Motorlarda Gaz Değişimi

Transkript

1 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Motorlrd Gz Dğişii Dört strolu otorlrd v gzost, ii strolu otorlrd süür işllrinin cı, güç strou sonund silindirdi ynış gzlrı dışrı t v bir sonri çvri için tz hv/dolgu il silindiri doldurtır. Blirli bir dvir hızınd bir otorun gücü, hv ış hızı (dbi) il orntılıdır: f P NQ n HV R ( F / A) Böylc gz dğişi işlinin n hdfi: lb suının t çı onuund vy siu yüt, siu hv ütlsini silindir için l v ord tuttır. Gz dğişii işli şğıdi rtrlrl rtriz dilir: Volütri vri (hcisl vri) 4-strolu otorlr Süür vrii, dolgu vrii -strolu otorlr Bu rtrlr, nifoldlr, sulr v ortlr gibi otor lt-sistlri v işlt oşullrın bğlıdır. Aşırı doldur v türboşrj uygulsı hv ışını v dolyısıyl güç yoğunluğunu rttırır. Bnzinli otorlrd rışı hzırlnsı d işlinin önli bir hdfidir. Gz dğişi rossinin üçüncü önli hdfi, otor silindirlrin uygun gz ıı lnı oluşturr hızlı ynyı sğltır. 4-strolu otorlrd v gzost rosslri Bnzinli bir otord v gzost sistlri şğıdi lnlrdn oluşur: E sisti Hv filtrsi Krbürtör- lb su Yıt njtörü- lb su Hr silindir ortu için yıt njtörü- lb su Mnifold Egzost sisti Egzost nifoldu Egzost borusu Eisyon ontrolü için tliti dönüştürücü Susturucu E sistind bsınç düşüşü, otor hızın, sistdi lnlrın ış oln dirncin, dolgunun hrt ttiği sit lnın v dolgu yoğunluğun bğlıdır. Gnllil hr ii suınd çı olduğu ryot, v gzost strolrının ötsin uztılr silindirlrin doldurulu boşltılsınd iyilştir çlnır v /gzost sistlrindi gzlrın tltlrindn n iyi şild ullnılsın çlışılır. Gi inlrı-oss-/3

2 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Egzost rossi gnllil AÖN dn o rn ili çısı önc bşlr. AÖN y dr bsınç frı ndniyl ynış gzlr silindirdn hızl gzost gidr. AÖN dn sonr iston ÜÖN y hrt drn, ynış gzlrı gzost göndrir. Egzost suı 5-30 o rn ili çısı sonr nır. E suı ÜÖN dn 0-0 o rn ili çısı önc çılır. Hr ii suınd çı olduğu bir rlı vcuttur. E bsıncı/gzost bsıncı ornı dn üçüs gzost gzlrının silindir v silindir gzlrının sistin trs ışı olur. Bu sulrın çı olduğu ryodun vntjı yüs otor dvirlrind orty çır, volütri vri bu hld yüslir. Piston ÜÖN yı gçrn silindir bsıncı bsıncının ltın düşr v silindir gz doly bşlr. E suı AÖN dn o rn ili çısı sonrsın dr çı lır. Şil. Dört-stro bnzinli bir otor için v gzost rosslri () sisti v sistindi ortl bsınçlr (b) su znl v bsınç-hci diygrlrı (c) gzost sisti (d) silindir bsıncı, v su lifti L v Düz çizgilr t yü duruunu, sili çizgilr ısi yü duruunu göstrtdir. Po, o tosfr oşullrı; hv, hv filtrsindi bsınç yılrı; u, ısıl öncsi yılrı; thr lb su ısıl yılrı; vlv su ısıl yılrı. Gi inlrı-oss-/3

3 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Disl otorlrın sistind, rbürtör vy njsiyon sisti v lb suı yotur. Disl otorlr gnllil türboşrjlıdır. Egzost suı çıldığınd, ynış gzlr bir türbin göndrilir. ürbin bir orsörü thri dr v orsör silindir sııştırılış hv tin dr. Şil. Dört-stro türboşrjlı bir disl otor için v gzost rosslri, türboşrjr orsörü dış ort şrtlrınd hv bsıncı v sıclığını 0, 0, i, i sviysin çırır. E strou snsınd silindir bsıncı i dn dh üçütür. Egzost sırsınd, silindir gzlrı gzost nifoldundn türboşrjr türbinin, girr. nifold bsıncı gzost işli snsınd dğişbilir v silindir bsıncı il dış ort bsıncı rsınd dğrlr lır. Zn diygrlrı Dört-strolu otorlrd v gzost sulrının çılı ndığı, yıt njsiyonunun bşlyı son rdiği notlr rn dirsi üzrin rn çısı cinsindn işrtlndiğind ld diln diygrlr zn diygrlrı dnir. Aşğıd dört-strolu ort v yüs dvirli doğl hvlndırlı disl otorlr it tii znl diygrlrı göstriltdir. Şil 3. Dört-strolu ort dvirli bir disl otorun zn diygrı Gi inlrı-oss-3/3

4 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Şil 4. Dört-strolu yüs dvirli bir disl otorun zn diygrı Bu diygrlrdi ısltlrın nllrı şöyldir: IVA(ESA) suı çılır, IVK(ESK) suı nır, EA njtör çılır, EK njtör nır, EVA(EgSA) gzost suı çılır, EVK(EgSK) gzost suı nır. Zn diygrlrınd suının di ÜÖN dn önc çıldığı v AÖN dn sonr ndığı, gzost suının is AÖN dn önc çıldığı v ÜÖN dn sonr ndığı görülür. E v gzost sulrının hr iisinin d çı olduğu zn su bindir ryodu dnir. Kurl olr, otorlrın dvir syılrı zldıç ÜÖN civrındi olylr yni suının çılsı v gzost suının nsı ÜÖN dn uzlşır, AÖN civrındi olylr d is suının nsı v gzost suının çılsı AÖN y ylşır. Motorlrın dvir syılrı rttıç urlın trsi grçlşir. Su bindir ryodu d dolyısıyl düşü dvirli otorlrd dh büyütür. Volütri Vri 4-strolu inlrd v gzost sistlrinin, bir hv ol cihzı olr tinlilrinin ölçüsü volütri vril vrilir. v ρ V N,0 d Volütri vrii tilyn ftörlr: Yıt tii, yıt/hv ornı, sistind buhrlşn yıt sri v yıtın buhrlş ısısı Isı trnsfrinin tildiği rışı sıclığı Egzost/ nifold bsınçlrı ornı Sııştır ornı Motor dvir hızı E v gzost nifold vy ort dizynı E v gzost su gotrisi, boyutu, lifti v znlrı Gi inlrı-oss-4/3

5 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur İi strolu otorlrd süür İi-strolu otorlrd istonun ÜÖN dn AÖN y hr hrti bir güç stroudur. Bu inlrd tz dolgu ynış gzlrı dls t için ytri dr yüs bsınçl silindir vrillidir. Silindirdn ynış gzlrın çırılsı v tz dolgunun silindir doldurulsı işlin süür dı vrilir. Şil 5. İi-strolu disl otorlrd süür düznllri Süür düznllri şğıdi şillrd yılır: ) Çrz (nin) süür b) döngü süür c) doğru ılı (t yönlü) süür Şil 6. Süür ort (ncr) düznllri,,b,c Şil 5 d tnılnıştır Gi inlrı-oss-5/3

6 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Süür rtrlri Sv ornı, Λ Λ sv diln hvnın ütlsi / rfrns ütl grç süür hv ütlsini, idl doldur işlindi ütl il rşılştırır. Rfrns ütl ρ V olr lınır.,0 Dolgu vrii, tr d tr silindird lıonn hvnın ütlsi / sv diln hvnın ütlsi silindir göndriln hvnın n drının silindird lıonulduğunu göstrir. Süür vrii, sc sc silindird lıonn hvnın ütlsi / silindir dolgu ütlsi silindir içindi rtı gzlrın n drının tz hv il dğiştirildiğini göstrir. Dolgu sflığı, Sflı silindir dolgusundi hv ütlsi / silindir dolgu ütlsi Ynış gzlrl rış itrını göstrir. Doldur vrii, ch ch silindird lıonn hvnın ütlsi / (dlsn x tosfr hv yoğunluğu) silindir hcinin tz hvyl doldur vriinin ifdsidir. Vri bğıntılrı: Λ ch tr rfrns ütl tr lınırs, Λ sc tr Grç süür işlind tz hv ynış gzlrı dışrı trn rış olur v tz hvnın bir ısıd dışrı tılbilir. İi sınırlyıcı idl ross tnılnıştır: ül süür t rış Mül süür, ynış gzlr tz hv il rışdn dışrı tıldığınd oluşur. rış is tz hvnın ynış gzlrl drhl v hoojn olr rışsıdır. Gi inlrı-oss-6/3

7 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Mül süür ( tr rfrns ütl) Λ v, Λ sc sc v tr, Λ > Λ tr rış, sni sürli ış rossi olr düşünülür. r dr dd dd tr Burd: d r, silindird lıonn hv itrı, d d, silindir sv diln hv itrı, r, silindird lıonn hvnın itrı, tr, silindir dolgu ütlsi dir. tr sbit lınırs v dnl ntgr dilr tnılr ullnılırs: sc Λ, v Λ ( ) tr Λ bulunur. Şil 7. Mül süür v t rış odllri için sv ornın gör süür vrii v dolgu vriinin dğişii Aşırı Doldur Bir otorun vrbilcği siu güç, silindir içind vrili olr yılbilc yıt itrı il sınırlıdır. Yıt itrı is hr çvrid, hr silindir svdiln hv itrı il sınırlıdır. Sv diln hv tosfr şrtlrındn dh yüs bir yoğunluğ silindir girdn önc sııştırıldığınd sbit hcili bir otorun vrbilcği güç rttırılbilir. Gi inlrı-oss-7/3

8 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Aşğıdi, güç, ont v ortl ftif bsınç bğıntılrınd giriş hvsı yoğunluğunun tisi görültdir: ( F / ) fvnvdqhv ρ i P fvvd QHV ρ, i F / A 4π Q ρ F A, A ( ) ( ) f v HV, i / Aşırı doldur, hvnın (vy rışıın) otor silindirin girdn önc bsıncının rttırılr, yoğunluğunun rttırılsıdır. Üç tl tod ullnılır: Mni şırı doldur, yrı bir o, üflyici vy orsör gnllil otordn ldılrı güçl sııştırılış hv tin dr. ürboşrj, t bir il bğlı bir orsör v türbin dn oluşn bir türboşrjr ullnılır. Motor gzost gzlrındi nrji türboşrjr türbinini çvirir v türbinin bğlı olduğu il orsörü çvirir. Bsınç dlgsı il şırı doldur, v gzost sistindi dlg hrtinin ullnılr, hvsı vy rışıının sııştırılsıdır. Şil 8. Aşırı doldur düznllri: () ni şırı doldur, (b) türboşrj, (c) otor thrili orsör v türboşrjr, (d) ii dli türboşrj, () türboşrj v türbo onding, (f) r soğutlı türboşrjr. : orsör, E: otor, I: r soğutucu, : türbin Gi inlrı-oss-8/3

9 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur l bğıntılr Enrji dnli: Q W c h + + gz c h + + gz Bu bğıntıd otnsiyl nrji trii ihl dilbilir. otl vy durgunlu ntlisi: c h 0 h + idl gz için, durgunlu vy totl sıclı: c 0 + Durgunlu vy totl bsınçt tnılnır. Bu bsınç, gzın izntroi olr durgunluğ gtirildiği bsınçtır: 0 P0 P Q, olr, üflyicilr, orsörlr v türbinlr için gnllil üçütür v ihl dilbilir. Böylc nrji dnli: ( ) W h 0 h, 0, şlind ifd dilbilir. Korsör Korsör izntroi vrii, trsinir güç grsinii / grç güç grsinii h0 s h0 vy h0 h0 c 0 s totl-totl izntroi vri olr ifd dilir. Gi inlrı-oss-9/3

10 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur 0-0s izntroi bir ross olduğundn: 0s P 0 0 P, v 0 P 0 P0 dir. 0 0 (P 0 -P ) inti nrji bsınç hdi gnllil gri znılz. E nifoldund inti nrji dğılır. Böylc orsörü trdn gzlrın inti nrjilri gri znıldığındn stti oşullr bğlı vri ifdsi dh grççidir. P 0 P s 0 S totl-stti izntroi vri olr ifd dilir. Korsörü thri t için grli güç: ( ) 0 P0 W 0 0 P0 burd indisi giriş özllilrini göstrtdir. S ullnıldığınd, P 0 yrin P gçr. ürbin ürbin izntroi vrii, grç güç çıışı / trsinir güç çıışı h h h h 04 04s idl gz bulü il, Gi inlrı-oss-0/3

11 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur yzılır s P 04 P 03 ürbin çıışındi inti nrji gnllil hrcnır. otl dn stti izntroi vri dh grççidir. İfd giriş durgunlu oşulu v çıış stti bsıncı için ynidn düznlnirs: 04 h h S h03 h4 s 03 4 s P 4 P 03 totl-stti türbin izntroi vrii ifdsi ld dilir. ürbin gücü: ( ) ( ) P W 04 h03 h P03 olr ifd dilir. Burd indisi gzost gzı özllilrini göstrtdir. ullnıldığınd P 04 yrin P 4 gçr. S, ürbin v orsör ni olr bğlı oldulrındn: W W, bğıntısı yzılbilir. Burd, türboşrjrin ni vriidir. Dört-strolu idl sbit hci (Otto) çvrii için şırı doldur Şil 9. Dört-strolu bir Otto otoru için Bsınç-hci diygrlrı () doğl hvlndırlı, (b) türboşrjlı Gi inlrı-oss-/3

12 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Şil 9(), -5 çizgisi v gzost strolrının dış ort bsıncınd grçlştiğini göstrtdir. Bu şild ynı znd gzost rossinin bşldığı 4 notsındi bsıncın dış ort bsıncındn önli ölçüd yüs olduğu görültdir. Silindir içindi gzlrın ylşı %60 ı srbst gnişl il böylc nidn gzost vrilir. Bu hdis, disl v bnzinli otorlrd yn il çığ çırıln nrjinin %30-40 ın rşılı glir. Bu yoll ybdiln nrjinin bir orsör bğlı oln türbini thri t için ullnılsı v orsördn sııştırılış hv vy hv-yıt rışıının silindir vrilsi il şırı doldurnın grçlştirilsi czi oltdır. Yn gzlrındn ld dilbilc ilv iş itrı trsinir dybti gnişl ğrisinin dış ort bsıncın dr uztılsı il göstrilir, (464 lnı). Şil 0. Dört-strolu, dört silindirli bir otor için şırı doldur onfigürsyon diygrlrı: () ni şırı doldurlı, (b) türboşrjlı Şil 0 d, bir otor için şırı doldur onfigürsyonlrı göstriltdir. Mni şırı doldurd, silindir sııştırılış hv/dolgu yu gödrn orsör (üflyici) otorun rn ilindn thri ltdır. Böylc otor trfındn ürtiln gücün bir ısı şırı doldur için hrcntdır. ürboşrj d is otor il hrhngi bir ni bğlntı söz onusu dğildir. ürboşrjr, türbin v orsöründn ylşı şit ütl ışının olduğu srbst çlışn bir biridir. Dvir syısı dv/d rlığınddır. Şil. Sbit bsınçt türboşrj için P-v v -s diygrlrı Aşırı doldur çvriinin n bsit şli, v gzost nifoldlrınd sbit bsınçlr oluşturulsıdır. E bsıncının gzost bsıncındn büyü tutulsı sstır, i >. Bu bsınç frı sü bindir ryodund silindirdi rtı gzlrın gzost süürülsi için dğrlndirilbilir. Sbit bsınçt şırı doldur, türbin sürli gz ışını tin t için Gi inlrı-oss-/3

13 Motorlrd Gz Dğişii v Aşırı Doldur Gi inlrı-oss-3/3 ytri dr büyü gzost nifoldlrı grtirir. Şil (b) d türboşrjr için -s diygrı göstriltdir. ürboşrjr için nrji dngsi tl bğıntılr bölüünd gliştiriliştir. Şil 9- d blirtiln notsyon ullnıldığınd: Korsörün güç grsinii: i W ürbin güç çıışı: W yzılbilir. Burd v, orsör v türbinin izntroi vrilridir. Kütl dbilri için ifd: f + FA f + + Aynı znd, W W olduğundn: ( ) 0 FA c c i + yzılbilir. Burd 0, türboşrjr vriidir.