İçten Yanmalı Motorların Tarihçesi

Transkript

1 MARMARA ÜNİVERSİESİ EKNOLOJİ FAKÜLESİ MAKİNE MÜHENSİLİĞİ BÖLÜMÜ SIKIŞIRMA İLE AEŞLEMELİ MOORLAR Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR

2 Gree Alfabesi

3 İçten Yanmalı Motorların arihçesi 860: Fransız Lenoir il çalışan içten yanmalı motoru yaptı. Bu motor ömür gazıyla çalışıyordu ve yalaşı%3 bir verimliliği vardı. 867: Nicolaus August Otto ve Eugen Langen içten yanmalı motorun daha gelişmiş biçimini Paristei Dünya sergisinde sergilediler. Bu motorun verimliliği%9 idi. 878: Nicolaus August Otto sııştırma ilesiyle çalışan il gazlı motoru yaptı. Bu motor 4 zaman ilesine göre çalışıyordu. Verimlili%5 çıtı. 883: Gottlieb Daimler ve Wilhelm Maybach sıca tüp ateşlemeli il yüse devirli 4 zamanlı benzin motorunu geliştirdiler. Bu motor pervaneli araçlar için uygundu. 887: Robert Bosch motorlar için eletrili ateşlemeyi geliştirdi. 893: Wilhelm Maybach arbüratörü icat etti. Aynı zamanda Ford il motorlu aracını üretti. 897: Rudolf Diesel Dört yıllı bir geliştirme aşamasından sonra, endi motorunu üretti. Kendi adıyla anılan bu motor, yüse basınçla sııştırılmış havanın içine basınçlı hava yardımıyla gazyağı püsürtülere çalışıyordu. Bu il adımlardan sonra, içten yanmalı motor her alanda süreli gelişti. Yaıt düzeni ateşleme düzeni ve gerçe meani mühendisliğinde gelişmeler görüldü. Bu gelişmeler bugün hala sürmetedir. Geliştirme mühendisleri yeteneği ve servis ömrünü artırma aynı zamanda yaıt tüetimi ve egzoz salımlarını azaltma amacıyla süreli yeni tenolojiler ullanmaya çalışmatadırlar.

4 Dizel Motorun arihi Serüveni Dünyanın il seri üretim dizel bine otomobili olan Mercedes-Benz 260 D nin 936 da Berlin Otomobil Fuarı nda sergilenmesinin üzerinden tam 76 yıl geçti. 950 li yıllara adar dizel motorlu bine otomobiller benzinle çalışanlara oranla pe rağbet görmedi faat bu üreticileri yıldırmadı. Niteim İinci Dünya Savaşı sonrası dönemde dizel motorlar bine otomobillerde gittiçe önem azanmaya başladı. Aynı yıllarda düşü maliyetleri sayesinde dizel motorlu bine otomobiller, özellile de zorlu sürüş oşullarına dayanma zorunda alan tasilerde gittiçe popülerli azandı. Dizel motorlarda sırasıyla; sıra tipi (sıralı) yaıt pompaları, dağıtıcı pompalar (yıldız pompalar) ve bu tip pompaların dağıtıcı ve sıralı pompaları için il eletroni umanda sistemini piyasaya sürüldü. A.Demir, «Dizel motorların tarihi serüveni (2)...», otoguncel.com, 202

5 Dizel Motorun arihi Serüveni Dizel motorlarda sırasıyla; sıralı (sıra tipi), dağıtıcı pompa (yıldız pompa) ve Common Rail enjesiyon tenolojileri ullanıldı. 985 li yıllarda dağıtıcı ve sıralı pompalar için il eletroni umanda sistemleri piyasaya sürüldü. Aabinde 989 da dizel motorlarda dire enjesiyon için il esenel piston pompası ullanıldı. Bu yeni tenoloji, yaıtın yalaşı 000 bar civarı yüse basınçta doğrudan silindire püsürtülmesine, bu şeilde özellile etili bir yanma elde edilmesine olana tanıdı. Bu da düşü yaıt tüetimi ve emisyonlarla birlite daha iyi yüse çıışı ve daha iyi hızlanma anlamına geliyordu yılında piezo enjetörlere sahip Common Rail enjesiyon sistemi piyasaya sürüldü. Öncei modellerle ıyaslandığında, bu sistem, dizel motorun yaıt tüetimini ve egzoz emisyonlarını düşürüren motor gürültüsünü de azalttı. Eonomi, çevre dostu dizel motorlar için daha iyi verim Azot Osit (NO X ) emisyonlarının yarıdan fazla düşürülmesi geretiği anlamına gelen Euro 5 ten Euro 6 emisyon standardına geçişle birlite son yıllarda yaıt tüetimini düşürme hedefleri de daha sıı hale geldi. Dizel yaıt sistemleri üzerine çalışan mühendisler halen, daha atı emisyon sınırlarını arşılama ve yaıt tüetimiyle arbondiosit (CO 2 ) emisyonlarını daha da düşürme amacıyla 2000 bar dan daha fazla basınç üretebilen enjesiyon sistemleri üzerinde çalışmatadırlar. A.Demir, «Dizel motorların tarihi serüveni (2)...», otoguncel.com, 202

6 . Optimum performance 2. Good fuel economy 3. Low pollution 4. Minimum noise level 5. Easy cold starting 6. Economic servicing 7. Acceptable durability 8. Least weigh 9. Compact size Modern Requirements 0. Economic manufacture Kia, Aesthetic appearance M.J. Nunney, Light and Heavy Vehicle echnology, Fourth edition, 2007

7 Genel Motor Geresinimleri Genel motor geresinimleri Çeşitli geresinimler, motor tarafından arşılanmalıdır. Her performans armaşı bir şeilde birbirine bağlıdır ve motorun performansını etileyebilir. Geresinimler şunlardır: Düşü emisyon: Verimli motor yanması, egzoz emisyonunun azaltılması için anahtar notadır. Bu da farlı yanma odası tasarımlarıyla sağlanabilir. Kompat ve hafif: Motor ağırlığının toplam araç ağırlığının yalaşı %0-5'i olduğunu göz önünde bulundurursa, daha iyi çıış ve yaıt verimliliği elde etme yöntemi motorun ompat ve hafif olmasını sağlamatır. Aynı çıış ile daha hafif motora sahip aracın gücü daha yüse olacatır ve yaıt tüetimi azaltılacatır. İyi tepi: Motorlar, sürüş güvenliği sağlandığı ölçüde sürücü omutlarına tepi vermelidir. Sessiz: Motor, yaıtın yanmasıyla tahri uvveti ürettiğinden, ses ve titreşim önlenemez. Bu seslerin ve titreşimlerin yolcu bölmesine atarılmasını önleme önemlidir. Kullanışlılı: Motor, aracın meani bir parçası olduğundan, servis ile ilgili parçalara erişim sağlama önemlidir. Kia, 2007

8 Motor Animasyonu Perins Dizel Motor

9 Engine Nomenclature op dead centre Bottom dead centre Piston stroe Cylinder bore Piston displacement Engine capacity Stroe/bore ratio Engine power Engine torque M.J. Nunney, Light and Heavy Vehicle echnology, Fourth edition, 2007

10 emel Kavramlar Çevrim: Bir motorda iş elde etme için terarlanmadan meydana gelen olayların toplamına bir çevrim denir. Dört zamanlı motorlarda bir çevrimin tamamlanabilmesi için pistonun dört hareetinegerevardır.dörtzamanlımotorlardabirçevriminoluşmasıiçin,ranmilinin720 o dönmesi gereir Zaman veya Stro: Motorlarda, pistonun ÜÖN ile AÖN arasındai hareetine zaman veya stro"adıverilmetedir.buhareetranmiliaçısıcinsinden80 0 C dir. Kardeş Çalışan Pistonlar: Silindirler içinde aynı yönde, aynı yüselite beraber hareet edip farlı zamanları yapan pistonlardır. Örne olara ÜÖN dan AÖN ya hareet eden ii pistondan biri emme, diğeri genişleme zamanındadır. Supap Bindirmesi: Dört zamanlı motorlarda emme ve egzoz supapları, egzoz zamanı sonunda ve emme zamanı başlangıcında, piston ÜÖN da bulunduğunda belli bir süre beraberce açı bulunmasına supap bindirmesi denir. Sente: Dört zamanlı motorlarda sııştırma zamanı sonunda ve genişleme zamanı başlangıcında piston ÜÖN da bulunduğunda emme ve egzoz supaplarının apalı almasına sente denir. Avans: Motorlarda yanmanın termodinami baımdan en uygun zamanda bitirilmesi için sııştırma zamanı sonlarında piston ÜÖN ya gelmeden biraç derece önce, dizel motorlarında püsürtmenin, benzin motorlarında buji ıvılcımının çaıp yanmanın başlatılmasına avans denir.

11 Bazı Kavramlar Hava Yaıt Oranı (A/F): Genellile ütlesel olara ifade edilir ve bir yanma işleminde hava ütlesinin yaıt ütlesine oranı diye tanımlanır. Stoiyometri oran:(λ= 4,7/) Benzin motorlu otomobillerin optimum emisyon ontrolünün ve yaıt eonomisinin hava/yaıt oranının yalaşı 4.7/ olduğu zaman sağlanacağı bulunmuştur. Hava/yaıt arışımı stoiyometri değerlerin altında veya üzerinde olduğu zaman bu durum sensör tarafından algılanara geri beslenme sinyali üretilir.

12 Bazı Kavramlar İndie(İç) güç: Motorun silindirleri içinden veya piston üzerinden alınan güce indie güç denir. İndie gücün ölçülmesi için silindirlerdei masimum yanma sonu basıncının basınç ölçerlerle ölçülmesi gereir. Efetif (Faydalı) güç: Motorun ran mili yada volanından ölçülen güce efetif güç denir. Efetif gücün ölçülmesi için dinamometreler ullanılır. Verim: Elde edilen sonuç ile bu sonucu elde etme için harcanan çaba arasındai oranı ifade eder. Motorda alınan gücün verilen güce oranının yüzde olara ifadesidir. Daima yüzde yüzden azdır. Meani verim: Motorun çıışından alınan gücün piston üzerinden alınan güce oranıdır. Meani verim, silindir içerisinde yanmadan dolayı oluşan gücün ran milinden alınıncaya adar ne adar ayba uğradığını gösterir. Silindirde elde edilen güç, ran milinden alınıncaya adar, başta sürtünme ve atalet ayıpları olma üzere bir ço meani ayba uğrar.

13 Bazı Kavramlar ermi verim: Motorun, yaıtın yanmasından oluşan enerjiyi faydalı bir işe dönüştürebilme oranıdır. Yanma sonucunda oluşan ısı enerjisinin büyü bir ısmı soğutma, yağlama sistemi ve egzoz gazları ile dışarı atılır. Anca geriye alan ısı verimli işe çevrilebilir. Hacimsel (Volümetri) verim: Emme zamanında silindire alınan havanın silindir hacmine oranıdır. Normal şartlarda bu verim%80 civarındadır. Motor devri arttıça, supapların açı alma zamanı azalacağından%50 ye adar düşebilir. Özgül yaıt sarfiyatı: Motorun Wh başına harcadığı yaıt mitarına denir. Alt ısıl değer: Yanma tepimelerinde bilinmesi gereen ii tanımlama alt ısıl değer ve üst ısıl değerdir. Alt ısıl değer, bir yanma tepimesinde oluşan suyun buhar fazında olması durumunda açığa çıan ısı enerjisidir. Üst ısıl değer ise, bir yanma tepimesinde oluşan suyun sıvı fazında olması durumunda açığa çıan ısı enerjisini tanımlamatadır. Yani üst ısıl değer, buharlaşma ısısı dahil olma üzere açığa çıan toplam ısı enerjisidir.

14 Sııştırma Oranı. Üstölünota(ÜÖN) 2. Yanma odası hacmi(vc) 3. Kurs(Stro)(s) 4. Piston ursu hacmi(vh) 5. Altölünota(AÖN) 4zamanlıdizelmotorlargenelolara2ile26 arasında bir sııştırma oranına sahiptir. Sııştırma oranı artarsa, motorun verimliliği ve gücü de artar. Sııştırma oranı belirli bir seviyeye adar arttırılabilir, çünü güç daha fazla arttırılamaz. Yosa, sııştırma oranı belirli sınırları aştığından motor zarar görebilir. Compression ratio(usually abbreviated to CR) where ε is the compression ratio, Vh is the cylinder swept volume (cm3), and Vc is the combustion space clearance volume(cm3). M.J. Nunney, Light and Heavy Vehicle echnology, Fourth edition, 2007

15 Ateşleme Sırası Motor silindirlerinin ateşlenme sırası veya silindirlerde güç zamanının meydana geliş sırasıdır. Ateşleme sırası; 4 silindirli motorlarda genellile ien, 6 silindirli motorlarda ise dür. Automotive Handboo, 2002

16 Ateşleme Sırası

17 Genel Motor Sınıflandırması İçten yanmalı motorlar çeşitli ölçülere göre farlı gruplara ayrılırlar: Silindir düzenlemesine göre Çalışma zamanına göre Ateşleme türüne göre Karışımın oluşumuna göre Soğutma yöntemine göre emel hareetin elde ediliş şeline göre Supap düzenine göre Silindirin doldurulma yöntemine göre Yaıt türüne göre

18 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar

19 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar V tipi motor: Silindirleri V şelinde, ii eği düzlem üzerinde bulunan motorlara denir. V-8 motor, ii eği düzlem üzerinde silindirleri dörder dörder sıralanmış olan motordur. V tipi ile sıra tipi motor tasarımının V tipi ile sıra tipi motor tasarımının ıyaslanması: V tipi motorlarda, silindir bloları aynı silindir sayılı sıra tipi motorlara göre ço daha ısa, hafif, sarsıntı ve titreşimlere daha ço dayanılıdır. V tipi motorlarda ran ve am mili daha üçü olacağından motorun dengelenmesi daha olay olacatır.

20 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar Bosör tipi motorlar (orijinal İngilizcesiyle boxer engine ya da horizontally opposed engine); silindirleri arşılılı yatay bir düzlem üzerinde ve aralarında 80 dereceli açı ile birleşmiş motorlardır. Bu motorların parça sayıları diğer motorlara göre daha azdır. Yanal ağırlı dengesini masimumda sağlayan bosör motorlarda, arşılılı pistonlar eşzamanlı olara üst ölü notaya eriştiğinden dolayı dengelenmesi problemini oluşturmamatadır. Alfa Romeo, Porsche ve Subaru gibi maralar belli modellerinde bu motoru tercih etmetedir. Dar alanda minimum dirençle masimum güç alınmasını teminen ısa piston olu ullanımına iman verir. Faat yüse yaıt tüetimi sebebi ile günümüzde pe tercih edilmemetedir. Bosör motorların en belirgin avantajları, yatay silindir yerleşimi ve ompat yapıları sayesinde dar motor haznesi olan araçlara olaylıla uygulanabilmesi ve genel olara da hacmine göre yüse torlu motor olmasıdır. Motorun şeli, otomobilin ağırlı merezini aşağı çetiğinden dolayı aracın yol tutuş ararlılığını da artırır. V tipi motorla arşılaştırıldığında bosör tipi motorlar, dizayndan aynalanan iyi bir denge sağlar. Böylece pistonun momentumu, arşı taraftai piston hareeti ile dengelenir. Bu motorlar daha düzgün ve titreşimsiz çalışır ve dengeleme mili geretirmezler. Anca V tipi ve sıra tip motorlarla ıyaslandığında biraz daha gürültülüdürler. V tipi motordan daha büyü bir burulma titreşimi üretir ve böylece daha büyü volan geretirir.

21 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar VR Motorlar

22 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar W ipi motorlar

23 Silindir Düzenlemesine Göre Motorlar W ipi motorlar

24 Genel Motor Sınıflandırması Çalışma zamanlarına göre motor sınıflandırılması 2 zamanlı motor 4 zamanlı motor Çalışma çevriminin araterine göre Yanmanın sabit hacimde olduğu (Otto) Yanmanın sabit basınçta olduğu (Diesel) Yanmanın ısmen sabit hacim ısmen de sabit basınçta olduğu (Seilinger) Ateşleme türüne göre Kıvılcımla/Bujiyle ateşlemeli benzinli motor Sııştırma ile ateşlemeli motor Karışımın oluşumuna göre Hava yaıt arışımının silindir dışında oluşturulması Hava yaıt arışımının silindir içinde oluşturulması Soğutma yöntemine göre Su soğutmalı Hava soğutmalı Kullanılan yaıta göre Sıvı yaıtlı (Benzin, Motorin, Kerozen, Alol, Bitisel Yağ) Gaz yaıtlı (Doğal Gaz - CNG, LPG) Kullanım amaçlarına göre Stasyoner Gemi Loomotif aşıt Uça

25 Genel Motor Sınıflandırması Supap düzenine göre L, I, F, Havanın silindirlere doldurulma şeline göre Doğal emişli motorlar Aşırı doldurmalı motorlar Yaıt türüne göre Benzinli motorlar Dizel motorlar Ço yaıtlı motorlar Doğalgazlı motorlar Hidrojen yaıtlı vs.

26 Araçlarda Kullanılan Yaıtlar Benzin Dizel Esne yaıt Doğalgaz LPG Hidrojen E-yaıt/Eletri

27 Comparison between diesel engines and gasoline engines Understanding the fundamental characteristics of diesel engines is very important for engine system design and powertrain technology assessment. Compared to gasoline engines, diesel engines have the following advantages: Low fuel consumption and low CO2 emissions. he high compression ratio used in diesel engines generally results in high thermodynamic cycle efficiency although mechanical friction may increase with pea cylinder pressure. Diesel engines usually use unthrottled operation so that the pumping loss can be lower. High power. Diesel combustion does not have the severe limitation of autoignitionasseeningasolineenginessothatdieselenginescanusealargecylinder diameter and tolerate a high level of turbocharging in order to produce high power. High torque at low speeds and better drivability. Diesel combustion can tolerateahighlevelofturbochargingsothattheycanburnmorefueltomatchthe available charge air to produce higher torque than gasoline engines. Low carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) due to the high air fuel ratio employed in diesel combustion. Qianfan Xin, Diesel engine system design, Woodhead Publishing Limited, 20

28 Comparison between diesel engines and gasoline engines However, there are several design challenges for diesel engines compared with their gasoline counterparts as follows: Higher engine-out particulate matter(pm) and smoe due to the combustion with heterogeneous mixtures in the engine cylinder. Lower air utilization due to the heterogeneous combustion. More difficult control in tailpipe outlet NOx. he three-way catalyst used for NOx control on gasoline engines cannot be used in diesel engines because diesel engines are operated with lean air fuel ratio. Diesel engine emissions control is detailed in Majewsi and Khair, 2006) Lower exhaust temperature caused by lean burn combustion. his can mae diesel particulate filter(dpf) regeneration difficult. Higher noise from fuel injection, combustion, and mechanical impact. Heavier engine weight: Diesel engines need to use heavy structure to endure the high pea cylinder pressure produced by high compression ratio. Higher cost, primarily due to the sophisticated and expensive fuel injection equipment and the diesel particulate filter used in diesel engines. Lower engine rated speed, due to the limitation of slow combustion speed in the heterogeneous combustion in diesel engines. Instead of having rated speed at rpm lie in gasoline engines, the rated speed of automotive diesel engines is usually limited to rpm. Lower power density(i.e., lower specific power per volume of engine displacement), whichisduetothelimitationofratedspeedandhenceratedpower. More difficult in cold start. Qianfan Xin, Diesel engine system design, Woodhead Publishing Limited, 20

29 Araçtai Yerleşim Düzeni. ransverse front-engine with front-wheel-drive 2. ransverse front-engine with all-wheel-drive 3. Longitudinal front-engine with front-wheel-drive 4. Longitudinal front-engine with rear-wheel-drive 5. Longitudinal front-engine with all-wheel-drive 6. ransverse rear-engine with rear-wheel-drive 7. Longitudinal rear-engine with rear-wheel-drive 8. Longitudinal rear-engine with all-wheel-drive 9. Longitudinal mid-engine with rear-wheel-drive Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handboo - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; st Edition 20

30 Araçtai Yerleşim Düzeni

31 Araçtai Yerleşim Düzeni Some typical vehicle/powertrain configurations. Edited by David A. Crolla, Automotive Engineering Powertrain, Chassis System and Vehicle Body; Butterworth-Heinemann, 2009

32 Araçtai Yerleşim Düzeni Comparison of the different powertrainlayouts and their worldwidemaret shares (2005 data) hree main powertrain configurations and their corresponding typical suspension configurations mae up 98% of all vehicles sold today: transverse mounted front engine with front-wheel-drive(75% of all vehicles worldwide), longitudinally-mounted front engine with rear-wheel-drive (6%), and allwheeldrive(7%). All other configurations combined mae up less than 2% of all vehicles sold Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handboo - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; st Edition 20

33 MOORUN PARÇALARI

34 Motorun Parçaları Sistemler: Emme Sistemi Egzoz Sistemi Yağlama Sistemi Yaıt Sistemi Soğutma Sistemi Marş Sistemi Şarj Sistemi urboşarj gibi yardımcı sistemler

35 Kran Biyel Meanizması ÜÖN A S x L : Biyel boyu R : Kran yarıçapı H : Stro α : Kran açısı ( ) β : Biyel açısı ( ) ω : Kranın açısal hızı (rad/s) A : Üst ölü nota A : Alt ölü nota : Piston yolu S x L+R H AÖN C A A O α β L R B Biyel boyu : Biyel büyü başı merezi ile biyel üçü başı merezi arasındai mesafe. Kran yarıçapı : Kran mili eseni ile biyel muylusu eseni arsındai mesafe. Alt ölü nota : Perno eseninin ran mili esenine en yaın olduğu onum. Üst ölü nota : Perno eseninin ran mili esenine en uza olduğu onum. Stro : Alt ölü nota ile üst ölü nota arasındai mesafe. Piston yolu : Perno esenin üst ölü notaya olan uzalığı. Kran açısı : Kran olu eseninin silindir eseni ile yaptığı açı. Biyel açısı : Biyel eseninin silindir eseni ile yaptığı açı. Kranın açısal hızı : Kranın endi eseni etrafında dönüş hızı. ω

36 Dizel Motor Bu motorlarda, silindire alınan hava, piston tarafından 2/ ila 26/ oranında sııştırılara sıcalı ve basıncı arttırılır. Sıcalı ve basıncı artan hava içerisine dizel yaıtı püsürtülere, yaıtın endi endine tutuşup yanması sağlanır. Havanın silindire alınıp egzozun dışarı atılması, dört zamanlı benzin motorunda hava-yaıt arışımının silindire alınıp egzozun dışarı atılması gibidir. Hava-yaıt arışımının alitesi değiştirilere hızlandırılan veya yülenen dizel motorları, benzin motorlarına göre daha yüse bir verime sahiptirler.

37 Dizel Motor Diesel engine classification Qianfan Xin, Diesel engine system design, Woodhead Publishing Limited, 20

38 Şeil - oyota Dizel Motor - Çevrim

39 Idealized Diesel Cycle

40 Dizel Motor Çevrimi eori Çevrim Sııştırma(a-b) Bu safhada, piston alt ölü notadan üst ölü notaya doğru hareet eder. Bu sırada emme ve egzoz valfleri apalıdır, dolayısıyla içerdei hava sıışır ve basıncı grafite görüldüğü gibi artar. Sabit Basınçta Yanma(b-c) Piston üst ölü notaya ulaştığı sırada ısınmış hava üzerine enjetörden yaıt püsürtülere yanma başlar. Genleşme(c-d) Bu safhada piston aşağı doğru hareetine başlar. Bu durum d notasına adar böyle devam eder. Piston aşağı doğru hareetine devam ettiğinden silindirdei basınç da düşmeye başlar. Egzoz(d-e) Sistem d notasına (AÖN) geldiğinde egzoz valfi açılır. Silindir egzoz sistemi ile dışarıya açıldığından silindirdei basınç atmosferi basınca düşer. Sistemden ısının atılması bu safhada gösterilmiştir. Gerçete, dışarıya ısının atılması pistonun egzoz stroğunu yapmasıyla olur (grafite yatay çizgiyle gösterilen stro), anca ideal bir çevrimde egzoz stroğunda negatif veya pozitif bir iş yapılmadığından çevrimde incelenmez, ısının atılması da egzoz valfi açıldığındabirandaolmuşgibigösterilir. Yrd. Doç. Dr. Alp ein ERGENÇ, Motorlar Ders Notları, Yıldız eni

41 Dizel Motor Çevrimi Emme zamanı: Piston ÜÖN dan AÖN ya hareet eder pistonun ani yer değiştirmesi ile silindir içinde emiş oluşur. Emme supabının açı oluşu nedeniyle dış ortamdai basınçlı hava içeri hareetlenip basıncı eşitlemeye çalışıren silindirin de hava ile doldurulması sağlanır. Şeil - oyota

42 Dizel Motor Çevrimi Sııştırma zamanı: Piston AÖN dan ÜÖN ya hareet ederen açı olan emme supabı da apanır, bu durumda her ii supap da apalıdır. İçeriye alınmış olan hava bu zamanda sııştırılır. Piston ÜÖN ya gelmeden önce yaıt püsürtülür, sııştırma sonu sıcalığının etisiyle yaıt ÜÖN dan hemen önce endiliğinden tutuşur. Sente nedir? Şeil - oyota

43 Şeil - oyota Dizel Motor Çevrimi

44 Dizel Motor Çevrimi Güç/İş/Genişleme zamanı: Her ii supapta apalıdır. Yanma sonucunda basınç hızla yüselir. Bu basınçta pistonu ÜÖN dan AÖN ya doğru iter. Yanma işlemi belirli bir süre alacağı için yaıt püsürtmesi ÜÖN dan önce başlayıp ÜÖN dan ısa bir süre sonra bitirilir. Şeil - oyota

45 Dizel Motor Çevrimi Egzoz zamanı: Egzoz supabı AÖN nın öncesinde açılır. Geriye alan yanma basıncı egzoz gazlarının bir ısmını egzoz supabına sürüler ve piston AÖN dan ÜÖN ya çıaren piston egzoz gazlarını açı olan supaptan atara silindiri yanmış gazlardan temizler. Böylece çalışma çevrimi tamamlanmış olur. Şeil - oyota

46 Dizel Motor Gerçe Çevrimi

47 Dizel Çevrimi ermodinamiği L ç = Q Q 2 Q = m. c p.( 3 2 ) η t = L ç Q = Q Q Q 2 Q = Q 2 Q2 = m. cv.( 4 ) PV mr V = P = P = = PV mr V ε 3 2 g PV PV PV 4 PV 4 mr = PV 3 PV V 4 = V P 3 = P 2 : ön. geniş oranı g = V4 = V = = =. mr P. 2 2 P ε P P 4 V = V 3 2 ε = ε g Yrd. Doç. Dr. Alp ein ERGENÇ, Motorlar Ders Notları, Yıldız eni

48 Dizel Çevrimi ermodinamiği

49 Dizel Çevrimi ermodinamiği = = = g g P P ε ε ε ε ) ( ) (. ) ( ) (. ).(. ).( = = = = c c m c m c t p v p v η t η 2 2 ).( ) (. ) ( ) (. = = g g g g t ε ε ε ε ε ε ε η Yrd. Doç. Dr. Alp ein ERGENÇ, Motorlar Ders Notları, Yıldız eni

50 Dizel Çevrimi Ortalama İndie Basınç Q Q 2 L ç =. ; Q L Q L t ç ç t η η = = ).(. 2 3 m c Q v = = m c L p ç η t c c v p = v p c c. =. = = = R c R c c R c c v v v v p 2. = ε ( ) ( ) = = = g t g t t ç V P R m R m L ε ε η ε ε η η ( ) ( ) ( ) = = = g t g t H ç mi P V P V V L P ε ε ε η ε ε ε ε η Yrd. Doç. Dr. Alp ein ERGENÇ, Motorlar Ders Notları, Yıldız eni

51 Karma Çevrim (Seilinger) OKUMA PARÇASI: Sııştırma(-2) Bu safhada, piston alt ölü notadan üst ölü notaya doğru hareet eder. Bu sırada emme ve egzoz valfleri apalıdır, dolayısıyla içerdei hava sıışır ve basıncı grafite görüldüğü gibi artar. Sabit Hacimde Yanma(2-3) Piston üst ölü notaya ulaştığı sırada silindire enjetör tarafından yaıt püsürtülmeye başlar. Sıışara ısınmış havayla arşılaşan yaıt yanmaya başlar, bunun sonucunda basınç P2'den P3 değerine sıçrama yapar. Sisteme ısı girişinin olduğu il safha bu safhadır. Sabit Basınçta Yanma(3-4) Bu safhada piston aşağı doğru hareetine başlar faat yanma devam ettiğinden basınç düşmez. Bu durum 4 nolu notaya adar böyle devam eder. Böylece bu safhada da sisteme ısı girişi devam etmiş olur. Genleşme(4-5) Artı silindire yaıt püsürtülmemetedir ve yanma durmuştur. Piston aşağı doğru hareetine devam ettiğinden silindirdei basınç da düşmeye başlar. Egzoz(5-6) Sistem 5 nolu notaya (AÖN) geldiğinde egzoz valfi açılır. Silindir egzoz sisitemi ile dışarıya açıldığından silindirdei basınç atmosferi basınca düşer. Sistemden ısının atılması bu safhada gösterilmiştir. Gerçete, dışarıya ısının atılması pistonun egzoz stroğunu yapmasıyla olur (grafite yatay çizgiyle gösterilen stro), anca ideal bir çevrimde egzoz stroğunda negatif veya pozitif bir iş yapılmadığından çevrimde incelenmez, ısının atılması da egzoz valfi açıldığında bir anda olmuş gibi gösterilir.

52 Karma Çevrim (Seilinger)

53 Supap Diyagramı

54 Caddy 2004 Supap Diyagramı

55 Dizel Motorlardai Güç Aışı Konta Zamanların oluşması Kam mili Mars Motoru Enjetör Supap iticisi/ İtici Çubuğu Kran Mili Piston/Biyel/Kran Külbütor parmağı Biyel Volan Supaplar (emme, egzoz) Piston Kavrama/Vites K./Şaft Diferansiyel/eerle Enjesiyon sistemi

56 Motor Karateristileri Benzin motorlarında gaz elebeğinin, dizel motorlarında pompa ramayerinin onumunun; ayrıca motor yağ ve soğutucu aışan sıcalılarının sabit tutulduğu deney şartlarında ran mili devrine bağlı olara güç, tor ve yaıt sarfiyatı değişimlerine motor arateristileri denir. BMW 2 liter diesel engine

57 Bir dizel motorun performans eğrileri

58 Motor Karateristileri Kia, 2007

59 Motor Karateristileri Silindir Hacmi Swept Volume/cylinder: π 2 V s = d B s = Ap s 4 Inlet Port s x A p V s =sweptvolume d B =borediameter s=stroe Note: In valve design the Volume which flows into the cylinder must equal the volume which flows through the inlet port. he velocity past the valve must then be considerably greater than the velocity in the cylinder. s Professor Richard Hathaway, Internal Combustion Engine Induction uning, ME 468 Engine Design

60 Motorlarda Performans oplam Silindir Hacmi

61 Motor Karateristileri Stro/Çap Oranı Kısa stro: Kısa stro, yüse güçlü ve yüse yülü motorlar için ullanılır. Stro/çap oranı 'den daha azdır; bu da stroun çaptan daha üçü olduğu anlamına gelir. Uzun stro: Uzun stro, yüse bir motor toru elde etme için ullanılır. Stro/çap oranı 'den daha yüsetir; bu da stroun çaptan daha büyü olduğu anlamına gelir. Kare stro: Stro/çap 'dir; bu da stroun çapa eşit olduğu anlamına gelir. Stro-çap oranı, motorun boyutlarını (yani uzunluğunu, genişliğini ve yüseliğini etiler. Stro-çap oranı, sııştırma oranını etiler. Stro-çap oranı, sııştırma hacminin yüzey alanı Ac nin sııştırma hacmine oranını da etiler. Bu oran ısının soğutma ortamına geçişini tanımlar. Bunun için Ac/Vc nin mümün mertebe üçü olması istenir. Stro-çap oranı, ran mili titreşimlerini etiler. Aynı stro hacminde stro-çap oranı ne adar üçü ise, ran mili titreşimi o adar büyü olur.

62 Motor Karateristileri Güç ve or W'yi(Watt)temsiledenSIbirimsistemindePSyalaşı735.4W'tır.Bunedenle,00PS=73.5 Wveya00W=36PS'dir. Beygirgücü(HP)Birbeygirin75gyüüs demöteleyebilmesiiçinharcadığıgüçtür. PS (Pferdestäre) metri güçtür. Kia, 2007

63 Motor Karateristileri Güç ve or 4 çeşit beygir gücü(hp, horse power) tanımı vardır. Bunlar; uluslararası, metri, su ve eletritir. Bunların arasında ço üçü farlar vardır. hp(international/uluslararası) : 745, W hp(electrical/eletri) : 746 W hp(water/su) : 746,043 W hp(metric/metri) : 735,4988 W

64 Motor Karateristileri Güç ve or Ouma Parçası: emel motor performansı, motor gücü ve toru gibi ii ana fatör ile temsil edilir. Genellile, motor performansının en önemli bileşeni beygir gücü(hp) de denilen çııştır(güçtür). Beygir gücü, belirli bir sürede yapılan iş mitarını gösteren iş verimliliğidir. Bu onsept, İngiltere'de buhar mainesini icat eden James Watt tarafından önerildi. Bir beygir gücü (hp), 75 g'li ağırlığı bir saniyede m çeme için gereen güçtür. Beygir gücü (HP) için daha sıça ullanılan bir ısaltma Almanca "Pferdestäre" elimesinden türeyen PS'dir. Motor gücü günümüzde W cinsinden belirtilir. W'yi (Watt) temsil eden SI birim sisteminde PS yalaşı W'tır. Bu nedenle, 00 PS = 73.5 W veya 00 W = 36 PS'dir. eni özellilerde bazen W/devir biriminden önce (Net) veya (Brüt) gibi e elimeler görebilirsiniz. Brüt değer, motor araçtan söülmüş olduğu zamani saf motor gücüdür ve Net değer, motor araca taılı olduğu zamani motor gücüdür. Benzinli motorda, Net değer Brüt değerden %5 daha azdır. Bu, şanzımandan, lastilerden, vb gelen sürtünme ayıplarından aynalanır. Eğer belirtilmediyse, daha büyü olan değer Brüt değerdir. Motor gücü, bir zaman işlevidir. Motor gücü, dev/da ile orantılı olara artacatır, çünü dev/da yüseldiçe zaman başına düşen iş mitarı artırılır. Anca, belirli bir değerin üzerinde dönemeyen dinami parçalar nedeniyle, dev/da ve güç çıışında sınırlamalar vardır. Bu nedenle masimum güç çıışı dev/da ile gösterilir, örneğin 6000 dev/da'ta 00 W gibi. Kia, 2007

65 or (Moment), motorun döndürme uvvetini ifade eder ve yaygın ullanılan birimi Newton Metre (Nm) dir. Motor Karateristileri Pistonu iten uvvetin artması, yanma odasındai basınca bağlıdır. Bu basınç; ana hatları ile motorun devrine, sııştırma oranına, silindir içerisine alınan yaıt-hava arışımının mitarına ve yanma verimine bağlıdır. Bu uvvetin artışı, ran miline uygulanan toru arttırır. Motor toru, devir yüseldiçe belli bir devire adar artar ve bu devirden sonra, motor devri arttırılmaya devam edilirse tor azalmaya başlar. Bunun nedeni, hacimsel verimin azalmasıdır. Yani yüse devirlerde motorun nefes alma abiliyeti düşer. Motor toru ile teerle toru arasındai far; dönüştürme oranlarından aynalanmatadır. Araçlarda motorun bir teerleğe ilettiği tor, lastile zemin arasındai sürtünme uvvetiyle, teerle yarıçapının çarpımına eşittir. Dolayısıyla, bu tor ne adar büyü olursa; araç o adar hızlı ivmelenebilir ve seri manevralar yapabilir. abii; lastiğin zeminle arasında oluşturabileceği azami sürtünme uvvetinin aşılmaması, yani patinaja yol açılmaması aydıyla.

66 Ortalama Efetif Basınç: Motorun gerçe çevrimdeine eşdeğer bir Pe gücü vermesi için bir stro boyunca pistona etimesi gereen sabit basınçtır. Önemli notlar:. Motor gücü, ortalama efetif basınç ve motor devrine bağlı olara değişir. 2. Ortalama efetif basınç, efetif güç için ranın süreli çevrilmesini sağlayan ve motor toru ile doğru orantılı olan bir büyülütür.

67 Brae mean effective pressure he brae mean effective pressure (bmep) may be obtained from the brae power curve of the engine as follows: bmep = brae power in W 000 l*a*n Nm. In this equation, l = length of engine stroe in metres, a = cross-sectional area of the cylinder bore in square metres, and n = the number of woring stroes per second. When bmep is plotted against engine speed, the curve produced is the same shape as the torque curve because torque is related to bmep. Engine performance data such as specific fuel consumption, and its relationship to bmep, at a given engine speed, may be shown in graphical form as in Figure. Here the engine is run at constant speed, on a dynamometer, and the air fuel ratio is varied. he main point to note here is that maximum bmep is developed when the mixture is rich. he minimum fuel consumption occurs when the air fuel ratio is slightly weaer than the chemically correct air fuel ratio of 4.7: for petrol. Brae mean effective pressure vs. sfc at constant engine speed Automotive Science and Mathematics, Allan Bonnic, 2008

68 Ouma Parçası: Dizel motorların bugünü ve geleceği Günümüzde ve gelecete dizel motorlarda hacim üçültme performans arttırma stratejisine yöneli olara; yaıt enjesiyon sistemleri, yanma prosesi, motor soğutma etinliğinin arttırılması, egzoz ısı ve emisyon yönetimi, dolgu yönetimi ve toleransların azaltılması gibi onular üzerine yoğun olara çalışmalar yürütülmetedir. Özellile yaıt enjesiyon alanında; piezo-injector ullanımı (piezo-injectors), bir çevrimde birden ço enjesiyon, homojen dolgulu sııştırma ile ateşleme (homogeneous charge compression ignition-hcci) ontrolü gibi onular üzerinde çabalar harcanıren; paralelinde yanma prosesine yöneli olara ta, sııştırma oranının azaltılması ve ısmen homojen yanma öne çıan onulardır[alexander Freitag, he Past Present Future of Clean Diesel, Bosch, ]. Common rail tenolojindei iyileştirmelerle bugün 2000 barlı püsürtme basınçlarına çıılabilmetedir. Gelecete enjesiyon basıncındai artış devam edecetir [Alexander Freitag, he Past Present Future of Clean Diesel, Bosch, 07/08/20]. 205 li yıllarda selenoid vafli common rail sistemlerdei püsürtme basıncı 2200 bar, piezo-valfli common rail sistemlerdei püsürtme basıncı ise 2400 bar olacağı öngörülmetedir [Alexander Freitag, he Past Present Future of Clean Diesel, Bosch, 8/05/2009].