ÖNSÖZ. Hami KESERCİ. Mayıs 2014, ISPARTA

Transkript

1 ÖNSÖZ İnsanoğlu tekerleğin icadından itibaren, teknolojik gelişmeler ile taşıt konusunda önemli denecek kadar büyük adımlar atmıştır. Bu büyük adımlar, taşıtta çekiş gücü olarak hayvanların yerini motorların alması ve git gide taşıtların güvenlik bakımından gelişmesi sayılabilir. Teknolojik gelişmelere paralel olarak motorlu taşıtların gelişmesi, kuşkusuz güvenlik ve çevre etkileri bakımından büyük kaygılar getirmiştir. Buna zorlayıcı olarak devletin yasalarının da bir yaptırım olarak karşısına çıkması, kuşkusuz otomotivcilerin bu alanda mühendislik çerçevesinde sınırlarını zorlamalarını ve daha ekonomik daha çevreci daha hafif ama daha güçlü; daha esnek ama daha güvenli sistemler geliştirmesine yol açmıştır. Elbette bu sistemlerin geliştirilmesinde koordineli olarak çalışılmasının yanında, yeterli teknik ekipmanlar ve laboratuar imkânları da gerekli olmuştur. İşte tam da bu noktada yaptığımız bu çalışmada, taşıtlarımızda yaygın oalrak kullanılmaya başlanılan LPG yakıtının beraberinde getirmiş olduğu bazı güvenlik tehditlerine karşı güvelik sistemi geliştirmektir. Bu kaynağı oluşturmamızda yardımlarını bizlerden esirgemeyen değerli hocalarımız Yrd. Doç. Dr. Habib GÜRBÜZ ve Süleyman Demirel Üniversitesi Makine Laboratuarı görevlilerimiz, teknisyen ağabeylerimiz ve kardeşlerimize, kaynaklarından yararlandığımız değerli büyüklerimizin değerli eserlerine ve kardeş olarak gördüğüm Mevlüt AKKAYA ya ve yukarda bahsettiğim dostlarımı dünyaya getiren ve desteklerini hiç esirgemeyen elleri öpülesi ailelerine ve tabi ki kendi aileme teşekkürü bir borç bilir ve bu çalışmamızın ülkemize, tüm dünyaya, insanlığa ve kâinata faydalı olmasını ümit ederim. Hami KESERCİ Mayıs 2014, ISPARTA

2 ii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ... i İÇİNDEKİLER... Hata! Yer işareti tanımlanmamış. ŞEKİLLER LİSTESİ... v TABLOLAR LİSTESİ... viii ÖZET... ix 1. GİRİŞ LPG LPG ÖZELLİKLERİ Tanımı ve elde edilişi... Hata! Yer işareti tanımlanmamış Buhar basıncı Kaynama, Üst ve Alt Isıl Değer Yanma özellikleri Depolanması Tehlikeleri Yüksek Basınç Yangın ve Patlama Boğulma Soğuk Yanıklar... Hata! Yer işareti tanımlanmamış Yüksek Basınç Açık Alana Yayılma tehlikesi ve BLEVE olayı MOTORLU ARAÇLARDA LPG NİN YAKIT OLARAK KULLANIMI Karbüratörlü Araçlarda LPG Dönüşüm Sistemleri Yakıt Sistemin Parçaları ve Çalışması Gaz Dolum Ağzı Yüksek Basınç Boruları, Bağlantı Rekorları ve Sızdırmazlık Yüzükleri LPG Tankı Multivalf Giriş Supabı ve vanası... 11

3 iii Çıkış supabı ve vanası Şamandra ve gösterge Elektro Valfler ve Filtre Buharlaştırıcı ( Regülâtör) Yüksek basınç bölümü ve parçaları Selonoid valf Radyatör suyu giriş-çıkış boruları Temizlik tapasi Rölanti ayar vanası Alçak basınç borusu Gaz ayar vanası Karıştırıcı (Mikser) Yakıt Seçme Anahtarı ve Elektrik Bağlantıları Benzin Kesici Elektro Valf Karbüratörlü Motorlarda LPG Yakıt Sistemlerinin Ayar ve Bakımı Enjeksyonlu Motorlu Araçlarda LPG Dönüşüm Sistemleri LPG Enjeksiyon Sisteminin Parçalarının Özellikleri Çalışma Prensipleri Sensörler Enjektör Rampası Enjektör Boruları Enjektörler Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) Elektrik Bağlantıları Enjeksyonlu araçlarda LPG ayarları MOTORLU ARAÇLARDA LPG GÜVENLİK SİSTEMİ LPG Güvenlik Sisteminin Tanımı LPG Güvenlik Sisteminin Parçaları Yangın söndürücüler Selenoid Valf Sensörler Yangın sensörü Gaz sensörü Isıya Dayanıklı Hortum... 37

4 iv Fiskiyeler Elektronik Güvenlik Kartı PROJENİN UYGULANMASI VE DENEYİN YAPILIŞI Portatif Şasi Düzeneği Tasarımı ve montajı Fiskiyeli Yangın Tüpü Düzeneği tasarımı ve montajı Elektronik Kartın Yazılımı ve Sensörlerin şasi üzerine yerleştirilmesi Sistemin çalışması Deneysel Analizler ve Sonuçların Değerlendirilmesi. Hata! Yer işareti tanımlanmamış.9 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKLAR EKLER...

5 v ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 2.1. LPG için araç üzerinde dolum kapağı ve lastiği Şekil 2.2. Bakır boru ve sızdırmazlık yüzükleri...9 Şekil 2.3. Simit LPG tankı Şekil 2.4. Silindir LPG tankı...10 Şekil 2.5. Multivalf 10 Şekil 2.6. LPG elektro valf Şekil 2.7. Regülatör ve ayar vidaları Şekil 2.8. LPG regülatör ve LPG valfı montajı..13 Şekil 2.9: Regülatör iç yapısı. 14 Şekil Alçak Basın bölümü ve parçaları 14 Şekil Seleoid valf...15 Şekil Radyatör suyu giriş çıkış boruları.15 Şekil Regülatör...16 Şekil Rölanti ayar vanası...16 Şekil Gaz ayar vanası...17 Şekil Gaz karıştırcı.17 Şekil 2.17 Yakıt seçme anahtarı ve ekipmanı 18 Şekil 2.18 Benzin kesici elektro valf...18 Şekil Enjeksyonlu motorlarda LPG yakıt sistemi.19 Şekil LPG enjeksyon sisteminin parçaları.20 Şekil LPG sıcaklık sensörü 20 Şekil LPG basınç ayar sensörü 21 Resim LPG yakıt rampası 21

6 vi ŞEKİLLER LİSTESİ (devam) Şekil Enjektör parçaları ve borusu. 22 Şekil Elektronik kontrol ünitesi(ecu) 23 Şekil Diagnostik test cihazı ile kontrol...24 Şekil 3.1 LPG-GKS Sistematik Montaj Görüntüsü Şekil 3.2 Yangın Söndürücüleri Şekil 3.3 Kuru Kimyevi Tozu Yangın Tüpü Şematik Gösterimi Şekil 3.4 ABC Tozlu Yangın Tüpü...28 Şekil 3.5 Yangın Tüpü Kullanımı Şekil 3.6. Karbondioksit Tüpü Şekil 3.7 Söndürücü Solenoid Valf(SV1) - LPG Solenoid Valf(SV2) Şekil 3.8. Yangın alarm sensörü Şekil 3.9 LPG Sızıntı Tespit Sensörü (S1) Şekil 3.10 Isıya Dayanıklı Hortum...37 Şekil 3.11Fiskiye düzeneği Şekil 3.12 Elektronik güvenlik kartı.38 Şekil 4.1. Portatif Şasi Cad Tasarımı..39 Şekil 4.2. kaynak cüruflarının temizlenmesi..39 Şekil 4.3. şasi iskeletinin kaynak pürüzlerinin giderilmesi.. 40 Şekil 4.4. Portatif Şasi boya işlemi..40 Şekil 4.5. Fiskiye sistemini yangın tüpüne bağlama parçaları 41 Şekil 4.6. Selenoid valf ve vanaların LPG tüp başlığı ile bağlantılarının yapılması...42 Şekil 4.7. Yangın tüpü ve fiskiye sisteminin bağlantısı. 43 Şekil 4.8. Yangın söndürme sisteminin şasi üzerine montajı 44 Şekil 4.9. Elektronik devrenin hazırlanması...45.

7 vii Şekil Elektronik kart ile sensör ve ekranın bağlanması..46 Şekil 4.11 elektronik kartın sistem üzerindeki yerleşimi...46 Şekil Sesörlerin ve valflerin sistem üzerinde ki yerleşimi Şekil 4.13 LPG güvenlik sisteminin şematik gösterimi.. 47 Şekil LPG güvenlik sistemi.48

8 viii TABLOLAR LİSTESİ Tablo 1.propan, bütan ve benzinin fiziksel ve kimyasal özellikleri 1 Tablo 2. Yakıtların eşdeğerlilik katsayıları.2 Tablo 3 Kuru Tozların Yangın Sınıflarına Etkisi...31 Tablo 4 Karbondioksitin Yangın Sınıflarına Etkisi...32 Tablo 5 Yüksek Karbondioksit Oranının İnsan Sağlığına Etkisi...32

9 ix ÖZET Teknolojinin ilerlemesi ve yeni enerji dönüşüm sistemlerinin geliştirilmesi ile birlikte olası muhtemel tehlikeler kaçınılmaz hale gelmiştir. Petrol rezervlerinin azalışı ile birlikte artan petrol fiyatlarından dolayı içten yanmalı motorlu taşıtlarda benzin ve mazot gibi sıvı yakıtların yerini LPG ve doğal gaz gibi yakıtlar almaktadır. Rüzgar, güneş ve hidrojen gibi yeni ve yenilenebilir enerji teknolojileri gelecek için ümit vaat etse de halen içten yanmalı motorlu taşıtlarda küçük modifikasyonlarla kullanılan LPG benzeri dönüşüm sistemlerinin kullanılması rağbet görmektedir. Bu dönüşüm sistemleri bazı risklerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Alınan önlemler her ne kadar arttırılsa da güvenlik tam olarak sağlanamamaktadır. Bu dönüşüm sistemleri arasında özellikle ülkemizde yaygın kullanım alanı bulan LPG, sızıntılarından kaynaklanan patlamalar ciddi can ve mal kayıplarına neden olmaktadır. Önerilen bu proje, LPG Güvenlik Kontrol Sistemi (LPG-GKS), sensörler yardımıyla LPG dönüşümü yapılan aracın yakıt hattı üzerinde olası tehlikeli bir durumun ortadan kaldırılması için geliştirilen bir güvenlik kontrol sistemidir. Mekanik ve elektronik aksamlardan oluşan bu kontrol sistemi, olası tehlikeli bir durumda araç kullanıcısının ve yolcuların güvenliğini sağlamayı amaç edinmektedir. Gerçekleştirilmesi düşünülen LPG- GKS sistemi: sıcaklık ölçümü için termokupul, gaz sızıntısı için LPG sızıntı sensörü,yangın riskine karşı yangın söndürücü tüpü, solenoid valf ve elektronik kontrol ünitesinden oluşmaktadır. Sistemde bulunan termokupul ve sensörler tarafından alınan olası tehlike durum bilgisi elektronik kontrol ünitesi tarafından değerlendirilerek yangın söndürme ve sızıntı kesme sisteminin çalışmasını sağlayacaktır. Sistemin yangın söndürücü ve gaz sızıntı birimi istenildiği durumda birbirinden ayrılarak tüm araç modelleri ve sistemleri için düşük bir maliyetle araca uyarlanabilecek şekilde tasarlanacaktır. Bu sistemin bir kit halinde olması da kullanılabilirliğini arttırmaktadır.

10 x

11 1 1. GİRİŞ Petrolün bir türevi olan LPG (liquefied petroleum gases-likit Petrol Gaz ), ülkemizdeve Dünya da gün geçtikçe kullanımı yaygınlaşan bir yakıt türüdür. LPG nin likid olarak depolanıp, nakledilebilmesi, kalorifik değerinin ve yanma veriminin diğer yakıtlara oranla daha yüksek olması, kullanımı ve yaygınlşması yönünden büyük bir avantaj sağlamaktadır. 1970'li yılların başndan itibaren büyük sanayi kuruluşların enerji ihtiyacını büyük dökme gaz tesisleri ile sağlayan LPG, 1990 lı yılların başlarından itibaren doğal gaz kullanımının yangınlaşması parelelinde küçük tanklı LPG uygulamalrı ile önce sanayide sonra konutlarda yaygın olarak kulanılmaya başlandı. Dökme LPG uygulamasındaki büyük kullanıcı kitlesi LPG'yi, ısıtma pişirme proses ve enerji ihtiyacı olan her yerde kullanmaktadır. Çevre dostu bir gaz yak t olan LPG son yıllardaki hızlı gelişimine paralel olarak yeni bir ürün olan otogaz ile de akaryakıt pazarında yerini almıştır. Motor performansının arttırılması, taşıtlardan kaynaklanan çevre kirliliğinin azaltılması ve alternatif yakıtların kullanımı konularında araştırmalar devam etmektedir. Araştırmalarda, motorların laboratuar ortamında test edilmesi ile hedeflenen amaca ulaşıp ulaşmadıkları kontrol edilmektedir. LPG yüksek kaliteli bir enerji kaynağıdır ve ısınmada, endüstride, tarımda, el sanatları ile ilgili alanlarda olduğu kadar, otomotiv sektöründe de yaygın olarak kullanılır. LPG, benzine karşı uygun bir alternatiftir; özelliklerinin karşılaştırılması oldukça ilginçtir. (aşağıdaki tabloya bakınız): Tablo 1.propan, bütan ve benzinin fiziksel ve kimyasal özellikleri

12 2 Bu tabloya bakarak, benzinin kaynama sıcaklığının ortam sıcaklığından yüksek olduğu ve LPG nin daha düşük bir sıcaklıkta buharlaştığı söylenebilir. Buna göre, sıvı halde kalması için LPG göreceli olarak düşük değerde olmak üzere bir basınç altında tutulmalıdır. R.O.N. (Araştırma Oktan Sayısı) ve M.O.N. (Motor Oktan Sayısı) değerleri bütan ve propanın benzine göre daha üstün bir vuruntu-önleme gücüne sahip olduğunu göstermektedir. Kütle kalorifik güçleri benzinden propana doğru artarken, hacimsel kalorifik güçler aynı şekilde azalır. Bunun anlamı, aynı hareketin sağlanması söz konusu iken, benzinden propana geçişte daha az bir yakıt kütlesinin yeterli olacağıdır. Ancak gerekli hacim daha fazladır. Buna göre, benzin yerine LPG kullanıldığında, araçlar kütle olarak daha az yakıt tüketirler; hacim için de bunun tersinin doğru olduğu görülür. Bunu daha iyi kavrayabilmek amacıyla, benzinin alt kalorifik değerine eşit miktarda güç veren yakıt hacmini teorik eşdeğerlik katsayısı olarak tanımlıyoruz. Motorların kendi aralarında karşılaştırılabilir olan çeşitli tüketimleri arasındaki ilişkiyi ise eşdeğerlik katsayısı olarak adlandırıyoruz. LPG kullanan motorlara ilişkin testler göstermiştir ki, benzin kullanan motorlarla karşılaştırıldığında, propan ve bütanın eşdeğerlik katsayılarını teorik eşdeğerlik katsayılarına göre %8 düşüren yaklaşık %8 lik bir verimlilik artışı elde edilir. Yukarıdaki yakıtlar için eşdeğerlik katsayıları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Bu katsayılar yakıt litresi başına alt kalorifik güçle, alternatif yakıtların kalorifik güçlerinin ilişkisini hesaplayarak elde edilmiştir. Sözkonusu değerler 1. kolonda verilmiştir. 2. kolonda teorik eşdeğerlik katsayılarını gösteren oranları görebiliriz. 3. kolonda, aynı oranların çeşitli düzeltme faktörlerini (verimlilik) de gözönüne alan gerçek değerleri verilmiştir. Tablo 2. Yakıtların eşdeğerlilik katsayıları

13 3 Bu tabloya bakarak, LPG kullanacak şekilde dönüştürülen normal bir aracın yeni tüketimini, aynı aracın benzin tüketimini göz önüne alarak tahmin etmek mümkündür. LPG bir bütan ve propan karışımı olduğundan, eşdeğerlik katsayısı için ortalama bir değerin (örneğin, kütle olarak %50 lik bir karışım için bu değer 1.2 dir) belirlenmesi gereklidir. Ancak, burada altı çizilmelidir ki, günümüz araçları çok yüksek seviyelerde uyumluluğa sahiptirler ve bu, tüketimin azaltılmasında yukarıdaki tablonun gösterebildiğinden çok daha büyük bir avantajdır. Buna göre, LPG nin çok iyi bir yakıt olduğu söylenebilir: LPG çok yüksek vuruntu-önleme değerlerine sahiptir ve LPG motorlarının gücü benzinlilerle aynıdır. Teknik açıdan özetlemek gerekirse, LPG ; Daha az zararlı emisyon üretir, Gaz halinde kullanıldığından motor yağı ömrünü uzatır, Karbon birikimi olmadığından motorun ömrünü uzatır. LPG-GKS sistemi ile enerji sektöründen otomotiv sektörüne kadar uzanan bir yakıtın araçlardaki güvenlik tehditlerini ortadan kaldırmak üzerine geliştirilen mektaronik düzenekler ile can ve mal kayıplarını en aza indirilmesi amaçlanmıştır.

14 LPG 1.2. LPG ÖZELLİKLERİ Tanımı ve elde edilişi Dünyanın her tarafında bulunabilen LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı) ve Doğal gaz (NG) taşıtlarda son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. LPG petrol bileşeni rafineride açığa çıkmaktadır. Doğal gaz ise 200 milyon yıl önce yaşamış olan küçük bitki ve deniz canlılarının çürümüş artıklarından oluşmuş bir gazdır. Araçlarda yakıt olarak iki tip gaz kullanılmaktadır. ¾ LPG: Sıvılaştırılmış petrol gazı ¾ Doğal gaz LNG: Sıvılaştırılmış doğal gaz CNG: Sıkıştırılmış doğal gaz LPG büyük oranda propan (C3H8) gazından oluşur. Propan düşük egzoz emisyonu verir, ani yanması sonucunda daha az miktarda zararlı bileşikler ortaya çıkar. Yüksek oktan sayısına sahiptir. LPG nin en önemli üstünlüğü metana göre daha kolay sıvılaşabilmesidir. Örneğin; 21 C sıcaklıkta 110 Pa basınç altında sıvılaşabilmektedir. Bu özelliği nedeni ile daha kolay sıvılaştırılarak depolanabilmektedir. Sıvılaştırılmış petrol gazının gibi yüksek oktan sayısı vardır. LPG nin en önemli yetersizliği ise petrole göre kütlesel olarak %11, hacimsel olarak %33 az enerji bulundurmasıdır. Setan sayısı düşük olduğu için dizel motorlarında kullanılmaya uygun değildir. Günümüzde LPG araçlarda çelik depolarda ve basınç altında depolanmaktadır. Basınç altında depolanan LPG sıvı halde otomobil motorlarında ve evlerde mutfak tüpü olarak kullanılmaktadır. Doğal gaz ise saf halinde iken renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Güvenlik amacıyla kokulandırılmıştır. Doğal gaz hacimsel olarak % metan (CH4) gazından oluşmaktadır. Metan gazının dışında en çok bulunan gazlar sırası ile etan (C2H6), propan (C3H8), bütan (C4H10) ve diğer hidrokarbonlar (HC) içermektedir. Doğal gazı taşıtlarda yakıt olarak depolamak ve kullanmak için iki metot kullanılmaktadır. İlk yöntem basınç altında sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) dır. Sıkıştırılan doğal gaz taşıtlarda yakıt olarak kullanılabilmektedir. Bu yöntem boru hattında bulunan doğal gazı standartlara uygun olarak filtrelenen, kurutulan ve sıkıştırılan araçlarda kullanılmaktadır. Otomobillerde kullanılan doğal gazın depolama basıncı bar kadardır. Sıkıştırılmış doğal gaz, atmosfer basıncı ve normal sıcaklıktaki gaza göre yaklaşık 1/200 hacim kaplar. Doğal gaz basınç altında çok yer kapladığı için tam yükte bir otomobilin kat edeceği mesafe tüpün basıncına ve hacmine bağlıdır. Doğal gazın depolanmasında ikinci yöntem ise sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) dır. Sıvılaştırılmış doğal gaz, atmosfer basıncında ve sıcaklığındaki normal gaza oranla 1/600 hacim yer kaplamaktadır. Sıvılaştırılmış doğal gaz, otomobilin döşemesi altında, düşük basınçta, kaynayan soğuk sıvı olarak 1 bar basınçta, 160 C sıcaklıkta çift duvarlı, vakum yalıtımlı tüplerde depolanır. Sıvılaştırılmış doğal gazın bu özelliğinden dolayı az hacme daha çok kütle depolanabilmektedir.lpg ve doğal gazı, taşıtlarda yakıt olarak kullanmak için birbirine benzeyen dönüşüm sistemleri kullanılmaktadır.

15 Buhar basıncı Buhar basıncı, kısmen sıvı kısmen gazla dolu kapalı bir kaptaki mutlak basınçtır. Bu basınçta sıvı, gaz faza ve gaz da sıvı faza geçebilir. Buhar basıncı sadece sıcaklığa bağlı karakteristik bir özelliktir. Sıvılaştırılmış gaz içinde buhar bulunan bir kapalı kapta ısıtıldığında buhar basıncı yükselir ve sıcaklık bu basınçtaki kaynama sıcaklığına yükselir. Sıvılaştırılmış gazlar buhar basınç eğrisinin altında gaz fazda, üzerinde ise sıvı fazdadır. Sıklıkla kullanılan % 30 propan, % 70 bütan karışım oranındaki LPG için mutlak doyma basıncı 10 o C- 30 o C arasında 3.0 ila 5.8 bar arasında değişmektedir Kaynama, Üst ve Alt Isıl Değer Kaynama sıcaklığında ısıtılan sıvılar kaynamaya başladığı için sıvı fazdan gaz faza geçiş başlar. Atmosfer basıncına karşılık gelen kaynama sıcaklığına normal kaynama sıcaklığı veya normal kaynama noktası adı verilir.atmosfer basıncı kpa da n-bütan 0.5 C, i- bütan 42.1 C ve su +100 C de buharlaşır. Bir depodan sıvılaştırılmış gazın, gaz fazında alınmasında, gaz basıncı düşer ve bunun sonucunda sıvı ve gaz fazlar arasındaki denge bozulur. Sıvı sahip olduğu ısı enerjisi miktarına bağlı olarak kaynamaya ve buharlaşmaya başlar ve sıvı dışardan ısı enerjisi verilmediği sürece soğuyacaktır. Gaz alma işleminin bitmesi ile yeniden denge oluşur. Sıvılaştırılmış gaz tüpünün basıncından yola çıkarak tüpün içindeki miktar belirlenemez, çünkü sıvının buhar basıncı, tüp az veya dolu olsa da sadece sıcaklık ve sıvının bileşimine bağlıdır. Sıvının aynı sıcaklığında ve basıncında miktardan bağımsızdır. Tüpün içerdiği gazın miktarı sadece tartmak ile tespit edilir, basınç ölçümü ile belirlenemez. Yakıtların ısıl değerleri önemli bir karakteristik özelliktir. Üst ısıl değer birim miktardaki yakıtın yanması sonucu açığa çıkan yanma ürünlerinin baslangıç sıcaklığına kadar tekrar soğutulması ve yakıtın içinde bulunan ve yanma sonucu açığa çıkan suyun yoğuşturulması halinde yakıttan elde edilen ısıl değerdir. Alt ısıl değer yakıtın yanması sonucu açığa çıkardığı enerjidir ve üst ısıl değerden yanma sonucu açığa çıkan su buharının yoğusma ısısı kadar, yaklaşık % 8-9 düşüktür Yanma özellikleri Yakıtların karakteristik yanma özellikleri vardır ve sıvılaştırılmış gaz halinde bu özellikler farklılıklar gösterir. Yanma özellikleri; maksimum tutuşma hızı, en düsük tutuşma sıcaklığı ve tutuşma sınırlarıdır. Tutuşma hızı, bir yanmanın tutuşabilen bir hava gaz karışımındaki yayılma hızıdır. Gazın yakma havası ile karışım özelliklerine, gazın cinsine ve sıcaklığına bağlıdır. Sıvılaştırılmış gazlar maksimum tutuşma hızına % 10 hava eksikliğinde ulaşırlar. Propanın ve bütanın maksimum tutuşma hızı asetilenin aldığı değerin ¼ ü kadar ve kok gazınınkinden yarısı kadar fazladır. Olası bir yangın durumunda, LPG tutuşma hızının nispeten hızlı olması, depolama mesafelerinde dikkate alınması gereken bir husustur. Tutuşma sınırları yanıcı gaz-hava karışımının yandığı belli karışım oranlarının değerleridir. Karışımdaki hava miktarı fazla ya da az olursa alev oluşmaz. Az miktarda yanıcı gaz ve çok miktarda havanın yanabildiği ilk oran alt tutuşma sınırıdır. Tersi olması durumunda, yani yanıcı gazın çok, havanın az miktarda olduğu ve yine de yanabilen orana da üst tutuşma sınırı denir. Bu iki sınırın arası da tutuşabilir bölge adını alır. LPG nin tutuşma bölgesi % 1.9 ila % 9 arasıdır ve bu, kok gazına, asetilene ve hidrojene göre dar bir aralıktır. LPG sızıntısı halinde ortamda bu karışım oranı oluşması durumunda patlama oluşur. Patlama anında kontrol edilemeyen yanma, gazlar ve ısı sonucu basınç artar ve önemli hasarlara neden olabilir.

16 Depolanması LPG gazı düşük sıcaklıklarda bile buharlaşabildiğinden hacimsel olarak taşınması mümkün değildir bu yüzden sıvılaştırılarak depolanır Tehlikeleri LPG olarak bilenen ürünlerin tümü Tehlikeli Maddeler tanımına girer ve Çok Kolay Alevlenebilir olarak sınıflanır. Tüm enerji formları gibi, LPG de üretim evresinden, kullanıldığı ve yanma ürünlerinin emniyetli bir şekilde atıldığı ana dek, potansiyel bir tehlikedir. Potansiyel tehlikelerin en önemlileri büyük miktarlarda LPG depolanmasında veya nakledilmesinde ortaya çıkabilmektedir. LPG berrak kokusuz bir sıvıdır ve gaz halindeyken gözle görülmez. Bir sızıntı olduğunda, görünmez halde, ortamda tehlike yaratacak yoğunluğa ulaşabilir. Bu riski asgariye indirmek için, LPG ye dağıtım öncesinde ayırt edici, nahoş bir koku eklenir. Kokusuz LPG ye ihtiyaç gösteren özel uygulamalarda, örneğin aerosol püskürtücü veya kimya endüstrisi gibi, alternatif emniyet önlemleri benimsenir. LPG, dört özelliğinden dolayı gerekli emniyet tedbirleri alınmadığı takdirde büyüktehlikeler yaratabilir. Bu özellikler su şekilde sıralanabilir Yüksek Basınç LPG, yüksek basınç altında depolandığı için önemli riskler meydana getirir.sıvılaştırılmış gazın ani olarak serbest kalması halinde, BLEVE patlaması oluşur. LPG nin ihtiva ettiği bütün maddeler gaz olduklarından LPG, sıcaklığa,basınca ve konsantrasyona bağlı olarak, ayrıca bulunduğu kabın cinsine ve şekline göre patlayıcılık özelliği gösterir Yangın ve Patlama LPG, düşük karbon sayılı hidrokarbonlardan (propan, bütan) ibaret olup hava ile belli oranlarda karıştığında yanıcı ve parlayıcıdır. LPG, yanıcı gaz özelliğine sahip olduğu için statik elektrik veya alev, sıcak cisimler gibi ısı kaynakları aracılığıyla tutuşabilir. Havadaki LPG konsantrasyonunun yanma sınırları dahilinde olduğu durumlarda ise yanma patlaması meydana gelebilir Boğulma LPG nin insan hayatını tehdit eden en temel özelliği kapalı ortamlarda boğulmaya sebep olmasıdır. Renksiz olduğu ve büyük bir hızla hacimsel genleşmeye uğradığından, fark edilmeden ortamdaki oksijen miktarını insanların yasamı için gerekli düzeyin altına indirebilir. LPG, gaz olarak havaya göre ağırdır. Bulunduğu ortamda serbest hale geçmesiyle havanın o ortamdan uzaklaşmasına sebebiyet verir. Bu nedenle ortam oksijen açısından fakir bir hal alır. Burada yapılan solunum, oksijen yetersizliğinden dolayı tam olmaz; bu yüzden ortamdaki havayı teneffüs eden kişi önce sersemler, baş dönmesi, hafif baygınlık ve en nihayet boğulma sebebiyle ölümle karşı karşıya kalabilir. Kuskusuz bu kapalı hacimlar için geçerlidir.

17 Soğuk Yanıklar LPG sıvı halde serbest kaldığında ve herhangi bir yüzeye temas ettiğinde, buharlaşması için gereken ısıyı büyük bir hızla temas ettiği yüzeyden çekerek yüzeyi dondurur. Temas yüzeyi insan dokusu olursa soğuk yanıklara ve doku donmasına yol açar Açık Alana Yayılma tehlikesi ve BLEVE olayı Boru ve bağlantıların malzemelerinin cinsi ve et kalınlıkları uygun seçilmiş ve tasarım için kabul edilen maksimum basınca mukavemeti yeterli ise, emniyet vanaları açılma basınçları uygunsa, soğutma ve algılama yapılmışsa, ex-proof malzeme kullanılmıssa, tanklar standartlara uygun tasarlanmıs ve imal edilmişse LPG tanklarının çatlama neticesinde yarılarak veya devrilerek içindeki gazın bosalması çok az bir ihtimaldir. LPG stok tanklarından kılcal gaz kaçakları şeklinde sızıntı olması halinde açık alanda herhangi bir boğucu etkisi olma ihtimali bulunmamaktadır. Olası bir tank yarılması ve içindeki gazın boşalması durumunda ilk m lik saha içinde gaz konsantrasyonu LPG nin tutuşma limitleri olan % 2-10 a ulaşacağından patlama ve yanma olacaktır. BLEVE Olayı ve Nedenleri Gazların yanıcılık ve parlayıcılık özellikleri sadece bulundukları ortamdaki yanıcı maddelerin yanmasıyla ortaya çıkar. Fakat patlayıcılık özelliği için aynı seyi söylemek mümkün değildir. Gazların sıvı ve katılardan farkı, moleküllerinin çok hareketli olmasıdır. Gaz moleküllerinin bu hareketleri, bulundukları kabın hacmini kaplayacak ve kaba basınç uygulayacak bir etki yaratır. Basınç, gazın konsantrasyonunun ve sıcaklığının artması ve hacminin azalması ile artar. Konsantrasyon, gazın belli hacimdeki miktarı olup miktar arttığında hareketli moleküllerin birbirleriyle esnek çarpısma sayısı ve kap çeperlerine çarpma sayıları artacaktır. Bu da basınç artısına sebep olur. Hacim azalması, konsantrasyonu; yani madde sayısının hacme olan oranını artıracağından basınç artısı yaratır. Aynı şekilde ısınan moleküller de sıcaklıkla oluşan yapısal düzensizlikleri nedeniyle bulundukları kap çeperlerine basınç uygulayacaklardır. Gazın bulunduğu kap, oluşacak basınca dayanıklı değilse gaz, büyük bir patlama şeklinde dısarıya genleşecektir. Bu durumda kap, iki veya daha fazla parçaya bölünecek, gaz da siddetli bir patlamaya sebep olacak ve bulunduğu ortamda büyük tahribatlar meydana getirebilecektir. Bu duruma BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion), yani kaynayan sıvının genleşmesiyle oluşan buhar patlaması adı verilir.

18 8 2. MOTORLU ARAÇLARDA LPG NİN YAKIT OLARAK KULLANIMI 2.1. Karbüratörlü Araçlarda LPG Dönüşüm Sistemleri Karbüratörlü motorlarda LPG kullanılması için karbüratörün alt veya üst kısmına mikser, içinde belirli çapta delik açılmış bilezik, kullanılmaktadır. Karbüratörün yapısından dolayı mikserler değişiklik arz etmektedir Yakıt Sistemin Parçaları ve Çalışması LPG ve doğal gaz sisteminde kullanılan parçalar işlevsel olarak aynı görevi yapmaktadır. LPG sisteminde kullanılan dönüşüm kiti ile doğal gazda kullanılan dönüşüm kitleri birbirlerinde kullanılmaz. LPG düşük basınçla çalıştığı için kullanılan bağlantı elemanları ve regülatör, doğal gaza yakıt sistemi parçalarına göre daha zayıf yapıdadır. Doğal gazdaki sistem basıncını emniyet altına almak daha dayanıklı ve pahalı malzeme ile sağlanmaktadır. LPG yakıt sistemlerinin belli başlı parçaları şunlardır Gaz Dolum Ağzı LPG yakıt sistemlerinde tüpler içine basınçlı gazı pompalayabilmek için dolum kapağı konulmuştur. Dolum kapağı depo içerisine gaz girişini sağlar ve depo üzerinde bulunan multi valfe bağlıdır. Multi valf üzerinde depo içerisine gaz akışını sağlayan tek yönlü bir valften gaz dolumu sağlanılmaktadır. Herhangi bir durumdan dolayı dolum kapağı gaz kaçırırsa multi valf sayesinde sistem emniyet altına alınmıştır. Resim 1. de bazı araçlarda kullanılan dolum kapağı gösterilmiştir. Dolum kapağı tek yönlü çek valf gibi çalışmaktadır. Gaz dolumu sırasında gazın depo içerisine girmesini sağlar ve tabanca dolum ağzından çıkarıldığı anda depodan gelen gazın dışarı çıkmasını engeller. Şekil 2.1: LPG için araç üzerinde dolum kapağı ve lastiği

19 Yüksek Basınç Boruları, Bağlantı Rekorları ve Sızdırmazlık Yüzükleri LPG dönüşüm sistemlerinde yüksek basınç boruları ve bağlantı elemanları çelik ve bakır borulardan yapılmaktadır. LPG sisteminde dolum ağzından depoya, depodan regülatöre gaz götüren borular kesinlikle TSE kurumunun onay verdiği ECER standartlarında olmalıdır. Yüksek basınç boruları LPG sistemi için 1 mm kalınlığında bakır boru ve üzeri PVC kaplı olmalıdır. Doğal gaz boruları ise, sistemde 250 bar basınç olduğu için, basınca dayanıklı 1 mm kalınlığında çelik boru ve üzeri PVC kaplı olmalıdır. Resim 2 de LPG sistemlerinde kullanılan bakır boru verilmiştir. Şekil 2.2: Bakır boru ve sızdırmazlık yüzükleri LPG Tankı LPG tankları içerisinde bulunan gazın cinsine ve basıncına göre farklılık gösterirler. LPG için tasarlanmış tank, 2-4 bar basınca rahatlıkta dayanacak ve otomobil bagajında fazla yer kaplamayacak şekilde olmalıdır. LPG dönüşüm sistemlerinde tanklar genellikle silindirik uzun, silindirik kısa ve elips (simit) şeklinde çelikten yapılırlar. LPG montaj kurallarına göre bu tankların her 10 yılda bir yenisi ile değiştirilmesi gerekmektedir. Resim 3 de simit şeklinde LPG tankı verilmiştir. Simit şeklinde LPG depoları araçta Stepne yerine montaj edilmesinden dolayı bagajda yer kaplamamaktadır. Silindirik uzun ve kısa depolar ise bagajın ön veya yan kısmına monte edilerek kullanılmaktadır. Bu şekilde bagajın fazla küçülmesinin önüne geçilmiştir. Resim 4 de silindirik bir LPG deposunun montajı gösterilmektedir.

20 10 Şekil 2.3. Simit LPG tankı Şekil 2.4. Silindir LPG tankı Multivalf Multivalf LPG sisteminin en nemli parçalarından birisidir. Depo içerisinde bulunan gazın emniyeti bu valf tarafından sağlanmaktadır. Multivalf depo kapağı üzerindedir. Multivalfin parçaları Resim 5 de gösterilmiştir. Şekil 2.5. Multivalf

21 Giriş Supabı ve vanası Giriş supabı ve vanası dolum ucuna bağlıdır. Depo çerisine alınan gaz bu supap ve vanadan geçer. Resim 5 te giriş supabını(kapağı) görülmektedir. Dolum ucu bu parçanın üzerinde bulunan rekora bağlanmaktadır. Depo içerisine gaz girişi bu parça üzerinden olmaktadır. Dolum ucunda ve borusunda meydana gelebilecek kaçak, kesik vb. arızalardan dolayı depodan ani gaz çıkışını giriş supabı önlemektedir. Giriş supabı bir çeşit emniyet valfıdır. Multi valf üzerinde bulunan diğer bir parça ise giriş vanasıdır. Bu vana el ile kapatılabilmektedir. Giriş vanası kapatıldığı zaman depo içerisine gaz girişi yapılamaz Çıkış Supabı ve vanası Resim 5 de çış vanası ve kapağı görülmektedir. Bu vana el ile kapatılabilmektedir. Vana kapalı olduğu zaman depodan regülatöre gaz çıkışı yapılamaz. Multivalf üzerinde çıkış kapağı ve vanası yan yanadır. Çıkış supabı sisteme giden gazın emniyetli bir şekilde sisteme gitmesini sağlar. Yüksek basınç borusunda meydana gelebilecek kaçak, yırtılma vb. arızalarda çıkış supabı kendini kapatarak sistemi koruma altına almaktadır Şamandra ve Gösterge Şamandıra, multivalf üzerine monta edilmiş depo içerisindeki gazın miktarını ölçmek ve deponun %80 en fazla dolmasını engellemek için konulmuştur. Resim 5 te gösterilmektedir. Deponun içerisine dolum ucundan giren gaz giriş supabını geçerek şamandıranın açık tutuğu kanaldan deponun içerisine dolar. İçeri alınan LPG ve LNG sıvı olduğu içi şamandıra yüzerek sıvının üstünde durur. Depo içerisinde seviyenin yükselmesi ile şamandıra yukarı kalkar. Depo içerisinde gaz miktar %80 e geldiğinde şamandıra depo içerisine gaz alınan kanalı kaparak içeri gaz girişi engellenir. Kontak anahtarı açıldığı zaman yüksek basınç hattında ve regülatör girişinde bulunan elektro valfler sisteme gaz gider. Bu durumda depo içerisinde bulunan sıvının seviyesi düşer. Şoför mahallinde bulunan sürücü yakıt seçme anahtarı üzerindeki elektronik göstergeden depo içerisindeki, gaz miktarını görebilir. CNG depolarında şamandıra devresi bulunmamaktadır. Sistemdeki basınca göre depo içerisinde mevcut gaz seviyesi belirlenir. Gösterge Depodaki gaz miktarını sürücüye bildirmek için kullanılmaktadır. LPG ve LNG sistemlerinde aynı yöntem kullanılmaktadır. CNG sitemlerinde ise depo içersindeki gaz miktarı sistemde bulunan bir manometre vasıtası ile yapılmaktadır. CNG yakıt sistemlerinde manometredeki basınç bize depodaki gaz miktarını vermektedir. Depodaki gaz miktarı maksimum 250 barı göstermektedir. Sistem basıncı 25 barın altına düştüğü zaman otomatik olarak diğer yakıt sistemi çalışmaya başlamaktadır. LPG ve LNG gibi sıvı gazların ölçümünde şamandıra yöntemi kullanılmaktadır. Depo içerisindeki gaz miktarı tespiti elektronik veya mekanik olarak yapılmaktadır. Elektronik olarak göstergede gaz miktarını gösteren sistemde multivalf üzerine takılan sinyal alıcı ile yapılmaktadır. Sinyal alıcı, şamandıraya bağlı bir mıknatısın yönüne göre depo içerisindeki gaz miktarını elektronik olarak göstergeden vermektedir. Şamandıra aşağı yukarı hareket ettikçe mıknatıs da aynı yönde hareket eder ve depo içerisindeki seviye ölçülmüş olur.

22 Elektro Valfler ve Filtre LPG sisteminde iki çeşit elektro valf vardır. Depodaki gazı sisteme iletmek veya kesmek için kullanılan gaz valfi ve sistem gaz ile çalıştığı zaman motora giden benzini kesmek içi kullanılan benzin elektro valfidir. Resim 6. da LPG için kullanılan elektro valf gösterilmiştir. Elektro valf üzerine filitreleme sistemi monte edilmiştir. Bu Şekil 2.6. LPG elektro valf şekilde LPG deposundan gelen gazın regülatöre gitmeden gaz filtresinden geçmesini sağlamaktadır Buharlaştırıcı ( Regülâtör) LPG sistemlerinde motorun ihtiyacı olan yeterli miktarda gazı karbüratör üzerinde bağlı olan miksere yollayarak motorun çalışmasını sağlamaktadır. LPG ve LNG sisteminde kullanılan buharlaştırıcı depodan gelen sıvı LPG ve LNG yi motorun soğutma sisteminden aldığı ısı ile buharlaştırmak ve manifold vakumuna göre motorun ihtiyacı olan gaz miktarını ayarlamak için kullanılır. Regülâtörün Özellikleri Gövde ve kapak tamamen kompozit alüminyum malzemeden yapılmıştır. Su ısıtma odası, gaz odasından su/gaz muhafaza koşulu sağlanarak ayrılmıştır. Diyafram, contalar, yaylar, ECE-R standartlarına göre LPG kullanımına uygun materyalden yapılmıştır. Test basıncı 67,5 bardır. (LPG/LNG regülatörü için) Kademe çıkışında gaz akımının tamamen kapatılması bir elektro valf ile yapılır. Regülâtörün elektronik ve vakumlu olarak iki tipi vardır. Elektronik tipinde regülâtörden karbüratöre giden hattı kontak ile birlikte çalışır. Gaz hattı açık olsa bile elektro valf ile gazın motora akışı kesilir. Pnomatik tiplerde yani vakumlu regülatörlerde alt basınçtan yararlanılır. Sadece motor çalıştığında (manifold da vakum oluştuğunda) regülatör devreye girer. Resim 7 de LPG ve LNG sisteminde kullanılan buharlaştırıcı gösterilmiştir. Resim 8 de ise LPG li araçlarda regülatör montajı gösterilmektedir.

23 13 Şekil 2.7. Regülatör ve ayar vidaları Şekil 2.8. LPG regülatör ve LPG valfı montajı

24 Yüksek basınç bölümü ve parçaları Regülatör içine depodan gelen basınçlı LPG ve LNG (sıvı) bu bölüme dolmaktadır. Yüksek basınç bölümü girişi Resim 6 da gösterilen elektro valf ile kapatılmaktadır. Yüksek basınç bölümü çıkışında ise motorun manifold vakumunu algılayan küçük bir valf bulunmaktadır. Bu valf motor çalışmadığı zaman (manifold vakumu yok iken) bir yay vasıtası ile yüksek basınç bölümü çıkışını kapatmaktadır. Motor çalıştığı zaman regülatör gaz çıkış borusundan etki eden manifold vakumu ile yüksek basınç bölümünde bulunan valf açılarak burada bulunan sıvı gaz, diyaframın bulunduğu geniş hazneye ulaşarak bu bölümde buharlaşarak gaz haline geçmektedir. Resim 9 da basit bir regülatörün şematik resmi verilmiştir. Yüksek basınç bölümüne gelen sıvı gazın basıncı bu bölümde atmosferik basınca düşürülmektedir. Şekil 2.9: Regülatör iç yapısı Yüksek basınç bölümü ve parçaları Alçak basınç bölümü diyafram ile soğutma suyu arasında kalan boş hacimdir. Yüksek basınç bölümüne gelen sıvı gaz, alçak basınç bölümüne geçerken sıvı halden gaz hale geçmektedir. Bu bölümde LPG ve LNG nin hal değiştirmesinden dolayı ortamdan ısı çekmektedir. Bu durumdan dolayı regülatör bu ısı kaybını motor soğutma suyundan aldığı ısı ile karşılamaktadır. Alçak basınç bölümünde motorun yakabileceği LPG ve LNG bu bölümde hazırlanmaktadır. Regülatörde hazırlanan gaz alçak basınç borusunda bulunan gaz ayar vanasından geçerek karbüratör üzerinde bulunan miksere gelmektedir. Gaz, mikserde hava ile karışarak motorun içine girmektedir. Resim 10 da alçak basınç borusu ve gaz ayar vanası gösterilmiştir. Şekil Alçak Basın bölümü ve parçaları

25 Selonoid valf Regülatör üstünde bulunan ve kontak anahtarına bağlı olan gaz kesici valftir. Motor çalışmadığı zaman regülatördeki gazın kesilmesi gerekmektedir. Vakumlu tip regülatörler gazı, manifold vakumuna göre ayarlamaktadır ve motor çalışmadığı zaman regülatöre giren gaz kesilmektedir. Elektronik regülatörde ise motor çalışmadığı zaman veya kontak anahtarı açıldıktan 3-5 saniye sonra motorun çalışmaması durumunda gaz otomatik olarak kesilmektedir. Motor çalıştığı sürece regülatörün üstünde bulunan selonoid valf gaz girişini açık tutmaktadır. Resim 11 de regülatör üstünde bulunan selonoid valf verilmektedir. Şekil Seleoid valf Radyatör suyu giriş-çıkış boruları Motor soğutma suyu regülatöre girerek içinde bulunan gazın buharlaştırılmasını sağlar. Motor soğutma suyu kauçuk esaslı plastik boru ile regülatörün sıcak su giriş ve çıkışına bağlanır. Soğutma suyu motor çalıştığı sürece regülatörden de devridaim eder. Resim 12 de regülatörde kullanılan sıcak su boruları verilmiştir. Şekil Radyatör suyu giriş çıkış boruları

26 16 Şekil Regülatör Temizlik tapasi Regülatörün içinde biriken pisliklerin periyodik olarak temizlenmesi gerekmektedir. Regülatör üzerinde bulunan temizlik tapası sökülerek içerisinde bulunan pislikler temizlenir. Resim 13 de verilen regülatörün üzerinde temizlik tapası gösterilmektedir Rölanti ayar vanası Regülatörün yüksek basınç bölümünde bulunan gazın rölanti hızında motorun içerisine girebilmesini sağalar. Resim 14 de regülatörün şematik resminde rölanti ayar vidası gösterilmektedir. Şemada gösterilen rölanti vidasının önünde bulunan yayın tansiyonu değiştirerek valfin açılması kontrol edilir. Rölanti ayar vidası sıkılarak yayın tansiyonu arttırılsa motorun rölanti devri düşer. Ayar vidası gevşetilerek yayın tansiyonu düşürülürse motorun rölanti devri artar. Şekii Şekil Rölanti ayar vanası Gaz ayar vanası Motorun düzenli bir şekilde LPG ve LNG de çalışması için alçak basınç borusu üzerine gaz ayar vanası bulunmaktadır. Gaz ayar vanası motorun maksimum gaz ayarının yapılması için

27 17 kullanılır. Gaz ayar vanası çok kısılırsa motorun yüksek devirde gaz ihtiyacını karşılayamaz ve motorun çekişi düşer. Gaz ayar vanası gerektiğinden fazla açılırsa LPG tüketimi artar. Resim 15 te karbüratörlü motorlar için kullanılan gaz ayar vanası gösterilmektedir. Şekil Gaz ayar vanası Karıştırıcı (Mikser) Karbüratörlü motorların gaz ile çalışması için karbüratörün üst veya alt kısmına takılan alüminyumdan yapılan aparattır. Gaz ayar vanasından gelen gazın mikserde hava ile karışması sağlanmaktadır. Karbüratör tiplerine göre mikser özeliği değişmektedir. Resim 16 da çeşitli karbüratörler için kullanılan mikser çeşitleri gösterilmektedir. Şekil Gaz karıştırcı

28 Yakıt Seçme Anahtarı ve Elektrik Bağlantıları LPG sistemlerinde aracın istenilen yakıt ile çalıştırılması için kullanılan bir elektronik kumanda sistemidir. Sürücü seyir halinde iken istenilen yakıt ile motoru çalıştırmak veya LPG ve LNG deposunda bulunan gaz miktarını öğrenmek için yakıt seçme anahtarını kullanmaktadır. Yakıt seçme anahtarı üzerinde bulunan yakıt seçme düğmesi LPG pozisyonuna alındığında, benzin hortumu üzerinde bulunan elektro valf benzin akışınıkeserek LPG akışını sağlamaktadır. Bu konumda regülatörün içine LPG dolmaktadır. Eğer motor 3-5 saniye içerisinde çalıştırılmasa yakıt seçme anahtarı içerisindeki elektronik devre LPG hattı üzerinde bulunan LPG elektro valflerini kapatarak gaz akışını keser. Şekil 2.17 Yakıt seçme anahtarı ve ekipmanı Yakıt seçme düğmesi benzin pozisyonuna alındığında, yakıt seçme anahtarı LPG sistemi üzerindeki elektro valfleri kapatarak benzin valfini açar. Bu durumda motor sadece benzin ile çalışır. Yakıt seçme anahtarı, multivalf üzerinde bulunan yakıt seviyesi ölçme sensöründen aldığı sinyaller ile LPG deposunda bulunan gaz miktarını yakıt seçme anahtarı üzerinde göstermektedir. Kontak anahtarı kapatıldığı zaman yakıt seçme anahtarı benzin ve LPG yakıt sistemi üzerinde bulunan elektro valfleri kapatarak sistemde herhangi bir yakıt kaçağını engellemektedir. Resim 17 de yakıt seçme anahtarı ve elektrik bağlantıları gösterilmektedir Benzin Kesici Elektro Valf Depodan gelen benzinin karbüratöre gitmesini engellemek için benzin pompası ile karbüratör arasına (Resim 1.27) benzin elektro valfı takılmaktadır. Elektro valf benzin akışını kestiği zaman diyaframlı tip yakıt pompası çıkışında basıncın artmasından dolayı diyafram askıya alınır ve yakıt pompası çalışmaz. Motor benzin ile çalıştırılmak istenildiğinde benzin elektro valfı yakıt kanalını açar ve benzin pompası tekrar çalışmaya devam eder. Şekil 2.18 Benzin kesici elektro valf

29 19 Benzin pompası elektrikli olan sistemlerde ise benzin elektro valfı yakıt akışını kestiği zaman elektrikli yakıt pompasının elektriği kesilerek sistemin korunması sağlanmaktadır Karbüratörlü Motorlarda LPG Yakıt Sistemlerinin Ayar ve Bakımı Karbüratörlü araçta LPG yakıt sisteminde ateşleme avans ayarı, LPG ayarı ve gaz kaçağı gibi ayar ve kontrol yapılmaktadır. Benzin ile LPGının yanma hızı farklı olduğu için ateşleme avans ayarının yakıt değiştiği zaman değişmesi gerekmektedir. Genelde ateşleme avans ayarı LPG sistemine göre değiştirilmektedir. LPG sisteminde kaçak ve sızdırmazlık kontrolleri çok önemlidir. LPG yakıt sistemi kullanılan bir aracı olası bir gaz kaçağında kesinlikle çalıştırmamalıdır. Yakıt dönüşüm sistemi yapılmış araç Makine Mühendisler Odasından sızdırmazlık raporu almadan trafiğe çıkması kesinlikle yasaktır. LPG dönüşümü yapılmış bir aracın güvenle kullanılması için sızdırmazlık kontrollerinden geçmesi gerekmektedir. Gaz sızıntı dedektörü yardımıyla valfler, rekorlar ve bağlantı yerleri, LPG tankının regülatör ve multivalf kısmı dedektörler yardımıyla incelenir. Sızıntı varsa yeri tespit edilir parçalar değiştirilir 2.2. Enjeksyonlu Motorlu Araçlarda LPG Dönüşüm Sistemleri Teknoloji ilerledikçe otomobillerde elektronik sistemlerin kullanımı hızla artmaktadır. LPG yakıt sistemleri günümüz teknolojisinde enjeksiyonlu araçlarda kullanılmaktadır. Karbüratörlü tip motorlara göre enjeksiyonlu araçlar yakıt tasarrufu bakımından daha ekonomik çalışmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı enjeksiyonlu araçlarda LPG gaz uygulamaları teknolojik bakımdan karbüratörlü araçlardan daha ileridedir. Enjeksiyon sistemlerde gaz kontrolü elektronik olarak yapılmaktadır. Benzin enjeksiyonlu sistemlerde, enjektörler vasıtası ile emme manifoldunun içine enjeksiyon sırasına göre püskürtülmektedir. Elektronik gaz enjeksiyonu da aynı tip enjektörler ile emme manifoldunun içine LPG elektronik olarak püskürtülmesidir. Resim de enjeksiyonlu motorlara uygulanan LPG enjeksiyonu verilmiştir. Şekil Enjeksyonlu motorlarda LPG yakıt sistem

30 LPG Enjeksiyon Sisteminin Parçalarının Özellikleri Çalışma Prensipleri Enjeksiyonlu motorlarda kullanılan LPG yakıt sistemi çok karmaşık yapısı bulunmamaktadır. Karbüratörlü araçlarda olduğu gibi gaz ayarı el ile yapılmadığı için oldukça ekonomik bir karışım ayarı yapmaktadır. Dışarıdan kesinlikle gaz ayarı değiştirilememektedir. Motor üretici firmasının motorun çalışma koşullarına göre hazırladığı elektronik kontrol ünitesinin verilerini kullanarak LPG enjektörlerinin açılması sağlanmaktadır. Enjeksiyonlu LPG yakıt sisteminin başlıca parçaları şunlardır: Şekil LPG enjeksyon sisteminin parçaları Sensörler LPG sisteminde enjektör rampasında LPG ve doğal gazın basıncı ve sıcaklığını ölçen parçalardır. LPG yakıt sisteminde regülatörden çıkan gazın sıcaklığını ölçmek içim Resim 21 te LPG sıcaklık sensörü kullanılmaktadır. Şekil LPG sıcaklık sensörü

31 21 Yakıt rampasında, regülatörden gelen gazın basıncını ölçmek, istenilen basınçta tutmak için Resim 22 te verilen basınç ayar regülatörü kullanılmaktadır. Basınç ayar regülatörü yakıt tüpünün içinde bulunan gazın basıncını ölçerek LPG elektronik kontrol ünitesine iletir. Elektronik kontrol ünitesi emme manifolduna püskürecek olan LPG basıncını aynı sensör üzerinde bulunan basınç ayar regülatörüne iletir. LPG basınç ayar regülatörü yakıt tüpünde bulunan LPG basıncı fazla ise bir miktar gazı emme manifolduna kaçırarak yakıt tüpünde gazın basıncını istenilen seviyede tutmaktadır. Şekil LPG basınç ayar sensörü Motor devir sensörü, mevcut sistemde bulunan krank mili devir sensöründen faydalanılarak motorun devri LPG elektronik kontrol ünitesine iletilir Enjektör Rampası LPG regülatöründen çıkan gazın geldiği ve enjektörlere iletildiği plastik veya çelikten yapılmış yakıt tüpüdür. Üzerinde enjektörleri taşımaktadır. Yakıt rampası motorun silindir sayısına göre değişiklik arz etmektedir. Örneğin 4 silindirli bir motorda 4 enjektör kapasiteli yakıt rampaları kullanılmaktadır. V6 motorlarda ise yakıt rampaları ise üç enjektör bir tarafta üç enjektör diğer tarafta olmak üzere bölünebilmektedir. Resim 24 de LPG yakıt rampası gösterilmektedir. Rail (rampa) emme manifolduna mümkün olduğunca yakın bağlanmalıdır. Rail egzozdan uzak olmalıdır. Şekil LPG yakıt rampası

32 22 Basınç ayar regülatörü yakıt rampasının içerisinde bulunan gazın basıncını ayarlamaktadır. Yakıt rampasında gazın basıncı yaklaşık bar arasındadır. Bazı LPG enjeksiyon sisteminde kullanılan yakıt rampaları farklı olmaktadır Enjektör Boruları Enjektörlerden çıkan LPG emme manifolduna ulaşmasını sağlayan ısıya dayanıklı plastik borulardır. Resim 25 te enjektör borusu verilmektedir. Bir ucu enjektör çıkışına bağlanacak özel rakorlu diğer ucu ise manifolda monte edilen nozula girecek şekilde kesilmiş olarak gelmektedir. Enjektörlerden çıkan hortumların aynı boyda kesilmesine dikkat edilmeli ve boyları 15 cm den fazla olmamalıdır. Ø4 x10 mm çapında ve 30 C ile +120 C arasındaki sıcaklıklarda çalışmaya uygundur. Şekil Enjektör parçaları ve borusu Enjektörler Yakıt rampasında bulunan LPG nin emme manifolduna motorun çalışma sırasına göre iletilmesini sağlamaktadır. LPG enjektörlerinin çalışması elektronik kontrol ünitesi tarafından sağlanmaktadır. Enjektör 35 C ile +120 C arasında çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Mavi renkli enjektörler maksimum tip, portakal renkliler normal tipi temsil etmektedir. Resim 25 de enjektör ve diğer parçalar gösterilmektedir. LPG enjektörleri gazı emme manifoldunda benzin enjektörlerinin bulunduğu bölgeden püskürtmektedir. Resim 25 de LPG yakıt sistemlerinde kullanılan enjektör gösterilmektedir Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) Elektronik kontrol ünitesi; motorun değişik yük ve yol şartlarına göre en iyi karışım miktarını hazırlamak ve bu hazırlanan karışımın en doğru zamanda emme manifolduna iletmek için enjektörleri açar. LPG miktarının hazırlanması için LPG basınç sensöründen, LPG ısı sensöründen, motor devir sensöründen ve emilatörün benzin enjektörlerinden aldığı sinyaller LPG elektronik kontrol ünitesine iletilir. Yeni tip LPG elektronik kontrol ünitelerinde emilatör ECU nun içerisine entegre edilmiştir. Resim 26 da LPG sisteminde kullanılan elektronik kontrol ünitesi gösterilmektedir.

33 23 Şekil Elektronik kontrol ünitesi(ecu) Elektrik Bağlantıları Elektronik kontrol ünitesinden diğer bütün LPG elemanlarına elektrik bağlantıları yapılmasında kullanılmaktadır. LPG dönüşüm kitlerinin içinde kablo seti standart olarak hazırlanmıştır. Hazır olan kablo grubu daha kolay ve hızlı bir montaj sağlamaktadır. EMC standartlarına uymak için korumalı konnektörler kullanılmıştır. Kablo grubu üzerindeki konnektörler, IP54 standardında ve su geçirmez olmalıdır. Resim 2.10 da LPG dönüşümünde kullanılan kablo grubu gösterilmektedir Enjeksyonlu araçlarda LPG ayarları LPG yakıt sisteminde gaz ayarının yapılmasına gerek yoktur. Motor çalışma LPG elektronik kontrol ünitesinden aldığı veriler ve bünyesinde bulunan sensörler vasıtası ile gaz ayarını yapmaktadır. Enjeksiyonlu yakıt sisteminde tek yapılan işlem kontroldür. Motorun çalışması diagnostik test cihazı ile kontrol edilerek sistemde meydana gelen arızalar tespit edilebilir. Motorun benzin enjeksiyonunda bir arıza meydana gelirse LPG sistemi de bundan etkilenmektedir. Ayar Cihazının Motora Bağlanması LPG yakıt sisteminde kullanılan markaya göre diagnostik test cihazı değişiklik gösterelebilir. Bu farklılıktan dolayı her sisteme uyum sağlayabilen ve bütün LPG sistemlerini kontrol etme imkânı olan üniversal test cihazları bulunmaktadır. Üniversal test cihazları, LPG sisteminde kullanılan ECU nun bilgi giriş ucuna takılabilen farklı konnektör bağlantılarına sahiptir. Resim 27 de enjeksiyonlu bir motorun diagnostik cihazı ile kontrol edilmesi gösterilmektedir Şekil Diagnostik test cihazı ile kontrol

34 24 Test cihazı LPG ECU suna takılmak sureti ile sistemin genel çalışması kontrol edilebilir. Test cihazı ile LPG sisteminde şu verileri kontrol edebiliriz. Motorun devri LPGın regülatördeki sıcaklığı LPGın yakıt rampasında basıncı LPG enjektörlerinin açılma süresi Benzin enjektörlerinin açılma süresi Test cihazı ile sistemde bulunan sensörler ve enjektörlerin çalışması kontrol edilir. Sistemde meydana gelen arızalar buradan görülebilir. Arızalı parçanın yenisi ile değiştirilmesi ile arıza giderilebilir. Ayarın Yapılması Enjeksiyonlu sistemlerde gaz ayarı yapılmamaktadır. Sistem çalışma esnasında kendi gaz miktarını yol ve yük şartlarına göre otomatik ayarlamaktadır. Enjeksiyonlu LPG gaz sistemlerinde LPG ile motorun çalışması için ayar yapılmaktadır. Sistemde her hangi bir ayar yapılmasa da sistem kendini ilk çalıştırma işleminde otomatik olarak fabrika ayarların göre çalıştırır. LPG sisteminde genellikle benzin ve LPG geçiş ayarı yapılmaktadır. Geçiş ayarı her markada farklılık gösterebilir. LPG sisteminde motoru ilk çalıştırma esnasında geçiş ayarı genelde şu iki senaryo üzerine kurulur. Motorun soğuk olması durumunda LPG sistemine geçiş aşağıdaki şartların gerçekleşmesi durumunda geçilir. Motorun çalışmasından en az 60 saniye sonra, Motor soğutma suyu sıcaklığının 40 dereceye ulaşması durumunda, Motor devrinin 2000 dev/dak ulaşması durumunda. Motorun sıcak olması durumunda LPG sistemine geçiş aşağıdaki şartların gerçekleşmesi durumunda geçilir. Motorun çalışmasından 10 saniye sonra, Motor sıcaklığının 40 derece veya üzerinde olması durumunda, Motor devrinin 2000 dev/dk ulaşması durumunda. Test cihazı LPGın ECU suna bağlanır ve motor çalıştırılır. Test cihazında motorun ilk çalıştırma verileri değiştirilebilir. Yukarıda bahsedilen geçiş senaryolarına ve aracı kullandığımız mevsim şartlarına göre ayarları değiştirilebilir.

35 25 3. MOTORLU ARAÇLARDA LPG GÜVENLİK SİSTEMİ 3.1. LPG Güvenlik Sisteminin Tanımı LPG-GKS; yangın algılama sensörü S2, LPG sızıntı sensörü (S1), yangın söndürücü tüpü, solenoid valf, kontrol ünitesi ve gösterge panelinden oluşan elektromekanik bir sistemdir. Şekil.8 de devre şeması gösterilmiştir. Bu birimler birbirleriyle iletişim halinde olup sızıntı ve yangın durumunda önceden önlem alıp güvenliği sağlamaktadır. Önerilen bu proje yangın ve gaz sızıntısı gibi iki ana tehlikeyi ortadan kaldıracak bir tasarımdır. Kullanılan birimler altta belirtilmektedir. Yangını algılamak için yangın algılama sensörü kullanıldı. Çalışma prensibi; ani ısı artışlarını algılayarak, sistemdeki kontrol panelinde değerlendirilip alarm durumlarında göstergede bir sinyal üreterek araç sürücüsüne uyarı gönderilir. Araç sürücüsü bu uyarıyı belli bir süre dikkate almayıp yani manuel olarak kontrol etmediği zaman ise kontrol ünitesi iletişimde olduğu yakıt solenoid valfini(sv2) otomatik olarak kapatır, yakıt kesilmiş olur. Eğer, ani sıcaklık artış durumu kontrol edilemeyip yangının çıktığı durumda, kontrol ünitesi iletişimde olduğu söndürücü solenoid valfini (SV1) açarak yangın tüpü aracılığıyla yangını söndürür. LPG sızıntı durumunda ise sızıntının tespiti için sızıntı sensörü (S1) kullanılır. Çalışma prensibi; gaz sızıntısının algılandığı zaman kontrol ünitesine bir uyarı gönderir. Kontrol ünitesi ise bu uyarıyı değerlendirip gösterge paneli üzerinde bir sinyale dönüştürür ve araç sürücüsünü uyarır. Ani ısı artışının tespitinde olduğu gibi, araç sürücüsü gösterge panelinde bu uyarıyı belli bir süre dikkate almadığında, kontrol ünitesi LPG tankından gelen gaz akışını kesmek için, yakıt solenoid valf (SV2) ini kapatacak akım gönderir. LPG akışı kesilmiş olur. Önerilen bu proje her ne kadar elektromekanik çalışan ve otomatik kontrol sistemiyle yönetilen tasarım olsa da, olası tehlike durumlarında LPG-GKS ni harekete geçirmek için, araç sürücüsünün müdahale edebileceği manuel kontrol (MK) mekanizması da ilave edilmiştir.

36 26 Yangın uyarı sensörü Şekil 3.1 LPG-GKS Sistematik Montaj Görüntüsü giderilmiştir. Sistemin kararlılığının devam edebilmesi için aşağıda karşılaşılabilecek sorunlar Sensörlerin ve söndürücü birimin araç üzerinde tehlike arz eden konumlarda yerinin belirlenmesi Söndürücü akışkan maddenin türü ve çıkış basıncının hesaplanması

37 27 Sistemdeki birimlerin birbirleriyle olan iletişimini denetleyecek yazılımın oluşturulması Basınca ve ısıya dayanıklı malzemelerin seçilmesi Kontrol sistemimizde kullanılacak solenoid valflerin konumlarının ve türlerinin tespit edilmesi Değişken çevre koşullarında sistemin devamlılığının sağlanması Sistemin farklı araç gruplarına uyarlanabilmesi Tasarlanan sistemin metal konstrüksiyon üzerinde testi 3.2. LPG Güvenlik Sisteminin Parçaları Yangın söndürücüler Yangın söndürme tüpü ve kendisine bağlı hortum ve diğer aparatların özellikleri, * Çelik saçtan, gaz altı kaynağı ile kaynatılmış fırın boyalı gövde * Pirinçten vana portatif yangın söndürücüler başlangıç yangınlarının söndürülmesinde gelişme aşamasındaki yangınlarda yangını engellemede ve yavaşlatma amacı ile kullanılırlar (Şekil.9). Şekil 3.2 Yangın Söndürücüleri Söndürücü Çeşitleri: Su içerikli portatif söndürücüler Köpüklü portatif söndürücüler Gazlı portatif söndürücüler Kuru Kimyevi Tozlu portatif söndürücüler

38 28 Kuru Kimyevi Tozlar: Kuru kimyevi tozlar ABC, BC, D tozu olarak üç sınıfa ayrılırlar. Şekil 3.3 Kuru Kimyevi Tozu Yangın Tüpü Şematik Gösterimi ABC Tozu ( Çok Maksatlı ) : A ( Katı ), B (Sıvı ),C (Gaz) yangınlarında etkilidir. Yüzeysel kor yangınları ile alevli yangınları kolayca söndürür. Mono amonyum fosfat (MAP) veya Amonyum sülfat içeriklidir. ABC tozu katı madde yüzeyinde eriyerek tabaka oluşturur. Ayırma etkisi ile kısmen boğma ve soğutma, en önemli olarak engelleme etkisini gerçekleştirir. Sıvı yangınlarında yangın sönene kadar toz bulutu devam etmeli, katı yangınlarında kontrollü olarak kesikli şekilde işlenmelidir. ABC tozu TS EN 615 standardına uygun olmalıdır (Şekil.11) Şekil 3.4 ABC Tozlu Yangın Tüpü

39 29 Basınç Göstergeli Yangın Söndürme Cihazlarının Kullanımı: Şekil.12 de görüldüğü şekilde yangın tüpleri yangına müdahale edecek hale getirilir. Şekil 3.5 Yangın Tüpü Kullanımı Kuru Tozların Avantajları: Çok maksatlı olarak kullanılırlar.(abc) Büyük sıvı yangınlarında da kullanılabilirler. Köpük ile beraber kullanılabilirler. (-50 / +60ºC) arasında etkilidirler. Zehirleme etkisi yoktur. Bikarbonat esaslı tozlar asitleri nötr haline getirir. Kuru Tozların Dezavantajları: Kapalı yerlerde kirlenmeye neden olurlar.

40 30 Katı madde yangınlarında Söndürme sonrasında geri ateşlenmeye dikkat edilmelidir. Su ile mutlaka soğutma yapılmalıdır. Toz bulutu ortamdaki yanıcı tozları havalandırabilir. Elektrik tesisatlarında sınırlı kullanılır. Cihazlarda sınırlı miktarda bulunması nedeni ile yangın söndürülmeden tükenebilir Karbondioksit : Şekil 3.6 Karbondioksit Tüpü Yoğunluğu 1,52 Kg /m 3 olup havadan ağırdır. Tüplere 20ºC de 57 bar basınçta sıvı halde doldurulur. Alçak basınçlı tanklarda ise -18ºC da normal basınçta depolanır. 1 lt sıvı CO lt gaz haline dönüşür. Boğma etkisi ile yangını söndürür. Kapalı hacimlerde %30 konsantrasyon gerekir. Kısmen soğutma, kısmen de engelleme etkisi vardır. Söndürme maddesi dışında itici gaz olarak da kullanılır. CO 2 nin kritik sıcaklığı 31ºC dır. Bu sıcaklığın üstünde gaz olarak bulunur. 65ºC de basınç 250 Bar olup 190 Bar basınçta açılan emniyet valfi bulunur

41 31 CO 2 tüpleri boşalma sırasında 78 ºC ye soğur. Bu nedenle çıkan gazın % 25 i kar haline dönüşür. Tablo 3 Kuru Tozların Yangın Sınıflarına Etkisi Karbondioksitin Yangın Sınıflarına Etkisi: Tablo 4 Karbondioksitin Yangın Sınıflarına Etkisi Yüksek Karbondioksit Oranının İnsan Sağlığına Etkisi: Tablo 5 Yüksek Karbondioksit Oranının İnsan Sağlığına Etkisi Karbondioksitin Avantajları Yüksek konsantrasyonda ki CO 2 Kapalı hacimlerde ani söndürme etkisi yaratır.

42 32 Elektrik akımı yalıtkanıdır. Ancak seyyar cihazlarda mesafe bırakılmalıdır. Diğer söndürme gazlarına göre ucuz olup kolayca doldurulabilir. Temiz söndürücüdür. Çok az tahriş ve pas etkisi vardır. Karbondioksitin Dezavantajları Yüksek yoğunluktaki CO 2 boğucu etki gösterir. Kritik sıcaklık nedeni ile sıcak ortamlarda tüp basıncı artar. Gazın -78ºC de çıkması temas ile soğuk yanıklarına neden olur. Kuru buz partikülleri statik elektrik taşırlar. Alçak basınçlı Depolardan el hortumu ile kullanıldığında topraklama gerekir Selenoid Valf Solenoid Valf Elektrik enerjisiyle çalışan elektromanyetik musluklara veya vanalara, solenoid valf adı verilir. Solenoid valfler, hava, gaz, su, yağ ve buhar gibi akışkanlar için kullanılırlar. Akışkanlara ait borular, solenoid valfe vidalanarak veya rakor somunla bağlanırlar. Bir solenoid valf elektromıknatıs ve musluk olmak üzere iki kısımdan oluşur. Elektromıknatısın bobinleri düşük veya yüksek gerilimde, doğru veya alternatif akımda çalışacak şekilde çok çeşitli olarak yapılırlar. Bobin içinde bulunan demir nüve, valfin diyaframıyla mekaniksel olarak bağlıdır. Demir nüve ve dolayısıyla diyafram bir yay ile aşağıya doğru bastırıldığından, solenoid valf normal durumda kapalı olur. Solenoid valfin bobini şebekeye bağlandığında, demir nüve ve diyafram yukarıya çekilir. Valf açılır ve akışkan sol taraftaki girişten sağ taraftaki çıkışa geçmiş olur.

43 33 Solenoid valfler yalnız bir yön için normal olarak çalışırlar. Solenoid valfin sol tarafı çıkış ve sağ tarafı giriş olarak kullanılırsa, solenoid valf normal görevini yapamaz. Çünkü sağ taraftan gelen akışkan, bobinin enerjilenmediği normal durumda da yay basıncını yenerek diyaframı yukarıya iter ve valfin açılmasına neden olur. Solenoid valfler iki ve üç yollu olmak üzere iki şekilde yapılırlar. Şekilde gölen solenoid valf normal durumda kapalıdır. Bobin ener ilendiğinde, solenoid valf açılır. Şekil.15 de selenoid valf görülmektedir. SV1:SöndürücüSolenoid Valf e akım gelmediğinde söndürücü gazın akışını keser. Akım geldiğinde söndürücü gazın geçişine izin verir. SV2:Motor çalışmadığında veya benzin ile çalıştığında LPG akışını keser. Ayrıca içindeki filtre sayesinde gazdaki her tülü partikül tutulur. Şekil 3.7 Söndürücü Solenoid Valf(SV1) - LPG Solenoid Valf(SV2)

44 Sensörler Yangın Sensörü Bu sensörler yine optik prensibi kullanırlar. Her yanan maddenin kendine has bir alev özelliği vardır. Alevin içindeki her bir rengin ayrı bir dalga boyu vardır. Yapısı ise alevi algılayan optik hücreden oluşmuştur. Bu hücreler ışığa duyarlı malzemelerden oluşmuş olup, iletkenliği belirli dalga boylarına maruz kaldığında değişir. Bu hücreler bir yarı iletkenin üzerine önce buharlaştırılıp sonra yoğunlaştırılan altın, titan- yum, bizmut gibi maddelerden oluşmaktadır. Bu maddelerin işlenmesi ve karıştırılması sonucunda belirli dalga boylarına göre ayarlanmasını sağlar. Bu sensörler ani patlama veya parlamanın olabileceği patlayıcı sıvı veya gazların olduğu hızlı algılamanın gerektiği kimyasal tesislerde, petrol üretim tesislerinde, askeri işletmelerde, boya fabrikalarında, uçak hangarlarında, madenlerde vb. yerlerde kullanılır. Sadece IR, sadece UR veya bu iki prensibin birleştirildiği UV / IR alev dedektörleri mevcuttur. UV alev dedektörünün bir dezavantajı güneş ışığı karşısında yanlış alarm vermesidir. Bu yönden bu tür ortamlarda Solar Blind (güneş ışığından etkilenmeyen) özellik eklenmelidir. Şekil 3.8. Yangın alarm sensörü LPG Sızıntı Tespit Sensör(S1) Sistemin en önemli elemanıdır. Gaz kaçağı oluşturacak bölgeye yerleştirilip gaz kaçağı halinde kendi bünyesinde oluşturduğu elektriksel değişimi kontrol panosuna aktaran bir ünitedir. Bu nedenle kullandığı yöntem güvenilir bir sistem oluşturması açısından çok önemlidir. Bu tip sensörlerde kullanılan iki ana yöntem vardır. 1. Yarı İletken (Semi-Conductor) Esaslı Sensörler 2. Katalitik Yanma Esaslı Sensörler Yarı İletken Esaslı Sensörler: Bu tip sensörler ilk olarak 1968 yılında Japonya'da üretilip kullanılmaya başlanmıştır. Bu tip sensörlerin dünyadaki en büyük üreticisi Japon Figaro Inc. firmasıdır. Çalışma prensibi aşağıdaki temsili resimde basit olarak açıklanmaktadır.

45 35 Orijinal konumda yarı iletken malzeme (ki genellikle SnO2 kullanılır) yüzeyinde serbest elektron bulundurur ve elektriksel olarak iletken konumdadır. Ancak, hava ile temas ettiğinde, duyar eleman oksijen atomlarını tutar ve daha sonrada elektronlar bağlanır. Bunun sonucu olarak da elektriksel iletkenlik azalma eğilimi gösterir. Duyar eleman lpg veya diğer indirgeyici muhtelif gaz/buhar karışımları ile karşılaştığında oksijen ve elektronlar serbest konuma geçerek tekrar elektriksel iletkenlik yükselir. Yukarıda da anlatıldığı gibi kalaydioksit gibi bir yarı iletkenin, temiz ortamdaki iletkenlik/geçirgenlik düzeyi ile kaçak halinde oluşan kirli ortamda ki iletkenlik/geçirgenlik düzeyi arasında oluşan fark, bu tip sensörlerin kaçak tespitinde kullandığı yöntemi oluşturmaktadır. Bu sensörlerin dikkat edilmesi gerekli en önemli özelliği, çalışma prensipleri nedeni ile herhangi bir gaza karşı tam seçici olamamalarıdır. Doğalgazın yanı sıra, ortam da bulunabilecek su buharı, alkol, amonyak, sigara dumanı ve diğer tüm toksik gazlara da duyarlı olup bu oluşumlara karşıda işlemcisinde alarm oluşturur. Bu ise, özellikle mutfak-oda-ofis gibi yukarıda sıralanmaya çalışılan yan oluşumların sıklıkla bulunabildiği ortamlarda, sürekli doğalgaz dışı nedenlerle alarm vermek gibi olumsuz bir sonuca neden olmakta ve yaşanılan gereksiz panikle birlikte, alarm sistemine duyulması gereken güvenin yitirilmesine de yol açmaktadır. Katalitik Yanma Esaslı Sensörler : Son yıllarda yaygın kullanım ve talep bulan bu tip sensörler, gazın geçmesine

46 36 müsaade eden geçirgen bir seramik taşıyıcı üzerine yerleştirilmiş, platin ısıtıcı telden meydana gelmiştir. Seramik taşıyıcı üzerine metanın yanmasını kolaylaştırmak için bir katalizör (Platin veya Palladium) sürülmüştür. Platin ısıtıcıya devamlı bir gerilim verilerek hissedicinin sıcaklığı katalizörün başarılı bir şekilde yüzeyine ulaşan metanı yakalayabileceği seviyede tutulur. Yüzeydeki katalizörün yardımıyla metanın yanması esnasında ortaya çıkan enerji hissedicinin sıcaklığını, dolayısıyla platin ısıtıcının direncini artırır. Ortaya çıkan enerji miktarı ve ısıtıcının direncindeki artış havadaki metan (ya da diğer hidrokarbon kökenli yanıcı patlayıcı gazlar) ile doğru orantıdadır. İşlem birimi devamlı olarak direncin değerini ölçmekte; direnç belli bir seviyeye çıkınca (gaz yoğunluğu artınca) alarm vermektedir. Yukarıda açıklanmaya çalışılan çalışma prensibi nedeni ile katalitik yanma esaslı sensörler sadece yakabileceği yani doğalgaz (CH4) gibi hidrokarbon kökenli gazlara karşı seçicidirler. İşlemcisinin elektroniğinde oluşabilecek elektronik sapma/hatalar dışında yanlış alarm üretme ihtimali yok denecek kadar azdır. Katalitik esaslı sensörün teknik özelliklerini içerir temsili resmi yandadır.oldukça yaygın olması nedeni ile verilen bu iki yöntemin dışında da sensör tipleri mevcuttur. Örneğin, flame ionization, termal conductivity ya da katalitik sensörlerin bir özel hali olan pelistör esaslı sensörler gibi. Yarı iletken, katalitik ve termal kondaktif tip sensörlerin uygulama/ölçüm aralıkları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Bu çizelge seçici olmayan yarı iletken sensörlerin çok hassas olup 0 ppm'e yakın kaçakları dahi tespit edebileceğini göstermektedir. Bu özelliği nedeni ile portatif dedektör olarak hat kaçaklarında kullanımı uygun olmaktadır. Katalitik sensörler ise ppm arası kaçakları tespit edemez. Ancak bu kaçak seviyesi sürekli izleme yapabilen bir gaz alarm sistemi için çok küçük bir seviye olup göz önünde bulundurulmaz. Bu, Kullanımı çok kolay, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) sensörü, LPG (çoğunlukla propan ve bütandan oluşan) havadaki konsantrasyonlarını algılamada uygundur. Şekil.17 de

47 37 gösterilen MQ-6 herhangi bir yerde ppm arası gaz konsantrasyonlarını algılayabilir. Bu sensör, yüksek hassasiyet ve hızlı tepki süresine sahiptir. Şekil 3.9 LPG Sızıntı Tespit Sensörü (S1) Isıya Dayanıklı Hortum * Yüksek basınca ve ısıya dayanıklı flanşlı hortum kullanılmış olup, ABC sınıfı gaz yangınları (asetilen, doğalgaz, LPG vb ) yangınlarda etkili olabilecek kuru kimyevi toz doldurulmuştur. Şekil Isıya Dayanıklı Hortum Hortum Duvarı : Silisyum oksit ve poliüretan kaplı E-Camelyaf kumaş Ağırlık : 1250 gr/m2 Çekme dayanımı : Warp: 35 dan/cm, Weft: 25 dan/cm Kalınlık : Yaklaşık 2 mm Renk : Gri Dış Spiral : Galvaniz veya Cr-Ni çelik Çalışma sıcaklığı: -30 C / +700 C Kullanım alanları: Sıcak hava transferi Savunma sanayi yüksek sıcaklık uygulamaları Yangın durumunda kullanılan hortum, Şekil.14 deki gibi tek katlı olarak 700 C ye kadar dayanabilen, çok katli üretim yöntemi ile de C ye kadar dayanıklı hortumlar üreten yüksek ısı hortumlarıdır Fiskiyeler LPG güvenlik sisteminin bir diğer önemli kısmı ise yangın durumunda devreye girecek olan ve yangın büyümeden müdahale edecek olan fiskiyeler common rail düzeneği şeklinde tasarlanmış ve üçer fiskiyeden oluşan bir düzenektir. Yangın tüpüne bağlı olan bu sistem yangın alarm sensörü devreye girdiğinde aktif olup yangına müdahele etmektedir. Şekil 39. da gösterildiği gibi sisteme montaj edilmiştir.

48 Elektronik Güvenlik Kartı Şekil 3.11 Fiskiye düzeneği Elektronik güvenlik kartı sistemin çalışmasında en önemli parçadır. Sistemler arası bağlantıyı sağlayan kontrol eden ve sistemin aktif/pasif konuma getiren bir elektronik devre elemenıdır. Çeşitli yazılım programıyla istenilen program kodlanır daha sonra elektronik güvenlik kartının beynine aktarılır. Böylece sistem istenilen biçimde çalışır ve kontrol edilir. Şekil 3.12 Elektronik güvenlik kartı

49 39 4. PROJENİN UYGULANMASI VE DENEYİN YAPILIŞI 4.1 Portatif Şasi Düzeneği Öncelikle LPG güvenlik kontrol sistemimizi uygulayabilmemiz için bir araç modellememiz gereklidir. Bu modeli normal araç ebatlarında yapmak güç olduğundan portatif bir araç şasisi üzerinde tasarlandı. Şekil 40 ta portatif şasi düzeneğinin Cad programıyla tasarımı görülmektedir. Şekil 4.1. Portatif Şasi Cad Tasarımı Portatif şasi düzeneğinin yapılış aşamaları şu şekildedir: 20x20 mm lik kare profiller kesim atolyesinde Cad tasarımına uygun ebatlarda silindirik kesim tezgahında spiral ile kesildi Cad çizimine uygun şekilde ark kaynağı ile birbirine belli yerlerden kaynak edildi Kaynak yerleri soğumadan üzerinde ki cüruflardan arındırıldı ve zımparalandı Dış tarafını kapatmak üzere 2mm kalınlığındaki sac levhalar uygun ölçülerde kesilerek akıllı vidalar ile şasi iskeletine monte edildi Çalışma sırasında kontrol ve müdahale edebilmek için menteşeler ile üst kapak ve LPG tankının bulunduğu kısmı kontrol etmek için arka kapak takıldı. Şasi kısmı oluşturulduktan sonra siyah boya ile tüm iskelet ve sac levhalar boyanarak kurumaya bırakıldı. Yapılan işlemler aşağıdaki resimlerde görülmektedir. Şekil 4.2. kaynak cüruflarının temizlenmesi

50 40 Şekil 4.3. şasi iskeletinin kaynak pürüzlerinin giderilmesi Şekil 4.4. Portatif Şasi boya işlemi

51 Fiskiyeli Yangın Tüpü Düzeneği Sistemde kullanılacak yangın tüpünden çıkacak basınçlı gazı yangın bölgesine aktarıcak ve de sisteme tepki hızı iyi olacak şekilde tasarım yapılmalıydı. Bunun için yangın tüpünün baş kısmı sökülerek fiskiyelerle bağlantı sağlayabilecek valf, vana ve bağlantı elemanlarına uygun hale getirilmesi gerekiyordu. Bunun için aşağıda şekil 41 de bu yangın tüpü ve fiskiye bağlantılarının tasarımı için kullanılan parçalar görülmektedir. Şekil 4.5. Fiskiye sistemini yangın tüpüne bağlama parçaları Fiskiyeli yangın tüpü düzeneğini oluşturulması: Öncelikle selenoid valflerin yangın tüpüne ve LPG tankına bağlantıları sağlandı Sonra bakır borular uygun ölçülerde kesilerek yangın tüpünden fiskiye ve LPG nin motor bölmüne geliş boruları ayarlandı Valflerin tüpüne ve yangın tüpüne bağlantıları sağlandı Yangın tüpünün fiskiye düzeneğine bağlantısı sağlandı Kontrol vanaları montaj edildi Sızdırmazlık elemanlarıyla hat üzerinde vanalar ve valflerin bakır boru ve diğer uzatma parçalarıyla bağlantıları güçlendirildi Sızdırmazlık bazı yerlerde teflon bant ile sağlandı Fiskiye düzeneği hazırlandıktan sonra yangın tüpüne bağlantısı sağlandı Yapılan bu işlemlerin ayrıntıları aşağıdaki resimlerde gösterilmiştir.

52 42 Şekil 4.6. Selenoid valf ve vanaların LPG tüp başlığı ile bağlantılarının yapılması

53 43 Fiskiye düzeneğinin hazırlanması ve yangın tüpü tesisatına bağlanması; Şekil 4.7. Yangın tüpü ve fiskiye sisteminin bağlantısı Fiskiyeli yangın söndürme düzeneği hazırlandıktan sonra daha önceden hazırlanmış olan şasi düzeneği üzerine montajı yapıldı. Bu aşamalar şöyledir; Portatif şasi üzerinde arka tarafda yangın tüpü ve LPG tüpü için yapılmış olan kısıma yangın tüpü yerleştirildi. Yangın tüpünün baş kısmına hazırlanmış olan vana ve valflerden oluşan söndürme sistemi takıldı Daha sonra fiskiye ile yangın tüpü arasında kalan bakır boru tesisatı yerleştirildi Bakır boruyu sabitlemek için plastik kelepçeler kullanılarak şasi kenarlarına sabitlendi Aşağıda bu bağlantıların montaj resmi görülmektedir.

54 44 Şekil 4.8. Yangın söndürme sisteminin şasi üzerine montajı

55 Elektronik kartın hazırlanması ve sensörlerin yerleşimi LPG güvenlik sistemi selonid valf ve sensörlerle kontrol edileceğinden bu kontrol elemanları ile bağlantı sağlayacak bir yazılım gereklidir. Bu yazılım genellikle PIC, PLC, Arduino ve benzeri yazılımlarla sağlanır. LPG güvenlik sistemimizde Arduino yazılımını ve buna uygun elektronik devre kartı hazırlandı. Sistem iki tane sızdırmazlı sensörü ve 1 adet yangın uyarı sensörü için tasarlandığından elektronik karta bu 3 sensör arasında ve bu sensörlerden gelen uyarıları alacak şekilde selenoid valfler arasında ki bağlantıyı kuracak şekilde yazılımı yapıldı. Aşağıdaki resimlerde elektronik devrenin oluşturulması ve şasi düzeneği üzerine montajı görülmektedir. Şekil 4.9. Elektronik devrenin hazırlanması Elektronik kart devresi hazırlandıktan sonra sensörler ve aydınlatma için kullanılacak led bağlantıları yapıldı. Sensörlerin aktif ve pasif konuma geçmeleri için butonlar da devreye bağlandı. Daha sonra sistemin uyarılarını sürücünün görmesi ve uyarıya müdahele etmesi gereken durumu belirten ekranı elektronik devreye bağladık. Aşağıdaki resimlerde elektronik devreye buton ve sensörlerin eklenmesi gösterilmiştir.

56 46 Şekil Elektronik kart ile sensör ve ekranın bağlanması Elektronik kart ve sensörlerde tamamlandıktan sonra bu sistemi şasi üzerine montaj ettik. Kartın yangın çıkması durumunda zarar görmemesi için kablolarıyla birlikte yangın kısmının arka tarafında konuldu. Şasi üzerine montaj şekli aşağıdaki resimlerde gösterilmiştir. Şekil 4.11 elektronik kartın sistem üzerindeki yerleşimi

57 47 Şekil Sesörlerin ve valflerin sistem üzerinde ki yerleşimi Elektronik kart, Arduino yazılımı ile sensörlerin sistemdeki diğer elemanlar ile birlikte çalışmasını sağlandı. Sensörler ve butonların selenoid valf bağlantıları ile şematik gösterimi Resim 49 da gösterilmiştir. 4.4.Sistemin çalışması Şekil 4.13 LPG güvenlik sisteminin şematik gösterimi

58 48 Sızıntı sensörleri (S2) gaz sızıntısını algılar Beyin buna uygun bir sinyal üretir ve uyarı alarmı çalar Sistem bu alarmı 3er kez 10 saniye aralıkla alarm verir bu esnada ekranda sızıntının hangi bölgede olduğu uyarısı çıkar Sürücü eğer ekrandaki uyarıyı dikkate almaz ise sistem otomatik olarak gaz vanasının önündeki selenoid vanaya akım gönderir selenoid valf sisteme gaz akışını keser Eğer sürücü uyarıyı kırmızı buton ile kapatırsa sistem devre dışı kalır Sistemi devreye sokmak için tekrar yeşil butona basması gerekmektedir. Aynı şekilde yangın alarm sensörü ise şu şekilde çalışır; Sistem herhangi bir ateş algılama durumunda elektronik beyne uyarı gönderir Beyin bu sinyali alarm şeklinde bir uyarıya dönüştürür Ekranda motor bölümünde yangın çıktığını ekrana yazar Uyarıları sürücü dikkate almadığı takdirde sistem selenoid valfe akım göndererek gaz akışını keser Yangın tüpüne bağlı valfe de bu sırada akım göndererek valfin açılmasını sağlar ve yangın tüpünden çıkan söndürücü toz fiskiye sistemi üzerinden yangına müdahale eder. Sürücü sistem devreye girdikten sonra kırmızı buton ile sistemi durdurur daha sonra yeşil buton ile tekrar aktif edebilir. LPG güvenlik sisteminin tasarımı ve uygulanması tamamlanmış olarak aydınlatmalarıyla birlikte aşağıdaki Resim 50 de projenin tasarımı ve uygulamasının bitmiş resmi gösterilmiştir Şekil LPG güvenlik sistemi

59 Deneysel Analizler ve Sonuçların Değerlendirilmesi LPG güvenlik sisteminin çalışma prensibine göre çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için yapmış olduğumuz portatif deney düzeneğimizle aşağıdaki deneyler gerçekleştirildi. Sistem aktifleştirilip vanalar açıldı Sistemde ki ECU aktif olduğuna dair bir uyarı ile sistemimizi çalıştırmamıza onay verdi Öncelikle gaz sızıntı sensörlerini kontrol etmek amaçlı bir deney gerçekleştirdik. Bu deney şu aşamalardan oluştu: Sistemde önceden yerleri belli olan gaz sızıntı sensörlerinin olduğu bölgeye sistem üzerinden LPG gazı verildi Sensörler gazı algıladı ECU ekranında LPG Gaz Sızıntısı uyarısı çıktı Uyarı 3 er kez 5 er saniye aralıklarla alarm verdi Alarmı dikkate almayıp sisteme gaz vermeye devam ettiğimiz zaman sistem selonoid valfler ile gaz akışını kesti Daha sonra aynı deney tekrarlandı Sensörün uyarısı esnasında kırmızı buton ile sistem devre dışı bırakıldı Daha sonra sistem tekrar aktfileştirilmek üzere yeşil butona basıldı. Daha sonra yangın alarm sistemi üzerinde deney gerçekleştirildi. Deney şu aşamalardan oluşmaktadır; Güvenlik sistemimiz aktif duruma getirildi. Sistem üzerinde sistem kontrolü için öncelikle çakmak ve benzeri yakıcı bir made ile ateş oluşturlarak sistemin çalışıp/çalışmadığı kontol edildi Sistem çakmak ateşine tepki göstererek yangın alarm sensörü tarafından sisnyal üretti Bu sinyale göre ECU ekranında Yangın Alarmı uyarısı gösterdi Yangın alarmı aynı şekilde 3 er kez alarm çalarak sisteme gaz akışını kesit ve sisteme yerleştirilmiş olan yangın tüpüne bağlı sistem selenoid valfi açarak sisteme hava üfledi Sistemi gerçek bir yangın durumunda kontrol etmek için, sistem tekrar yeşil buton ile eski durumuna getirildi Sisteme bu sefer gerçek yangın oluşturması için LPG tüpünden yangın ızgarasına gaz gönderildi Gaz çıkışından sonra ateşleme yapılarak yangın çıkartıldı Sistem bu yangını algıladı ve yangın sensöründen uyarı ECU ya iletildi ECU bu yarıya uygun olarak tekrar YANGIN ALARMI nı ekrana yazdı Sisteme müdehale edilmediği için sistem otomatik olarak selenoid valfine akım gönderip gazı kesti Gaz kesildikten sonra yangın tüpüne bağlı selenoid valfi açılarak yangının bulunduğu bölge üzerine fiskiyeler üzerinden karbondioksit gazı salındı Yangına müdahele edildi Yangına müdahaleden sonra sistem kırmızı buton ile devre dışı bırakıldı Sistemi bir sonraki kullanım için yeşil buton ile tekrar aktifleştirdik.

60 50 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu projede, insanların can ve mal kayıplarını önlemeyi amaçlandı. Bu amaç üzerine gerçekleştirmiş olduğumuz çalışmalar ve deneysel analizler sonucunda vardığımız sonuç ve öneriler şu şekilde sıralanabilir. Sonuçlar: LPG-GKS sistemi can ve mal kaybını en aza indirme konusunda başarılı bir sonuç vermektedir Sistem özellikleri her araca uyumlu portatif bir düzenek ile montaj konusunda da sıkıntı çıkarmayacak şekilde organize edilmiş elektro-mekanik bir tasarımdır. Sistem üzeinde ki parçaların maliyeti elde ettiği sonuç göz önüne alınarak can ve mal kaybının yanında düşük bir maliyettir Sistem aktif konumda iken sızıntı ve yangın durumlarına karşı en hızlı ve tedbirli bir şekilde cevap vermekle beraber, başarılı bir müdahale konusunda da kendini ispatlamıştır Sistemin tepki süresini kısaltma amaçlı ek sensörler yerleştirilmesi de düşünülmekle beraber bu haliyle yeterli de gelmektedir. Öneriler: Her ne kadar sistemimiz aktif kulanımıyla can ve mal kaybını bir nebze daha aza indirgemiş olsa da, sistemin en önemli unsurlarından biri olan yangın uyarı sistemi parçalarından yangın tüpü içindeki halogaz maliyetli bir söndürücüdür. Bu gazın maliyeti çoğu sürücünün yangın durumunda sistemi devre dışı bırakarak can ve mal kaybını tehlikye atmasına sebeb olabilir. Bu durumda önerilen şu ki; halogaz ve benzeri söndürücülerin maliyetinin düşürülmesi ve ya bu tür söndürücülere benzer daha az maliyetli söndürücüler üretilmesi Sızıntı tespitini daha kesin sonuçlar ve sızıntı boyutuna göre müdahale için daha fazla sayıda sensör ile kontrol edilmesi ve bunların LPG mi yoksa egzos gazları mı olduğunu ayırt etme oranına uygun sinyal üretilmesini sağlanması LPG yakıtının bu sistemler ile daha güvenli bir yakıt olduğu bilincini yayarak, doğaya daha az emisyon salınımına yarar sağlanması başlıca önerilerimizdir.

61 51 6. KAYNAKLAR d= nir OGAZ.html Öz,İsmail H.,İçten Yanmalı Motorlar, Birsen Yayınları,2003 Öz,İsmail H.,Motorlarda Termodinamik esaslar, Birsen Yayınları,4.baskı,1976