MOTOR KONSTRÜKSİYONU-2.HAFTA

Transkript

1 OTOR KONSTRÜKSİYONU-.HAFTA Yrd.Dç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ

2 OTORLARDA VERĠLER v : Gerçekteki taze dlgu miktarı ile silindire alınan taze dlgu ranıdır. V H H D 4 : Strk. 3. H ( m D : Silindir. Çapı ) VH. v( m 3 )

3 OTORLARDA VERĠLER V k V y 3 V k : m / kg.l min L ger L min L L ger min silindire.giren.gerçek.hava.miktarı silindire.girecek.min imum.hava.miktarı VH. v V k : ĠĢ periydundaki yakıt miktarı Q i V H. v. H V k u. y ( kj)

4 OTORLARDA VERĠLER W i Q i. i W i V H. v. V y k. Hu. i ( kj) N i V H... Hu. v V y k i. 1 a. n. z Pmi

5 OTORLARDA VERĠLER m N N e i Efektif güç Ġndike güç m P P me mi Efektif basınç Ġndike basınç. e i m Efektif verim N e P me. V a H. n. z ( kw)

6 Knstrüksiyn Parametreleri 4-Strklu mtr Emme SıkıĢtırma AteĢleme GeniĢleme Egzz ĠĢ strğu

7 Knstrüksiyn Parametreleri -strklu mtr

8 Wankel mtru Knstrüksiyn Parametreleri

9 Strk Sayısının Önemi 1- EĢit ana byutlar devir sayısında ve silindir adedinde terik larak strklu mtrlar ile pratikte kat daha fazla güç elde edilir - strklu mtrların özgül ağırlığı 4 strklu mtrlara göre daha azdır. 3- strklu mtrların yapımı 4 strklu mtrlara göre daha klaydır. 4-tr gürültüsü 4 strklu mtrlarda daha azdır 5-4 strklu mtrların mekanik verimi ve indike basıncı daha yüksektir. 6- strklu mtrlarda özgül yakıt sarfiatı daha fazladır. (yanmamıģ yakıt daha fazla)

10 Güç ve aksimum Yakıt Eknmisi 1- HAFĠF OTOR: Ağırlık baģına güç fazla lacak - AKSĠU YAKIT EKONOĠSĠ : Eknmi 3- DÜġÜK ALĠYET : Üretimi klay ve ucuz 4- GÜVENĠLĠRLĠK : Ġyi tasarlanmıģ 5- SAĞLALIK : Ġyi kalitede üretilmiģ 6- ÖÜR : Uzun ömürlü lmalı

11 Sğutma Yapısının Önemi HAVA SOĞUTALI - SU SOĞUTALI

12 Sğutma Sistemi Seçimi HAVA SOĞUTALI SU SOĞUTALI NEDEN HAVA? Sadece vantilatör ve hava kanalları vardır. Pmpa,radyatör bru vs lmadığından, mtr yekpare ve daha hafif. Aynı strk hacminde perfrmansları su sğutmalı ile aynıdır. GeniĢ atmsferik Ģartta kullanılır, antifiriz gereksinimi yk. AĢırı yük bölgesinde çalıģtırılmıyr ise aģınma yönünden avantajlı.(aģırı yükte aģınma fazla) Su ceketi lmadığından silindir ve silindir kafası arası mntaj daha basit. NEDEN SU? Hava sğutmalı mtrda silindirlerin arasında geniģ hava bģluğu lması gerekir. Su sğutmalıda bu bģluk azdır. Yük altında hava sğutmalı mtr termik larak zrlanırken, su sğutmalıda zrlanma sınırı yüksek. Tzlu rtamda çalıģan hava sğutmalı mtrlarda sğutma etkisi azalırken su sğutmalıda söz knusu lmaz. Sulu sğutma sistemi mtr gürültüsünü büyük randa azaltmaktadır.

13 İY.TERODİNAİK HESABINDA KABUL EDİLEN ŞARTLAR İçten Yanmalı trların (İY) gerçek çevrimin termdinamik hesabı aşağıdaki şartlar dahilinde yapılır Silindirdeki iş gazı (yakıt-hava karışımı artı yanma ürünleri) özgül ısısı sıcaklığa bağlı larak değişen, aralarında reaksiyna girmeyen ideal gazlar karışımıdır. İdeal çevrimlerde lduğu gibi, yanma veya ısı giriş süreci: benzin mtrlarında sabit hacimde (V=cnst); dizel mtrlarında ise kısmen sabit hacim (V=cnst), kısmen de sabit basınçta (p=cnst) zaman faktörü göz önüne alınmadan gerçekleştiği kabul edilir. Sıkıştırma ve genişleme süreçlerindeki ısı kayıpları plitrpik süreçlerin istatistik larak belirlenmiş üs değerleri (n1 ve n) ile, yanma süreci ısı kayıpları (ısı iletimi ve yanma ürünleri dissyasynu nedeniyle) ise tecrübi larak belirlenmiş lan ısı kullanım katsayısı (ξz) ile hesaba katılmış lurlar.

14 TERODİNAİK HESAPLARDA VERİLİŞ OLAN VE SEÇİLEN PARAETRELER Termdinamik hesabın amacı: trdan talep edilen Ne efektif güç ve e döndürme mmentini alabilmek için Esas Byutlarının (D Silindir Çapı ve S Pistn Strku) belirlemek Esas Byutlar belli ise mtrdan alınabilecek Ne efektif gücü ve e efektif mmenti belirlemektir. Verilenler: tr tipi Efektif güç Ne, kw (veya slindir çapı D ve pistn strku S, mm); Nminal devir sayısı n, dak-1; Kullanılacak yakıt (benzin, dizel yakıtı, LPG vs.). Hesap snuçlarının iyi lması için istenilen mtr tipine uygun benzerprttip mtr (en sn, geliģmiģ teknlji ile üretilen bir mtr lmalı) seçilmiģ lması önemlidir. Prttip mtr baz alınarak aģağıdaki parametreler seçilir: 1. SıkıĢtırma ranı ε;. Hava fazlalık katsayısı (HFK) λ; 3. Vlümetrik verim ηv; 4. Silindir sayısı ί; 5. AĢırı dldurma basınç ranı π = pk/p; 6. Pistn rtalama hızı wp, m/s

15 HESAPLANAN PARAETRELER YAKIT trun termdinamik hesabını klaylaģtırmak için yakıt-hava karıģımında yakıt 1 kg larak kabul edilir. tr yakıtları değiģik hidrkarbn karıģımlarından ibarettir ve element bileģimleri ile gösterilirler. Sıvı yakıt için: C + H + O = 1 kg (1) Burada C, H ve O sırasıyla karbn, hidrjen ve ksijenin 1 kg yakıttaki kütlesel kesirleridir. Yakıtın element kütlesel kesri belli ise, alt ısıl değeri Hu, kj/kg aģağıdaki frmul ile hesaplanır: Hu = [33,91 C + 15,6 H 10,89 (O S),51 (9 H + W)].103 () Burada S, W yakıtta kükürt ve su buharı kütlesel kesirleridir. ĠĢ Gazı Emme ve sıkıģtırma süreçlerinde iģ gazları larak silindirde yakıt-hava karıģımı (benzin mtrlarında) veya sadece hava (dizel mtrlarında); yanma, geniģleme ve egzz süreçlerinde ise yanma ürün bileģimleri kullanılmaktadır. Yakıt-hava karıģımı (veya hava) miktarı 1 kg yakıtın tam yanması için gerekli terik hava miktarı kütlesel ve hacimsel larak aģağıdaki frmullerle hesaplanır: L C 8H O 1 ( C /1 H / 4 O 0,08 / 3) kg hava/kg yakıt (3) kml hava/kg yakıt (4)

16 HESAPLANAN PARAETRELER Hava fazlalık katsayısı ( L/ L ) belli ise yakıt-hava karıģımındaki gerçek hava miktarı:, kg hava/kg yakıt veya L L kml hava/kg yakıt. (5) Taze dlgu yakıt-hava karıģımı 1 kg yakıt artı havadan luģtuğu için kütlesel (m1) ve ml (1) miktarı m1 1 1 kg/1kg yakıt (6) 1 1 m y L 1 m y L kml/1kg yakıt (7) Termdinamik hesaplarda gazlar kural larak, kütlesel değil, hacimsel (ml) miktarı ile gösterilirler. Taze dlgu 1 artı artık gazlardan r (egzz sürecinde atılamayan yanma ürünleri) luģan iş karışımı miktarı: a 1 r Artık gazların miktarı artık gazlar katsayısı kml/kg yakıt (8) r r 1 ile hesaplanır: a 1 (1 ) 1 r 1 r kml/1kg yakıt (9)

17 HESAPLANAN PARAETRELER Yanma ürünlerin bileģim miktarı Stkiymetrik yakıt-hava karıģımının (λ = 1) tam yanma ürünleri: karbn diksit CO, su buharı HO ve azt N bileģimleridir. Fakir yakıt-hava karıģımı ( λ > 1) kullanıldığında yukarıda sıralananların yanısıra artık ksijen O de vardır. Buna göre sıvı yakıtın yanma ürün miktarı λ 1 iken: CO H O O N CO H O N O C 1 H ( 0,08) C /1 H / 0,08( 1) L 0,79L L, kml/kg yakıt (10) (11) Zengin yakıt-hava karıģımı (λ < 1) kullanıldığında iģ gazları tam yanma ürünlerinin (CO, HO, N) yanısıra eksik yanma ürünleri: karbn mnksit CO ve hidrjen H bileģimlerinden luģmaktadır: CO HO CO H N C 1 H 0,79L kml/kg yakıt (1)

18 HESAPLANAN PARAETRELER C 1 0, K CO L 1 0, 1 K 08 CO L H 1 H O K 0, 08L 1 K 1 K 0, 08 1 K Burada H L 0,79 N L kml/kg yakıt (13) k H / 0, sabit büyüklük lup yanma ürünlerindeki hidrjen CO miktarının karbn mnksit miktarı ranına bağlıdır.

19 HESAPLANAN PARAETRELER Yanma sırasında bağıl hacim değiģimi, yanma ürünleri ml miktarının yakıt-hava karıģımı ml miktarı ranına eģit lan, yakıt-hava karıģımının kimyasal mleküler değişim katsayısı μ büyüklüğü ile tanımlanır: / 1 (14) Yakıt-hava karıģımın kimyasal mleküler değiģim katsayısı μ 1 iken 1 H / 4 O / 3 0,08(1 ) L L 1/ m y 1/ m y (15) 1 ise 1 H / 4 O / 3 1/ m L 1/ m y y (16) ĠĢ karıģımının (a = 1 +r) gerçek mleküler değişim katsayısı μ ( r ) /( 1 r ) veya ( r ) /(1 r ) (17) Ģeklinde hesaplanır ve aģağıda gösterilen sınırlar arasında değiģmektedir:

20 HESAPLANAN PARAETRELER Benzin mtrlarında (λ = 0,85 0,96) μ = 1,05 1,1 Diesel mtrlarında (λ = 1,4 1,8) μ = 1,01 1,05.