MAKSİMUM YANMA SICAKLIĞININ PÜSKÜRTME AVANSI NA ETKİSİ ÜZERİNE BİR TEORİK KARMA ÇEVRİM ANALİZİ. Adnan PARLAK *, Halit YAŞAR **

Transkript

1 ENOLOJİ, 00, Sayı -, ENOLOJİ MASİMUM YANMA SICALIĞININ PÜSÜRME AANSI NA EİSİ ÜZERİNE BİR EORİ ARMA ÇERİM ANALİZİ Adnan PARLA *, Halit YAŞAR ** *Maine Eğitimi Bölümü eni Eğitim Faültesi SAU, Ozanlar/Adapazarı **Maine Mühendisliği Böl. Mühendisli Fa. SAU, Esentepe/Adapazarı ÖZE Serami aplı motorların yanma sıalığı normal motora göre önemli ölçüde artmatadır. Masimum yanma sıalığının motor güç e erimi üzerindei etisini tespit etme amaıyla masimum güç riteri e bu güe arşılı gelen erimi diate alan bir teori arma çerim analizi yapılmıştır. Yanma sıalığı artırıldığında, çerime erilen ısı mitarı sabit abul edildiğinde masimum güün e o güe arşılı gelen erimin hangi püsürtme aansına aydığı araştırılmıştır. Masimum yanma sıalığı artırıldıça, masimum güç e bu güe arşılı gelen erimin püsürtme aansının üçülen değerlerinde elde edildiği görülmüştür. Anahtar elime: arma Çerim, Serami aplı Motor, Püsürtme Aansı A DUEL CYCLE ANALYSIS ON HE EFFEC OF INJECION IMING DEPENDING ON HE INCREASE OF MAXIMUM COMBUSION EMPERAURE ABSRAC Maximum ylinder temperature in a erami oated diesel engine is higher than normal ooled diesel engine s. In order to determine the effet of maximum ylinder temperature on wor output and effiieny, a dual yle analysis taing into onsideration maximum-wor output and orresponding effiieny was performed. It was inestigated the effet of injetion timing in a higher temperature media omparing with the normal operation onditions. As a result, as the maximum ylinder temperature inreases, the best performane was obtained with a lesser injetion timing. eywords: Dual Cyle, Cerami Coated Engine, Injetion iming..giriş Motorlarda serami aplama uygulamaları son yıllarda ileri tenoloji seramileri alanındai gelişmelere paralel olara hızla artmatadır. Meut motorlarda özellile malzeme dayanımı yönünden ortaya çıan sıalı sınırlamaları motor erimini de sınırlamatadır. Yanma odası elemanlarının seramiten yapılması eya serami tabaa ile aplanması sıalı etisiyle malzemede meydana gelebilee usurları önlemete e motor eriminde artışa sebep olmatadır. Bilimsel eriler yüse çalışma sıalığı ile daha yüse erimde maina elde etmenin mümün olduğunu söylemetedir [,]. Ana yanma odası e püsürtme

2 60Masimum Yanma Sıalığının Püsürtme Aansına Etisi Üzerine eori arma Çerim Analizi sistemi düzenlenmemiş motorun seramile aplanmasından belenen fayda tam olara sağlanamamatadır. Deneysel çalışmalarda araştırmaıların[3,4,5,6,7] normal motora göre gözledileri değişimler şunlardır: utuşma geimesinde azalma, Ön yanmaya iştira eden arışımın azalması nedeniyle art yanma aşamasında uzama, oplam yanma süresinde uzama, Ana yanma bölgesinde açığa çıan ısı mitarında azalma, Basınç artma hızında azalma. Yüse ortam sıalığı tutuşma geimesini ısalttığı için başlangıçta açığa çıan ısı mitarı azalmatadır. Bu ısalma nedeniyle silindir içerisinde yanmaya iştira eden yaıt-haa arışımı için zaman almamata e ön yanma bölgesinde açığa çıan ısı mitarında azalma meydana gelmetedir. Dolayısıyla pi basınç düşmete, yanma süresi uzamatadır[3,4,6,7,8]. Alidas[9], meut motorların püsürtme sistemi e yanma odası dizaynında yeni düzenlemelere gidilmeden serami aplamadan belenen faydanın sağlanamayaağını ifade etmetedir. Bu çalışmada, masimum güç e bu güe arşılı gelen erimin yanma sıalığının artmasıyla hangi püsürtme aansında optimum notaya aydığı teori arma çerim asıtasıyla irdelenmiştir. İdeal çerimlerin önemi, değişi parametrelerin çerime olan tesirlerinin iyi bir şeilde inelenmesini sağlamasıdır. Bu parametreler gerçe motorda da aynı yönde tesir ederler. Motor geliştirme çalışmalarında yol gösterii olmaları nedeniyle önemlidir[0,,].. ÇERİM ANALİZİ İdeal dizel çeriminin P- e -S diyagramları Şeil de görülmetedir. çerim -, adyabati sııştırma; -, sabit haimde yanmaısı alma; -3, sabit basınçta yanmaısı alma; 3-4, adyabati genişleme; 4-, sabit haimde egzoz ısı erme işlemlerinden oluşur. Şeil 3. teori arma Çeriminin P- e -S diyagramı Çerimde diate alınan parametreler mas Masimum yanma sıalığının giriş sıalığına oranı P Basınç artma oranı, P

3 ENOLOJİ, Yıl 4, Sayı -, max Genişleme oranı,. ε Sııştırma oranı olma üzere, m g aışan için çerimin net iş eya güü q q 3 - q 4 3 mas alınara 4 mas p 4 mas p 3 3 denleminde gereli düzeltmeler yapılara parametreler yerine onulduğunda boyutsuz güç ε ε ε 4 5 bulunur. erim ise 6 Masimum boyutsuz güç e bu güe arşılı gelen erim 5 denleminin e ye göre türeleri sıfıra eşitlenere elde edilir. 7 e 8 denlemleri çözüldüğünde güü masimum yapan bağıntılar

4 6Masimum Yanma Sıalığının Püsürtme Aansına Etisi Üzerine eori arma Çerim Analizi mp 9 mp 0 bulunur. Bulunan bağıntılar 5 e 6 nolu denlemlerde yerine onulduğunda masimum güç e bu güe arşılı gelen erim ifadeleri bulunur: mas * bulunur. 3. SONUÇ E ARIŞMA Masimum güç 0 nolu bağıntıyla bulunan genişleme oranında elde edilmetedir. Şeil de 4 için masimum güç,.79 da elde edilmetedir. Bu değerin altında e üstünde masimum güç düşmetedir. Yine şele batığımızda masimum güç, basınç artma oranı,, bir değerine yalaştıça artmatadır. Çerime giriş sıalığı sabit abul edildiğinde, masimum yanma sıalığı arttıça masimum güç e bu güe arşılı gelen erim değeri de artmatadırşeil 3. max, yanma sıalığı arttıça daha yüse genişleme oranında elde edilmetedir. Bu teori analizde riter olara tepe notalar yani masimum güç e bu güe arşılı gelen erim alınmıştır. Şeil 3 dei teori arma çerime ait - grafiğinden görüldüğü gibi tepe notaların sol tarafı motor dizaynı açısından uygun değildir. Yeni dizayn edilee bir motorda optimum notalar tepe notasının sağında aranmalıdır. eori arma çerimde basınç artma oranı nın üçülmesi, genişleme oranı nın artmasıyla max e o güe arşılı gelen erim değeri artmatadır. eori motorda nın azalması sabit haimde silindire erilen ısının azalması demetir. Gerçe motorda püsürtülen yaıt mitarı sabit abul edildiğinde, yanma sıalığı arttığında, püsürtme aansını azaltmala benzer sonuun elde edilebileeği görülmetedir. SİMGE E ISALMALAR ma :Yanma odası idar sıalığı 0 C :Masimum yanma sıalığın giriş sıalığına oranı :Net iş eya güç J :Boyutsuz güç mas :Masimum boyutsuz güç ε mp mp * :Sııştırma oranı Basınç artma oranı :Masimum boyutsuz güç ifadesini eren basınç artma oranı :Sabit basınçta genişleme oranı :Masimum boyutsuz güç ifadesini eren genişleme oranı :eori dizel çerimi termi erimi :Masimum boyutsuz güe arşılı gelen termi erim

5 ENOLOJİ, Yıl 4, Sayı -, net erim Şeil 3 eori arma Çerimde Farlı Genişleme Oranlarında - İlişisi net erim Şeil 4 eori arma Çerimde Değişen şartlarında e farlı şartlarında - ilişisi

6 64Masimum Yanma Sıalığının Püsürtme Aansına Etisi Üzerine eori arma Çerim Analizi AYNALAR. ASSANIS,D.N., and BADILLO,E., ransient heat ondution in low heat rejetion engine ombustion hambers,sae. Paper,No ,987. AMU R., BRYZI., Cummins/ACOM adaned adiabati engine, SAE Paper , SCHARZ,E.,REID M.,BRYZI.,SND DANIELSON E.,C Combustion and performane harateristis of a low heat rejetion engine, SAE paper No YOSHIMISU,., OYAMA,., SAO, F. AND. YAMAGUCHI, H., Capabilities of Heat Insulated Diesel Engine, SAE Paper No.804, SUN X.,ANG.G., BAA R:M.,GAO X., Performane. Ealuation of Low Heat Rejetion Engines, ransation of the ASME, Journal Of Engineering for Gas urbines and Power,ol. 6,Otober AAMURA H.,SEIYAMA S.,HIRAI., Obseration of Combustion Proess in A Heat Insulated Engine,SAE Paper No ANG Y.,YANG C.,SHU G.,JU Y,ZHAO., An Obseration of High emperature Combustion Phenomenon in Low-Heat Rejetion Diesel Engines,SAE Paper, No SUN, X., ENGUANG; G., ANG,G.,LYONS D.., GAO X., Experimental Analysis and Performane Improment of a Single Cylinder Diret Injetion urboharged Low Heat rejetion Engine,SAE Papers No ALIDAS,A.C., Performane and Emissions Ahieement with an Unooled DI Diesel Engine, SAE Paper 89044, SAFGÖNÜL B., Pistonlu Motorlar, Cilt I, eni Üniersite Yayınları, İstanbul,98.. ÖZÜR, A., ILIÇ, A., Çözümlü Problemlerle ermodinami, 3. bası, Çağlayan Yayınei, İstanbul,993.. AYBERS, N., Mühendisli ermodinamiğinin Esasları, Birsen Yayınei, 990.