi (g / s ) P w : W olara elde edilen motor gücü ( W ) b e : Özgül yaıt tüetimi ( gr / W h ) Eğer birim zamandai süürülen hacim bilinmiyorsa, silindir çaının ve urs boyunun bilinmesiyle hesalanabilir. SV 2.D.L.z.n 480 m 3 / s

32 2 zamanlı motorlar için sabit sayı 240 olara alınır. Burada; D: Silindir çaı (m) L: Kurs boyu (m) Z: Silinidir Sayısı n : Motor hızı ( d / d ) Volümetri aış olduğu düşünülürse; Q ЅV. m / s h 3 V 3.25 Q h : Motora giren havanın hacimsel debisi bilinmelidir. Emme manifoldu içerisindei havanın yoğunluğu, mh h ( ğ/m 3 ) 3.26 Qh Olara yazılabilir. Komresöre giren havanın basınç ve sıcalığı önceden En basit durumuyla ullanım şartları için omresör haritaları yaılmıştır. Volümetri aış için, Qv =m. 0. R/ P0 ( m³ /S ) Burada ; P 0 : Komresöre giren havanın basıncı ( N/m² ) R : Üniversal gaz sabiti ( j /gºk ) 0 : Komresöre giren havanın sıcalığı (ºK ) 25

33 Komresöre giren hava sııştırıldığı için, omresör verimi ve basınç oranına bağlı olara sıcalığı artacatır. Manifold dai havanın yoğunluğu bilinmetedir. Ayrıca verim ve basınç oranının iterasyonu yaılmalıdır. Ara soğutucu olmadan. Komresör çıışındai sıcalı artışı; δ C 3.28 Burada; P 02 : Komresör çıış basıncı 02 0 δc : Komresör içindei sıcalı artışı ( C ) 02 R ( ğ/m 3 ) 3.29 Gereli değerler bulunana adar ve basınç oranı yeniden tahmin edilir ve gereli yoğunluğun cevabı bulunan, bu değerle arşılaştırılır. Eğer motora bir ara soğutucu ilave edilmişse, ara soğutucunun arateristileri de bilinmelidir. Bunlar; Aış esnasında basınç ayılarının değeri Verimin değeri Soğutucunun verimi tanımlanırsa; ' soğoğutu η = 3.29 Olara ifade edilebilir. Burada; 26

34 02 : Soğutucuyu ter eden havanın sıcalığı sağ = Soğutucuyu giren havanın sıcalığı 02 = Soğutucuya giren havanın sıcalığı Bu eşitlilerin ullanılmasıyla manifold yoğunluğunun tahmini yeniden yaılabilir. Kmoresör için gereli güç; Wc = m. C. δ ( W ) 3.3 Olara yazılabilir ( Walsham, 992 ) Şeil 3.2 de görüldüğü gibi yaıttan sağlanan ısının bir ısmı güç elde edilmesinde, bir ısmı egzoza, diğer ısmı soğutma, yağlama sistemi ve dış havaya atılmatadır. Egzoz sıcalığını bulma için; Q = my. Hu 3.32 e 3600 b H e u 3.33 Qc = Hu. my ( _ ηe) 3.34 δ E C e.m y h.( (H / Y) = 02 ( veya 02 ) + Δte 3.36 Burada; Qt : Yaıttan elde edilen tolam ısı ( J /s) 27

35 ηe : ermal verim Hu : Yaıtın alt ısıl değeri (j / g ) δh : Motor çıışındai entali artışı Qc giden ısı ) : Dışarı giden tolam ısı ayıları (Soğutmaya, havaya ve yağlamaya δe : Motor içindei sıcalı artışı ( ºK ) 3 : Egzoz sıcalığı ( K ) Bu denlemler ii bilinmeyene sahitir. Bunlar egzoz sıcalığı ve soğutmaya giden tolam ısı ayılarıdır. Eğer gereli veri yosa motordai ısı ayıları (am yüte ) % 20 olara alınabilir (Walsham, 992) egzoza giden ısı güce giden ısı ısı ayıları Şeil 3.2 : motora verilen ısının % dağılımı ( walsham 992 ) 3.3. Aşırı Doldurma Uygulanan Motorlarda Ortalama Efetif Basınç Stoiyometri şartlardai hava / yaıt arışımı veya hava ile doldurulan silindirlerdei (VH = Vh. Z ) birim ütledei dolgudan Qd ( J / g taze dolgu ) adar enerji elde edildiği varsayılsın. Doldurma ayılardan dolayı, elde edilece enerji mitarı, doldurma verimi ( nd ) ile çarılara bulunabilir. Eğer sııştırma 28

36 başlangıcındai silindir hacminin ( VH ) Pd yoğunluğundai hava ile dolu olduğu abul edilirse, yaıt enjesiyonu ile meydana gelece yanmada elde edilece masimum enerji E.V.P.Q M.. Q 3.37 max d H d d d d d Olacatır. Dört zamanlı motorlarda sua bindirmesi anında, ii zamanlı motorda ise egzoz enceresinden bir mitar taze dolgu aybedilmetedir. Doldurma verimi (ηd ) süürme oranı (ηso ) ve dolgu tutma (ηdt ) verimli bağıntıları ullanılara; d dt. so 3.38 bulunur nolu denlem 3.37 denlemde yerine onursa ifade, E m... Q 3.39 max Şeline üretilen efetif güç, e me d t so d dönüşür. Elde edilen bu masimum enerji ile motor tarafından P P.V.n..E. n 3.40 H Olara bulunur. Burada; Pe : Efetif güç ( W ) c e max P me : Ortalama efetif basınç ( Pa ) nç : Birim zamandai efetif çevrim c e : ermi verim indie gücü bulma için, P 3.4 İ Pmi.VH.n c. t.e max. ç eşitliği yazılabilir.bu eşitlilerde gidilere ortalama efetif basınç ve indie basınç hesalanabilir. ( Balcı. 994 ) P.... Q 3.42 mi i dt so d d 29

37 P.... Q 3.43 me e dt so d d Bu ifadelerden anlaşılacağı gibi ortalama efetif basıncı artırma için, sııştırma başlangıcında, silindirlerde hasedilen havanın özgül yoğunluğunu ( Pd ) artırma geremetedir. Aşırı doldurmanın temel amacı da, sııştırma başlangıcındai silindire girmeden önce sııştırılan havanın sıcalığı bir mitar yüselir ve yoğunluğun azalmasına neden olur. Aşırı doldurmada, silindire alınan hava mitarının artırma için, havanın silindire girmeden önce bir mitar soğutulması gereir. Bunun için aşırı doldurma uygulanan bir motorda omresör çıışı ile silindir girişi arasında arasoğutucu ( intercooler ) ullanılır. Etili bir aşırı doldurma için omresör ve motorun aış arateristileri birbirine eşlenmelidir. Şayet meani aşırı doldurma sistemi ullanılıyorsa, omresör dönme hızı dire motor dönme hızına bağıdır. Bu ti bir aşırı doldurma yönteminde doldurma verimi (nd ) bütün motor hızları için sabittir. (Balcı, 994 ) 3.4 Aşırı Doldurmalı Dört Zamanlı Motorların Volumetri Verimi Aşırı doldurmalı dizel motorlarında emme ve egzoz sualarının bindirme zamanı, normal emişli motorlara nazaran ço fazla artırılara, yanma odasında alan artı egzoz gazlarını tamamının dışarı atılması ve yanma odası ile suaların soğutulması amaçlanmıştır. Şeil 3.3 de Aşırı doldurmalı bir motorun, gaz değişimi sırasındai P-V diyagramı görülmetedir. Burada doldurma oranı bulma istenirse, f Vf = 3.44 Vs İfadesi yazılabilir. Sıcalıların etisi diate alındığında volumetri verimi doldurma oranından, Vf.i η v = 3.45 Vs.e Yazılabilir. Burada, 30

38 İ Silindire girmeden önce havanın sıcalığı, e = Emme zamanı sonundai havanın sıcalığı Volümetri verim, hacimsel bir ifade olmala birlite, ütlesel olara ifae edilir ( Borat, Balcı, Sürmen, 995 ) Vc = Yanma odası hacmi, Vs = Kurs Hacmi, VF = etin dolum hacmi, Em.A. = Emme açılması, Em.K. = Emme aanması., Eg.A. = Egzoz açılması, Eg K. = Egzoz aanması, VR = Yanma odasında alan egzoz gazlarının hacmi Şeil 3.3. Dört zamanlı, Aşırı doldurmalı bir motorun gaz değişim eriyodu sırasındai -V diyagramı Burada; v m m d h m v. h d h 3.46 m d = Silindire giren gerçe taze dolgu ütlesi m h = Vh hacminde h yoğunluğundai havanın ütlesi 3

39 m m ds m d 3.47 mds Emme suabından silindire giren ve silindirde alan gerçe taze dolgunun ütlesini md Egzoza açan taze dolgu ütlesi Genel gaz denleminden, m h PV = R 3.48 v mds (.V d S md / R d ) 3.49 md.r. Pd.Vs d Burada Vs Kurs Hacmi R = Gaz sabiti Aşırı doldurmalı motorlarda, motora giriş şartları olara atmosferi şartlar değil, omresör çıış şartları diate alınmalıdır. ( Borat, Balcı, ve Sürmen 995 ) 3.5. Meani Aşırı Doldurmalı Bib Motorun Çevrim Analizi Komresör, hareetini motor ran milinden bir dişli veya bir ayış sistemi ile alıyorsa, bu tür aşırı doldurmaya meani aşırı doldurma denir. 32

40 Şeil 2.8. Meani aşırı doldurma. Meani aşırı doldurmada, silindire basınçlı hava temin eden omresör arateristilerini motora eşleme için omresör arateristilerinin bulunduğu aynı yoldan motor arateristilerinin de bulunması gereir. Eşleme işleminde ii zamanlı, 02 basıncında hava verilen ve so süürme oranına sahi bir motor göz önüne alınsın. Sııştırma başlangıcındai hacmi V, silindire giren havanın sıcalığı 02, özgül ağırlığı 02 ve motor devri de n ile ifade edilirse, motora gönderilen hava debisi; m = 02. so. V H. n olacatır. Burada ρ R. 02 Burada.5 eşitliğinde m R η so. V H. n şelinde yazılabilir. P 0 ve 0 omresöre giriş basıncı ve sıcalığıdır. Komresörde olitroi durum değişiliği için; n n ifadesi yazılır. Buradan da; m /n 0 η R so. V H. n 33

41 şelini alır. Burada 0, R ve V sabit oldularından sabit süürme oranı değerleri ve değişi motor hızları için motor arateristi değerleri elde edilir. Bu tür bir eşleme aynı şeilde dört zamanlı bir motor içinde yaılabilir. O zaman süürme oranı yerine volümetri verim yazılır. Komresörü döndürme için gereli olan güç ozitif sayılar ullanılırsa; P K = m. C. = 02-0 η K ' 0 0 İzentroi Sııcalı Artırt Gerçe Sııcalı Artırt Komresörün izentroi verimi; şelinde tanımlanır. İzentroi sııştırma için; 02' 0 P P 02 0 Buradan; 02 ' 0. P P 02 0 eşitliği yazılır. Komresör için harcanan güç; P K = m. C.( 02-0 ) Veya P K m.c. 02'- ηk 0 şelinde gösterilebilir. Son ifade de 02 yerine eşitliği yazılırsa; P K m.c η K. 0 P P

42 ifadesi bulunmuş olur. Anca meani ayılar göz önüne alınırsa, motor tarafından omresöre verilmesi gereen güç; P K m. C. K 0 P P 02 0 şelinde ifade edilebilir. Meani aşırı doldurmada omresörü tahri etme için gereli güç, motor gücünden çıarılara net çıış gücü elde edilir Komresörün motora eşlenmesi Eşlenme işlemini, ii zamanlı bir motora ozitif yer değiştirmeli roots tii bir omresörün eşlenmesi ile örneleyere, ademe ademe inceleyelim. Örneğimizdei meani aşırı doldurmada ullanılan roots tii omresöre ait, basınç ütle aış arateristileri, Şeil _ 5.5 a da görülmetedir (ay.8 ) Dolu çizgiler sabit omresör hızını, esi çizgiler ise adyabati omresör verimini göstermetedir. Silindire basınçlı hava temin eden omresör arateristilerini motora eşleme için, omresör arateristilerinin bulunduğu yoldan, motor arateristilerinin de elde edilmesi gereir. Eşlenme işleminde ullanılan ii zamanlı motora, nso süürme oranı ile P02 basıncında hava temin edilmesi geremetedir. Şayet, motor silindirinin sııştırma başlangıcındai hacmi V, silindire giren havanın sıcalığı 02, özgül ağırlığı 02 ve motor dönme hızı da n ile ifade edilirse, omresör tarafından motora gönderilen hava debisi; m P 02. so.v H.n Burada; ρ 02 P 02 R. 02 Burada.5 eşitliğinde m ). ( 0 02 ). 0 R η so. V H. n 35

43 şelinde yazılabilir. P 0 ve 0 omresöre giriş basıncı ve sıcalığıdır. Komresörde olitroi durum değişiliği için; n- n ifadesi yazılır. Buradan da; m 0 0 ( 02 0 ) /n. 0 R η so. V H. n (a) Komresör arateristileri ( b) Motor arateristileri 36

44 ( c) Motor / omresör Karateristileri (Sabit Süerme Oranı ) Motor hızı (Devir /s ) ( d ) Motor hava aışı / basınç / hız arateristiği (sabit süürme oranı ) 8 ) Şeil_5.5 Roots tii bir omresörün ii_zamanlı bir motora eşlenmesi. (ay. Eşitliği elde edilir. Burada, 0, R ve V sabit olduğuna göre, sabit süürme oranı değerleri ve ve değişi motor hızları için, Şeil_5.5 b de görüldüğü gibi, motor arateristileri elde edilebilir.bu örnete, omresör hızının, motor hızına oranının 2 / olduğu varsayılı, Şeil_5.5 a ve şeil_5.5 b üst üste getirili çaıştırılırsa, Şeil_5.5 c dei, nk = 2n için, ütle aış arateristileri ( m )/(P )) ( 0 0 ve omresör basınç oranı ( P02 / P0 ) elde edilir. Sonuçta, motor ve omresör sistemi için elde edilen ütlesel debi, basınç oranı ve hız arateristileri Şeil_5,5 d de gösterilmiştir. Şeil _5.5 b de verilen motor arateristileri, doldurma ortlarının 37

45 efetif alanlarına bağlı olu, bu arateristileri %00 elde etme mümün olamayabilir. Böyle bir durumda,deneylerle otimum doldurma ort alanlarının tesbit edilmesi gereir. Bu tür bir eşleme, aynı yol ile dört zamanlı bir motor için de yaılabilir. Yalnız, ii zamanlı motorda göz önünde bulundurulan süürme oranı yerine, dört zamanlı motorda volumetri verim hesaba atılmalıdır Komresör Gücünün Analizi Şeil_5.6 Komresörde -V ve -s diyagramları Komresörü döndürme için gereli olan güç, ozitif terimler ullanara; P K m. h m.c. t Şelinde ifade edilebilir. Burada; dir verimi; Komresörde izoentroi verim; η = ' = İzentroi Sııcalıfarı Gerçe Sııcalıfarı K Komresörün izentroi 38

46 şelinde tanımlanır. İzentroi sııştırma için; 02' 0 Buradan; P P ' 0. P P eşitliği yazılır. Komresör için harcanan güç; P K = m. C.( 02-0 ) Veya P K m.c. 02'- η 0 şelinde gösterilebilir. Son ifade de 02 yerine eşitliği yazılırsa; P m.c η K. 0 P P K (5.4) ) İfadesi elde edilir. Komresörün istenilen basınç oranını verebilece şeilde döndürülebilmesi için gereli olan güç, meani ayılardan dolayı, omresörün talebinden daha büyütür. Komresörün döndürülmesindei meani verimin nm olduğu varsayılırsa, motor tarafından omresöre verilmesi gereen güç; P K m.c η m.. 0 P P

47 Şelinde ifade edilebilir. Meani aşırı doldurma uygulamasında, omresörün döndürülmesi için harcanan bu güç, motor gücünden çıarılara, net çıış gücü elde edilir Meani aşırı doldurmalı motorlar için örne roblem teori arma çevrime göre çalışan, dört zamanlı ve dört silindirli, mm olu, omresör motordan ayışla hareeti %90 lı bir meani verim ile almatadır. Masimum devir sayısı 2500 devir / d ve sııştırma oranı 6 olan omresör tarafından emilen havanın sıcalığı 27ºC, ve basıncı da 00 Pa dır. Komresör izoentroi verimi %90 dır. C =.005 J /g K, cv = 0.78 J / g K ve R = J / g K olduğuna göre, bu motorda; ( a ) Komresör için gereli gücü, ( b ) Motorun indie verimini, ( c ) Net çıış gücünü, Bulunuz. ÇÖZÜM : 02' 0 P P

48 02 ' = 300.(2) (,4-/,4) = 365,7 K ' ' 0 η K = Olduğundan 0( ) 02-0 yazılabilir Buradan da ; 02 ifadesi ile 02 = ,7 0,90 = 373 K bulunur. Burada bulunan 02 değeri, gerçe omresör çıış sıcalığı olu, aynı zamanda motor silindirlerine gönderilen havanın, silindire giriş sıcalığıdır. Bir silindire, bir çevrimde alınan hava mitarını hesalama için; P. V = ms.r. denleminden faydalanılara, m s = P.V R. eşitliği yazılabilir. Buradai P basıncı, sııştırma başlangıç basıncı olu, omresör çıış basıncı olan P 02 ye eşit abul edilecetir. Buna göre P 02 = P = 00.2 = 200 Pa dır. olam silindir hacmi V için önce, V ve V 2 yi bulma gereir. V = V 2.D 4 L 3,4.0,8 0,4 2.0, -4 V = 5,02.0 m 3 bulunur. V V 2 = = ε - 5, , bulunur. 4

49 m 3 bulunur. Buradan da; -4-5 V V V2 5,02.0 3,34. 0 böylece, V = 5, Buradan da, bir silindire bir çevrimde alınan hava ütlesi, m s m s = , , = 9, m 3 olara bulunur. Komresörden birim zamanda aan hava mitarını bulma için ; m = m s.z ifadesi yazılır. Burada m = omresörden ve motordan birim zamanda aan hava mitarını, m s = bir silindire bir çevrimde alınan hava mitarını, z = motor silindir adedini, n = motor hızını,( dev/da)olara, ii motor dört zamanlı olduğu için onulan zaman fatörünü ifade etmetedir. Buradan da, sayısal değerler yerine onulduğunda ; m = 9, , g/s bulunmuş olur. Komresyon için gereli güç; P m.c η m.. 0 P P bulunur. P = 0,0832., (2 0,90.0,90 0, ) = 6,78 w e sıcalığı olara Motordai hesalamalara gelince, sııştırma sonu basınç ve sıcalığı ; 42

50 P 2 P = 0,2.6, 4 - = 9,7 MPa 0, K Basınç artma oranı : r v 3 = 3, dır.buradan P P r 30., v K bulunur. Sabit basınçta yanma sonu basıncını bulma için; V V2 0,06V 3,34.0 0,06.5,02. 0 eşitliği yazılır ve buradanda ; -5 V 4 6, m 3 bulunur. Sabit basınçta genişleme oranı (üsürtme oranı ),r içinde; r V V 4 3 6, ,34.0 V5-5 ifadesi yazılara, buradan da ; r, 9 bulunur. bulunur. V V Olduğuna göre; buradan, 4 =. = 808.,9=3435 K 3 r Genişleme sonu basınç ve sıcalı degerlerinide bulma için ; 5 = P P 5 = r vr ifadesi ile yazılabilir, buna göre ; 5 rvr,4 = = 373.,6.,9 = 465 v,4 P = P r r = 0,2.,6.,9 = 0, MPa bulunur. Çevrimin verimini bulma içinde, - K 43

51 yerine yazılırsa; (rv.r -) HK - ifadesi yazılır ve sayısal değerler - (r -).r (r -) v v. HK - 0,4 6. -,4 (,6.,9 -) (,6-),4.,6 (,9. -) HK %63 olara bulunur. bir çevrimde içeriye sürülen ısı mitarını bulma içinde; Q Ç m s(cv(3-2 ) c(4-3) - cv(5 - ) ifadesi yazılır. Burada sayısal Değerler yerine onulduğunda; Q Ç 9, (0,78(808-30),005( ) - 0,78( ) Q Ç =,335 j/çevrim olur. QÇ WÇ,335 j/çevrim olur. diğer yandan çevrimin ortalama basıncı, m i bulma için ; WÇ PmV ifaesi ile yazılır. Buradan; Wç,335 m 2659,36 Pa = 2,66 MPa olara bulunur.- - V 5,02.0 P 4 Bu çevrime göre çalışan motorun güçünü bulma için ; P W.n.z Ç 60.2, eşitliğini yazara, P =,25 Kw olara bulunur. 44

52 Net güç ise, motor gücünden, omresör için harcanan güçün çıarılması ile elde edilir. Buna göre; P NE P - P K P NE,25-6,78 04,47W olara bulunmuş olur urbo Komresörlü Bir Dizel Motorunun Çevrim Analizi urbo omresörlü bir dizel motorunun çevrim analizi yaılıren, hesalamalarda olaylı olması için şu abuller yaılır:. Çevrimde ullanılan hava her notada ideal gaz abul edilir, yani V = mr denlemini sağlar. 2. urbo omresör ve motorda çevrime çevreden ısı geçişi yotur, yani çevrim adyabatitir. 3. Çevrimde yanma odasında alan art (yanmış) gazların etisi ihmal edilir. 45

53 Şeil 2.0. urbo omresörlü motorun teori P-V diyagramı Şeil 2.0 da teori PV diyagramı görülen çevrimde hava filtresinin direnci ihmal edilirse çevre basıncı, omresör giriş basıncı olara abul edilebilir. Komresöre çevre basıncında giren hava, adyabati olara basıncına adar sııştırılır. Komresör basınç oranı A K, motor sııştırma oranı omresöre giriş şartları; ile gösterilirse, P 0 = çevre ε V 0 VhA 0 = çevre ε - Komresör çıış şartları 46

54 P = A. P 0 - ε V.Vh A 0 ε - ifadeleri ile gösterilir. Komresörde, havanın sııştırılması esnasında harcanan enerji (entali farı); Δh P0 V0 - A - - Bir öncei çevrimden silindirde alan yanmış gazlar, silindire dolan taze havayı irletir. Bu gazların silindirde adyabati olara sııştırılmasından sonra elde edilen değerler; 2 V 2 2 V ε.ε.ε - ifadeleri ile bulunabilir. Komresör tarafından gönderilen basınçlı havanın silindire dolması sırasında iston üzerinde yaılan iş; W 0- = (P P 0 ).V h Silindire dolan gazların notasından 2 notasına sııştırılması sırasında istona verilmesi gereen iş de; 2 2 PV 2 P.dV P.dV V2 V W 2.28 şelinde yazılabilir. Silindirdei gazın tolam ütlesi ile üsürtülece yaıtın ütlesi; m m h y PV R mh 4,74.H 47

55 ifadeleri ile bulunabilir. Yanma, sııştırılara basıncı ve sıcalığı artan hava içine yaıt enjesiyonu ile sağlanır. Yanma sonucu oluşan ısıyı hesalama için, üsürtülen tolam yaıt mitarının X f adarlı ısmının sabit hacimde, geri alan ısmının da sabit basınçta yandığını abul edelim. Buna göre sabit hacimde oluşan ısı için; Q sv = m y. X f. H u = (m y. X f + m h ).C v. ( 3-2 ) Sabit basınçta oluşan ısı; Q s = m y. (- X f ). H u = (m y. ( X f ) + m h ). C.( 4 3 ) Çevrime sürülen ısı mitarı ise; değerler; Q to = Q sv + Q s Şelinde ifade edilebilir. 3 notasında sabit hacimde yanma ile elde edilen V 3 V myxf Q sv m h C v myxf m h m h Ve 4 notasında sabit basınçta yanma sonu değerleri; 4 = m y. Q - Xf s m h C V 4 4 V3. 3 mh - Xf mh X f.my m y ifadeleri ile bulunabilir. Sabit hacimde yanan gazların V 3 hacminden V 4 hacmine genişleren Piston üzerinde yatıları iş; 48

56 W P.dV P4. V4 V3 sabit basınçta yanmadan sonra A.Ö.N. ya adar 3 adyabati olara genleşen gazların 5 notasındai durumu; V 4 V V V V V Bu sırada genleşen gazların iston üzerinde yamış olduları iş de; W 5 P4.V P.dV V5 V4 4 - ifadeleriyle hesalanabilir. Piston A.Ö.N ya yalaşıren egzoz suabı açılır ve gazların basıncı, türbin giriş basıncına adar adyabati olara düşer. Bundan sonra türbin anatlarında yine adyabati olara genleşen gazların basıncı, türbin çıış basıncına, rati olara çevre basıncına (P 7 = P 0 ) adar düşer. Pistonun, Ü.Ö.N ya hareeti ile silindirde alan diğer gazlar da türbine doğru süürülürler. ürbin giriş basıncı bilinmediğinden, hesalara genellile türbin giriş basıncından başlanır. Bunun için, türbinde gazların genleşere bıratığı enerjiyi, omresörde gazların sııştırılmasında ve silindirlere süürülmesinde harcanan enerji ile eşitleme gereir. Buna göre; Δh Δh t Δh h değeri, 2.23 de gösterilmişti. η.η t.ηm ηg h t değeri için de; Δh t - P 6 V 6 - P P Δh ηg 49

57 İfadesi ullanılabilir. buradai 6 notası, türbin giriş değerini.7 notası ise türbin çıış değerlerini göstermetedir. ifade üstel fonsiyon ihtiva ettiğinden iterasyon yamadan hesalanması mümün değildir. Bu durumda P6. V6,6 nın hesalanmasında sayısal değerler ile bilgisayar rogramını ullanı, iterasyon yaılması gereir. İterasyonda P6 değişen olara alınırsa V 6 V 5 P P 5 6 V 7 V ifadesi yazılara P 6 değerini bulma için P O ve P 5 arasında yarıya bölme yöntemi uygulnaır.her seferinde bulunan h t değeri h değeri ile muayese ettirili, aradai farın tolerans değerinden üçü olduğu P 6 değeri bulunduğunda iterasyondan çıarılır. Bundan sonra, 6 değeri de ; P 6.V V 5 V 6 - ürbin girişindei, yani 6 notasındai basınç ve sıcalı değerleri hesalanmış olur. ürbin çıış değerleri de; 7 V V V V şelinde ifade edilebilir 50

58 3.6. ürboomresörün motora eşlenmesi ürboomresörü motora eşleme için ço sayıda metot mevcuttur. Burada, sadece bir metot üzerinde durulaca ve bu metot üzerinde açılamalar yaılacatır. Şeil-6.33 görülmetedir. te tii omresörün arateristileri Brada görülen verim degerleri, güç degerleri ile degiştirilebilir. buna göre omresör gücü ; mc (02 - ) veya, P 0 P m R - P P şelinde ifade edilebilir.aynı ifade 0 aşagıdai şeilde de yazılabilir. P 0 P 0 = η m P 0 0 P P R - Buradai, P 0 P 0 eğrileri, gösterilmetedir.türbin gücü için, P m c veya; P P 02 0 P e arşı Şeil 6.35 (d) de 03 04' P m c P 03 - P P P m 03 c - P P

59 İfadesi yazılabilir. ürbin arateris tileri, normal olara şeil 6.34 (a) ve (c) de gösterildiği şeilde verilir. Kanat hızını gaz hızına oranı yeniden düzenlenibilir. V aşağıdai gibi V V V 2c DN 03 04' 2 2c 03 - DN P P V V 2c D 2. - N P P eşitliği elde edilir. Buradai D, türbün rotor çaını ifade etmetedir. ürbin için aan ütle arametresi, aşağıdai şeilde ifade edilir. m P O4 03 m P P. P Şeil 6.34(a) dai basınç / ütle aış areteristileri, şeil 6.35 (e) de gösterilen şele transfer ediliri. (6.63) dei türbin güçü aramerteresi şeil 6.35(e) dei basınç/ütle aış eğrileri ile şeil 6.34 (c) dei verim eğrisinden değerlendirili (6.64) ifadesinide ullanara şeil 6.35 (f ) görülen eğriler elede edilebilir. ürbo omresörün motora eşlenmesi işlemi bir denem yanılma hesabıdır. Örnegin belirli bir omresör basınç oranı, P P 02 0 ile başlanı, hava aış oranı, (m h ) için oresör basınç oranı tesit edilebilir. Buradanda hava/ yaıt oranı H /Y, yaıt aış oranı (m y ) den, 52

60 H Y m m h y bulunabilir. Şeil 6.35 (b) de hava/yaıt oranından faydalanılara, sıcalı yüselmesi tesit edilebilir. Yine hava / yaıt oranından faydalanılara, belirli bir motor için sıcalı yüselmesi, şeil 6.2 dei motor sıcalı yüselme fatörü K yı belirlediten sonra (6.23) ifadesinde yerine onulara ta bulunabilir. Eşleme olayı rogram başında motorun tale ettiği mitarda hava temin edebilece omresör devri için güç tahmini ile başlamatadır. Şeil 6.35 (d ) den tahmin edilen güç ve devir için omresör hava debisi m ve şeil 6.35 den de omresör basınç oranı P P 02 0 tesit edilir. Bulunan bu değerlere göre hava/ yaıt oranı, motor hızı, egzoz gazının silindirden çıış sıcalı ve basıncı da değişir. Diğer yandan türbin gücü, egzoz gazı çıış sıcalı ve basıncına bağlıdır. ürbün gücü ile omresör gücü arasındai bağıntı P P K, M bu bağıntıya göre türbin, omresör için tahmin edilen güce, meani ayılar ilave edilditen sonra bulunan gücü verebilmelidir. ürbin girişindei; aışan debisi m m m sıcalı, h y ( ) 03 = şeilinde ifade edilebilir. Buna göre şeil 6.35 (f ) den bulunan m,değerine göre, tahmin edilen türbo omresör devri için, türbin gücü bulunur. Bulunan türbin gücü, meani ayılardan sonra, rogram başında tahmin edilen omresör gücüne, toleranslar dahilinde, eşit olmalıdır.şayet P P, ise eşlenme işlemi tamamlanmı demetir. Asi halde türbin için bulunan güç ve devirle omresöre dönülere yeni bir omresör gücü ile çevrim değerleri yeniden hesalanmalıdır. Buradai muayese rametesi, omresör ve türbin güçleri olduğu gibi, omqresör M K 53

61 ve türbinden aan aışan debileri veya başlangıçta omresör için tahmin edilen omresör basınç oranıda tahmin edilebilir. Komresör arateristileri ürbin arateristileri 54

62 ürbin arateristileri 55

63 urboomresör ile motorun eşleşmesi Egzoz gazının ortalama ve silindirden çıış sıcalığı ürbini döndüren enerji egzoz gazları tarafından temin edilir. Dolayısıyla, türbin gücünün hesalanabilmesi için türbin girişindei egzoz basınç ve sıcalığının bilinmesi geremetedir. Egzoz basınç ve sıcalığı zamanla dalgalanara değiştiğinden, türbinde elde edilebilece entali düşmesi de, bunu tai edere zamanla değişecetir. urbo aşırı doldurma sistemlerinin termodinami analizlerinde ullanılma üzere, egzoz gazlarının silindirden gerçe çıış sıcalıları ile ortalama bir egzoz gazı sıcalığı elde edilebilir. Egzoz zamanının başlangıcında, iston A.Ö.N ya doğru ilerleren, egzoz suabının açılmaya başlaması ile silindirdei egzoz gazları egzoz manifoldundai hacme genişlerler. Egzoz zamanını il safhası olan bu eriyot Egzoz Gazlarının Silindir Dışına Genişlemesi olara isimlendirilmetedir. Egzoz gazlarının silindir dışına genişlemesi eriyodunda, silindir içindei basınç ve sıcalılar ile gazın egzoz suabından dışa aış hızı devamlı değiştiğinden dolayı,bu eriyot esnasındai gaz dinamiği analiz işlemleri olduça arışıtır. Dolayısıyla, genel çevirim analizinde esas alınaca olan ortalama egzoz gazı sıcalığı, bu eriyot esnasında egzoz manifolduna giren gazların anlı ütle ve sıcalılarının entegrasyonu ile elde edilir. Bu olayın analizi için egzoz manifoldundai basıncın sabit olduğu ve egzoz zamanı sonunda da manifolddai sıcalı dağılımının üniform olduğu abul edilsin. ŞEKİL 6.9 dan da görüldüğü gibi, egzoz gazı suabın açıldığı 5 notasında serbest bıraılara, türbin giriş basıncı olan 3 notasına adar 56

64 genişletilmetedir. Egzoz zamanı gazların serbest bıraılma sıcalığından daha düşütür anca, gazların egzoz suabından gelişleri esnasında gaz aış alanın ısıtlanmasından dolayı, egzoz manifoldunda 5 sıcalığından daha yüse sıcalılara ulaşabilir. Silindir duvarlarından ısı transferi olmayan, ideal bir motorda, bu işlem, ŞEKİL 6.0 da i gibi, biraç safhaya ayrılabilir. ) Egzoz açıldığında ( ideal motorda, iston A.Ö.N da ien sonsuz hızda), bir ısım egzoz gazı, silindir içindei basınçtan dolayı egzoz suabına doğru hamle edere silindirden egzoz manifolduna aar. Böylece, silindir içindei gazlar izoentroi olara manifolda genişler. Manifolda genişleme esnasında, silindirden çıan egzoz gazlarının enerjisi, egzoz suabnından geçişleri esnasında hız enerjisine dönüşür ve daha sonra manifold içinde meydana gelen girda hareetlerinden (türbilans) dolayı, hız enerjisi terar ısı enerjisine dönüşmetedir. Bu durumun daha olay anlaşılabilmesi için, ŞEKİL 6.0 da i şemati sistemde, egzoz suabı arasına P3 geri basıncı ile itilen hayali bir iston yerleştirilece olursa, egzoz suabı açıldığında, hayali yerleştirilen P2 istonu, egzoz borusu içindei basınç P3 basıncına dönüşünceye adar, sağa doğru itilir. Bu durumda, silindir içindei P asıl istonu A.Ö.N da yerinde sabit durmatadır. ŞEKİL 6.0 (b). Bu notada P asıl istonunun onumu önem arz etmetedir. 57

65 Yuarıdai ifadenin sayısal sonuçlarının görünmesi için g =.3, 5 =200 K ve 3/5 =/4 olara verilse, bu sayısal değerler ile egzoz gazı türbin girişi sıcalığı; 3 =200(-0,3/,3(-/4) =992 K olara bulunur. Aynı sayısal değerler, adyabati genişleme ifadesine tatbi edilirse ; 3 = 5 P P 3 5 g g = ,23 =87 K 58

66 Sonucu bulunmuş olur. Aslında egzoz suabından çıan egzoz gazlarının egzoza genişlemeleri esnasında yüse gaz aışı hızlarından dolayı, silindir aağındai soğutma analları ile izolasyonu iyi yaılmamış egzoz manifoldu ve gaz tribünü çevresine olan ısı aybı ihmal edilmeyece adar büyütür. Bu ısı ayıları göz önünde bulundurulaca olursa, türbin giriş sıcalığı egzoz gazlarının adyabati genişleme sıcalığı ile yalaşı olara elde edilebilir. 3 = 5 P P 3 5 g g ifadesi yazılabilir. Ortalama egzoz gazı sıcalığının belirlenebilmesi için Benson un önerdiği metotta ise, silindire üsürtülen yaıt mitarı ile orantılı olara elde edilen, K sıcalı yüseltme fatörü ullanılmatadır. Bu metodun açılanabilmesi için ŞEKİL 6. dei ontrol sisteminde mh debisindei hava ile my debisindei yaıtın motora girdiği ve motordan çıan egzoz gazının türbine girmeden önceientalisinin h 03 olduğu varsayılsın. Sadece motorun bulunduğu ontrol sistemine termodinamiğin birinci anunu tatbi edilirse ; Q W m. h m. h s ç ç G G Burada, dışarııaan egzoz gazı ütlesi ( m ), motora giren hava ütlesi ( m ) ve yaıt ütlesi ( m ) nin tolamı olu; y ç h m = m + ç h m y şelinde ifade edilebilir. Entali ii teoriden ibarettir. Birisi standart şartlardai ( yani atm ve 298,5 K dei ) teşeül oluşum formasyon imyasal entalidir. h f 298. Diğeri hissedilebilir entalidir. 59

67 Şeil 6. Ortalama egzoz gazı sıcalılarının hesalanabilmesi için ontrol sistemi h h 298 c 298 P d Böylece sıcalığındai tolam entali; h h f 298( h h298) 60

68 h f 298 c 298 d h f 298 c ( 298) olur. Son denlemde ullanılan ; c c 298 ( d 298) Ortalama özgül ısıdır. Yanma ürünleri ü, hava h, yaıt y,ile indislenirse giren reatanların entalisi ; m g. hg my hf 289 c( ) m y h hf 289 c( 02 (6.8) Çıan ürünlerin entalisi ; 289) h m h 289) ç ç ( my mh ) h f 289 c ( 03 u (6.9) Açı sistem için enerji denlemi; cv Q W ( H o ) ç ( H o ) g t sağ taraftai birinci terim sıfır alınabilir: Q W ( my mh ) hf 289u my hf 289 y mh hf 289 h Q W ( m Y m h ) c u ( ) m y c y ( ) m h c h ( ) ( m y m h ) h f 289 u m y h f 289 y m h h f 289 h 6

69 (6.0) Burada sağ taraftai öşeli arantezli ifade (Standart Reasiyon Isısı)*(Yaıt Debisi) dir. my hr ( my mh ) hf 289 u my hf 289 y mh hf 289 h (6.) ermodinami sistem tarifinde çıan ısı negatif işaretlidir. Denlemde ; Q Q L (6.2) Olara QL ozitif bir asayı olara ullanılabilir. Ayrıca standart reasiyon ısısı, tariften dolayı egzotermi reasiyonlarda negatif işaretlidir. Bunun yerine ozitif değerli H u alt ısı değeri ullanılabilir. h = H (6.3) R u Bunlar ullanılırsa (6.0) denlemi; m y H (6.4) u Q L W ( my mh ) c ü ( ) myc y ( ) mhc h ( ) şeline dönüşür. Motorun termi verimi ; = m W y S H u (6.5) şelinde ifade edilebilir. Isı ayı yüzdesi L ; L m Q y L H u (6.6) 62

70 ifadesiyle gösterilebilir. Şayet olduğu abul edili (6.4) L eşitliği ( m y m h ) c E terimi ile bölünürse; m h m y m y H c u u m c h h ( L ) 03 m m c h h E 02 (6.7) eşitliği veya ; (( m h / m y ) Q c y E E 03 ( m m h h / m / m y ) y c c h E 02 (6.8) ifadesi ile elde edilir. Buradai m / m genel hava/yaıt oranını h y c c h E de ortalama özgül ısıların oranını ifade etmetedir. ( m m h h / m y y / m ). c c h E terimi, normal hava/yaıt oranı ve sıcalı değerlerinde, 0,92 ile,00arasında değişir. Buna göre (6.8) ifadesi için, yalaşı olara; ( m m h h / m / m y y ). Q c y E E (6.9) Eşitliği yazılabilir. Eşitlitei Q c y E E gurubu, termi verim ve ısı ayıları ile ilgilidir. ermi verim hava /yaıt oranı ile, ısı ayılarıda hava/yaıt oranı ve hız ile değişir. Buna göre ; 63

71 K = Q c y E E (6.20) eşitliği yazılırsa, buradan belli bir motor için; K K( m / m, n) h y (6.2) ifadesi yzılabilir. Böylece; K ( m h / my ) (6.22) veya ; K ( m h / m y ) (6.23) ifadesi yazılabilir. Şeil 6.2 de, tii bir motorun çeşitli hava/yaıt oranları için belirlenen K dereceleri görülebilir. Yüse hava/yaıt oranlarında, geniş bir sahada hemen hemen sabit olan K,düşü yaıt/hava oranlarında hızla azalmatadır. Bunun sebebi, yanma şartlarının ötüleşmesi ve bir ısım yaıtın ise hiç yaılmadan dışarı atılmasıdır. Yuarıdai ifade için terar incelenece olursa; = L t (6.24) olduğu görülür. Buna göre; t L E 64

72 olduğundan bu ifadedei enerjinin bir ölçüsüdür. terimi, motorun egzoz gazlarında elde edebilece 03 sıcalığı türbin girişinden öncei ani egzoz gazı sıcalığı olmayı, ortalama türbin veriminin (6.) ifadesindei anlamında ullanılabilece ortalama egzoz gazı sıcalığıdır. K(C ) m h/ m y Şeil 6.2 motor sıcalı yüseltme fatörü K Basit urbo Doldurma Sistemi Basit bir turbodoldurma sistemi şemati olara şeil de görülmetedir. Komresyon tarafından atosferden emilen hava, 0 basıncından, 02 basıncına sııştırmata ve bu esnada sııştırılan havanın sıcalığı da 0 den 02 ye yüselmetedir. Daha sonra, ara soğutucuda soğutulan hava, motor silindirlerine girmetedir. 65

73 Şeil 6.3 Basit bir turbodoldurma sisteminin görünümü Motor silindirlerini ter eden egzoz gazı, büyü bir egzoz manifolduna veya egzoz gaz tolayıcısına, ortalama bir 03 basıncı ve 03 sıcalığı ile girer. Daha sonra bu gaz, türbin anatları arasında, 04 geri basıncına adar genişletilir. Burada omresör, türbin tarafından döndürülmetedir. ermodinamiğin birinci anunu uygulanara yaılaca termodinami analizler sırasında, omresör ve türbin ayrı ayrı sistemler olara abul edilece ve her iisinde de güç için ozitif değerler ullanılacatır. Meani ayılarla birlite, omresyon işi türbin işine eşit olduğu zaman sistem dengededir. ürbin gücü gösterilirse, bu dengede; P ve omresör için gereli olan güç de P. P (6.25) K m P K ile 66

74 şelinde ifade edilir. Bu ifadedei m, turboomresörün meani verimidir. Meani ayılar genellile, turbo omresörün yatalarındaı sürtünme ayılarıdır. Komresör için gereli güç, (5.4) ifadesinde verildiği gibi; P K m c c K (6.26) ürbin gücü ise; P m. c. c g (6.27) İfadesi ile gösterilir. Bu ifadedei, egzoz gazlarının debisini, P türbin gücünü, m c motordan çıan c g egzoz gazlarının sınma ısısını, 03 egzoz gazlarının motordan ortalama çıış sıcalığını, 04 de egzoz gazlarının türbinden gerçe çıış sıcalılarını göstermetedir. Şeil 6.4 ürbinin V ve s diyagramları Şeil 6.4 da görüldüğü gibi türbin anatları arsında genişleyen gazın basıncı 03 ten 04e, sıcalığı da, 03 ten 04 de düşmetedir. 04 sıcalığı, izoentori durum değişiliğindei ilişiler ile ; 67

75 g g şelinde ifade edilir. Diğer yandan türbinin izoentroi verimi ; Gerçe Entali Düşmesi / izoentroi Entali Düşmesi ( 6.29) 03 ' 04 Şelinde ifade edilir. Diğer yandan türbindei gerçe sıcalı düşmesi; (6.30) ( ' ) Şelinde yazılabilir. Bu ifade, yuarıdai türbin gücü eşitliğinde yerine onulursa; P mc. cg. ( ' ) (6.3) ifadesi elde edilir. Bu ifadedei 04' yerinede yuarıdai eşitli yazılırsa; P m. c c g g g (6.32) Eşitliği elde edilebilir. Denge durumu ifadesinde; P. P K m dir. Bu ifadedei omresör ve türbin güçleri için, yuarıdai eşitlileri yazaca olursa; 68

76 m c c K m. c c g.. m g g (6.33) eşitliği elde edilir. Bu eşitlitei geriye alan terimler de eşitliğin diğer yanına yerleştirilirse ;, m ve K terimleri eşitliğin bir yanına,. m. K m m h c c c g g g (6.34) ifadesi elde edilmiş olur. Bu ifadedei. terimi, turboomresörün m. K genel verimi olara isimlendirilir ve üsürtülen yaıtın iütlesi ihmal edilirse K ile gösterilir. Bu ifadede eğer m m ve bununla beraber c c g ve h c =g abulleri yaılırsa, turboomresörün genel verimi K için ; K g g (6.35) için, İfadesi yazılabilir.. bu ifadeden faydalanara omresör basınç oranı

77 02 0 K g g (6.36) ifadesi yazılabilir. Bu ifade yaından incelenece olursa turboomresrlü aşırı doldurmanın bazı önemli fizii durumları görülebilir. Bu ifadedei il göze çaran nota daha yüse bir turboomresör verimi K, daha yüse bir omresyon basınç oranını buna benzer olara yine daha yüse bir türbin giriş sıcalığı ve daha büyü bir türbin genişleme oranı daha yüse bir omresyon basınç oranını vermetedir. İçten yanmalı motorlarda, egzoz gazı çıış sıcalığı, fren termi verimine ve ısı ayılarına bağlıdır. ermi verimin yüselmesi, egzoz gazı sıcalığının düşmesine, ısı ayılarının azalması ise yüselmesine sebe olur. Motorun termal yüü arçalarda sıcalıtan dolayı meydana gelen gerilmeler, egzoz gazı sıcalığına bağlı olu, bu sıcalığın belli bir değeri geçmemesi gereir. Bu sebeten dolayı omresör basınç oranını yüseltme için egzoz gazı sıcalığını yüseltme e tasfiye edilmez. ürbin genişleme oranı artırılırsa, türbin üzerinden daha fazla iş yaılmış olur ve böylece omresyon basınç oranı da artmış olur. Mamafih türbin genişleme oranı için de bir sınır vardır. Bu oran, esinlile omresyon basınç oranından büyü olmamalıdır. Asi halde, dört zamanlı bir motorda daha yüse bir egzoz geri basıncı, ilave omalama aybına ve ii zamanlı motorda ise sonradan bir ters süürme olayına sebe olabilir. Özellile ii zamanlı motorlarda türbin genişleme oranı, omresör basınç oranından daima daha düşü olmalıdır. Son olara ana arametre olan turboomresör verimine baıldığında, turboomresörün veriminin yüse olduğu yerde, omresör basınç oranının da yüse, düşü olduğu yerde ise, omresör basınç oranının da düşü olduğu görülür. Şeil 6.5 dei, basit turbodoldurma sisteminde bulunan egzoz gaz tolayıcısındai sıcalı ve basınç değerlerinin üniform ve sabit olduğu abul ediir. 70

78 Bu durum ratite böyle değildir. Egzoz gaz tolayıcısının hacmi büyüdüce, buradai basınç ve sıcalı değerleri zamanla daha değişi,ünüform ve sabit olmaya yalaşır. Bu durumun asine, egzoz gaz tolayıcısını hacmi üçültülece olursa, tolayıcıdai sıcalı değerlerindei değişim ço fazlşa olacatır. Küçü hacimli egzoz gaz tolayıcısı ile birlite, şayet türbin lülesi aış alanı, egzoz suabı efetif çıış alanına oranla daha üçü olursa, egzoz gaz tolayıcısındai basınç ço yüse ve egzoz suabı açılma oranına göre de, ço değişen olacatır. Anca, böyle bir sistemden elde edilen ortalama basınç, büyü sistemde elde edilen ortalama basınç ( 03) ten daima daha yüse olaca ve böylece aynı işten daha fazla iş elde edilebilecetir. İdeal durumda, egzoz gaz tolayıcısını ortadan aldırara, egzoz suabı çıış ortu türbin lülesi olara abul edilse yine türbin girişi doğrudan egzoz suab ortlarıyla irtibatlandırılırsa, egzoz gazındai mevcut enerjinin masmumundan faydalanma imanı bulur. Egzoz gazindai enerjiden masimum faydayı sağlayan turboomresörlü aşırı doldurma sistemi, ideal turbo doldurma sistemi olara adlandırılır. 7

79 3.6.4 Dizel motorlarında değişen geometrili turboomresör ullanımının motor arateristilerine etisinin deneysel olara incelenmesi Özetle Değişen geometrili tribünler (VG), gelişmiş yeni nesil dizel araçlarında her geçen gün artara ullanılmatadır. Çünü VG ler, motorun ani hız ve yü değişimlerini arşılayaca tei hızını sağlayabilen bir otansiyel taşırlar. Motorun ani ivme değiştirmesi sırasında, ani ivme değişimini arşılayaca şeilde içeri dolgu alınmasına e olara, manifold basınç farlılılarının esin bir ontrolünü de sağlayara zararlı emisyonları da azaltabilmetedir. Bu çalışmanın amacı egzoz turbo omresöründe özellile düşü devirlerde manifold basıncını yüseltere silindir içerisine gönderilen dolgu mitarını artırmayı amaçlayan değişen anatçılı turboomresör olara adlandırılan aşırı doldurma yönteminin taşıt ve motor arateristilerine olan etisini incelemetir. Şasi dinamometresi üzerinde yaılan testler sonucunda, VG li motorun moment, güç ve yaıt eonomisinde iyileşmeler gözlemlenmiştir. Bununla birlite, VG li moturun HC, CO, NOx, ve CO2 emisyonlarında iyileşmeler tesit edilmiştir. Bir ço motor tasarımcısı ve meanizmacısının firi, aşırı doldurmanın içten yanmalı motorların erformanslarının arttırılmasında en etili yol olduğu doğrultusundadır. Bu metot eletroni ontrollü am meanizmaları, yüse omresyon, multi-arbüratörler, sıca yaıtlar, düzenlenmiş emme ve egzoz boruları gibi bilinen yöntemlerden daha eilidir. Mümün olabilece uzun ömür ve güvenilirli gibi fatörler diate alındığında, motor gücündei artış teori olara 3 atına adar çıabilmetedir. Anca silindirdei masimum basınç, iston ve silindirdei arçaların meani ve termal muavemetleri ile yağlama yağının termal muavemeti tarafından sınırlandırılmatadır []. Belirli bir çıış gücü için normal emişli bir motorla aşırı doldurmalı bir motor arşılaştırıldığında, aşırı doldurmalı motorlar aşağıdai avantajlara sahitirler. Bununla birlite, aşırı doldurmanın avantajlarından tam olara faydalanma için çeşitli zorlular da mevcuttur. Bunlar [2], [3]; 72

80 . Maliyet yüsetir, 2. Daha büyü termal ve meani yüler oluşturur, 3. Daha büyü moment arateristileri meydana getirir, 4. İvmelenme esnasında sistem etin bir şeilde ullanılamaz, 5. Yüse motor devirlerinde yüse türbin hızından dolayı hava geretiğinden daha fazla sııştırılmatadır, 6. Düşü motor devirlerinde ise türbin gereen devir sayısına ulaşamadığı için hava âfi mitarda sııştırılamamatadır. Bu nedenlerden dolayı motorun erformansı arzu edilen seviyelere ulaştırılamaz. Değişen anatçıların sağladığı avantajlar ise şöyle sıralanabilir [3];. Düşü devir sayıları alanında yüse bir motor gücü mevcuttur. Çünü egzoz gaz aışı değişen anatçılar vasıtası ile ontrol altında tutulmatadır. 2. Düşü bir egzoz gazı arşıt basıncı türbin içerisinde yüse devir sayıları bölgesinde oluşmata ve alça devir sayılarındai alanda dahi daha iyi güce sahi olunması daha düşü yaıt sarfiyatına neden olmatadır. 3. Emisyon değerleri azalmata, çünü tüm devir sayısı alanlarında otimum bir yüleme basıncı oluşmata ve bu suretle de daha iyi bir yanma elde edilmetedir. VG nin, gözlemlenen faydalarına rağmen, yeni tenoloji maliyetlerinin yüse olmasından dolayı, VG lerin üretimine yöneli uygulamalar da sınırlı almatadır [4]. Anca gelişen tenoloji düzeyi ile birlite VG sisteminin geliştirilmesinde gösterilene çabalar da artış göstermetedir. VG tenolojisi temelde turbo gecimesini azaltma ve düşü hızlardai motor torunu iyileştirme için düşünülmüş bir metottur. Yaılan il çalışmaların çoğunluğu, düşü motor hızını inceleyere, ademeli yü değişimi gibi motorun ararlı durum erformansını ve tei hassasiyetini etileyen deneysel yöntemlerin betimlenmesi üzerine gerçeleştirilmiştir [5]. 73

81 Wolswagen AG firmasında,,6 L, 4 silindirli, türbülanslı yanma odasına sahi bir dizel motorunda, değişi aşırı doldurma sistemleri denenmiş ve çeşitli sonuçlar alınmıştır. Deneyler sırasında enjesiyon sisteminde bir değişili yaılmamış ve masimum besleme basıncı, aynı masimum ütleyi verece şeilde, farlı dolgu sıcalıları ullanılara ayarlanmıştır [6]. Kontrol yöntemleri, motor hızına aralel olara tribün alanının artırılmasını ve ararlı-durum verilerinden elde edilen ivme değişimlerine uygun geçişlerin geliştirilmesini içermetedir. Bunlardan farlı olara, sistemin dinami erformansının deneysel analizine yöneli olara, atuatör tasarımlarının VG ye olan etileri de araştırmalara dahil olmuştur [7]. Son zamanlarda VG, dizel motorlu ağır vasıtaların NOx emisyonlarının azaltılmasında EGR uygulamalarına yöneli bir metot olara terar ilgi çemeye başlamıştır [8]. VG ve EGR arasındai ilişiyi geliştirilere, daha fazla tor artışı sağlanabilme otansiyelini incelemiştir. Yüse hızlı üçü motorlar için, dinamometre deneylerini ve ontrol algoritmalarını ullanara, değişi VG-EGR denetim şemalarının arşılaştırmalı analizleri sunulmuştur [9]. Bu çalışmada VG li ve VG siz ii taşıtın, erformanslarının ıyaslanması yaılmıştır. Giriş bölümünde, gelenesel aşırı doldurmanın ısıtlı yönleri, VG ile gerçeleştirilen aşırı doldurma ile sağlanabilece yararlar ve onu ile ilgili yaılan çalışmalar haında bilgiler verilmetedir. İinci bölümde VG in tanıtımı yaılmatadır. Üçüncü bölümde, VG sistemi deney düzeneği ve deneyleri anlatılmatadır. Deneysel çalışma bölümünde, VG li ve VG siz yaılan deneysel çalışmalar verilmetedir. Sonuç bölümünde, VG sisteminin taşıt erformansı açısından sağladığı yararlar belirtilere, bundan sonra bu onuda yaılaca çalışmalar haında öneriler sunulmatadır.. Değişen Geometrili urboomresör Yaısı Egzoz gazında ısı ve hareet enerjisi bulunmatadır. Bu enerjiler, turboomresörün türbinini çalıştırmata ullanılır. Bu sayede emilen hava sııştırılır ve her bir devirde silindir içine daha fazla hava ve bu suretle de daha fazla 74

82 osijen yanma odacığına girebilir. Daha fazla osijen sayesinde ise daha iyi yanma mümün olur. Şeil 2.. urboomresörün çalışmasını gösteren şemati resim Gelenesel turboomresörler için ii ayrı roblemli alan bulunmatadır. Bunlar; Yüse motor devirlerinde yüse bir türbin devir sayısı oluşmatadır. Dolayısıyla hava geretiğinden daha fazla sııştırılmatadır. Düşü motor devirlerinde ise türbin gereen devir sayısına ulaşamadığı için hava afi mitarda uvvetli şeilde sııştırılamamatadır. Bu nedenle de motor arzu edilen güce ulaşamamatadır. Üst devirlerde egzoz gazı belli bir basınç değerini aştığında yaısal bir çözüm olara ullanılmaya başlanan tahliye suabı açılara omresör basıncını sınırlar. Bu suretle havanın masimum notaya adar sııştırılması engellenir ve motor tam yüte çalışma arateristiğine ulaşır [7]. Alt devir sayısı alanlarında ise bu sistemin herhangi bir etisi yotur. 75

83 Şeil 2.2. ahliye suabının çalışması ahliye suabının motorun düşü devirlerinde çözüm olmaması nedeniyle; hem düşü hemde yüse devirlerde çözüm olabilece değişen anatçı sistemi geliştirilmiştir. Değişen anatçılar türbin içerisine yerleştirilmiştir. Bu değişen anatçılar vasıtasıyla türbin üzerine eti eden egzoz gaz aışı ontrol edilebilir [3]. Değişen anatçıların sağladığı avantajlar ise şöyle sıralanabilir; Düşü devir sayıları alanında yüse bir motor gücü mevcuttur. Çünü, egzoz gaz aışı değişen anatçılar vasıtası ile ontrol altında tutulmatadır. Düşü bir egzoz gazı arşıt basıncı türbin içerisinde yüse devir sayıları bölgesinde oluşmata ve alça devir sayılarındai alanda dahi daha iyi güce sahi olunması daha düşü yaıt sarfiyatına neden olmatadır. Emisyon değerleri azalmata, çünü tüm devir sayısı alanlarında otimum bir yüleme basıncı oluşmata ve bu suretle de daha iyi bir yanma elde edilmetedir [3]. 76

84 Şeil 2.3. Değişen Kanatçılı urboomresörün şemati resmi [3]. Yüse doldurma basıncı arzu ediliyorsa; egzoz gazı aışının esiti türbin teerleği önünde yönlendirme anatçıları yardımı ile daraltılır. Egzoz gazı daraltılan esitten daha seri bir şeilde ama mecburiyetinde alacağından dolayı da türbin daha seri dönmeye başlar. ürbin devir sayısının yüselmesi ile birlite düşü motor devirlerinde dahi ihtiyaç olan doldurma basıncı elde edilmiş olur. Egzoz gazı arşıt basıncı ise, yüsetir. Şeil 2.4 de bu gösterilmetedir. Şeil 2.4. Doldurma basıncının egzoz gazı basıncı ve üçü anatçı açısıyla değişimi 77

85 Motor devir sayısı yüse ise; turboomesörün türbin esiti egzoz gaz aışına uydurulur. ahliye suabının durumuna ıyasla bu şeli ile egzoz gazı aımının tamamı tribün içerisinden geçirilebilir. Değişen anatçılar ise, ço büyü bir giriş esitini serbest bıraır. Bu suretle ihtiyaç olan yüleme basıncının aşılmamasına diat edilir. Egzoz gazı arşıt basıncı bu esnada düşer. Şeil 2.4 de bu gösterilmetedir. Şeil 2.5. Doldurma basıncının egzoz gazı basıncı ve büyü anatçı açısıyla değişimi 78

86 2. Deneysel Çalışma ve Sonuçlar VG li ve VG siz ii adet taşıtta, motor ve taşıt erformans testleri yaılmıştır. Deneylerde, motor ve taşıtların erformans arametleri ile birlite egzoz emisyonlarının ve emme manifold basınçlarının ölçüm sonuçları da aydedilmiştir. Deneylerde ullanılan taşıtlara ait özelliler Çizelge de gösterilmetedir. Çizelge Deney taşıtlarına ait özelliler Motor Kodu AGR BJB Motor Düzeni 4 silindir, sıra tii Motor Hacmi (cm 3 ) silindir, sıra tii Güç W/(d/da) 66/ /4000 or Nm/(d/da) 20/ /900 Ça (mm) 79,5 79,5 Stro (mm) 95,5 95,5 Sua sayısı 8 8 Sııştırma Oranı 9 9 Setan Sayısı min Ateşleme Sırası Kataliti Konvertör Var Var EGR Var Var Aşırı Doldurma Var Var Ara Soğutucu Var Var Partiül Filtre Yo Yo 79

87 Deney taşıtlarının test edildiği deney seti; şasi dinamometresi, otomotiv arıza teşhis seti ve emisyon ölçüm birimlerinden oluşmatadır. Şeil.3.. Deney tesisatı şemati resmi Deney standına onumlandırılan taşıtlar, yü altında çalıştırılara, belirlenen her bir devir için ölçüm sonuçları aydedilmiştir. Deneylerde Maha ELS çeer ölçümü yaabilen şasi dinamometresi ullanılmıştır. ELS 2000 dinamometresi renli eranlı bir iletişim abini ve bilgisayar lavyesi, bir ızıl ötesi uzatan umanda ve bir tambur içermetedir. İletim abinine bağlı bir hava soğutma fanı uzatan umanda ile çalıştırılabilmetedir. ambur, bir araba aldırıcı fuo aımı freni ve alama düzlemleri ile donatılmıştır. Bu dinamometre 260 m/saat e adar test hızlarında veya yolcu taşıtları için 260 W, amyonlar için 300 W ve motosiletler için 260 W teer çıış gücüne sahi taşıtların testine iman verir. Deneylerde VAS 5052 arıza teşhis test cihazı ullanılmıştır. Bu test cihazı Volswagen marasının arıza tesit cihazı olmala beraber, dizüstü bilgisayar üzerine elenen donanımla test cihazına dönüştürülmüş bir cihazdır. Eletroni araçların test edilmesinde ullanılan mobil bir teşhis cihazıdır. Üzerinde 2 Voltlu besleme aynağından enerji alır. Dounmati bir F erana sahitir. VAS

88 eletroni araç sistemlerinin arabirimlerinin ullanılmasını sağlama ve teşhisini yama, ontrol ünitesi arametrelerinin gözlemlenmesini, değiştirilmesini ve rogram güncellemesine olana verir. Volswagen firması tarafından ullanılan ve arıza test&teşhis cihazı ile birlite entegre halde ullanılan bir emisyon ölçüm aletidir. HC, CO, CO 2, O 2 ve lamda değerlerini ölçebilmetedir. Dizel motorlu araçlar için ullanılan, oti ti bir duman ölçüm aletidir. Duman yğunluğu haında yüzdesel olara bilgi sağlar. Deneyler, şasi dinamometresi üzerinde ve değişi hızlarda standart tuboomresörlü bir araç ve VG ye sahi bir araç ile gerçeleştirilmiştir. Deneylerde, önceden belirlenen taşıt ve motor hızı aralılarında, standart turboomresörlü ile VG li bir araç üzerinde motor erformansına, egzoz emisyonlarına, manifold basınçlarına etileri araştırılmış ve birbiriyle ıyaslanmıştır. Şeil 3.2. ve şeil 3.3 de VG li olan araç ile standart omresörlü olan aracın devir ve hıza bağımlı olara, manifold basınç değişimleri görülmetedir. VG li olan araç değişen anatçıları sayesinde düşü devirlerde bile istenen manifold basıncını sağlaren ayrıca her hızda ve devir aralığında standart omresörlü olan araca göre daha yüse bir manifold basıncı sağlamıştır. Aradai far düşü devirlerde VG li olan aracın anatçı açısını daraltmasıyla artmata, yüse devirlerde ise standart omresörün istenenden daha fazla basınç üretmesinden ötürü, tahliye suabının açılmasıyla yüse devirlerde de artmatadır. 8

89 Manifold Basıncı (mbar) Manifold Basıncı (mbar) SANDAR VG'li aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.2. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara manifold basıncına etileri SANDAR VG'li Motor Hızı (d/da) Şeil 3.3 VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara manifold basıncına etileri Standart turboomesörlü araç ile VG li aracın motor gücü değerlerinin hıza ve devire bağımlı değişimleri Şeil 3.4 de görülmetedir. Şeil 3.5. incelendiğinde motor gücü lineer bir artış tavrı sergilemele birlite, 50 m/h den 00 m/h aralığında, VG li araç ile standart omresörlü olan ıyaslandığında yalaşı 0 82

90 Motor Gücü (W) W lı bir farın olduğu görülmetedir d/da dan sonra aradai farın açıldığı görülmetedir. Şeil 3.4. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara motor gücüne etileri SANDAR VG'li Motor Hızı (d/da) Şeil 3.5. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara motor gücüne etileri Şeil 3.6 da VG li ve standart omresörlü aracın taşıt hızına ve motor devrine bağlı olara teerle çıış gücüne etileri gösterilmiştir. eerle çıış gücü, ii araçta ıyaslandığında her hızda VG li olan aracın, standart omresörlü olana oranla, yalaşı 8 W far meydana getirdiği ortaya çımatadır. Değerler incelendiğinde motor çıış gücü değerlerinden sürtünme gücü değerleri 83

91 eerle Çıış Gücü (W) eerle Çıış Gücü (W) çıarıldığında teerle çıış gücü değerleri de bulunabilir. Motor devir aralılarına baıldığında ise, 3000 devirden sonra VG li aracın güç eğrisi ile standart omresörlü aracın güç eğrisindei farın arttığı görülmetedir. SANDAR VG'li aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.6. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara teerle çıış gücüne etileri SANDAR VG'li Motor Hızı (d/da) Şeil 3.7. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara teerle çıış gücüne etileri Şeil 3.8 de VG li ve standart omresörlü araçlar motor momenti (tor) değerleri açısından ıyaslandığında, VG li olanın özellile düşü devirlerde daha fazla dolgu alınmasına izin verdiği için ürettiği tor un daha fazla olduğu 84

92 or (Nm) or (Nm) görülmetedir. Ayrıca ürettiği tor değerini daha yatay bir eğilimde sabit tuttuğu görülmetedir. Bu yatay tor eğilimi motoru ideal çalışma şartlarına yalaştırmatadır. Standart omresörlü olan aracın ise 70 m/h hızda ve 2000 d/da da VG li olan aracın tor değerlerine yalaştığı faat onun gibi yatay bir eğilim içerisinde olmadığı görülmetedir. SANDAR VG'li aşıt Hızı (m/h) Şeil 6.5. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara tor değerleri SANDAR VG'li Motor Hızı (d/da) Şeil 3.9. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara tor değerleri 85

93 Yaıt üetimi (lt/00 m) Şeil 3.0 da VG li ve standart omresörlü aracın taşıt hızına bağımlı değişen yaıt tüetimi değerleri görülmetedir. Her ii araç m/h hız aralığında birbirine yaın hareet ederen, 80 m/h hızdan sonra aradai far açılmatadır. Şeil 3. de bu ii araç, motor hızına bağlı olara yaıt tüetimi açısından incelendiğinde ise 3000 d/da a adar birlite birbirine yaın hareet ettiği, bu devirden sonra ise aradai yaıt tüetimi farının açıldığı gösterilmetedir. Bunun nedeni olara VG li motorun aynı devirlerde standart omresörlü ile ıyaslandığında tor değerinin yüse olmasından ötürü VG li motora sahi araç birim zamanda daha fazla yol aldığı için 00 m dei yaıt tüetimi düşmetedir. SANDAR VG'li 4,00 2,00 0,00 8,00 6,00 4, aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.0. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara yaıt tüetimine etileri 86

94 Yaıt üetimi (l/00 m) SANDAR VG'li 3,00 2,00,00 0,00 9,00 8,00 7,00 6, Motor Hızı (d/da) Şeil 3.. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara yaıt tüetimine etileri Şeil 3.2 de VG li aracın ve standart omresörlü lamda değerleri görülmetedir. Lamda değeri egzoz gazındai hava fazlalığını vermetedir. Başa bir deyişle gerçe hava yaıt oranının olması gereen hava yaıt oranına bölünmesiyle elde edilen değerdir. VG li olan aracın lamdası 70 m/h hız notasında minumuma ulaşmıştır. Standart turboomresörlü olan ise 60 m/h hız notasında minumum değerine ulaşmıştır. Bu notalar her iisi içinde masimum tor devrine arşılı gelmetedir. Şeil 3.3 de motor hızı açısından incelendiğinde ise VG li olan aracın her devir aralığında lamda değerlerinin standart omresörlüden daha fazla olduğunu görmeteyiz. Masimum tor un elde edildiği devir aralığında ise her ii motorun lamda değerlerinin azaldığı görülmetedir. 87

95 Lamda Lamda SANDAR VG'li 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2, aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.2. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan lamda değerleri SANDAR VG'li 4,5 4 3,5 3 2,5 2, Motor Hızı (d/da) Şeil 3.3. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara ortaya çıan lamda değerleri am yanma olmayan durumlarda meydana gelen CO gazı zehirli bir gazdır. Bu gazın oluşabilmesi için, reasiyon için yeterince zaman olmaması yada yeterince osijen olmaması geremetedir. Şeil 3.4 de VG li ve standart omresörlü aracların taşıt hızına bağlı olara gerçeleştirilen deneyde, ortaya çıan CO değerleri görülmetedir. 60 m/h ve 80 m/h hız notalarında VG li olanın standart omresörlüye oranla daha yüse olduğunu onun dışında ise standart omresörlü 88

96 CO (vol%) CO (%) olan aracın daha yüse CO değerlerine sahi olduğu görülmetedir. Şeil 3.5 de VG li olan aracın 3000 d/da dışında diğerine göre daha düşü CO değerlerine sahi olduğu görülmetedir. SANDAR VG'li 0,03 0,029 0,027 0,025 0,023 0,02 0,09 0,07 0, aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.4. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan CO değerleri SANDAR VG'li 0,035 0,03 0,025 0,02 0,05 0, Motor Hızı (d/da) Şeil 3.5. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara ortaya çıan CO değerleri Şeil 3.6 da VG li ve standart omresörlü olan araçların, CO 2 değerlerinin taşıt hızına bağlı olara değişimi görülmetedir. CO 2 yanma sonucu oluşan bir gazdır. CO 2 değerinin yüseldiği durumlarda CO oluşumu azalma eğilimine girecetir. 90 m/h notasının dışında VG li olan aracın CO 2 değerleri 89

97 CO2 (vol%) CO2 (%) yüse çımıştır. Şeil 3.7 e batığımızda ise 3200 d/da 4000 d/da aralığı dışında VG li aracın CO 2 değerlerinin daha yüse olduğu görülmetedir. SANDAR VG'li aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.7. VG li ve Standart omresörlü aracın taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan CO 2 değerleri SANDAR VG'li 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2, Motor Hızı (d/da) Şeil 3.8. VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara ortaya çıan CO 2 değerleri Şeil 3.9 de VG li ve standart turboomresörlü araçların, emisyon değerlerinde ortaya çıan HC oranının taşıt hızına bağımlı ve motor hızına bağımlı değişimleri gösterilmiştir. Şeilde standart omresörlü olan aracın HC değerleri, VG li olan ile ıyaslandığında 50 m/h ve 00 m/h notasında eşit onun dışındai 90

98 HC (m) HC (m) değerlerde ise, daha yüse olduğu görülmetedir. Şeil 6.6 da ise VG li olan araç ile standart omresörlü olan aracın HC değerleri ıyaslandığında devir aralığında eşit olduları, devir aralığında ise standart omresörün HC değerinin daha yüse olduğu, bu devirden sonra ise HC değerinin VG li olan araçta daha yüse çıtığı görülmetedir. SANDAR VG'li aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.9 VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara ortaya çıan HC değerleri SANDAR VG'li Motor Hızı (d/da) Şeil VG li ve Standart omresörlü aracın motor hızına bağlı olara ortaya çıan HC değerleri 9

99 Motor Gücü (W) Şeil 3.2 de VG li aracın tam anat açılığındai motor gücü değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri görülmetedir. Şeil incelendiğinde masimum motor gücü değerlerinin m/h aralığında 32 W seviyesine ulaştığı görülmetedir. 80 m/h dan sonra azalma eğilimine girdiği görülmetedir. Bu değerlerin VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum motor gücü değerleri ile ıyaslandığında ço düşü aldığı, ayrıca VG nin normal çalışma oşullarında 00 m/h dan sonra bile artma eğilimi içerisinde olduğu görülmetedir. Değişen anatçığın tam açı ozisyonu aşıt Hızı (m/h) Şeil 3.2. VG nin tam anatçı açılığındai taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan motor gücü değerleri Şeil 3.22 de VG nin tam anat açılığındai teerle çıış gücü değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, masimum teerle çıış gücü değerlerinin m/h aralığında 23 W seviyelerine ulaştığı görülmetedir. 75 m/h dan sonra ise azalma eğilimine girdiği görülmetedir. Bu değerlerin VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum teerle çıış gücü değerleri ile ıyaslandığında ço düşü aldığı, ayrıca VG nin normal çalışma oşullarında 00 m/h dan sonra bile artma eğilimi içerisinde olduğu görülmetedir. 92

100 or (Nm) eerle Çıış Gücü (W) Değişen anatçığın tam açı ozisyonu aşıt Hızı (m/h) Şeil VG nin tam anatçı açılığındai taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan teerle çıış gücü değerleri Şeil 3.23 de VG nin tam anat açılığındai motor momenti değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, masimum motor momenti değerlerinin m/h aralığında 37 Nm seviyelerine ulaştığı görülmetedir. 70 m/h dan sonra ise tor değerinin azaldığı gözlemlenmetedir. Bu değerlerin VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum motor momenti değerleri ile ıyaslandığında ço düşü aldığı görülmetedir. Değişen anatçığın tam açı ozisyonu aşıt Hızı (m/h) Şeil VG nin tam anatçı açılığındai taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan motor momenti (tor) değerleri 93

101 Manifold Basıncı (mbar) Şeil 3.24 de VG nin tam anat açılığındai manifold basıncı değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, masimum manifold basıncı değerlerinin 90 m/h de 265 mbar seviyelerine ulaştığı görülmetedir. Bu hızdan sonra ise manifold basıncının azalma eğilimine girdiği görülmetedir. Bu değerlerin VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum manifold basıncı değerleri ile ıyaslandığında ço düşü aldığı görülmetedir. Değişen anatçığın tam açı ozisyonu aşıt Hızı (m/h) Şeil VG nin tam anat açılığındai taşıt hızına bağlı olara ortaya çıan manifold basıncı değerleri Şeil 3.25 de VG nin tam anat açılığındai motor hızı değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, masimum motor hızının lineer bir artış eğilimde olduğu görülmetedir. 94

102 Motor Hızı (d/da) Değişen anatçığın tam açı ozisyonu aşıt Hızı (m/h) Şeil VG nin tam anat açılığındai taşıt hızı-motor hızı ilişisi 3. Sonuçlar Bu çalışmada; test araçlarında ullanılan VG li ve standart turboomresörlü, aynı özellitei ii farlı taşıtın, motor gücü, teerle çıış gücü, motor momenti, yaıt tüetimi, manifold basıncına olan etileri taşıt hızı ve motor hızına bağımlı olara incelenmiştir. Ayrıca bu ii motorun arbonmonosit (CO), hidroarbon (HC), arbondiosit (CO 2 ), duman (is) emisyonları açısından değerleri ölçülmüştür. Bunların dışında VG nin tam anat açılığında, motor gücü, teerle çıış gücü, motor momenti, manifold basıncı ve motor hızına olan etileri, taşıt hızına bağımlı olara incelenmiştir. VG li aracın standart turboomresörlü olan araç ile taşıt hızına bağlı motor gücü değişimi incelendiğinde, m/h hız aralığında ve d/da devir aralığında 0 W dan daha fazla çıtığı gözlemlenmiştir. Bunun başlıca sebebi ise VG li olan motorun düşü devir aralılarından itibaren içeriye daha fazla hava alması dolayısıyla manifold basıncının standart omresörlü olan araçtan hem düşü devirlerde hemde yüse devirlerde daha fazla olmasıdır. eerle çıış gücü değerleri incelendiğinde, her hızda VG li olan aracın, standart omresörlü olana oranla, yalaşı 8 W far meydana getirdiği ortaya çımatadır. Motor devir aralılarına baıldığında ise, 3000 devirden sonra 95

103 VG li aracın güç eğrisi ile standart omresörlü aracın güç eğrisindei farın arttığı görülmetedir. Motor momenti (tor) değerleri taşıt hızına bağımlı olara incelendiğinde, VG li olan aracın standart omresörlü olana göre 50 m/h hız notasında 90 Nm daha fazla tor ürettiği görülmüştür. Bu hız notasından sonra tor farı azalmasına rağmen VG li olan aracın or eğrisi standart omresörlü olan araca göre daha üstte olmuştur. Manifold basınç değerleri ıyaslandığında ise, VG li olan araç değişen anatçıları sayesinde düşü devirlerde bile istenen manifold basıncını sağlaren ayrıca her hızda ve devir aralığında standart omresörlü olan araca göre daha yüse bir manifold basıncı sağlamıştır. Aradai VG li olan aracın anatçı açısını daraltmasıyla far 500 d/da da 3 mbar artmata, yüse devirlerde ise standart omresörün istenenden daha fazla basınç üretmesinden ötürü, tahliye valfi açılmata ve bu nedenle,8 bar değerinin üzerine çıılamamatadır. VG li olan motorda ise, güç ve tor ihtiyacına göre ontrol ünitesi tarafından ayarlama yaıldığından ötürü 2, bar seviyesine adar çıabilmetedir. Yaıt tüetimi değerleri lt/00 m cinsinden ıyaslandığında ise, Her ii araç m/h hız aralığında birbirine yaın hareet ederen, 80 m/h hızdan sonra standart omresörlü olan aracın yaıt tüetiminin VG li olana göre arttığı görülmetedir. Bunun nedeni olara ise, içeri alınan osijen mitarının VG li olan araçta daha fazla olması nedeniyle, birim zamanda yaılan işin daha yüse olmasından aynalanmasıdır. Karbondiosit emisyonları açısından incelendiğinde ise, 90 m/h notasının dışında VG li olan aracın CO 2 değerleri yüse çımıştır. Motor hızına bağımlı olara incelendiğinde ise, 3200 d/da 4000 d/da aralığı dışında VG li aracın CO 2 değerlerinin daha yüse olduğu görülmetedir. Bu değerler bize VG li olan aracın belirtilen devir aralılarında, daha iyi bir yanma erformansı sergilediğini göstermetedir. Hidroarbon emisyonları açısından incelendiğinde ise, standart omresörlü olan aracın HC değerleri, VG li olan ile ıyaslandığında 50 m/h ve 00 m/h 96

104 notasında eşit onun dışındai değerlerde ise, daha yüse olduğu görülmetedir. Şeilde ise VG li olan araç ile standart omresörlü olan aracın HC değerleri ıyaslandığında devir aralığında eşit olduları, devir aralığında ise standart omresörün HC değerinin daha yüse olduğu, bu devirden sonra ise HC değerinin VG li olan araçta daha yüse çıtığını görmeteyiz. Lamda değerlerinin taşıt hızına bağımlı değerleri incelendiğinde, VG li olan aracın lamdası 70 m/h hız notasının dışındai her notada standart omresörlü olana oranla daha yüse çımıştır. Motor hızı açısından incelendiğinde ise VG li olan aracın d/da aralığında lamdanın masimum notasına ulaştığı gözlemlenmiştir. VG li motorun anatçı açısını değiştiren vaum hortumu devre dışı bıraılara VG nin anatçılarının tam açılması sağlandığında ve motor gücü değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelendiğinde masimum motor gücü değerlerinin m/h aralığında 32 W seviyesine ulaştığı görülmetedir. 80 m/h den sonra azalma eğilimine girdiği görülmetedir. Bu değerlerin VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum motor gücü değerleri ile ıyaslandığında 48 W far meydana gelmiştir. Ayrıca VG nin normal çalışma oşullarında 00 m/h dan sonra bile artma eğilimi içerisinde olduğu görülmetedir. VG nin tam anat açılığındai motor momenti değerlerinin, taşıt hızına bağımlı değişimleri incelendiğinde ise, masimum motor momenti değerlerinin m/h aralığında 37 Nm seviyelerine ulaştığı görülmetedir. 70 m/h den sonra ise tor değerinin azaldığı gözlemlenmetedir. VG nin normal çalışma oşullarında ulaştığı masimum motor momenti 243 Nm olmatadır. Ayrıca tor eğrisinin her notasında büyü farlar meydana gelmiştir. Sonuç olara; VG ile standart omresörlü motorların erformans ıyaslaması yaıldığında, VG nin sağlamış olduğu daha yüse manifold basıncından ötürü, düşü devirlerde hem daha yüse tor hemde daha yüse motor gücü elde edildiği görülmüştür. VG nin aynı gücü ve toru standart omresörlü motordan daha düşü devirlerde sağlamasından ötürü yaıt tüetiminin de azaldığı görülmüştür. Yüse devirlerde ise standart omresörlü motorun sağlamış olduğu 97

105 yüse manifold basıncını sınırlama için ullanılan tahliye subabı, VG li motorlar için geresizdir. Çünü VG nin anatçılarıyla manifold basıncı istenen seviyelerde sabit tutulabilmetedir. Bu nedenlerden ötürü VG nin tıı bir arasoğutucu gibi silindir içerisine alınan dolgunun artırılması için ço ullanışlı bir yöntem olduğu söylenebilir. 3.7 URBOKOMPRESÖRLÜ DOLDURMA SİSEMLERİ Öncei onularda,turboomresörün türbini döndürebilece masimum elde edilebilir enerji mitarı, analiz edilmiştir. Yaılan abullerde, egzoz sisteminde hiç ayı olmadığı egzoz suabının açıldığı andai silindir basıncının, manifolt giriş basıncına eşit olduğu varsayıolmıştır., bu durum egzoz manifoldundai durma basıncının, silindir içindei durma basıncına eşit abul edilmesi demetir. Bu ideal durumda, egzoz manifoldundai basınç, sililindir içindei basıncı aynen tai etmetedir. Şeil 6.5(a.) Küçü ve omat egzoz sistemlerinde, egzoz suabı açıldığında, meydana gelen egzoz darbesi, egzoz manifoldunda ideale yaın bir biçimde dalgalanır. Şeil 6.5 (b). Büyü bir egzoz manifoldu ile egzoz gaz alıcısına sahi bir egzoz sisteminde, manifold ve türbin giriş basınçları, yalaşı olara sabit abul edilir. Böylece büyü bir egzoz gaz alıcısıyla çalışan, turboomresörlü aşırı doldurma sistemine, sabit basınç sistemi, daha önce bahsedilen, üçü,omat egzoz sistemli, turboomresörlü aşırı doldurma sistemine de, darbeli doldurma(ulse ) sistemi denir. (a) ürbin girişinden önce, manifold ideal basınç diyagramı 98

106 (b) ürbin girişinden önce, manifold gerçe basınç diyagramı Şeil 6.5 Egzoz manifoldun da türbin girişinden öncei basınç diyagramları 3.7. Sabit Basınç Sistemi Sabit basınç sistemi, genellile ii zamanlı motorlarda ullanıldığından analizi bu motorlar üzerinde yoğunlaştıracağız. Egzoz gazlarının encerelerden ısıldığını ve basıncın sil, den 03, e dönüştüğünü farz edelim (Şeil 6.6). analiz, önce egzoz gazlarının silindir dışına genişlemesi, daha sonra da süürme eryotları için yaılacatır. Şeil 6.6 Sabit basınçlı- turboomresörlü ii zamanlı bir motorun egzoz manifoldundai basınç, entali ve entroi değişimi 99

107 *Egzoz silindir dışına genişlemesi eryodu; Silindir ve yürbini içine alan ontrol hacmine, termodinamiğin birinci anunu tati edilirse; dw dv d( V ) dm4h04 ifadesi elde edilir.burada; dm dm dm 04 sil olduğundan, buradan; dw d( V ) dv dmh 04 ifadesi yazılabilir. Egzoz manifoldunda adyabati genişleme için; h hsil h eşitliği yazılabilir. Silindir içindei genişleme izoentroi olduğundan; / sabit veya; h sabit* eşitliği yazılabilir. Buradan ; dh h d dh d ( ). ' dir. veya h ( ) Silindirde ; m.v, dm dv Vd dv ( dvdh ). h 00

108 dm dv m dh h, ( ) hdm ( ) h dv mdh, dv ( ) hdm ( ) hm mdh eşitliği elde edilir. Şimdi ; V R : ( c cv ) c ( ) ( ) h olduğuna göre, buradan da; h( ) veya; V Vh( ) mh( ) eşitliği elde edilir. Bu eşitlitei mh(-) in arşılığı (6.42) dai yerine onulursa; ( ) hdm ( ) h dv mdh, elde edilir. hdm mdh hdm dv veya; d( mh) hdm dv eşitlileri elde edilebilir. Şimdi ; mh ( ) V olur. Buradan ; ( ) d( V) hdm dv 0

109 veya; hdm ( ) d( V ) dv Elde edilir. Şimdi (6.4) eşitliğindei h04ün arşılığı yazılaca olursa bu eşitli dw d( V ) dv 04 hdm, 03 yerine onulursa ; şeline dönüşür. Şimdide (6.43) eşitliğinden hdm için bulunan ifade, burada 04 dw d( V ) dv ( ) d( V ) 03 dv veya; dw d( V ) dv İfadesi bulunmuş olur. Basıncın hacim ile liner olara değişimi için, R ile S arasında integral alınırsa; S R R s dv ( )( Vs VR ) buradan; 2 W V s s R V R ( R 2 s )( V s V R ) 02

110 W R V R svs RV R ( ) 2 s R V V S R değiştirilirse; İfadesi bulunur. Eşitliğin her ii yanı 04VR ye bölünür ve işaret W 04. V R R * s R V V S R 2 s R V V S R ifadesi elde edilir. Süürme Peryodu Bu eriyodun analizi sırasında ii ayrı ontrol hacmi üzerinde durulacatır. Bu ontrol hacimlerinden birisi, motor silindirini ve türbini, iincisi ise sadece motor silindirlerini asamatadır. için; Buna göre termodinamiğin birinci anununa göre, motor silindirleri ve türbin dw dv d( V ) dm4h04 dm2h02, Motor silindirleri için ise ; dw dv d( V ) dm 03 h 03 dm h 2 02 Eşitlileri yazılabilir. Bu ifadedei, dm 03= dm 4 motordan egzoz gaz aışını, dm 2 ise motordan silindire olan hava aışını göstermetedir. Silindirde sabit basınç işlemi için (6.48)ifadesi; 03

111 dm 03h03 dv dm2h02 şeline ve (2.6.44) ifadesi de ; dw ( ) dv dm03h03 dm2h02 şeline dönüşür. Şimdi; h h = Sabit Ve daha sonra; dm 4 h 04 dm 03 h h h 03 dm 03 h dm İfadesi yazılabilir. dm 03= dm 4 olduğuna göre (6.49) ifadsindei 03 h03 ün arşılığı yuarıdai eşitlite yerine onulsa ; h h dv dm 2 h 02 ifadesi elde edilir. Bu ifadeyi (6.50) ifadesine yerleştirilir ve gereli sadeleştirme yaılırsa ; W 04 dv dm2h02 03 eşitliği elde edilir. ürbin işini elde etme için, Doldurma enceresinin Açılması-DPA (s) ve Egzoz Penceresinin Kaanması-EPK(C) arası entegre edilirse; 04

112 W 04 s ( VS VC ) mhh02 03 İfadesi elde edilir. Bu ifadedei mh, tedari edilen tolam hava ütlesini göstermetedir. Şimdi; 02 ve s ise; Buna göre; s 02 dir. Şayet V02 hacmi, 02 ve02 şartlarında tedari edilen havanın hacmi olursa, buna göre ; SO mhh02 02V02 02 İfadeleri yazılabilir. Bu ifadelerdei ; V c, SO V 02 = süürme oranını göstermetedir. V C Şayet ; V V C R Z İle gösterilirse buna göre (6.52) ifadesi; W 04 SO ( ZVR 02 Z 02V 03 R ( y )) z 05

113 olursa ; şelinde yazılabilir. Elde edilen bu ifadenin her ii yanı 04 VR ile bölünece W Z y SO ( ) 04VR z SC ifadesi elde eldir. V C Z, VR göstermetedir. V S y, VR s ve SO da, süürme oranını 02 Elde edilen bu (6.54) eşitliği, ii zamanlı motorlarda süürme eryodu sırasında türbini döndürme için, egzoz gazından elde edilebilece masimum enerji mitarını ifade etmetedir. Şimdi egzozun silindir dışına genişleme eryodu (RS) ile, süürme eryodu (SP) sırasında, türbin üzerinde tolam elde edilebilir iş; W V 04 R OPLAM W V 04 R SC W V 04 R RS şelinde gösterilir. ürbinde elde edilebilir masimum enerji, ideal durumda elde edilebilir masimum enerjiden daha az olacatır. Bu durumda sabit basınç sistemine göre çalışan, turboomresörlü aşırı doldurma sisteminin egzoz manifoldunun masimum verimi ; B W V 04 R W V 04 R RS SABBASINÇ RS İDEAL W V W V R R SC SC şelinde ifade edilebilir.buradai; 06

114 W 04 V R RS sabbasıab ile W 04 V R RS İDEAL ifadeleri, sabit basınç sistemine göre çalışan torboomresörlü bir motorun,egzozun silindir dışına genişleme eryodunda, türbin girişine elde edilebilir gerçe ve ideal enerjileri göstermetedir. Süürme eryodunda ise, manifold verimi açısından, ideal ve gerçe durumlar için, türbin girişinde elde edilebilir enerjiler arasında bir far bulunmamatadır. Şeil 6.7 de, sabit basınç sistemine göre çalışan turboomresörlü bir motorun türbin girişinde, egzozun silindir dışına genişleme eryodunda elde edilebilir enerji (B) görülmetedir. Egzoz gazının çıışındai ısılma ayılarından dolayı, özellile egzozun silindir dışına genişlemesi eryodu sırasındai elde edilebilir enerji (A) da, diate değer bir düşüş görülmetedir. 07

115 08

116 09

117 Sabit basınç sisteminde egzoz manifold veriminin, omresör basınç oranı ve hava / yaıt oranı ile değişimi Sabit basınç sisteminde, mümün olan masimum egzoz manifolt verimi, 6.8 de verilmetedir. Bu şeildede görüleceği gibi, mümün olan masimum egzoz manifolt veri verimi omresör basınç oranının ( 02 / 0 ) artışı ile beraber artırmatadır. Seil 6.8 de verilen sonuçlar, seil 6.9 da gösterildiği gibi, silindirdei hava/yaıt oranı ile yaından ilgilidir.bütün bu sonuçlar gösteriri, mümün olan masimum egzoz manifolt verimi, hava/yaıy oranı ve omresör basınç oranı azaldıça, bunlara alrelel olara düşmetedir. Pratirte, sabit basınç sistemi ile motorun değişen bütün yü ve hız durumları için uygun hava tedariini sağlama olduça güç olu, ileve yardım gerelidir. Bu ilave yardım, motor tarafından döndürülen istonlu veya rot tii bir omresör veya eletiri motoru ile döndürülen santrifüj ti bir omresör tarafından sağlanablir.bu ileva omresör, turboomresör ile seri veya arelel ilişide olabilir. İlave yardım için diğer bir alternatif uyguluma da, istonunun alt ısmında alan hacmin sızdırmazlığnı sağlayı burasını bir oma gibi ullanılmatadır Darbeli Doldurma Sistemi İçten yanmalı motorlarda, egzoz suabı veya encereleri açıldığı anda, silindirde hızla çıan yüse basınçlı gaz, egzoz sisteminde basınç dalgalarının yayılmasına neden olur. Bu olayın analizi için, gaz dinamiği bölümündei genel hareet denlemlerinden yararlanılabilir.bu olayın tam bir analizi olduça armaşı ve zordur. Bu sebeten dlayı,olay basitleştirilere incelenecetir.hareet halindei aışanlarda sürelili denlemi; t v x v x 0 (6.57) ve momentum denlemi; t v v x v x 0 (6.58) 0

118 Şelinde gösterilir. Bu eşitlilerin matamatisel çözümü, areteristiler teorisinden yaralanılara, sağlanabiir. Kareteristiler teorisinde ii ayrı taım areteristilerinten yaralanma mümündür. Bunlar, ozyon durum areteristileridir. Pozisyon diyagramında basınç dalgalarını değişimini gösterme için, şeil.20 de i gibi bir diyagram düzenenebilir. Bu diyagram x ve t ordinat esenlerine sahi olu, x eseni uzunluğu, t eseni ise zamanı göstermetedir. Bu diyagramsdai doğruların eğimi; dx dt v a hızı ifadesi ile verilir. Bu doğrular boyunca, arçacıarın hızı v ve mahalli ses da dv 2 ifadesine göre deşecetir. Şeil 6.22 de areteristi diyagramlar görülmetedir. Pozisyon diyagramındai, 3 doğrusu boyunca gazın durumundai değişim diyagramramından görüldüğü gibi den 3 e değişmetedir. buna göre ozisyon diyagramındai x, t notası, durum diyagramındai a, v, notasına x2,t2 notası da, a2, v2 notasına teabul etmetedir. Pozisyon diyagramındai cizgileri dalga cizgileri olu, egzoz manifoldunda, silindir çıışında türbin girişine ve türbin girişinden terar silindir çıışına salınım yaan basınç dalgalarını9 temsil etmetedir.(6.57) ve ( 6.58) temel eşitlilerinin çözümü (6.59) ve (6.60) ifadeleridir. Normal olara, aşağıda gösterilen birimsiz gurular ullanılacatır. Bu gurular; ve

119 Şeil 6.20 areteristi diyagramlar A= a 2 a ref ref,v= v a ref.t, Z= Lref a ref, X= x L ref a.. A ref ref s Buradai L ref, egzoz manifold uzunluğudur. Referans şartları, şeil 6.2 dei entroi diyagramında görülmetedir. Şeil 6.22 dei A-V diyagramı bir durum diyagramı olu, buradai A değeri ref 2 ile gösterilmete ve herhangi bir 2

120 notadai basınç değerini ifade etmetedir. Pozisyon diyagramı ise, Z-X diyagramıdır. U da bize, herhangi bir notadai ve zamandai basınç değerini vermetedir. Darbeli doldurma sistemindeitürbin, egzoz manifold çıışındai, eşdeğer bir lüle olara değerlendirilebilir. Şeil 6.2 Egzoz Manifoldu için entali diyagramı 3

121 Şeil 6.22 Bir durum diyagramındai, türbinin gösterilişi Şeil 6.6 dai aış areteristileri transfer edilere, Şeil 6.22 dei eğri elde edilebilir. Buna göre,türbindei basınç dalgalarının hareetleri ve birbirine olan etileri incelenebilir. Şeil 6.23 te türbindei basınç hareetlerinin basit bir hesabı görülmetedir. Egzoz manifoldunun girişindei basınç dalgaları,2,4,7 ve notaları ile, bu basınç dalgalarının egzoz manifoldu sonundai türbinden yansıyara geri dönen dalgaları ise,3,6,0 ve 5 notaları ile gösterilmetedir. 4

122 Şeil 6.23 Silindir çıışı ile türbin girişi arasında meydana gelen başlangıç dalga hareetleri Bu hesalamada diat edilmesi gereen nota, egzoz manifoldu çıışındai türbinde, bir basınç yüselmesi mevcuttur. ürbin girişindei basıncın yüselmesi veya düşmesi, türbin girişindei tola lüle aış alanının, egzoz manifoldunun riti esit alan oranına, egzoz manifoldunun uznluğuna ve motor hızına bağlıdır.egzoz manifoldundai giriş basıncının büyülüğü ise, egzoz suabı veya enceresinin efetif tolam çıış alanının, egzoz manifoldunun riti esit alanına oranına bağlıdır. Genel olara dar ve ısa egzoz manifoldu,daha büyü egzoz basınç debisini oluşturur.faat bununda motor erformansı açısından, otimum bir değeri vardır. Yani egzoz dar ve ısa olması bir notaya adar motorun erformansını arttırıcı yönde etiler. Belli bir notadan sonra, egzoz manifold hacmi üçültmeye devam ederse, motor erformansı düşmeye başlar. Şayet, egzoz manifolt çıışındai ( türbin girişi), elde edilebilir enerji hesalanır ve egzoz manifold girişindei elde edilebilir ideal enerjiye bölünürse, egzoz manifold verimi bulunmuş olur. Herhangi bir anda, masimum elde edilebilir enerji, debisini ve m. hizo dir. Buradai m, türbinden aan gaz h izo da, türbindei izoentroi entali düşmesini ifade etmetedir. Eğer bu arametre, uygun bir şeilde birimsiz hale getirilirse, egzoz manifolt çaının ve lüle aış alanının etisi daha olaylıla analiz edilebilir. 5

123 A A m s Egzoz. manifolt. esit. alanı silindir. esit. alanı A s = Silindir esit alanı P = ürbin giriş basıncı P S = Silindir çıış basıncı Şeil 6.24 Egzoz manifold ölçülerinin, türbin girişindei elde edilebilir enerji üzerindei etisi. 6

124 ürbin. girişirişiesitalanı Egzozmanifolduesitalanı.. A e =Egzoz manifoldu esit alanı g = Egzoz manifolduna giriş basıncı = ürbin girişi basıncı Şeil 6.25 lüle ış alanının egzoz manifold aış alanına olan oranının, egzozdai elde edilebilir enerjiye etisi. Şeil 6.24 te, egzoz manifolt ölçülerinin, elde edilebilir enerji üzerindei etileri görülmetedir. Burada da açıça görüldüğü gibi, belli bir motor silindir alanı için otimum bir egzoz manifold aış alanı vardır.. eza, şeil 6.25 te de, türbin girişindei lüle aış alanının, egzoz manifolt aış alanına oranının,egzozdai elde edilebilir enerji üzerindei etisi görülmetedir. Burada da görüldüğü gibi,bu oran içinde otimum bir saha vardır. Bu sahanın dışında, elde edilebilir enerji daha az olmatadır. 7

125 Darbeli doldurma ile çalışan bir turboomresörün türbini,devamlı değişen bir entali düşmesi, değişmesine neden olur. Gerçe türbin işi; h izo ile çalışır. Bu da her an ani türbin verimi, A nın ( W ) m( h dt ile, masimum türbin işi de; gerçe A izo ) ( W ) m h izo ) dt gerçe ortalama türbin verimi, için de; ( şelinde ifade edilir. Bu ifadeden faydalınara A m( m( h h izo izo ) dt ) dt eşitliği elde edilebilir. Buradan da gerçe türbin işi ; ( W ) gerçe ( W ) max Şelinde ifade edilebilir. Buradai (W)max, (6.37) ifadesindei (W)i gibi, türbin girişinde masimum elde eilebilir enerjiyi göstermetedir. Buna göre ; ( W ) ( W ) gerçe ve (6.37) ifadesinden de ; i B ( W ) ( W ) i tolam Elde edilen bu eşitli, yuarıdai ifadede yerine bıraılırsa ; ( ) gerçe : W ( W ) ifadesi elde edilir. Buradan da, B tolam : B ( W ) ( W ) gerçe tolam eşitligi ile yazılabilir. 8

126 3.7.3 Darbeli doldurma Sistemi egzoz Manifold Düzenlemeleri Darbeli türboomresör sistemine sahi bir motorda, silindir sayası ve silindirler arasındai egzoz zamanının bindirme mitarına göre, egzoz manifoldlarının silindirlere ve türbine bağlantı durumları değişmetedir. Egzoz türboomresöründe, ratite uygulanan il başarılı metod. Bütün silindirler için bir te alıcının ullanıldığı, sabit basınç istemedir. Anca, türboomresör uygulamasında, gerçe anlamda başarı, , alman atent numarası: DRP 56885). Alfred Büchi ye göre, türboomresörlü bir motorda, egzoz manifoldunun hacmi ve türbin girişindei lüle çaı (lüle aış alanı), hesalanı ölçülendirilmeli ve bununla beraber, emme ve egzoz sualarının açılı aanıma zamanları ile bu suaların açı ama süreleri yeniden düzenlenmelidir. Egzoz suabı açıldığı zaman, egzoz manifoldundai basınç, omresör çıış basıncında yüsetir. Faat, egzoz zamanın sonlarına doğru emme suabı açıldığı zaman 8 sua bindirme zamanın başlangıcında), egzoz manifoldundai basınç, omresör basıncından düşütür. Dört zamanlı motorlarda negatif iston işinden açınma için, egzoz suaları A.Ö.N. dan 40 ila 70 0 önce açılırlar. Havanın silindirlere doldurulması esnasında da, bir öncei çevrimden yanma odasında alan egzoz gazların iyice temizleni, volumetri verimin arttırılabilmesi için egzoz suaları Ü.Ö.N. dan 40 ila 60 0 sonra aanırlar. Aslında bu durum, egzoz gazlarını dışarı atılması esnasında, aşırı bir şeilde ısınan egzoz suabının soğutulması için de gerelidir. Buna göre, egzoz suabın tolam açı alma mitarı, 260 ila 30 0 dolayındadır. Eğer silindir sayısı fazla olan bir motorda te manifold ullanılırsa, silindirler arasındai egzoz bindirme süresi adar. İi silindir aynı manifolda egzoz yaar. Anca, bu silindirlerde biri egzoz başlangıcında, bir diğeri ise egzoz sonundadır. Diğer bir deyimle, egzoz zamanın sonunda olan silindirin egzoz basıncı olduça düşü, egzoz zamanın başlangıcında olan silindirin egzoz basıncı ise olduça yüsetir. Silindirler arasında meydana gelen bu egzoz bindirmesi, darbeli türbo doldurma sisteminin etisin azaltır. Çünü darbeli türbo doldurma siteminde esas, mümün olan en üçü hacimli manifoldu ullanara, egzoz suabının açıldığı anda silindirdei mevcut yüse basınç enerjisini, en az ayıla türbin girişine verilmesini sağlamatır. Anca, ayın egzoz manifolduna açılan silindireler arasında egzoz bindirmesi olması 9

127 halinde, egzoz zamanı sonuna yalaşan silindirdei egzoz basıncı düşü olu, egzoz manifoldunun hacmini büyültmete ve egzoz zamanı başlangıcında olan silindirin türbin üzerindei darbe etisini azalmatadır. Bundan daha da ötüsü, egzoz zamanın sonunda olman silindirde, sua bindermesinden dolayı, emme ve egzoz suaları her iisi birden açı durumdadır. Bu durumdai silindirde, emme suabından silindire havanın doldurulması isterinen, arış taraftai egzoz suabından da, diğer silindirden gelen yüse basınçlı egzoz gazları, bu dolmaya arşı oyu silindir içine girmeye çalışaca ve sonuçta, darbeli türbo doldurma sistemindei basınç etisinden yaralanma şöyle dursun, zarar görülecetir. Pratite ısa bir egzoz bindirmesi abul edilebilmetedir. Çünü egzoz suabının açılma anı ile manifolddai basıncın yüselmesi arasında daima bir gecime vardır. Bunun yanında, egzoz zamanı başlangıcında olan silindirden, egzoz zamanı sonunda olan silindire adar basınç dalgasının yol alması, bir hayli zaman almatadır. Şeil da dört silindirli ve dört zamanlı bir motora ait zaman bindirme diyagramı görülmetedir. Bir silindirden diğerine olan ateşleme zaman aralığı dört zamanlı motorlarda 240 0, ii zamanlı motorlarda ise 20 0 olursa, bu silindirler aynı egzoz manifoldunu ullanara, ideal bir darbeli türboomresör sistemi oluştururlar, (Kay. 8 ). Buna göre, her ü silindire bir manifold sistemi geremetedir. Örneğin, altı silindirli bir motora ii yarı egzoz manifoldu, douz silindirli bir motora ise üç ayrı egzoz manifoldu gerelidir. Şeil -6.27, dört zamanlı, altı silindirli, darbeli türbo doldurma sistemine sahi bir dizel motoru, bölünmüş egzoz manifoldu ile birlite görülmetedir. Şeil ateşleme sırası olan, dört silindirli ve dört zamanlı bir motora ait zaman bindirme diyagramı 20

128 Şeil Dört zamanlı, altı silindirli, darbeli türbo doldurma sistemine sahi bir8 dizel motoru, bölünmüş egzoz manifoldu ile birlite Bu durum, hem dört zamanlı ve hem de ii zamanlı motorlar için geçerlidir. Şeil 6.28 de, üç silindirli-dört zamanlı bir motorun,. silindirini egzoz çıışında ölçülen basınç değerleri ( basınç değişim ) ile bu motorun emme ve egzoz sualarının, açılı aanma zamanları ve açı alma sürüleri görülmetedir (içi dolu siyah çubular egzoz zamanını, içi boş beyaz çubular ise meme zamanını göstermetedir). Egzoz suabı açılmaya başladıtan ısa bir süre sonra, egzoz çıışında basınç yüselmeye başlar. Şeil 6.28 den de görüldüğü gibi, 3. silindirin egzoz başlangıcında meydana gelen, darbeli basınç dalgası, egzoz zamanı sonuna yalaşan 2. silindire ulaşıncaya adar, yalaşı olara, = li bir zaman dilimi geçmetedir. Bu da ye ıyasla hayli uzun bir zaman dilim demetir. Bu notada, 2. silindirin egzoz suabı henüz aanmamıştır, faat egzoz gazının geriye dönü silindir içine girme tehliesi de yotur. 2

129 Şeil 6.28 Dört zamanlı, üç silindirli bir motorun, sua bindime zamanları ve birinci silindi içindei basınç Psı in değişimi ile türbin giriş basıncı P3 ün değişimi Şeil 6.29 Dört zamanlı, sıra tii, darbeli türboomresör sistemine sahi motorlar için egzoz manifold düzenlemeler 22

130 Şeil 6.30 dört zamanlı, V tii, darbeli türboomresör sistemine sahi motorlar için egzoz manifold düzenlemeleri Çünü egzoz zamanı sonunda meydana gelen sua bindirmesi sırasında, silidir içindei basınç ile egzoz basınca birbirine eşit olur. Şeil de, birinci silindir içindei basıncın, birinci silindirdei sua bindirmesinden hemen sonra yüselmesinin sebebi, omresörden gelen taze havanın basıncıdır Yuarıdai açılamalarda da anlaşılacağı üzere, darbeli ti türboomresörlü sistemde, eşit oralılı üç adet basınç darbesine, diğer bir değişle, 240 li ateşleme zaman aralığına sahi üç silindirli bir motor, te bir egzoz manifoldu ile ideal tasarımı oluşturur. Çünü, böyle bir motorda, türbinden masimum güç elde edilebilir ve türbo doldurma sisteminin yaımı olaydır. Üç silindirli bir motordai, 240 li ateşleme zaman aralığı otimumdur. Ateşleme zaman aralığı azaldıça, ihtiyaç duyulan manifold sayısı da artar. Örneğin, dört silindirli bir moto ii ayrı egzoz manifolduna, seiz silindirli bir moto dört ayrı egzoz manifolduna ihtiyaç duyar. abiî i, bu motorda eğer bir te egzoz gaz türbini ullanılıyorsa, manifold 23

131 sayısı adar da türbin girişine (lüleye) ihtiyaç vardır.eşit aralılı ran ollarına sahi, beş silindirli bir motor, üç ayır egzoz manifolduna, yedi silindirli bir motorda, dört ayrı egzoz manifolduna ihtiyaç gösterirler. e silindirli bir motora, her zaman sadece endi manifoldu yeterli olmatadır. Darbeli türboomresör sistemine sahi bir motorun tasarımında, silindir sayısı tesbit ediliren, bu durumun göz önünde bulundurulması gereir. Değişi silindir sayıları ve tasarımlara sahi, sıra tii motorlar için Şeil-6.29 da, V tii motorlar için de, Şeil-6.30 da, çeşitli egzoz manifold düzenlemeleri görülmetedir. Şeil-6.29 da verilen düzenlemeleri, eğer ateşleme zaman aralıları eşit ise, ii zamanlı motorlar içinde geçerlidir Sabit Basınç ve Darbeli Doldurma Sistemlerinin Muayesesi Önceleri, darbeli doldurma sistemi ço üstün abul ediliyor ve hemen hemen, sabit basınç sistemi hiç ullanılmıyordu. Bunun sebebi de, düşü verimli türbo omresörler ve düşü omresör basınç oranları idi. Zamanla, gelişen tenolojiye aralel bir biçimde, daha müemmel turbo omresörler yaılara, verimleri yüseltildi ve omresör basınç oranları da arttırıldı. Komresör basınç oranları ile turbo omresör verimlerinin artması, sabit basınç sisteminin üstünlülerinin, daha net olara gözle görünür hale gelmesini sağladı. Sabit basınçlı turbo omresör sistemi gün geçtiçe daha geniş bir uygulama alanı bulmatadır. Sabit basınç turbo doldurma sisteminin, motor açısından başlıca üstünlüleri aşağıdai gibidir.. Daha basit ve sade bir manifold tasarımı, dolayısıyla daha ucuz bir onstrüsiyon, özellile V tii motorlarda, sabit basınç sistemi manifoldlarının yerleştirilmesi olaydır. 2. Egzoz zamanında daha düşü iston omalama işi (daha düşü negatif işi). Silindir içindei basınç olayca tahliye olur ve egzoz gazlarının omalanması için harcanan iston işi azalır. Darbeli turbo doldurma sistemindei gibi egzoz zamanındai geri basınç bu sistemde daha azdır. Buda sonuçta, daha yüse ortalama efetif basınca ve daha düşü özgül yaıl sarfiyatına sebe olur. 3. Silindir sayısına bağlı olmasızın, havanın silindirlere dağılımı daha üniform ve silindirlere giriş basınçları eşittir. Silindir sayısı 5, 7 ve 0 olan 24

132 motorlardai, darbeli doldurma turboomresör uygulamasında, türbine gelen basınç dalgaların darbeleri eşit aralı olmadığından, omresör devri darbe etilerine göre değişir ve sonuçta silindirlere gönderilen hava mitarı eşit olmaz. Bu tür bir motora, sabit basınç turbo doldurma sistemi uygulanması halinde, silindirler arasındai termal yüte dengelenmiş olur. Sabit basınç turbo doldurma sisteminin, motor açısından saıncaları ise şöyle sıralanabilir.. Sua bindirmesi sırasında, normal gaz aışına anca yüse devirlerde ve tam yülerde ulaşılır. Düşü yülerdei, sua bindirmesi zamanında, egzoz gazında az bir geri aış görülebilir. 2. Komresör çıış basıncı ile egzoz basıncı arasındai far, tam yülerde bile ço azdır. Çünü manifold da, ortalama bir egzoz gazı basıncı her an mevcuttur, Egzoz zamanının sonunda da, silindir içindei egzoz gazı basıncı, ortalama değerin altına düşmez. Halbui, darbeli turbo doldurma sisteminde, manifolddai basınç anında türbin tarafından yutulduğu için egzoz zamanının sonlarına doğru geri basınç, önemli mitarda düşer. Eğer, darbeli sistem ile sabit basınç sisteminde eşit mitarda sua bindirmesi olduğu farz edilirse, sabit basınç sisteminde hava tüetimi azalır. Çünü, sua bindirmesi zamanında, sabit basınç sisteminde, silindirlerde aan hava debisi azalır.[3] 3. Sabit basınç turbo doldurma sistemi ullanan motorlarda motorun ivmesi ii sebeten dolayı düşütür; a) Düşü yülerde, egzoz suabı açıldığı anda, silindir içindei egzoz basıncı düşü olduğu için, basınç darbelerinin türbin üzerindei etisi zayıftır. Keza, büyü bir egzoz manifoldunu doldurma için, ilave, zamana ihtiyaç vardır. Sürücü, gaz edalına bastığında, silindirlere üsürtülen yaıt mitarını hemen arttırır. Faat, bu yaıtı yaabilece düzeyde hava mitarının türbin ve dolayısıyla omresör hızlarına bağlıdır. ürbin ve omresör hızlarının artması egzoz gazlarındai enerjiye bağlı olu sabit basınç sistemine sahi bir motorda, bunun yüselmesi için zamana ihtiyaç vardır. 25

133 b) Özellile alça hızlarda ve düşü yülerde, egzoz gazının silindir içindei onsantrasyonu fazladır. Çünü, bu durumda egzozdan geri dönüş (geri aış) fazladır. Belli bir omresör basıncı için, bu durum silindir içindei hava yüzdesini düşürür, bu da motorun duman limitini aşmasına neden olur. Diğer yandan bu durumda, motorun hızlanması için elde edilen mitarda düşü olur. 4. Daha düşü özgül hava sarfiyatı egzoz gazı sıcalığının artmasına neden olur. Sabit basınç sistemi ile çalışan turboomresör daha yüse verimli olmasına arşın 2. maddede izah edilen önemli mahzuru vardır. urboomresör açısından ise, sabit basınç sisteminin hiçbir mahzuru yotur. Üstünlüleri şöyle sıralanabilir.. Sabit basınç sisteminde çalışan bir turbo omresörün yutma aasitesi artar, böylece, bu sistemde aynı türbin çıış gücü için, daha üçü bir türbin ullanılabilir. 2. Sabit basınç sisteminde, türbin anatlarına gelen uvvet değişimi olmaz, darbeli turbo doldurma sisteminde ise bu değişim olduça fazladır bu durum türbin anatlarının titreşimine ve ömrünün azalmasına neden olur. Yani sabit basınç sisteminde, türbin anatlarının titreşimleri daha az, çünü anatlara gelen uvvetler homojen bir şeilde, anatlar arasında eşit olara dağılır, bundan dolayı da, bu sistemdei türbin anatlarının ömrü uzun olur. Bu durum turbo omresör yataları için de geçerlidir, yani sabit basınç sisteminde yata ömürleri de uzun olur. 3. am yülerde ve yüse hızlarda, daha yüse türbin verimine sahitir. Şeil 3.2 de 4 silindir V tii bir motorda, darbeli turbo doldurma sistemi ile sabit basınç sisteminin arşılaştırılması görülmeledir. Özgül yaıt sarfiyatındai, 6 g/w.h li bir düşüş olduça önemlidir. Burada silindir sayısının 4 olmasını da göz önünde bulundurma gereir. Çünü bu silindir sayısında olan bir motorda darbeli turbo doldurma sisteminin etisi düşütür. Darbeli turbo doldurma sistemi için silindir sayısı üç ve üçün atları yamadan önce motorun tatbi edileceği sabit basınç sistemli otomobil motorları için uygun değildir; faat gemi motorları için uygun olabilir.[3] 26

134 Şeil 3.2. Sabit basınç ve Darbeli urbo Doldurma Sistemleriinin Muayesi atbi edilen motor gücünün hareet ettirilen ütleye oranı azaldıça aracın ivmelenmesi önemini aybeder. Çünü, araç ütlesi büyüdüçe, aracın hızlanması için geçen zaman olduça uzun olur. Bu zaman, motorun hızlanması için gereli olan zamanla muayese edilirse, motorun hızlanması için gereli olan zaman önemini aybeder. Dolayısıyla sabit basınç turbo doldurma sistemine sahi bir motorun ivmelenmesi için uzun zaman gecimesi büyü araçlarda bir roblem teşil etmez 4. BASINÇ DALGA EKİLİ AŞIRI DOLDURMA 4.. Basınç Dalga Mainesinin Çalışması Basınç dalgasıyla aşırı doldurmayı (Pressure Wave Suecharging PWS) gerçeleştirme için ullanılan ve Comrex diye adlandırılan Basınç Dalga Mainası (BDM), İngilizce sııştırma anlamına gelen "Comression" ve "Exansion" elimelerinin birleşiminden meydana gelmiş terimlerle ifade edilmetedir. Olduça basit bir yaıya sahi olan basınç dalga mainesi, traez biçiminde esenel oyu analara sahi, bir silindirin yanal yüzeylerine ço yaın faat temas etmeyen manifoldlardan meydana gelmiştir. 27

135 Piston ve silindir Comrex eteği V ayışı Yüse basınçlı egzoz gazı Yüse basınçlı hava Açı hava girişi Egzoz gaz çıışı Şeil. Basınç Dalga Mainesinin( Comrex ) şemati görünüşü Şeil 'de görüldüğü gibi basınç dalga ünitesi hareetini bir ayış asna tertibatı ile motor ran milinden almatadır. raez biçiminde her ii ucu açı olan rotor, uçlardan rulman yatalarla yatalandırılmış olu, çevresindei arçalarla temas etmemetedir. Rotorun döndürülmesi için sadece yata sürtünmeleri ve hava direncinin yenilmesi geretiğinden, harcanan güç olduça düşütür. Döndürme gücü motor gücünün yalaşı olara %'i adar olu, sadece meani sürtünmelerle oluşan ayılarının yenilmesinde ullanılır. Maineye alınan hava dolgusunun sııştırmasında egzoz gazlarının enerjisinden faydalanılmatadır Basınç Dalga Mainesinin Çevrimi Basınç Dalga Mainesi çevrimini daha iyi anlayabilme için rotor üzerindei traez analların, açınımı Şeil 3. de verilmiştir. 28

136 Şeil 2. Comrex doldurucu (omresör) 29

137 Şeil 3.de basınç ve hız dalgalarının rotor anallarındai hareet şeilleri görülmetedir.gaz dinami çevrimi, en üstei analdan başlamatadır. Bu notada rotor analları atmosferi basınçta taze hava ile doldurulur. Motor silindirlerinden (M) çıan Basınçlı egzoz gazı PA haznesinde tolanara, buradan sabit basınçta rotor analına aar. Kanal içine giren egzoz gazı hücrenin diğer ucuna ilerleyen bir basınç dalgası oluşturur. Doldurucunun devir sayısı öyle ayarlanır i, basınç dalgası anal sonuna eriştiğinde, anal da tam o anda dolum enceresi hizasına gelir. Rotorun hareeti ile düşü basınçta taze hava ile dolu olan anal, yüse basınçtai egzoz gazlarının giriş ortu ile arşılaşır arşılaşmaz, yalaşı olara ses hızında hareet eden basınç dalgalan, anala girer. Kanaldai alça basınçtai havayı sııştırı, YBH (Yüse Basınçlı Hava) doldurma ortuna doğru hızlandırara analda ilerler. Egzoz gazlarıda basınç dalgasını izleyere analı doldurmaya çalışır. Aynı zamanda U çevresel hızı ile ilerledilerinden, ard arda gelen anallardai dalga ceheleri rotor esenine oranla eğri bir hat oluştururlar. Kanalı oluşturan ara duvar yüse basınçlı hava ortunu aatır aatmaz, basınç dalgası analın sonuna varır. Yüse basınçlı hava ortunda (YBH), sııştırılmış ve hızlandırılmış hava önce PF haznesine oradan da motor silindirine gönderilir Egzoz gazı analın yalaşı 2/3 doldurduğu zaman anal egzoz hattı tarafında aanır arasından biraz sonra da doldurma tarafında aanır. Böylece egzoz gazının dolum hattına aması önlenir. Kanalın YBG (Yüse basınçlı gaz) ısmına baan bölümü aanır aanmaz, analdai egzoz gaz aışı durur; faat basınç dalgası hareetine devam eder. Kanalın YBH ortuna baan sağ taraftai ısmı aandığı anda yalaşı olara analın 2/3 egzoz gazı ile dolu olu, geri alan hava ve egzoz gazı, cehe ısmında egzoz ile hava arışımından oluşan bir bölge ile ayrılmatadır. Kaalı analdai durgunlu basıncı, yüse basınçlı gazdan ço az düşü, YBH basıncına göre ise yüsetir. Kanalın 2/3'nü dolduran egzoz gazı orta ısımda hareetsiz alır. Kanalın DBG (düşü basınçlı gaz) ortuna baan sol tarafı açılır açılmaz etinliği azalmış olan basınç dalgaları, açılan anal ağzına doğru ilerler ve analdai egzoz gazıda 30

138 analı ter etmeye başlar. Daha sonra analın sağ ağzı DBH (Düşü basınçlı hava) ortuna açılır. Bir yandan basınç dalgalarının etisiyle egzoz gazları boşalmaya devam ederen, diğer yandan da boşalan gazların oluşturduları vaumdan dolayı anala taze hava dolmaya başlar. Egzoz gazı ütlesi dışarı atılıncaya adar devam eder. Daha sonra analı tamamen dolduran taze hava terar üst bölgeye gelir ve çevrim yenilenir. Egzoz ve emme taraflarındai encerelerin açılığı o derece büyü yaılmışlardır i, egzoz gazları, anal içerisine dolan taze dolgu tarafından süürülere yanı gaz almayaca şeilde dışarı atılsın. Bu esnada rotor da aynı zamanda soğutulmuş olur. 4.3 Basınç Dalgalı Aşırı Doldurma arateristileri Bütün aşırı doldurma sistemlerinin temel amacı stounun sonunda silindirlerdei yanma işlemleri için gereli olan hava mitarını artırma ve yaıttan en fazla enerji elde edilmesini sağlamatır. Bir motor rosesini araterize eden en önemli arametrelerden iisi çıış gücü ve motor torudur. Bu ii arametre ise motor devri ve masimum silindir basıncının bir fonsiyonu olara değişmetedir. Silindirlerde bir çevrim için en fazla havanın ullanıldığı durumlarda motordan masimum tor, birim zaman için en fazla havanın harcandığı çalışmalarda masimum güç elde edilmetedir. Aşırı doldurmalı bir motorda, silindire gönderilen hava mitarının arttırılması, aşırı doldurucunun arateristileri ile doğru orantılıdır. Aşırı doldurma sistemlerini araterize eden en önemli arametreler; * Doldurma basınç oranı * Geçiş (ivmelenme) teisi * Verim hassasiyet * Çalışma oşullarına uygunluğu * Egzoz gazlarının omozisyonudur. 3

139 Şeil 4. BDA basınç dalgası ile aşırı doldurma uygulanan bir motorun yü arateristiği Şeil 4. de basınç dalgalı aşırı doldurma (BDA) uygulanan bir motorun yü arateristiği görülmetedir. Bu şeilde BDA ullanılmış bir motorda basınç oranı ve birim zamanda geçen ütle mitarının egzoz gaz sıcalığına bağlı olara değişimi görülmetedir. Silindire doldurulan (%) hava debisi, basınç oranı ve egzoz gaz sıcalığının yüselmesine bağlı olara artış göstermetedir. 32

140 t (s) Şeil 5. Farlı başlangıç şartları için turbo omresör ve BDA nın yü teileri Şeil 5. de turbo omresör ile BDA nın geçiş teileri arşılaştırmalı olara görülmetedir. Değişi egzoz gazı sıcalılarındai ani yü değişimlerinde BDA nın geçiş süresi turbo omresör e göre daha çabu ve basınç değişim hızı daha yüse olmatadır. 4.4 Basınç Dalga mainası tasarımında otimum motor özellilerinin belirlenmesi Basınç dalga mainası ullanılaca aşırı doldurmalı bir motorda, otimum motor ve basınç dalgalarının özellilerinin belirlenmesinde, 4 önemli arametre diate alınır. Bunlar motorla BDM arasındai; Hız (asna) oranı Sııştırma oranı Sua açılı aanma zamanları Masimum doldurma basıncıdır. 33

141 4.4.. Hız (asna) oranı Daha yüse basınçlı şo dalgaları daha güçlü ve etili aşırı doldurma demetir. Daha yüse basınçlı dalgalar ise taze hava ile dolu olan hücrelerin açılma hızının yüseltilmesi ile elde edilir. Bu ise anca hız oranının düzeltilmesi ile elde edilir. Şeil 6. da hız oranına bağlı olara doldurma basıncın ve ortalama efetif basıncın değişimi görülmetedir. BDA nın belirli bir hız limiti olmasına arşılı, özellile düşü hız erformansları için daha yüse hız oranı geremetedir. Daha yüse hız oranı ise motorun masimum devirlerde BDA verimini düşürmetedir. Bu yüzden hız oranının iyi düzenlenmesi geremetedir Sııştırma oranı Motor çıış gücü ve torunun belirlenmesinde silindir başına düşen termal yü, egzoz gaz sıcalığı, soğutma suyu ve yağlama yağı sıcalıları diate alınara hesalanmatadır. Aşırı doldurmalı bir dizel motorun yanma odasındai hava mitarının fazla olması istenir. 34

142 B M EP (P a) X 0 5 Hız oranı D ol du rm a ba sın cı (P a) X 0 4,5 2 2,5 x 0 3 Motor hızı (d/d) Şeil 6. Hız (asna) oranına bağlı olara omresör verimi, doldurma basıncı değişimi Masimum sııştırma sonu basıncı yanma odası hacmiyle orantılıdır. Aynı masimum basınç ve duman sınırlarının elde edilmesi için normal emişli bir motora göre aşırı doldurmalı motorda sııştırma oranı bir mitar düşürülmelidir. Bu şeilde hem motorun il hareetinin olaylığı sağlanır hem de yanma başlangıcındai aşırı basınç artışı yumuşatılmış olur Sua açılı aanma zamanları Basınç dalga mainasında hız oranının değişi motor hızlarına göre belirlenmesinde bazı zorlular vardır. Buna bağlı olara Volümetri verimin ve dolgu basıncının otimize edilmesinde sua açılı aanma zamanlarının yeniden düzenlenmesine gere duyulmatadır. Şeil 7. de emme suabının AÖN yı 35

143 geçtiten sonra daha geç aanmasıyla Volümetri verim artmatadır. Buna arşılı emme suabı aanma değerlerine bağlı olara doldurma basıncı ve doldurma verimi azalmatadır. Normal emişli bir motora, BDA sisteminin adate edilmesi için, sua açılı aanma zamanlarının da yeniden düzenlenmesi geremetedir. V ol ü m etr i ve ri m D ol du rm a ve ri mi (% Emme aanması 5 o AÖNS 39 o AÖNS D ol du rm a ba sın cı (P x x 0 3 Motor hızı (d/d) Şeil 7. Emme suabı aanma değerlerine bağlı olara doldurma basıncı, doldurma verimi, Volümetri verim ve BMEP nin değişimi Masimum doldurma basıncı Emme suabının eren aanması ve yüse doldurma basıncı, düşü ve orta hızlardai tor değerinin masimize edilmesinde eten fatörlerdir. Yüse hızlarda 36

144 sağlanaca yüse doldurma basıncı, emme suabının eren aatılması (düşü ve orta hızlarda), ayrıca motora gönderilen havanın bir ısmı iston segmanlarındai açalar yüzünden bir mitar azalacağından, doldurma basıncının belirli limitlerde tutulması gibi fatörler önemli olmatadır. 4.5 Başınç dalga mainesında basınç dalgalarının otimizasyonu Basınç dalgalarının anal içerisindei ilerleme hızları yalnızca egzoz gazı ve hava sıcalığının bir fonsiyonu olara değişmetedir(zhang, 990). Egzoz gaz sıcalığı motor hızına değil, motor toruna bağlıdır. Buna bağlı olara değişi motor hızlarında yüse basınç oranı elde etme mümün olmatadır. Bu yüzden rotorun ölçüleri ve hızı anca bir hız için otimum olur. Bu roblem BBC (Brown Boveri Co.) tarafından geliştirilen, giriş ve çıış ortları arasına ilave ce onulara ısmen giderilmiş ve BDM sının daha geniş bir hız aralığında çalışması sağlanmıştır,(croes 989). Şeil 4.9 da görüldüğü gibi, daha geniş çalışma hızları arasındai uyumu sağlayabilme için ortların ağızları7na ceetler açılmıştır. Şeil 4.9.a da masimum hız ve tam yü durumunda basınç dalgaları 3 nolu egzoz çıış ortundan ilerleren, etelerde dönmete olduğundan, bir mitar geride olan 2 nolu emme ortuna doğru ilerlemetedir. Motor ve rotor hızları buna uyum sağlar şeilde düzenlenmiş olduğundan, bu durum bir olumsuzlu teşil etmemetedir. Başınç dalgaları şelin alt ısmında daha sı, yuarılara doğru çııldıça daha seyre (daha büyü adımlı) görüntü vermetedir. Bunun nedeni egzoz sıcalığının azalmış olmasından aynalanmatadır. Bundan faydalanara, emme ortunun (2 nolu Port) önünde bir basınç dalgası görülmemetedir. Peteleri ter eden egzoz gazının (4 nolu ortdan) rahatlıla taze hava vaum etisiyle izleyebilmetedir. Şeil 4.9.b de motorun ısmi yülerdei çalışmasındai basınç dalgalarını durumu görülmetedir. 37

145 Şeil 4.9. Giriş ve çıış ortlarına ilave ce elenmiş. Basınç Dalga Mainesında basınç dalga hareetini şemati görünümü (zehnder, mayer, 984). Şeil 4.0. Basınç dalgalarının Rotor içerisindei ideal onumu ve motor hızının düşmesi durumunda basınç dalgasının ve basınç dağılımının şemati görünüşü(gyamanthy, 98). 38

146 Şeil 4.0 da görüldüğü gibi, ceetsiz bir ete ünitesi ullanılırsa ve motor hızı ani olara düşürülse, egzoz gazları emme gazlarına arışara, verim düşülüğüne neden olacatır. Şeil 4.9 da görülen ceetlerin ullanılması durumunda, basınç dalga mainası daha geniş çalışma aralılarında ullanılabilecetir. Özellile sııştırma ceeti (K) gazdai ineti enerjiyi, daha sonra gelen etele iletme üzere otansiyel enerji şelinde deo edilmesini sağlamatadır. 4.6 Basınç Dalga Mainasanın asarımı asarımında diate alınması Gereen Hususlar Aşırı doldurmalı bir dizel motorlu araç tasarlanıren, 4 temel husus göz önünde bulundurulmatadır. Bunlar; eonomili, atif emniyet, emisyon ontrolü ve çalışma şartlarını tatmin edici olmasıdır. Bu araçlarda ullanılan aşırı doldurma sistemleri de bu amaçlara uygun olmalıdır. Otomobil motorları için düşünülen Basınç dalgalı aşırı doldurma sistemi, aşağıda belirtilen hususların gerçeleştirilmesi ile daha verimli bir çalışmayı ve daha basit tasarım imanlarını gerçeleştirebilir. Bunlar; *Sıca egzoz gazı ile soğu hava bölgelerinin ayrılması, *Kaçaların ontrol edilmesi için aralel yüzeyli rotor tasarımı, *Rotor analları ile stator ön ve ara zarfları arasındai boşluğun otimize edilmesi önemlidir. Aış anallarındai aerodinami yaının alitesi ve roses ontrolünü sağlayan, giriş ve çıış ortları geometrisinin tasarımındai hassasiyet, En fazla istenen özellitir. Rotor mili endi endine yağlanan bilya yatağı üzerindei hava giriş bölmesi üzerine monte edilmiştir. Kullanılan yatağın özelliğinden dolayı, yağlama yağı açağı risi yotur. Yatalar ayış gerginliğini absorbe edebilir ve giriş havası ile soğutulabilir olmalıdır. 39

147 Basınç dalga mainesının, gere rotor anatları gerese hava ve gaz hazneleri, termi dayanımı yüse, ve düşü genleşme atsayılarına sahi özel alaşımlardan yaılmalıdır (mayer, 987). Bir motor için BDM tasarımı yaılıyorsa, BDM sının debisi, uygulandığı motorun tam yü ve nominal hızında içeriye alınan hava hacmine göre hesalanara boyutlandırılmalıdır. için; 4 zamanlı bir motorun dalga (giriş) havası mitarını teori olara hesalama (5.). Yazılabilir. Burada: 4.6. Rotor tasarımının asamı Rotor, basınç dalga mainasının en önemli arçalarından biridir. Rotor içerisinde basınç dalga işlerinin enerji dönüşümü gerçeleşmetedir. Bu dönüşümün arateristiği, yüse mach sayısı, ademeli ön şolar ve sıca gazların, soğu havanın aynı bölgede değişimli olara bulunmasıdır. Rotorun tasarım ve boyutları esas olara, roses Kayılarını, ısı değişimini, ses emisyonunu ve erformansı belirler. Bunun yanında atalet uvvetlerine maruz alması nedeniyle, rotor aynı zamanda yüse termal gerilmelere ve değişen yülere arşı da dayanılı olmalıdır. Bu yüler özellile ön şo ademeleri dolayısıysa, yüse freanslarda ortaya çımata ve normal freanslı çalışan bir sistemin 20 atı veya daha fazlası bir yü değişimine neden olmatadır. (Mayer, 986, Jenny, Moser, Hansel, 986). Bunun yanında, basınç dalga mainasının en ağır çalışma şartlarında, sızıntıların önlenebilmesi için esenel boşluların ontrol edilmesi önemli olmatadır. Bu esenel boşlu, ayıların önemli bir ısmını oluşturmatadır. Bu roblemin çözüm yolu, rotor 40

148 malzemesinin düşü genleşme atsayılı alaşımlardan yaılmasıdır. Eğer rotor, hassas döüm teniği ile üretiliyorsa, üretimden önce bazı ön çalışmalara gere duyulmatadır. Dünyadai te basınç dalga mainası üreticisi durumandai Brown Boveri, rotor üretiminde özel döüm tenileri ullanılara, endi geliştirdiği, BBC- 243 (Niel-Demir) adlı alaşım ullanılara 0.5 mm anat alınlığı olan rotoru üretmiştir. Anca gere bu alaşım, gerese üretim teniği olduça ahalı olmatadır. Rotor tasarımında diğer bir roblem, yüse fraenslı dar anal aışıyla birlite, anal sayısı, ve dönüş hızıyla orantılı olara, yüse freanslı ses oluşmasıdır. Brown-Boveri bu ıslı sesinin tam olara esilmesini sağlama için, sesin meydana geldiği bölgede ço anallı bir üniteden aış hızını, aışla esme suretiyle bir çözüm getirmiştir. (Mayer, 987). Rotor anallarında meydana gelen stres ve yülerin analizi, yine Brown- Boveri tarafından geliştirilen bilgisayar rogramlarıyla yaılmıştır.asarımda ve üretimde bu analız önemli olmatadır. Şeil5. de bu analizlere dayalı olara, rotor anallarındai stres ve yülerin dağılımı görülmetedir, Burada, ;&/&B(%)oranı, matris yaıdai basınç uvvetlerinin, stres uvvetlerine oranı göstermetedir. 4.7 Basınç Dalga Mainasının Motora Eşlenmesi Bir basınç dalga mainasının motora uyarlanmasında, motor üzerinde bazı arametri değişililerin yaılması gereir. Bu değişililerin yaılması durumunda aşırı doldurma uygulamasından belenen faydalar elde edilebilir. Basınç dalga aşırı doldurmalı bir motorda egzoz monifoldu, egzoz gazların BDM sına dirençle arşılaşmadan girmesini sağlayaca şeilde tasarlanmalıdır. Egzoz monifoldundai dirençler, BDM sının verimini dire olara etilemetedir. Ayrıca yeterli hacimde olmayan egzoz monifoldu, aşırı doldurmanın çıış basıncını azaltmatadır. Şeil5.2 de silindir sayısına bağlı olara egzoz monifoldu hacim 4

149 değişimleri görülmetedir, (Schruf, Koll Brunner, 984 Şeil 5.. Sonlu elaman hesalama yöntemiyle yaılmış ii aış yollu Basınç dalga mainası anallarındai basınç değişimleri ve termal gerilmelerin dağılımı (Mayer, 987). 42

150 Şeil 5.2.BDM li bir motorda egzoz monifoldu hacim değişimleri (Schruf, Koll Brunner, 984) Emme monifoldunun tasarımı BDM sının verimini riti olara etilemez. Anca bu tasarım, daha çı motorun erformansı ve volümetri verimi için önemlidir. Normal motor hızının üzerinde bir emme aasitesi için değişi ölçüde monifold yaılabilir ve emme monifold analları yeniden düzenlenebilir. Motorun sua açılı aanma diyagramları yeniden düzenlenmelidir. Sua bindirme süresi, açısal olara aşırı doldurma uygulamalarında olduğu gibi arttırılmalıdır. BDM motordan hareet alma sistemi, çalışma riterlerin uygun olara tasarlama zorundadır. Bu riterler, fiyat ve yer darlığı ile ilgilidir. BDM ile motor arasındai hız oranı yüse olduğu için, hareetin dire olara ran milinden alınması durumunda ara elamanları ihtiyaç duyular. Bu ise maliyet artırmatadır. Bu yüzden BDM sının doğrudan ran milinden hareet alması yerine, başa elaman yardımıyla hareet alması uygun olmatadır. (Su oması veya alternatör). Borwn- Boveri nın ürettiği değişi rotati Basınç dalga mainalarını çalışma hızları ve hız oranları (asna oranı) ablo 5. de görülmetedir. Basınç dalga mainalı bir sistemde arşılaşılaca diğer bir roblem de, motorun il çalıştırılması sırasında, egzoz gazlarının basınç ve sıcalığı düşü olduğu için, basınç dalgalarının yeterli şeilde oluşmamasıdır. Bu durumda, egzoza taze hava açabilir veya giriş havasına egzoz gazı arışabilir. Dolayısıyla yeterli mitarda temiz hava motora giremez. Bu roblemin çözümü için, diğer aşırı doldurma sistemlerinde olduğu gibi il hareet suabına gere vardır. ablo 5.. Değişi BDM modelleri için hız oranları ve çalışma hızları (Shruf, 984) 43

151 Bu sisteme ait rensi şeması Şeil 5.3. de verilmiştir. Sua aağı (sürgü) aalı ien, BDM sından gelen hava motora gidemez. Kısa devre suabı açılara motora il hareette gereli olan havayı temin eder. Motor çalışı devri artınca, BDM sının gönderdiği havanın basıncı artacağından sürgü açılaca ve BDM sından gelen hava motora gönderilecetir. (Schruf Koll Brunner984; Krchhofer, 983) BDM lı bir motor için hava filitresi tasarımında bazı değişililerin yaılması gerelidir. Hava filitresi ağıt elaman tolam yüzey alanının urbo aşırı doldurma sistemindeine göre % 20 daha geniş olması, havanın maul ölçüler içersinde temizlenmesini sağlar. Ayrıca emme anındai gürültüleri azaltma için özel filitre sistemleri tavsiye edilmetedir (Çift odalı ti). 44

152 Şeil 5.3. il hareet suabının rensi şeması (Kırchhofer, 983). BDM çıışında bir ara soğutucunun ullanılması, motor efetif basıncını artırır ve dolgu yoğunluğunu yüseltir (Kollbrunner, 980). Bu onuda yaılmış olan bir çalışma Şeil 5.4 de görülmetedir. Basınç dalga mainasından çıan dolgu havasının sıcalığı, ara soğutucusuz çalışmalarda 50 c civarında, ara soğutuculu çalışmalarda 20 c olmatadır (Schruf, Koll Brunner 984). Yaıt enjesiyon sistemi, motordan uygun tor arteristiği elde edece şeilde yeniden düzenlenmelidir. Yüse hızın yeniden düzenlenmesi, tam yüte enjesiyon zamanının ayarlanması ve relanti durumunda düzenli yaıt aışı sağlanması, masimum yaıtın duman sınırları içerisinde yeniden ayarlanması gibi hususlar, bu otimizasyon içerisinde ele alınması gereir. 45

153 Şeil 5.4. motor devrine bağlı olara ara soğutuculu ve ara soğutucusuz BDM çalışmasında ortalama efetif basınç ve dolgu havası yoğunluğu değişimleri (ollbrunner, 980). Basınç dalgalı aşırı doldurmada egzoz gazı ile giriş havası arasında, enerji değişimi esnasında doğrudan bağlantı vardır. Bu bölgede bir mitar giriş havası mutlaa egzoz gazına arışmatadır. Böylece bir anlamda doğal egzoz gaz resirilasyonu olmatadır. EGR mitarı motorun orta hızlarında ve tam yü çalışmasında % lara çımatadır. (amustutz, Paulı, Mayer, 990). 4.8 Basınç Dalga Mainasının Gaz Dinamiği Analizi Şeil 5.5 de basınç dalgalarının ve egzoz gaz ütlesinin onumu gösterilmiştir. Rotor analına ani olara giren egzoz gazlarını oluşturduğu tedirginliten dolayı, durgun halde bulunan ve basıncı P olan ortam içerisindei basınç ani olara değişir. Bu değişimden dolayı oluşan basınç dalgaları C hızı ile yayılmatadır. 46

154 Şeil Şo dalgasının ve egzoz gazlarının rotor analı içersindei onumu. Şeil5.6 da rotor anallarından birisine, şo tülerine ait modelin uygulanması görülmetedir. Şo tüü içerisinde bulunan ve şo bölgesini içerisine alan ontrol hacminde, tedirginliğin başlangıcındai şartlara,c, denirse, tedirginlile birlite şo bölgesinin önündei şartlar, (+&9, (+&), (C-Su) olara değişecetir. Rotor analı içerisinde meydana gelen basınç dalgalarını hızı(c), gaz hızına göre (u), olduça yüse olmatadır. Şeil 5.6 dai ontrol hacmine sürelili denlemi uygulanırsa, 47

155 5.6 Şo tüü içerisinde göz önüne alınan normal şo dalgası Olara yazılabilir. Kontrol hacmine momentum denlemi uygulanırsa, elde edilir. 5.2 ve 5.3 denlemlerinin birlite ullanılmasıyla ve (.) ün elemine edilmesiyle denlem, Olur Başlangıçta ço üçü bir değişime meydana getiren basınç dalgası için yazılabilir. Burada sürecin izeentroi olduğu abul edili, sürtünmeler ihmal edildiğinde(5.4.) nolu denlemden elde edilir. Aışan ideal bir gaz ise, izoentroi hal değişimi için, 48

156 yazılara logaritması alınır, Ln-ln=lnc bulunur. Difransiyeli alınırsa elde edilir.(5.5. nolu denlemde(5.6) nolu denlem yerine onularsa bulunur. Basınç dalgasının hızı sıcalığın bir fonsiyonu olara değişmetedir, (Büyütür, 985). 4.9.BASINÇ DALĞA MAKİNASININ ERMODİNAMİK ANALİZİ Şeil 5.76 da Basınç dalga işlemleriyle ilgili detaylar diate alınmadan, BDM sının şemati görünüşü verilmiştir. Şeil 5.7 Basınç dalga mainasının şemati görünüşü 49

157 aze hava nolu giriş ortundan sisteme girmete, sııştırılmış hava 2 den motora gönderilmetedir. Motordan çıan egzoz gazları 3 nolu ottan Basınç dalga mainasına girmete ve 4 nolu orttan dışarı atılmatadır. Yüse basınçlı aış işlemleri için; Yazılabilir. Emme işlemi için, sürelili denleminden, yazılır. urbo aşırı doldurmanın asine m ütlesel debisi m den farlıdır. Çünü düşü basınçlı gaz aışı sırasında den 47e doğru uğratılmatadır. Bu durumda süürme verimi, Olmatadır. 2 ve 3 arasında, rotor analları içerisinde egzoz gaz resirülasyonu olmatadır. Dalga basıncı dür. Şeil 5.8 de Basınç dalga mainasındai termodinami işlemlerin daha iyi anlaşılabilmesi için h-s (Entalhi-Entroi) diyagramı verilmiştir. Bu diyagramdan yola çıara Komresyon verimi Ve Genel verim, Burada ; olara yazılabilir. 50

158 basınç oranıdır. (5. 4) Gerçe tolam verim burada tanımlanan. Veriminden büyütür. Isı transferi olmasızın adyabati omresyon verimi de buradai dan daha yüsetir Emme ve egzoz ortu radyal ozisyonlarının hesalanması Şeil 5.9 da ortların yerleşim tarzının belirlenmesi için çizilmiş grafi görülmetedir. Basınç dalgalarını sııştırdığı hava moleülleri rotor analları boyunca ilerleren, rotorda dönmetedir. Şeil 5.9 da görüldüğü gibi radyal ozisyonda emme ve egzoz ortu arasında bir açı oluşturmatadır. Rotor analında u hızı ile ilerleyen hava artiüllerini rotor analının radyal ozisyonuyla bir açı yatığı görülmetedir. Şeil 5.8. Basınç dalga mainesı içindei ermodinami işlemlerin Entali- Entroi (h-s)diyagramında gösterilmesi. 5

159 Şeil 5.9 Şo dalgalarını ortlar arasında yatığı açı ve ortların ozisyonları Bu açı (5.5) Olara yazılabilir. Burada, D= Rotür çaı(m), u=gaz hızı (m/s), Nr=Rotor hızı (dev?s) Port yerleşim ozisyonu bu açıya uyum sağlamalıdır. Verilmiş bir egzoz sıcalığında ve motor hızında, emme ve egzoz ortları arasında açıyı hesalarsa Motor hızı(ne)= 3000 d/d Rotor boyu (L) = 0, 24 m Egzoz gaz sıcalığı ()= 873 K Kasna oranı=2/ =,4 olara değerler verilirse, (5.7) nolu denlemden C =.R. = = 592 m/s 52

160 rotoru, olara basınç dalgasının ilerleme hızı bulunur. Basınç dalgası(l) boyundai L 0,24 t= 0, sn C 592 sürede atedecetir. İi ort arasındai açı farına derse, farı( , ,2 = = 4.58 Rad 60 Far bulunur. Anca burada basınç dalgalarının emme ortuna erişmedei açı ), değişi asna oranlarında ve egzoz sıcalılarında değişecetir. Bu değişimin mahsurlarını azaltma için Şeil 4.9 da i gibi genişleme ve sıışma ceheleri basınç dalga mainasında ullanılmıştır 5. MEKANİK AŞIRI DOLDURMADA KULLANILAN KONPRESÖRLER 5. Kayar anatlı (aletli ti) aşırı doldurucular Parçaların Ve Komresör Dizaynının anıtılması (Şeil 6.6) Kanatlı ti omresörlerin üç ana arçası döme gövde, rotar ve anatçılardır. Gövde niel demir döümüdür. Dış taraftai yuvarla anatçılar var olan ısıyı iç taraftai 80 den 300 um ye adar olan delilere dağıtır ve buda anatçılar ve 53

161 gövde arasında meydana gelen ısının minimuma indirilmesinde yardımcı olur. Normal deli çaı 00 mm dir. Her ii uçtai basınçlı alüminyum döüm omresöre yatalı yaar ve 9 mm çaındai rotor şaft yataları desteler. Bu şaft dış merezli olara bor mile monte edilmiştir. Dönen tambur, çeli tahri mili üzerine dire olara döülmüş 82, 5 mm çaında alüminyum alaşımından yaılmıştır. Kanatçılar ve gövde arasında meydana gelen yüse sürtünme aşınmasından açınma için, anatlar tambur üzerine eşit aralılarda açılmış 4 yarı içine ana daireye aralel olara yerleştirilmiştir. Kanatçılar rotor merezinden dışarı doğru yerine teğet olara yerleştirilmiş olması, anatçılar üzerindei santrifujal uvvetlerin yarı duvardan dışarı doğru atılmasını sağlar. Bunun için anatçı uçları ve silindiri gövde arasında daha az yü oluşur. Bu durum eğer anatçı yarı içine ana daireye aralel olara yerleştirilmiştir. Kanatçılar rotor merezinden dışarı doğru yerine teğet olara yerleştirilmiş olması, anatçılar üzerindei santifujal uvvetlerin yarı duvardan dışarı doğru atılmasını sağlar. Bunun için anatçı uçları ve silindiri gövde arasında daha az yü oluşur. Bu durum eğer anatçı yarıları tambur içinde merezden dışarıya doğru ise olabilir. Bu aynı zamanda anatçı uçlarında dolgunun sııştırılmasını sağlar ve bu yüzden santifujal güce arşı dahili güç üretir. Bu, yüse dönüş hızlarında santifujal etiye arşı, anat uçları arasındai dahili reasiyon basıncı ile denge sağlar. Bu yüzden anatçı uçlarındai reasiyon basıncı ile denge sağlar. Bu yüzden anatçı uçlarındai sürtünme gücü üçütür. Kanatçıların teğet ozisyonda olmasının diğer bir avantajı, yarıların derinliğini artabilmesi, bu sebeble anatçıların yarılar içinde daha geniş yüzey alanı sağlayara, anatçıların büülmesini önlenmesidir. Kanatçılar fenolli reçine ile doyurulara ince tabaalar şelinde yaılırlar. Yarılarda basınç oluşmasını önleme, anatçıların yarı duvarları içinde özgürce hareet etmelerini sınırlayara sağlanır. Kanatçıların ve yarıların 54

162 yağlanması, yağ haznesine 2,25 litre yağ oyulara sağlanır, ontrol cubuğu ile ontrol edilir ve yağ yalaşı 3200 m de değiştirilir. Motor devri omresör devri ile yalaşı bire bir orandadır. Düşü motor hızlarında bu oran den, 5 e adar yüselebilir.yüse motor hızlarında meani roblemlerden açınma için ters olara den 0,8 e düşer. A) amburun dönmesi a ve b anatçıları arasındai hacme dolgunun girmesini sağlar B) amburun dönmesi b anatçığının aanmasını ve dolgunun genişleme odasında almasını sağlar C) amburun dönme hacmi azalara dolgunun sııştırılmasını sağlar D) amburun dönmesiyle a anatçığı çıış ortunu açar ve b anatçığında sııştırılmış dolguyu çıış asajına iter Şeil 6.7 anatçı ti süerşarjırların çalışma çevrimi 55

163 Çalışma Prensibi Şeil 6.7. ambur rotor mili ve gövde aynı esen üzerindedir. Bu yüzden silindiri yüzeyler arasında boşlu oluşur(şeil 6.7.a-d). Bu boşlu gövde ile tambur arasında şeillendirilir ve 4 eşit hücreye bölünmüştür. Böylece tambur döneren anatçı uçların silindiri duvarlarla teması devam eder, bu yüzden anatçılar havayı tambur içine sııştırırlar ve silindirlere yollarlar. Sonuç olara tamburun her bir çevriminde, her bir hücredei hacim, genişleme anında masimum olur ve daralma anında ise minumum olur. Gövdenin dışındai giriş ortu, yarı hilal şelinde şeillendirilmiştir. Şeil6.7 da düşü dönme hızında bu boşlu atmosferi basınca maruz alır faat, dönme hızın artmasıyla, düşü vaum oluşur ve buda temiz havanın girmesini ve genişleyen hüre boşluğuna dolmasını sağlar. amburun dönmeye devam etmesi ile hüre hacmi genişleyere masimum olur ve daha sonra daralmaya başlar. amburun harici dairesel yüzü yarı hilal şelinde şeillendirilir(şeil 6.7.c). Bu omresyon safhası anatçı deşarj ortunu açıncaya adar devam eder, bu notada silindiri tambur duvarı ile gövde arasındai boşlu hala azalmatadır ve dolgu sııştırılmatadır (şeil 6.7.d). Böylece anatçı şimdi, sııştırılmış deşarj ortu içinden çımasıyla geri aışa arşı güç sürücüsü olur. Basınç Hacim Diyagramında Çevrim Olayları (şeil 6.7. ve 6.8.) Rotorunun düzenli bir şeilde döndüğünü düşünelim. Daha sonra tamburun bir tur dönüşü için hücre içinde basınç değişimi olur.,a ve B anatçıları arasında Dolgu Safhası (şeil 6.7.c ve 6.8.) 56

164 hacmi V3 hacmine adar genişler, gövde ve tambur arasındai boşlu, V2 hacmi yüselene adar azalır. Bu notada dolgu sıışmaya başlar, bu yüzde hücre hacmi V4 hacmine düşür ve bu da basıncın P3 basıncına ulaşmasın sağlar. Deşarj Safhası (şeil 6.7 d ve 6.8) Hücredei hacim, hacmine azalır ve basınçta e yüselir. Bu notada A anatçığı deşarj ortunu açar. Kısmi sııştırılmış dolgu şimdi emme manifolduna ve oradan da silindire dolar. Sonuç olara omresör basıncı, aynı zamanda manifold geri basıncını etiler. Bunun sonucu olara çıış basıncı daima dengede tutulur. Deşarj, hücre hami V hacmine azalana adar devam eder. Kanatları Yarı Hilal Şelinde Olan aşırı Dolducular(Shorroc) Şeil 6.8 Kayma-anatçı basıncı-hacim Şeil 6.9 Yarı hilal anatçı ti süerşarjırlar(shorroc) 57

165 Parçaların ve Komresör Konstribsiyonunun anımlanması (Şeil 6.9) Shorroc süerşarjırlarda 4 adet yarı hilal şelindei anatçılar, esantri olara tambura monte edilmiştir. Bu da silindiri gövde şelindedir. Her bir anatçı silindiri gövde içinde merezden dışa doğru yerleştirilmiş. Kanatçılar tambur içindei yarılardan geçece şeilde şeillendirilmiştir. Bu da silindiri gövde içine esantri olara yerleştirilmiştir. ambur anatçıları merez milli üzerinde döndürülür ve hareetini çıış milindei ayışla tahrili asnatan alır. ambur merezi ve anatçı taşıyıcı milli arasındai denge asna ve anatların ii ayrı merezden dönmesi ile sağlanır. Çünü ii merezin dengesi 58

166 endi delili milli ile destelenir ve bu miller uzunlamasına dairesel olara tambur içine yerleştirilmişlerdir. Bu dört anatçı gövde üzerine merezi olara yerleştirilmiş bir çift bilye ile merezden açı olara yerleştirilmişlerdir. Burada tambur gövdedei silindiri duvarlar üzerindei esantri yatalar üzerine yerleştirilmişlerdir. Bunun için tambur döneren anatçılar ayar ve delinmiş mil endi endine döner. Çalışma Prensibi (şeil 6.0 (a-d)) Hilal şelindei alan anatçılarla dört eşit arçaya bölünmüş dahili silindir duvarları içindei tamburun esantri ozisyonda olması ile sağlanmıştır. Yarı hilal şelindei anatçı ti omrasörün çlışma çevrimiy, bir devirde dört safhanın (doldurma, genişleme, sııştırma ve deşarj9 tanımlanmasıyla açılanabilir. Doldurma Safhası (Şeil 9.0(a)) Bunada tambur döneren A anatçığı giriş ortundan geçer ve A anatçığı ile B anatçığı arasında yarı hilal şelindei hacmi oluşur. (Şeil 6. 0(a)) Atmosferi basınçla taze dolgu bu hacme dolar. 59

167 a) amburun dönmesi a ve B anatçıları arasındai (c) c) Arasındai hacmin azalması odaya dolgunun girmesini başlatır. Genişleme Safhası (Şeil 6.0(b)) B anatçığı emme ortunu geçtiği zaman hacmi genişlemeye devam eder. Bunun için dolgu basınca maruz alır. (Şeil 6.0(b)). Bu genişleme safhasında her ii giriş ve çıış asajları aanır. Komresyon Safhası (Şeil 6.0(c)) Hacmi öncei doldurma safhasındai ozisyonundan, yalaşı yarım tur döndüğünde, yarım hilal şelindei oda daralmaya başlar. (Şeil 6.0(c)) Böylece şarj basıncı il olara atmosferi şartlar altında artar ve daha sonra daha fazla dönmeyle dolgu sııştırılara basıncı atmosferi basıncın üzerine çıar. 60

168 çıar b ) arasındai dolgu d)a Kanatçığının çıış ortunu açmasıyla olgu (Şeil 6.0(d)) A anatçığı deşarj ortunu açar ve aniden manifolt içine dolgu girer. Bu odasındai basınçtan daha yüsetir ve basınç eşitliği olana adar geri aar. amburun daha fazla dönmesiyle hacmi üçülmeye devam eder ve eş zamanlı olara B anatçığı meydana gelen dolguyu ileri doğru süürür ve çıış ortundan geçere manifolta gelir. (Şeil 6.0(d)) Bu çevrim olayları devam eder ve her bir çevrimde dört ere terar eder. Kanatçı ti aşırı Doldurucluların Performans Karateristileri (Şeil 6.,6.2 ve 6.3 ) ii aşırı doldurucuların erformans arateristileri, omresörsün volümetri verimi ile orantılıdır. ambur hızı ve yüselme basınçları şeil 6. ve6.2 de görülmetedir. Şeil 6. sabit tambur hızında yüselme basıncı artaren omresör volumetri veriminin düşüşünü göstermetedir. Şeil6.2 volumetri verim ve tambur hızı arasında yüselme basıncı sabit olduğu andai ilişiyi göstermetedir. 6

169 Burada tambur hızının arttığı, volumetri verimin arttığı faat volumetri verim artışının yüselme basıncının artışından daha az olduğu görülmetedir. ambur hızı azaldığında volumetri verimin azalmasının nedeni hava dolgusunun, tambur, anatçılar ve gövde arasından geçme zamanın artmasıdır Aşırı doldurmalı motorlar ve normal emişli motorlar arasındai tor ve güç arateristileri Şeil 6.3 te gösterilmetedir. Yüselme basınç eğrisinin yalaşı 5000 dev/da da masimum 0,6 bara adar yüseldiği görülmetedir. Şeil 6.2. Volumetri verim eğrileri tambur hızına göre volumetri verime bağlıdır. Şeil 6.3. diret dönen anatçı veya root ti süerşarjırların erformans eğrilerinin arşılaştırılması 5.2 Hareetli Vidalı ti Süerşarjır( Komresör) Bu ti süerşarjırın bir ere ve bir dişi ii magnezyum alaşımlı civatası vardır. Bunlar loblardan (dişlerden) meydana gelir. Ere civatanın 4 dışbüey lobu vardır. Dişi civatanın ise 6 içbüey lobu vardır. Bu ii civatanın içbüey dışbüey ısımları birbirine geçmiştir. Ama rofil yüzeyleri asla birbirlerine temas etmez. Ayrıca silindiri hazneye ve duvarlara civataların uçları değmez. 62

170 Helisel zamanlama dişlisi tarafından50-00 üm büyülüğünde bir temizleme boşluğu verilmiştir. Radyal lobdan hazneye, axiyal lobdan da duvara(50-80 um arası) bir boşlu vardır Ere ve dişi cıvata oranları 2:3 tür. Yani dişi civatanın masimum hızı 5000 dev/da, ere civatanın masimum hızı olan dev/da nın 3 te 2 sidir. Bun civataları bir dişli ayış asnağı döndürür. Motor hızı 6000 dev/da ise 2.5: dışli oranı(yalaşı olara) ile dönen asna, dışı civatayı5000 devirde döndürür Çalışma Prensibi Dolgu önceden genişlemiş loblar arasına dolar.(6.27.a ) Loblar arasında alan dolgu(emme havası ) giriş ortundan aar ve şeildei gibi sürülenir:(çıış ortuna adar) 63

171 Buradai dairesel hareet şeil(a,b,c,d ) gösterilmiştir. Bu hareet he terarlanara hava lobları arasından sürülenere çıış orutunu götürülür. Her ii taraftan gelen dolgu V şelinde çıış ortunda birleşir ve böylece silindiri hücrede dairese hareet yaılmış olur. Motor hızına bağlı olara manifold boruları doldurulur Basınç Hacim Diyagramı çevrimi Doldurma durumu; civatalar dönmetedir. Hücrelere sürülenen hava dairesel hareetle döner. HavaV hacminden V2 hacmine artmatadır. Atmosferi basınçtai hava boş hücreye girer ve dolduru.(hücrelerin genişlemesi sırasında) Sııştırma durumu; bu onumda hava V2 hacminden V3 hacmine adar sırıştırılara giriş ortundan giren hava çıış ortundan çıartılır. Bu esnada dolgu silindiri duvarla loblar arasında sürülenmetedir. Boşaltma durumu; sııştırılmış olan hava çıış ortundan manifolda gönderilir. Çıış ortunda hacim V3 basınç P2 dir. Civataların dönmesi ile dolgu manifolda V ve P2 değerinde girer Vidalı i Suerşarjırın Performans areteristileri 64

172 Çevrimde ere civatanın hacmi daha eren azalmaya başlar. Hemen hemen ere civatanın sııştırmayı bitirmesine yaın öşeli ısmına adar dişi civatanın hücre hacminde değişili olmaz. Sııştırma sonucu hac imdei yalaşı %60 li azalma yuarıdai şelide de gösterilmiştir. Bu tiin en büyü avantajı; giriş ortlarından dolgu gireren aynı anda da çıış ortunda sııştırılmış dolgunun çımasıdır.(sııştırma sonucu hafif ısınmış olara ) Sonuç olara; bu omresörler çı üçü bir güç harcarlar ve yüse bir adyabati verime sahitirler. 2 nın üzerindei sııştırma oranlarında, intercooler a ihtiyaç duyarlar. 6.3 dei şeilde turboşarjır ve vidalı süerşarjır tilerinin geliştirilmiş torların görülmetedir. Burada vidalı tiin toru daha önce belirmeye ve artmaya başlamatadır ve vidalı tiin zirvesinde belirli motor hızı aralığında düz bir şeilde ( tor grafiği ) oluşmatadır. NO: Male = Ere Femali = Dişi Adiabatic= Adyabati Lobe = Lob 65

173 Crew = vida Cell = Hücre Pressure = basınç Exit = Çıış İntae = Giriş Charge = Dolgu Comression = Sııştırma Change = değişim Rotation = Hacim Seed = Hız oque = or 5.3 Lader tii helezon salınım sürücülü süerşarjlar 5.3. Parçaların tanımı ve blower (üfleç) urulumu Blower ii adet yarı dairesel aliminyum arışımlı alamadan meydana gelen alardan oluşmatadır. Her ii ata, G şelinde arçalar ile birlite metal döüm şelinde üretilmiştir. G şelindei arçalar alama duvarın düz ısmına di olaca şeilde çımışlardır. (Şeil. ) Her ii yarı alamada bulunan helezon arçalar ise birbirin ayna görüntüsü gibidir. Faat bu arçalar birbiri ile temas halinde bulunmazlar. Magnezyum alaşımlı merezi bir dis iisinin arasındai boşluta bulunmatadır. (Şeil.2 ) Sabit ve hareetli helezon arçalar arasında oluşturulan sarmal odacıları bronzdan yaılan teflon şeritleri ile aatılmıştır. Bu şeritler hehezoni arçanın dış enarlarına oturmatadır. Düşü ayma hızları yağlama ihtiyacını ortadan aldırmatadır. Dis merezine esantri sürücü mili ve e desteği tutturulmuştur. Hareetinin yönsel ontrolü merezin bir ucuna yardımcı mille tutturulmuş bir esantri im ile sağlanmatadır. Her ii milde aynı esantriliğe ve hıza sahitir. Bu durum maara sistemi ve dişli ayışı ile sağlanmatadır. ( Şeil.2 ) Esantri tahri mili her ii tarafa, esantriliğin tersine olaca şeilde yerleştirilmiş denge ağırlıları bulundurmatadır. Bu aynı zamanda milin ran bölümünü de dengelemetedir. 66

174 Esantri tahri milinin yataları motorun yağ dolaşım sistemi tarafından yağlanmatadır. Yardımcı mil ise daha önceden yağlanmış baım geretirmeyen rulmanlar ullanılara yatalandırılmıştır. Yeni jenerasyong- lader omresörleri,7/ motor hızı ile ayış yardımı ile çalıştırılmatadır rm hızda 566 cm / dönüş büyülüğü sıfır ayı süürme hacmi belirtmetedir. Bu blower ların tii masimum hava şarjı 0,72 bardır Çalışma rensibi Doldurma fazı: İl başta tahri milinin esantrilği en yüse üst ölü nota (DC) onumundadır. Bu durumda merezdei hareetli helezon çiftleri, sabit alama gaz elebeği valfi ile ara bağlantısı urulmuş by- ass valfi arası ısmi gaz elebe açılığında ve düşü hızlarda açılır. Faat gaz elebeğinin gereğinden fazla açılması durumunda by-ass valfi aanır. Ve böylece blower dan basınçlandırılmış hava dolgusu,ara soğutucu ve emme manifoldu üzerinden motor silindirlerine gönderilir. Şeil. G- lader tii süer şarjın görünüşü Helezonları arasında, buların sonlarına dounmata ve ortada bulunmatadır. (Şeil.3 ) Bu durum sabit helezonlar odacığın atmosfere açı şeilde olmasını sağlamatadır. Esantri milinin en yüse ozisyondan 90 saat yönünde dönmesi ile iç ve dış hilal şelindei odalara taze dolgu maddesi dolar. 67

175 Sııştırma fazı: Esantri milinin en yüse ozisyondan 80 saat yönünde dönmesi ile her ii iç ve dış odayı aatır, ve hilal şelindei odalar içeri giren dolguyu sııştırma ve basmaya başlar. (Şeil.3 c ) Boşaltma fazı: Esantri milinin en yüse ozisyonda 270 saat yönünde dönmesi ile iç ve dış odalara giren dolgular dışarı doğru çıar. Bu durum bütün odacıların 4 adet dış orta açılmasına adar sürer. 68

176 Şeil.2 G-lader tii süer şarjın bölümlerinin görünüşü Esantri milinin biraz daha dönmesi ile sııştırılan dolgu dışarı doğru itilir ve hareetli helezonları orijinal onumuna geri getiri. (Şeil.3 a ) olayların Basınç Hacim ( P-V ) diyagramında gösterilmesi ahri milinin esantriliğinin düzgün bir hızda döndüğünü düşünelim bu durumda merezdei arça sallanmaya başlar ve hareetli helezonlar sabit helezonlar ile etileşim haline geçer ve odacılar doldurur. Böylelile endüsiyon (emme ) manifolduna hava- yaıt arışımını basar ve sııştırır ve deşarj eder. (Şeil. 4 ) Doldurma fazı: ahri milinin esantriliği di onumdayen iç ve dış odacılar minimum hacimde olur V esantrili saat yönünde dönmeye başlayınca sabit ve hareetli helezonlar arasındai hacim masimum hacim V2 ye ulaşana adar artar. Aynı zamanda hemen hemen atmosferi basınçtai P temiz hava içeri girer ve hilal şelindei iç ve dış odayı doldurur. 69

177 Sııştırma fazı: Esantri milinin daha fazla dönmesi giriş asajlarını hareetli siraller sayesinde aatılmasını sağlar. Bu durum hilal şelindei odacıların saat yönünde hareet edere dönmesine ve aynı anda hacmin V2 den V e düşmesine neden olu. Bu durumda dolgu maddesi atmosferi basınç olan P den ço daha yüse bir basınç olan P2 ye çıar. Bu notada odacılar çıış ortuna açılmıştır. Boşaltma fazı: Esantri milinin dönüşünün devam etmesi ile her ii odacıta endi etrafında döner ve bu dönüş hareetli helezonların iç ve dış odacıları çıış ortuna adar açmasına adar sürer. Aynı zamanda bu odacılar daralmaya devam eder ve bu durum, her odacıtai dolgu maddesi manifoldtai geri aışa arşı adım adım sııştırılara gider. Her ii odacıtai gelen dolgu ve içinde bulunmata olan dolgunun basınçların bileşesi P2 olur. 70

178 Şeil.4 Basınç- Hacim diyagramı Şeil.5 G-lader tii süer şarjın Dört silindirli bir motordai görüntüsü By-ass emme sistemli G-lader tii blow lar. Düşü hız va az yülü çalışma oşullarında G-lader tii blowerlar dan alınan çıış motorun tüeteceğinden daha fazladır ve bu çıışın fazlalığı esoz ısmına adar ulaşır. Böylece giriş ısmındai gaz elebeği vanasına arşı olan basınç yüselir. Gaz elebeği vanasına arşı istenmeyen basıncın etisi, blower7ın daha fazla güç emmesine sebe olur ve bu yaıt tüetimin artmasına da sebe olmatadır. Ayrıca bu yaıt tüetimi fazlalığı normalde havanın geri dönmesi sonucunda meydan gelen yaıt tüetimi fazlalığından daha da fazladır. Blowe ın giriş ısmındai havayı by-ass etmesin faydası,gaz elebeği vanasının milindei yüün azaltılmasıdır. Ve böylece gaz elebeği sürücünün omutasına daha ani bir şeilde ceva verir. Motor relantide ien vay az bir hızda ien blower dan hava girişinin filitrelenmiş ısmına geri gönderen yol ve by-ass vanası birleştirilmiştir. (Şeil.5 ) Suersarjır onstrisiyonunun tanım Suersarjır helisel dişlilerin (Şeil. 6.4 ve 6.5. ) temasıyla havayı dışarı yönde üfle. Poma elemanların hareeti, birbirine temas etmeden aynı hızda dönen özel şeilli ii rotor tarafından oluşturulur. Rotorlar alüminyumdan yaılmış üç ama sahitir ve dış ısım elise benzer şeilde iç ısım ise helise benzer şeildedir. Bu 7

179 geometri form bütün açısal ozisyonlarda oluşan yüse basınçlı basım esnasında yalıtımı sağlar. Bu formda çı üçü basınçlarda bile çalışma boşluğu vardır. Bu ço üçü çalışma boşluğu, sıı ontrollü düş helisel zamanlama dişlileri arasında o. 0 mm aşmamalıdır. Bu boşlu rotor amları arasında 0.5 mm ile 0.8 mm arası değişmelidir. Helisel ısımla amlar arasındai radyal boşlu 0l. 3 mm ile 0.20 mm arasında olmalıdır. Helisel ısımla amlar arasındai asiyal boşlu toleransı ise 0.8 mm ile 0.20 mm arasında olmalıdır. Radyal ve asiyal boşlular ön yataların durumuna bağlıdır. Şeil 6.4. Üç amlı ti suerşarjırın esit görünüşü asarım ( Şeil 6.5 ve ): Düşü hızlardai rotor amlarındai sızıntı, içten enetlenen lolar arasındai sızıntı alanının büyülüğü, amlar ile silindir arasındai boşlu ve asiyal boşlutan dolayı önemli derecede hissedilir. Anca rotorun hızı arttığında, sızıntı mitarı şarjın alitesini arttırır. Bu artan hızla birlite sızıntı mitarının gerçeten azalması, ısa zamanda gereli çalışma boşluğu tarafından sızıntı alanının şarjı sııştırmasında meydan gelir. 72

180 Şeil.6.5. ii lolu ti suer şarj Hissedilmeyen hava veya hava yaıt arışım sızıntısı zararlı değildir çünü güç harcanmaz faat aynı zamanda rotorun emme tarafına geri şarjı yüse sıcalığa neden olur. Böylelile giriş ortundai emme sıcalığı artar ve bu yüzden sıcalı dağılımında ısır döngü oluşur. Suerşarjırlar her rotorda ii ya da üç amlı olabilirler. Bu sızıntıya mehili azaltır. Üç amlı rotorlar (Şeil 6. 6 ) ii amlı rotorla muayese edilirse her rotordan her devirdei hava dağılımına göre daha düzgün basınç çıışı verir E olara üç amlı rotorla ratite her zaman ii amlıya göre silindirle teması ve şarj esnasındai yalıtımda daha iyi sonuçlar elde edilir Çalışma Prensibi: Bu suerşarjırda rotorlar zıt yönlerde hareet ederler; üsttei rotor saat yönünde döneren alttai rotor saatin ters yönünde hareet eder. Rotor amlarının her biri silindi yüzeylerinde hareet eder ve böylece silindi duvarlarını süürere yalıtımı sağlar. Hazırlama Safhası: İl olara enetlenen A ve D amları arasında belli bir hacim oluşur ve oluşan bu hacme taze dolgu girer. Rotor süreli döndüğünden, A amının arasındai boşlu, üsttei silindir duvarı aynı zamanda hareet eden D amının aatamadığı alan ile E amı arası hazırlama evresidir. 73

181 Şeil eği emme ortlu üçlü-düz amlı şarşır Şeil Üçlü siral amlı şarjır Yer Değiştirme Evresi: Rotorun biraz daha dönmesi E ve D amları arasındai şarj dolgusunu, E amı altındai silindir yüzeylerini çevreleyere yüse basınç çıış ortuna iter. Aynı şeilde Vca şarj dolgusu üst silindir duvarların süürere C lounun arasından çıış ortuna varır. 3.Safha: C amı çıış ortuna vardığında, sııştırılmış dolgu hemen giriş monifolduna açır ve Vca dolgusunun sııştırılmamış dolguyla arışması engellenemez ve bu aralıta dolgunun basıncı sabittir. Çıış Safhası: Rotorun hala dönmesiyle her ii am dolguyu iter ve dolgu çıış ortu üzerinden monifold içine girecetir. Böylelile, rotorun ileri hareetinin devam etmesiyle basınç dalgalanmasını düzeltir ve emme monifolduna endisi deşarj olur. Emme monifolduna dolgunun girişi ii amlı rotorda ( her devir için ) dört evrede, üç amlı rotorda ise altı evrede oluşur. 74

182 Şeil Üç amlı şarjır evreleri Basınç- Hacim Diyagram Çevrimi: (Şeil 6.8 ve 6. 9) Rotorun süreli belli bir hızda dönmesi (her rotorun bir devri için ) her am arasındai basınç hacim çevrimi değişecetir. Rotorların dönüş hızının artması giriş ortu ve içten enetlenen rotor amları arasındai alanın ve temiz dolgunun bu alana çeilere doldurulmasın arttıracatır. Hazırlama Safhası: Kam giriş ortu enarına geldiğinde dolgu, V hacmi sıfır ve P basıncı atmosferi basınç olduğundan silindir duvarlarına atarılmaz. Anca ( Rotorun dönmesiyle) hücrenin hacmi V den V2 ye artar. 75

183 Yer değiştirme Evresi: Hücredei dolgu silindir duvarlarını çevreleyi çıış ortuna gelene adar basıncı atmosferi basınç (P) ve hacmi ise V2 hacmidir. 3. Safha: Dolgu hücreden çıış ortu üzerinden monifolda amaya başlar ve monifolda geçiş esnasında basınç P2 ye yüselir. Deşarj Safhası: P2 basıncındai hücre dolguyu amın hareeti vasıtasıyla çıış ortundan emme monifolduna iter ve amın altında hacim V olur Eletro manyeti Kavrama ve By-ass Sualı Root Suerşarjır Sistemi(oyata): Bu şarjırlar egzoz gazından hareet alan turbo şarjırlarla arşılaştırıldığında avantajı diret ran mili hızına göre basıncı arttırmasıdır. Meani hareetli suerşarjırların dezavantajı ise gücü absorbe etmeleri ve üçü boyutlu normal emişli bir motorla arşılaştırıldığında daha fazla yaıt harcattırır. Artan yaıt tüetimi motorun yüse hızlarında ivmelenme ve güç artırımı esnasında estra tor üretimi vasıtasıyla dengelenir. Anca, tor ve gücün artı düşü yü ve hızlarda gereli değildir faat suerşarjırlar motor devrine bağlı olara güç artırımı için hala ihtiyaçtır. 76

184 Şeil Eletro-manyeti umandalı şarjır Eletro-Nanyeti Kavrama. Üfleyicinin ön ısmına yerleştirilmiş selonoidden ve diğer arçalardan oluşmuştur. emel rotor ve asna selenoidin merezlerine yerleştirilen çift dizili tolu yata vasıtasıyla çalıştırılır. Yatalar haznenin ii enarındadır. Kasna en uçtai flanşa bağlıdır ve orada da armatör bulunur. Selenoid utusu terar durduğunda aynı zamanda iç asnağa bağlı hareet flanşını sabitler ve bu durma sistem çalışmaya başladığı an armatörün ontrolünün ve asiyal hareetini sağlar. Selenoid üzerinden eletri aımı geçtiğinde aşırı yü sensörü üzerinde de manyeti alan oluşur. Bu yüzden manyeti uvvetin şiddeti armatörü rotorun aralel çalışma yüzeyine sertçe çeer ve böylece asnatan rotor miline hareet geçişi tamamlanır. Yol Çalışma Durumları: Düşü ve orta hızlar altında estra güce ihtiyaç yotur. Bilgisayar ontrollü eletro manyeti avrama üfleyiciyi serbest bıraır ve rotor amlarında üçü mitarlardai havanın geçişile döner böylece hava rotor amları arasından monifolda gider. Aynı zamanda bilgisayar tarafından byas analı açılara suerşarjır ısa 77

185 devre edilir ve taze hava dolgusu diret monfolda girer. Motor doğal yönden havayı emer. Böylelile gelenesel motorda eonomi ve erformans sağlanır. Motor yüse yü çalışma durumları altına girdiğinde bilgisayar eletro-manyeti avramayı devreye soara suerşarjırın ran milinden hareet almasını sağlar. Bu esnada byas analı aanara bütün hava suerşarjır üzerinden monfolda gider. URBOŞARJ SİSEMLERDE ARIZA EŞHİSİ. Motorun çalışmaya başlatılması ve durdurulması işlemi: a) Motorun çalışmaya başlatılması-il hareet: Motor çalışmaya başladığında, motorun yağlama oması, türbin ve omresör grubunun çalışmaya hazır hale gelmesinden önce, turboşarj mili ve mil yatağına yağ omalanması için sürücü gaz edaline beş saniye adar basara, yağın mil ve mil yatağı arasında hidrodinami yağlama şartların oluşturması için gereli zaman verilmiş olur. Başlangıç sırasında sadece sınır yağlama durumu meydana geldiğinden dolayı, en fazla aşıntı il hareet sırasında meydan gelmetedir. b) Motorun durdurulması-sto: Aracı durdurmadan önce,. Gaz edaline ani olara basılı motor devri ve turboşarj devrileri yüseltilir, motor rolantide bir mitar çalıştırılara, türbin ve omresör devirleri normal hale getirilere araç durdurulur. Bu şeilde yağlama sisteminde; yatala muylu arasındai sınır sürtünme ortadan aldırılmış olur. 2. urboşarj sistemlerin servislerin servislerinde diat edilmesi gereen hususlar: a) urboşarj sistemlerde muhtemel arızalar: urboşarj sistemlerdei arıza belirtileri şunlardır:. Güç aybı. 2. Aşırı egzoz dumanı. 3.Yüse yaıt tüetimi. 78

186 4. Aşırı ısınma. 5. Yüse egzoz sıcalığı. 6. urboşarjdan yağ sızması. b) Yağ alitesi: Yağ 5-20üm miron hassasiyetle filtre edilmesi gereir. Sadece üretici firma tarafından önerilen yağ ullanılmalıdır. Uygun olmayan yağ ullanılırsa, turboşarjın türbin uçlarındai yüsülerin aşırı ısınmasına neden olan arbon birimeleri meydana gelir. c) Yağ aynağı: Motor yülüyen, minimum yağ basıncı 2 bar dır. Faat yağın turboşarjın türbin uçlarındai yüsüleri geçere türbin veya omresör teerlerin arasına gitmeye zorlayacağından 4 bar ı aşmaması gereir. Motor il çalıştırılıren basınç 0.7 bar ın altına düşmemelidir. Yağ3 basıncı 3-4 saniye içerisinde 0. 7 bar ın altına düşmemeli ve turboşarj girişine ulaşmalıdır. d) Birleştirmeler ve bağlantı notaları:. Dağıtım yerlerindei veya türbin girişlerindei gaz açağı aşırı egzoz dumanıyla, türbin hızına ve güç aybına neden olabilir. 2. Zarar görmüş veya ötü malzemen yaılmış yağ borusu bağlantıları, yağlamanın ötü olmasına neden olacağından turboşarjın mil ve yatalarında aşıntıya neden olur. 3. Bozulmuş veya çı ullanılmış bir yağ, yağ borularında tıanılılara yatalarda aşıntıya neden olur. 4. Piston enarlarından artere saçan gazların ve arter havalandırma ventilinin bozulması nedeniyle, turboşarjın yataların yağlanması için gereli yağ alışı sağlanamayacağından yatalar aşınır. 79

187 f) Hava filtresindei tıanılı: Hava filtresindei tıanılı, yanma için gereen havayı azaltacağından dolayı şarj basıncını ve motor gücünü düşürür. Hava filtresindei basınç düşüşü 40 mmhg yi veya 0.05 bar ı geçmemelidir. g) Egzoz geri basıncı: Aşırı egzoz geri basıncı; aşırı ısınma, güç aybı ve yüse yaıt tüetimine neden olur. Bu da türbin hız teisini ısıtlayacatır. Aşırı geri basınç mil ve şaft arasındai yüsüleri zorlar. Böylece oluşan isli, yağı arbonlaştırara turboşarj arçalarına zara veri. Egzoz gazı geri basıncı 40 mmhg yi veya 0.5 bar ı geçmemelidir. h) Besleme basıncı: Emme basıncı her m de ontrol edilmelidir. Motor masimum hız ve tam yülü bir şeilde çalışıren masimum besleneme basınca turbo şarj ve güç ünitesinin çeşidine göre değişir. Dizel motor için tii bir besleme basıncı ouyucusu 200 devir/da. da bar olur. İ) Karter basıncı: Karter basınç artışı ontrol edilmelidir. Çünü bu durum yağ irleten ve bazı arçaların ömrünü ısaltan, silindirlerden sızan yanmış egzoz gazların sızıntı mitarını gösteri. Karter basıncı 8 mm9g ve0,0 ı geçmemelidir. J) omresör gövdesinin ontrolü: Giriş yönünün turboşarja eriyodi olara hareet ettirere ve aşağıdaileri ontrol edin..komresör üzerinde veya gövdedei tora ve çamur biriimi ve omresör ile gövde arasında herhangi bir temas işareti; aşırı çamur biriimi ya analda bir sızıntıyı ya da hatalı bir hava filtresi olduğunu gösterir. 2.turboşarj bir süre yü şartları altında çalıştırıldıtan sonra omresör gövdesine yağ giri girmediğine diat edin. 80

188 3. Giriş veya çıış anallarında yağ olu olmadığın ve gövdelerden damlama olu olmadığını inceleyin. 4. Komresör teerini elinizle sarın ve ne adar rahat dönü dönmediğin gözleyin. 5. Motor orantılı randımanda çalışıren herhangi bir alışılmadı turboşarj titreşim ve gürültü olu olmadığını araştırın. Hatalı bir mil normal tribün zırıltısının üzerinde esin bir zırıltı üretir. Genellile gürültüler tribün teeri ve gövdesi arasında yanlış bir boşlu olduğu zaman meydana gelir. 3.urboşarj sistemlerde arşılaşılan yaygın hatalar: En yaygın turboşarj sistem hataları, aşağıdai başlılar altında özetlenebilir.. Gürültü. 2. Egzoz gazında aşırı duman. 3. Güç verim aybı. 4. urboşarj ünitesinden yağ sızıntısı. 5. ahri olmuş, arızalı turboşarjer. a) Gürültü: Muhtemel sebeler.. Gaz / hava sızıntısı. 2. Gaz / hava tıanılığı. 3. Bozu turboşarj sistemi. b) Egzoz gazında görülen aşırı duman ve güç aybı: Muhtemel sebeler, yüse derecede duman ve güç aybı için benzer olabilir.. Hava / gaz sızıntısı. 2. Gaz / hava tıanılığı. 3. Arızalı yaıt oması ve enjetörü. 8

189 4. Pomanın yanlış ayarlanması. 5. Komresör ve tribün rotorunda oluşan çamur biriintileri. 6. Motorda yağ sızıntısı. 7. Bozu turboşarj. c) Yağ sızıntısı: Muhtemel sebeler;. Gaz/ hava sızıntısı. 2. Gaz / hava ısıtlaması. 3. Havalandırmanın yaılamaması. 4. Yağ geri dönüşünün engellenmesi. 5. Rolentinin yüse olması. 6. Motordai omresyon açağı. 7. Bozu turboşarj. d) Hasarlı turboşarj: urboşarja hasar genellile türbin ve omrasör rotorunun gövdeyi irlettiği için aşınmış millerden dolayı olur. Muayene, giriş bağlantısını ve esoz manifoldunu turboşarj ünitesinden ayırmala mümündür. Rotorun olay dönü dönmediğin ve azıma sesi çıarı çıartmadığını ontrol etme için elle döndürülmelidir. Eğer turboşarjın türbin uçlarındai yüsüler veya miller hasarlı ise sebe araştırılı bulunmalıdır. Hasarlı omresör rotoru, hava esecileriyle dolaşan ve omresör teer odalarına giren sonra endilerini ılıç ile gövde arasına sııştıran yabancı arçacılar tarafından oluştururlar. Bunlar ya şiddetli şeilde esici taımın enarına zarar verir ya da rotor ünitesini işletmez hale getiri. Hasarlı(bozulmuş) tribün çarı motor silindirlerinden atılan ve tribün çarı boyunca geçen, atı metal arçacılarından dolayı oluşabilir. Bu arçalar genellile 82

190 ırı valfler, istonlar, iston yüzüleri, ve enjetör memeler gibi motor elemanlarından oluşur. 5-4 Roots tiği (Blower) Kamresörler 5.5-Santrifuj ti Kmresörler 6. Aşırı doldurmada ulanılan ara öğütücüler 7. turboşarjların servis ve baım Eşitliği yazılabilir. Buradai (n nb) terimi, egzoz türbin sistemi için önemli bir verim ölçüsüdür. Sabit basınç rensibine göre çalışan bir sistem, otimum türbin veriminde(n)sb çalıştırılma üzere tasarlanabilir. Bu verim genellile,darbeli doldurma sisteminin ortalama verimi, (n)d den yüsetir.buna göre, etili bir darbeli doldurma sistemi için, darbeli doldurma sistemi egzoz mangfold verimi (n)d nın, sabit basınç sistemi egzoz manifold verimi (nt)sb den büyü olması gereir. Pratite, daha yüse omresör basınç oranı, daha yüse egzoz manifold verimi olara abul edilmete ve bu durum, Şeil-6.8 de de açıça görülmetedir. Modern ii zamanlı dizel motorları, sabit basınç sistemi ile tam yü ve hızda çalıştırılabilirler. Faat motor hızı düştüğünde, buna bağlı olara omresör basınç oranı ve mangfold verimi nb de düşür. Bu durumda çalışan motor için yardımcı düzenlere ihtiyaç duyular diğer yandan, iyi tasarlanmış bir darbeli doldurma sistemi, bütün yü ve hız durumlarında, yardımcı bir düzene ihtiyaç duyulmadan, motora gereli olan havayı temin edebilir. Anca, darbeli doldurma sisteminde, silindirler arasında meydana gelen egzoz bindirmesinden açınma gereir. Bunun için, darbeli doldurma sistemine sahi bir motorun egzoz manifoldunda, silindirler arasındai egzoz bindermesine göre, birtaım düzenlemelere gidilir. 5.4 Roots ii Komresörler Pozitif yer değiştirmeli bir ti olan roots tii omresörler ran milinden bir dişli veya ayış ile hareet alırlar. Bu omresörün ii rotoru dişliler aracılığı ile birleştirilmiş durumdadır. Şeil 2.5 de görüldüğü gibi. Motordan tahri edilen tahri rotoru motorla aynı yönde döneren iinci rotorda ters yönde döner. Emme analından gelen hava rotor amları ve gövde arasındai hacimde sııştırılara 83

191 basma analına sürülenir. Basma analına gelindiğinde daha önce içeri basılan havanın geri açacağı bir yer olmadığından dolayı basılan hava basınçlı hava sistemine dahil olur. Bu tür omresörler, üçü basınç oranlarının tale edildiği yerlerde ullanılır. Bu tür omresörlerde volümetri verim; rotor genişliğine, dönme hızına, rotorlar ile gövde arasındai boşlulara ve basınç oranına bağlıdır [2, 4]. Şeil 2.5. Roots tii omresör 5.5 Santrifüj Komresörler Şeil 2.7 dei santrifüj omresörlerin aşırı doldurma uygulamasında yaygın ullanım alanı vardır / min mertebesine varan yüse hızlarda çalıştırılırlar. e ademede sağlanan = 2 / sııştırma oranı ii veya üç ademe daha da arttırılabilir. Dişli ile tahri edilmesi, gürültülü çalışma ve düşü meani verim gibi mahsurları de beraberinde getirir. Motor hızının en az 8 2 atı hızla döndürülürler. % mertebesinde adyabati verim ve % mertebesinde meani verimle 84

192 çalışırlar. Yüse hızla tahri edilmelerinin esas nedeni, geçici rejimlerde çalışmada fazla atalet göstermelerini önleme için rotor çaının üçültülmesi gereir [4]. Şeil 2.7. Santrifüj omresör 6. AŞIRI DOLDURMALI MOORLARDA ARA SOĞUMA İçten yanmalı bir motorun verebileceği masimum güç, silindirlerinde verimli bir şeilde yaabileceği yaıt mitarı ile sınırlıdır. Bu ise, silindirine bir çevrimde alınan ve yaıtın yanmasını sağlayaca hava sarfiyatı ile ilgilidir. Aynı hacimdei bir motordan daha fazla güç elde etme için, silindir içerisine daha fazla hava alma gereir. Bu da aşırı doldurma uygulaması ile gerçeleşir. Aşırı doldurmalı motorlarda sııştırma işlemi, basınçla beraber sıcalığı da arttırır. Bu da dolgu havasının yoğunluğunu azaltara volümetri verimin düşmesine sebe olur. Buna bağlı olara, motor gücünde azalma görülür. Amaç, silindire gönderilen havanın yoğunluğunu arttırara, silindire bir çevrimde alınan hava mitarını arttırma olduğu için; ısınara yoğunluğu azalan havanın, omresör çıışı ile silindir girişi arasında soğutulması gereir. Bu soğutma, aynı zamanda sııştırma başı sıcalılarının, dolayısı ile genel sıcalı seviyesinin yüselmemesi için gerelidir. Bu soğutma işlemi, intercooler olara isimlendirilen bir ara soğutucu ile gerçeleştirilir [4]. Ara soğutma sonucu, aynı doldurma basıncı için motora emilen havanın mitarı arttığından, ulaşılan ortalama efetif basınç da büyümete ve hem meani verim göreceli olara büyüdüğü ve hem de düşen sıcalılar ile ısı aybı azaldığı için motor verimi de artmatadır. Ara soğutucular ağır yü ve yolcu taşıtlarında, gemilerde, demiryolu araçlarında ve yaygın olmamala birlite, otomobillerde ullanılmatadır. 6. Ara Soğutucunun Yaısı Ara soğutucu, üç ısımdan oluşur: - Hava azanları 2- üler (Hava analları) 85

193 3- Kanatçılar (Finler) Hava azanları, giriş ve çıış azanı olara ii ısma ayrılır ve genellile etelerin sağ ve sol taraflarına yerleştirilir. Bu azanlar havanın tülere eşit dağılımını sağlayabilme için giriş ve çıış notalarına doğru genişleyen bir şeilde yaılırlar. Şeil 4.. Bir ara soğutucunun omle görünüşü Havanın, içinden geçere üzerindei ısının anatçılara verilmesini sağlayan anallara, tü denir ve ii anatçı arasına bir tü gelece şeilde bir dizayn yaılır. Havanın türbülans yaara daha iyi bir ısı transferi sağlaması için, tülerin iç ısımlarına anatçılar yerleştirilir. 86

194 ü üzerindei ısıyı iletim yolu ile alara havanın soğutulmasını sağlayan elemanlara ise anatçı denir. Kanatçıların yüzey alanı arttıça, hava ile temas eden yüzey de artar. Anca anatçılar içerisinden havanın aara geçebilmesi için bir boşlu bıraılması gereir. Bu nota, anatçı yüzey alanını sınırlayan bir fatördür. Ara soğutucu malzemesi olara genellile aliminyum alaşımı ullanılır. Aliminyum alaşımının tercih edilmesinin sebebi olara; aliminyumun ısı iletim atsayısının fazla olması, ucuz ve hafif olması sıralanabilir. Ara soğutucuda azan, tü ve anatçılar aynı malzemeden yaılır ve ısı altında nocloc breyzing yöntemi ile birleştirilir. Ara soğutucular, genellile radyatörün ön tarafına ve radyatöre 2-3 cm aralı alaca şeilde yerleştirilirler. Şeil 4.2 de bir ara soğutucunun motora monte edilmiş hali görülmetedir. Şeil 4.2. Ara soğutucunun motor üzerine yerleşimi ü ve anatçıların birbirine monte edilmiş haline ete denir. Pete yüzeyinde toz, artiül ve benzeri maddelerin biriere soğutma aasitesini düşürmesi önemli bir saıncadır. Eğer bu tür maddeler ara soğutucunun herhangi bir bölgesine biriirse, o bölgeyi tıar ve soğutucu havanın geçişi engellenmiş olur. Böyle bir durumda o bölge aşırı ısınır. Bu ise, ara soğutucuda çarılma ve çatlamaya yol açar. 87