Küçük motorlarda pistonlar döküm demirden, büyük ve daha yavaş çalışan motorlarda da alüminyum alaşımdan imal edilirler

Transkript

1 MAK 431 Otomotiv Mühendisliği Örnek sorular Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? [a] Otomobillerde kullanılan ilk içten yanmalı motorlar yakıt olarak atmosferik basınçta hava-gazı kullandılar. [b] Otto dört piston stroku olan bir motor önerdi. [c] Otto nun önerdiği çevrimde birinci strok yakıt ve hava emilir, ikinci strok ile bu karışımı sıkıştırılır ve sıkışan gazın üst ölü noktada ateşlenmesinden sonra üçüncü strokda gazlar genişler ve dördüncü strok da gazlar atılır. [d] 1880 lere gelindiği zaman iki zamanlı motorlar üretilmeye başlandı Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? [a] Tetraethyl kurşun (TEL) vuruntu önleyici bir katkı maddesi olarak benzine karıştırıldı. [b] Rudolf Diesel sıkıştırmanın sonuna doğru silindir içine püskürtülen yakıtın kendi kendine tutuşması ile çalışan bir motor önerdi [c] Đngiltere de James Atkinson sıkıştırma strokunun genişleme strokundan daha uzun olduğu bir motor önerdi [d] Đlk başarılı Wankel motor, Alman mucit Felix Wankel in tasarımına göre 1957 de denendi Küçük motorlarda pistonlar döküm demirden, büyük ve daha yavaş çalışan motorlarda da alüminyum alaşımdan imal edilirler Yakıt pili kullanan elektrikli bir otomobilde hidrojen ve oksijen katalizörlü bir ortamda yakıt piline verilirler ve elektrik üretilir. Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? [a] Otomotiv kaynaklı hava kirliği problemi 1940 larda New York da ortaya çıktı. [b] Buji ateşlemeli içten yanmalı motor, hidrokarbon, nitrik oksit ve karbon monoksit gibi gazların başlıca üreticisidir. [c] Araç kaynaklı gürültü azaltılmasına yönelik hukuki düzenlemeler 1906 yılında Avrupa da yürürlüğe girdi. [d] Kurşunun benzinden çıkartılması sonucunda motorların sıkıştırma oranları arttı Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? [a] Krank milinin belli bir hızda düzenli dönüşü çevrimsel piston hareketi meydana getirmektedir. [b] Maksimum silindir hacmine süpürme hacmi denir. [c] Süpürme hacminin minimum silindir hacmine oranına sıkıştırma oranı denir. [d] Đki zamanlı motorda bir güç üretim stroku için iki krank mili dönüşü gereklidir.

2 Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? [a] Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda genellikle hava ve yakıt silindirin dışında karıştırılırlar. [b] Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda hava akışının yakıta oranı 15 civarında olmalıdır. [c] Karbüratör ile motora giren hava yakıta göre ayarlanır. [d] Buji ateşlemeli motorlarda, yakıtın daha iyi buharlaşabilmesi ve yüzeylerde yoğuşmaması için emme manifoldu ısıtılır. Süper şarjlı bir motorda gaz alış-verişindeki net iş [a] pozitivdir [b] sıfırdır [c] negativdir [d] motor hızına bağlıdır [e] motor tipine bağlıdır. Politropik işlemde, Pvn = C, eğer n>k [a] Yapılan iş sıfırdır [b] Gaza ısı iletilmektedir [c] adiabatiktir [d] ısı transferi işe eşittir. [e] Bu işlem imkansızdır. Çevrim hesaplamaları eşdeğerlilik katsayısının birin üzerine çıkması ile oksijen azlığından dolayı verimin düştüğünü göstermektedir Buji ateşlemeli motorlarda art gaz oranı rölantide minimumdur. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? Đçten yanmalı motorların krank mili dönüş hızı, [a] motor hacmi ile artmaktadır. [b] Atalet kuvvetlerinden dolayı sınırlıdır. [c] Döner pistonlu motorlarda, ileri-geri hareketli motorlardan daha yüksektir. [d] Artan motor hacmi ile azalır. [e] Pistonun lineer hızından dolayı sınırlıdır. Yakıtın içindeki kimyasal enerjiden mekanik enerji elde etmek için [a] Yakıtın rafineride hidrokraking işleminden geçmesi gereklidir. [b] Yakıtın karbonsuzlaştırılması gerekmektedir. [c] Tersinimli bir işlem gerekmektedir. [d] Yanma ve gazların silindir içinde genişlemesi gerekmektedir. [e] Adiabatik ve tersinimsiz bir işlem gerekmektedir. 2

3 Çok katlı karışımlı motorlar [a] Daha fakir karışımlarla çalışabilirler [b] Sıkıştırma ateşlemeli motorlardır. [c] Karbüratör kullanırlar. [d] Stoikiometrik yakıttan fazla kullanırlar. [e] Bir çeşit döner (WANKEL) tipte motorlardır Sıkıştırma ateşlemeli motorların termik verimleri buji ateşlemeli motorlardan daha yüksektir çünkü, [a] Yanma işlemi daha verimlidir. [b] Daha ağır hidrokarbonlar kullanırlar. [c] Daha yüksek sıkıştırma oranları vardır. [d] Karışımın eşdeğerlilik katsayısı daha yüksektir. Buji ateşlemeli bir motorda yanma genellikle, [a] Üst ölü noktada başlatılır. [b] Üst ölü noktadan önce başlatılır [c] Üst ölü noktadan sonra başlatılır [d] Eksoz süpabı kapandıktan 10 derece sonra başlatılır. Modern bir kamyon motorunun sıkıştırma oranı [a] 7 9 arasındadır [b] arasındadır [c] 40 ın üzerindedir [d] Kullanılan yakıtın tipine göre değişir. [e] Hızın bir fonksiyonudur. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? [a] Buji ateşlemeli motorlarda art gaz oranı hafif yüklerde % 20 den tam gaz konumunda % 7 aralığında değişir. [b] Bazı motorlarda hidrokarbon emisyonlarını kontrol edebilmek için eksoz gazının bir bölümü taze karışımın içine karıştırılır. [c] %30 a varan oranda eksoz gazı geri dönüştürülebilmektedir. [d] Sıkıştırma sırasında yanmış gaz oranı %30 - % 40 aralığına kadar yükselebilir. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? [a] Alev ses altı hızda hareket edebilen bir yanma reaksiyonudur. [b] Buji ateşlemeli motorlarda alevler karasızdır. [c] Geleneksel buji ateşlemeli bir motorda alev, önceden karıştırılmıştır ve laminer hızda hareket eder. [d] Dizel motorlarda yanma işlemi büyük oranda ani, türbülanslı difüzyon alevidir. 3

4 Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? [a] Đçten yanmalı motor yakıtları çoğunlukla iso-oktan ve norma-heptan karışımlarıdır. [b] Đçten yanmalı motor yakıtlarındaki hidrokarbonlar parafinler, naftalar, olefinler, asetilenler ve aromatiklerdir. [c] Stoikiometrik bir karışımda yakıtı tamamen oksidize olmuş gazlara ancak çevirebilecek oksijen vardır. [d] Yakıt zengin karışımlarda yanmış gazların kompozisyonu sadece kütle eşitlemesi ile saptanamaz. Aşağıdaki seçeneklerden hangisi eksoz gaz kaçışını tanımlamaktadır. [a] Emme işlemi sırasında taze gazlar silindire girer. [b] Eksoz gazları alt ölü noktadan sonra silindirden çıkarlar. [c] Eksoz gazları alt ölü noktadan önce silindirden çıkarlar. [d] Taze gazlar alt ölü noktadan sonra da silindire girmeye devam ederler. [e] Yanma sırasındaki hızlı alev hareketini tarif etmektedir. Tasarımcının hedefi daha kompak bir motor elde edebilmek için ortalama efektif basıncı düşürmektir. Aşağıdaki motor parçaları sırayla bir birlerine bağlıdır; [a] Piston - Kam Mili Krank Mili. [b] Silindir Piston Kam Mili Krank Mili [c] Piston - Piston pimi Biyel Kolu Kam mili [d] Biyel kolu Krank mili [e] Piston- Krank mili, Gerçek motorun ve hava-yakıt çevriminin, sıkıştırmadan önce aynı art gaz oranı vardır. Silindir yüzeyinden gaza olan ısı transferinden dolayı gerçek motorun genleşme basınçları havayakıt basınçlarından daha yüksektir. Silindir içindeki basınç arttıkça, girintilerdeki gaz dışarı çıkar. MFZ (Maksimum Frenleme Zamanlaması) zamanlaması maksimum fren gücünü ve maksimum fren özgül yakıt sarfiyatını sağlar. Gerçek motor ve hava-yakıt çevriminin farklı eşdeğerlilik oranları vardır. 4

5 Ateşleme avansı maksimum silindir için basıncı ve dolayısıyla maksimum yanmamış ve yanmış gaz sıcaklıklarını etkiler. Yanmış gaz miktarı art gaz dan geri dönüşen eksoz gazının çıkartılmasıyla hesaplanır. Stoikiometrik ten daha fakir karışımlar için teorik yakıt dönüşüm verimi lineer olar düşer ve verimde lineer olarak artar. Gerçek motor ve hava-yakıt çevriminin aynı kimyasal yakıt kompozisyonu vardır. Bütün yükleme noktalarında, ideal eşdeğerlilik oranı, istenen yükte maksimum özgül yakıt sarfiyatını verir. Karışım hava/yakıt oranları tam gaz (kelebek tam açık) ve yarı yük çalışma koşullarında aynıdır. Rölantide çalışmada taze karışımın için %20 oranında eksoz gazı (EGR) geri dönüştürülebilir. Buji ateşlemeli bir motorun konvansiyonel ateşleme sistemindeki distribütörün içindeki rotorun görevi, kapasitörü şarj etmek ve boşaltmaktır. Pistonların segmanlarından kaçan gazlar arttıkça hidrokarbon emisyonları azalmaktadır. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? a) MFZ ye (Maksimum Frenleme Zamanlaması) göre ateşleme avansını azaltmak silindir duvarlarına olan ısı transferini azaltır. b) MFZ ye göre ateşleme avansını azaltmak eksoz gaz sıcaklığını azaltır c) MFZ ye göre ateşleme avansını azaltmak bazen vuruntudan kaçınmak için kullanılır. d) MFZ ye göre ateşleme avansını azaltmak motorun verimini düşürür. e) MFZ ye göre ateşleme avansını azaltmak bazen NOx kontrolü için kullanılır. 5

6 Konvansiyonel ateşleme sisteminde kapasitörün görevi, a) Yüksek voltajı doğru bujiye yönlendirmektir. b) Primer devredeki akımın azalışını hızlandırmaktır. c) Endüksiyon bobini içinde endüksiyon yaratmaktır. d) Platin uçları arasında güçlü bir ark oluşmasını sağlamaktır. e) Motor çalışırken aküyü tam şarjda tutmaktır. Karbüratörün içindeki ivmelenme pompası maksimum ekonomi durumda çalışmayacak şekilde tasarlanmıştır Kısıntılı hava kanama sistemi maksimum gazda maksimum güç elde edebilmek için kullanılır Buji ateşlemeli motorların elektronik yakıt püskürtme sistemlerinde yakıt akışını kontrol etmek için sıcaklık ve basınç sensörleri kullanılır. Buji ateşlemeli motorların elektronik ateşleme sistemlerinde santrifüj veya vakum avans mekanizmaları kullanılmaktadır. Gerçek motor ve hava-yakıt çevriminin farklı sıkıştırma oranları vardır. Çift boğazlı karbüratörlerde rölanti jeti yoktur. Aşağıdaki ifadelerden hangisi hatalıdır? a) Buji ateşlemeli motorun yükü arttıkça eksoz gazındaki karbon monoksitin hacımsal oranı artar. b) Yüzeye yakın sınır tabakası hidrokarbon emisyonlarının kaynaklarından biridir. c) Đçten yanmalı motorlardan çıkan karbon dioksit emisyonları sera etkisinin sebeplerinden biridir. d) Eksoz gaz geri sirkülasyonu karbon monoksit emisyonlarını azaltmak için yapılmaktadır. e) Sıkıştırma oranını azaltarak nitrik oksit emisyonlarını azaltmak mümkündür. Platinin görevi konvansiyonel ateşleme sisteminin primer devresindeki akımı keserek manyetik alanın çökmesini sağlamaktır.. 6

7 Dizel motorların sıralı yakıt püskürtme pompası içindeki itici pistonun üzerindeki helis oyuntu pistonu yağlamak için kullanılmaktadır. Elektronik ateşleme devresinde fiziksel olarak akımı kesmek yerine primer devredeki akım bir transistör ile kesilmektedir. Eğer platin uçları oksidize olursa konvansiyonel ateşleme devresindeki kapasitör tam olarak dolmaz. Eğer transistör kontrollü manyetik puslu ateşleme sistemi kullanılırsa ; a) Yakıt püskürtme sistemi tek delikli enjektör memesi kullanmalıdır. b) Karbüratörün ekstra jigle kelebek vanası vardır. c) Distribütörün otomatik avans mekanizmasına ihtiyacı yoktur. d) Distribütörün içinde platin yoktur. e) Mutlaka kapasitiv tip buji kullanılmalıdır. Distribütör tip yakıt pompası lokomotiflerin yakıt püskürtme sistemlerinde kullanılır. Yüksek ortalama efektiv basınç daha büyük motor demektir Modern motorlarda eksoz borusundan çıkan nitrik oksitleri azaltmak için katalitik oksidasyon filtresi kullanılmaktadır. Boşluğu doldurun 7

8 Boşluğu doldurun Đdeal çevrimde genleşme sırasında ısı transferi neden pozitivdir? Boş kutunun içine yazın. Modern dizel çevriminde sıkıştırma stroku sırasında motorin buharı ve hava sıkıştırılıyor. Đki zamanlı motor krankın her dönüşünde güç üretiyor. Đki zamanlı motorda emme süpabı yoktur. Đki zamanlı motor eksoz süpabı olmadan da çalışabilir. 8

9 Đki zamanlı motor buji ateşlemeli veya sıkıştırma ateşlemeli olarak çalışabilir. Đki zamanlı motorda güç üretiminin başında eksoz portu veya süpabı açılır. Đki zamanlı motor eksoz süpabı olmadan da çalışabilir. Đki zamanlı motorda güç üretiminin sonunda emme portu kapanır. Đki zamanlı motorda eksoz gazları dışarı atılırken yakıt silindirin içine püskürtülür Đki zamanlı motorda taze karışımın emme portuna yönelmemesi için pistonun tepesine engel konur. Buji ateşlemeli motorlarda sıkıştırma oranı arasındadır. Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda sıkıştırma oranı arasındadır. Buji ateşlemeli motorlarda çap / strok oranı 8 12 arasındadır. Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda çap / strok oranı arasındadır. Buji ateşlemeli motorlarda biyel kolu / krank yarı çapı oranı 3 4 arasındadır. 9

10 Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda biyel kolu / krank yarı çapı oranı 4 9 arasındadır. Buji ateşlemeli motorlarda yakıt hava ile silindirin dışında veya içinde karışır Buji ateşlemeli motorlarda silindirin dışında yakıt karışımı karbüratörlü veya enjektörlü sistemlerle olur. Buji ateşlemeli motorlarda enjektörlü sistemler tek noktadan veya çok noktadan emmeli karbüratör ile çalışırlar. Buji ateşlemeli motorlarda yanabilir hava / yakıt karışım oranı 2 5 arasındadır. Buji ateşlemeli motorlarda eşdeğerlilik oranı gerçek yakıt / hava oranının teorik yakıt / hava oranına bölünmesi ile elde edilir. Buji ateşlemeli motorlarda eşdeğerlilik (φ) oranı birden büyükse karışım fakirdir. Buji ateşlemeli motorların çalışma modlarından hangisi doğrudur? a) Rölanti φ> 1 (fakir karışım) b) Soğuk çalışma φ> 1 (fakir karışım) c) Kısmi yük φ< 1 (zengin karışım) d) Đvmelenme φ> 1 (fakir karışım) e) Tam güç φ> 1 (zengin karışım) 10

11 Basit karbüratör için gereken eklemelerden hangisi yanlıştır? a) Ana yakıt ayar sistemi b) Rölanti sistemi c) Zenginleştirme sistemi d) Đvmelenme sistemi e) Sıcak çalıştırma sistemi f) Đrtifa düzeltme sistemi Buji ateşlemeli motorlarda yakıt püskürtmesi emme sisteminin dışına çok noktadan püskürtme ve tek noktadan buji üzerine püskürtme ile yapılır Buji ateşlemeli motorlarda yakıt püskürtmesi emme sisteminin içine çok noktadan püskürtme ve tek noktadan kelebek üzerine püskürtme Çok noktadan püskürtme sisteminde her emme portuna kelebek yerleştirilir ve ayrıca emme manifold çıkışına bir enjektör yerleştirilir. Çok noktadan püskürtme sistemininin avantajlarından biri iyileştirilmiş hacımsal verimdir Çok noktadan püskürtme sistemininin avantajlarından biri, silindirler arasında farklı yakıt dağılımıdır. Çok noktadan püskürtme sistemininin avantajlarından biri gaz pedalındaki ani değişime duyarsız olabilmesidir. Yakıt püskürtme enjektörlerinin elektromanyetik olarak aktivasyon sağlayan selenoidleri vardır Yakıt püskürtme enjektörlerinin her püskürtmedeki yakıt miktarı, selenoidi aktive eden akım süresinin değiştirilmesi ile kontrol edilir 11

12 Yakıt püskürtme enjektörlerinin otomobil uygulamaları için tipik püskürtme süreleri ms aralığında değişir Katalizör verimlilik kontrolü araç üzerindeki diagnostik sisteminin ayarını bozar. Buharlaşma ile yakıt kaçağı kontrolü araç üzerinde diagnostik sistemidir Ateşleme ıskalama kontrolü araç üzerinde diagnostik sistemidir Oksijen sensör kontrolünü araç üzerindeki diagnostik sistem zorlaştırır. Đklimlendirme gaz kaçak kontrolü araç üzerinde diagnostik sistemidir Dizel motorlarda yakıt beslemesinin püskürtme hızını etkilemesi istenmez. Dizel motorlarda yakıt beslemesinin püsküren yakıtın formunu kontrol etmesi istenir Dizel motorlarda yakıt beslemesinin püsküren yakıtın sıcaklığını kontrol etmesi istenir Dizel motorlarda sıralı pompalar genel olarak her silindir için elektrik motoru ile aktive olan pompalı olurlar. Dizel motorlarda distribütör tipi pompalar daha yüksek basınçlarda ve çift pompalı olurlar. Sıralı pompalardan çok daha pahalıdırlar ve büyük dizel motorlarda tercih edilirler. 12

13 Motor torku araç kuvvetini etkiler. Motor ve tekerlekler arasındaki toplam dişli (dönüş) oranı araç kuvvetini etkiler. Güç iletim kayıpları araç kuvvetini etkilemez. Aşırı toe-dış açısı lastiklerin dış kenarlarında hızlandırılmış aşınmaya sebep olur. Aşırı toe-dış açısı lastiklerin iç kenarlarında aşınmaya sebep olur. Direksiyon açısı sıfır konumundayken toe-dış açısı, lastiklerin birbirleri ile kesişen hatlar üzerinde yuvarlanmalarına sebep olur. Toe-iç düz hat stabilitesini kuvvetlendirir Toe-dış süspansiyondaki sapma ile tekerleklerin bir dönüş başlatmasına sebep olur. Yolcu otomobilleri genellikle toe-dış ve yarış otomobilleri de toe-iç ayarlıdır Yol konforunu arttırmak için yolcu otomobillerinin süspansiyon bağlantılarında göreceli olarak sert lastik kullanılır. Yandan bakıldığında kaster, direksiyon pivot ekseninin dikeyden arkaya veya öne doğru eğimine olan açıdır. 13

14 Negatif kaster açısı, öne doğru giderken tekerleği düzeltir ve böylece, otomobilin düz hat satbilite kabiliyetini arttırır. Önden veya arkadan bakılınca, tekerleğin dikey ile yaptığı açıya kamber açısı denir. Pozitif kamber açısında tekerleklerin üstleri altlarından daha yakındır Negatif kamber açısında tekerleklerin üstleri altlarından daha yakındır TetraEthylLead (TEL) motorinin setan sayısını arttırmak için kullanılan bir katkı maddesidir. Şanzımanda, motorun çıkış torku seçilen vitese göre arttırılıp azaltılabilir Diferansiyelde tork sabit kademe ile arttırılarak akslara ve tekerleklere iletilir. Transaks bulunan araçlarda, ön çekiş düzeni sebebiyle zorunlu olarak kaput altındaki motor dikine yerleştirilmiştir. Transaks arkadan çekişli araçlarda kullanılır. CVT sonsuz kademeli vites kutusudur. Direksiyon simidinden elde edilen döndürme kuvveti (moment-tork), direksiyon mili vasıtasıyla direksiyon dişli kutusuna aktarılır. 14

15 Direksiyon mili, direksiyon dişli kutusundaki pinyon dişliyi döndürür. Pinyon dişli; düz bir mil üzerine açılmış frezeli kanallardan oluşan kremayere geçmiş durumdadır. Böylece pinyon dişli döndükçe (dairesel hareket), kramyere sağa-sola hareket edecektir (doğrusal hareket), Kremayer dişlinin ucuna bağlı olan pinyon dişli ile dairesel itme-çekme hareketi, tekerlek aks taşıyıcısına iletilir, tekerlekler döndürülür. Yönlendirme torklarını lastikler sağlar Direksiyonu çevirerek tekerlekleri yönlendirince kilitlenme açısı oluşmaktadır ve bu da yan kuvveti meydana getirmektedir. Süspansiyon sistemi yan ivmelenmeyi sönümlemelidir. Yatay olarak ivmelenen tekerleğin enerjisini emmelidir. 15

16 Problem 1 Standard hava Otto çevriminde sıkıştırma başlangıcında basınç ve sıcaklık 100 kpa ve 27 C dır. Çevrimdeki maksimum basınç ve sıcaklık 7000 kpa ve 2300 K dir. Cp = kj/kg-k ve Cv = kj/kg-k dır. Problem 2 a) Kilogram gaz başına sıkıştırma işini hesaplayın. b) Çevrimin ortalama efektif basıncını hesaplayın. 6 silindirli ve 2000 cc süpürme hacimli bir motoru olan otomobil 150 km/saat hızla Ankara dan Đstanbul a gitmektedir. Tek sürücü ile birlikte otomobilin ağırlığı 1200 kg ve önden projeksiyon alanı 3 m 2 dir. Tekerleklerin yere sürtünmede gösterdikleri yuvarlanma direnç katsayısı dir ve otomobilin aerodinamik şeklinden kaynaklanan deşarj katsayısı Cd = 0.3 dür. Ankara Đstanbul arasındaki mesafe 450 km olarak kabul edilirse ve motorun ortalama özgül yakıt sarfiyatınında 250 g/bg-saat ise Bu seyahat için kaç litre yakıt gerekecektir? (yakıtın yoğunluğu 0.73 g/cc ve havanın yoğunlu da 1.2 kg/m 3 ). Problem 3 Standard hava Otto çevriminde izantropik sıkıştırma başlangıcında basınç ve sıcaklık 100 kpa ve 300 K dır. Sıkıştırma oranı 8 dir. Hava için Cp = kj/kg-k ve R = kj/kg-k dır. Kilogram gaz başına izantropik sıkıştırma işini hesaplayın. Problem 4 Standard hava Otto çevriminde izantropik sıkıştırma başlangıcında basınç ve sıcaklık 100 kpa ve 300 K dır. Sıkıştırma sonunda basınç ve sıcaklık 1500 kpa ve 600 K dır. Hava için Cp = kj/kg-k ve R = kj/kg-k dır. Kilogram gaz başına sıkıştırma işini hesaplayın. Problem 5 Ağırlığı 1500 kg olan bir otomobilin ağırlık merkezi ön aksının 80 cm gerisindedir. Otomobilin aks aralığı 300 cm ise ön ve arka tekerleklere etki eden dikey kuvvet nedir? 16