OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

Transkript

1 OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum

2 Bu hafta Buji Ateşlemeli -- Dizel (Sıkıştırma Ateşlemeli) Motorlar - Temel Motor parçaları - Motorların Sınıflandırılması (Çalışma prensipleri) - (Benzin) Yakıt püskürtme sistemleri ve Silindir içi benzin - püskürtme sistemleri - Ateşleme sistemleri - (Dizel) Yakıt püskürtme sistemleri

3 Temel Motor parçaları Silindir Bloğu - Silindirleri barındırır ve diğer ana mekanik parçaları tutar. - Ayrıca soğutucu akışkanı ve yağı aktarmak için kanallar vardır.

4 Temel Motor parçaları Silindir Kapağı (Kafası) - Bloğun üstünde yer alır ve silindirlerin üst kısmını oluşturur. - Yanma odasını, supapları ve yakıt hava karışımının girdiği ve egzozun çıktığı kanalları barındırır.

5 Temel Motor parçaları Piston, biyel kolu ve krank mili - Yanma dolayısıyla oluşan kuvvet pistona aktarılır. - Bu kuvvet pistonu ve biyel kolunu iter, krank mili döner (motor gücü). Piston Silindir Biyel Kolu Krank Mili

6 Temel Motor parçaları Supap mekanizması - Emme ve egzoz supaplarını açıp kapatmak için kullanılan parçalar; Kam mili, supaplar, supap iticileri, külbütör manivelası, supap iticisi.

7 Temel Motor parçaları Emme ve Egzoz manifoldları, - Manifoldlar akış kanallarıdır. - Emme manifoldu hava-yakıt karışımını silindirlere taşırken egzoz manifoldu yanma ürünlerini (egzoz gazları) silindirlerden uzaklaştırırlar. PLENUM Runner

8 Temel Motor parçaları Yağlama sistemleri - Yağlama sistemi, yağlama yağının hareketli sistemlere ulaşmasını sağlar. - Yağ, bir pompadan çıkarak filtreden geçer ve istenen yerlere transfer edilir. Yağ filtresi Yağ pompası Yağ Girişi Yağ karteri

9 Temel Motor parçaları Soğutma sistemi - Su pompası ile soğutma suyu sistemde dolaştırılır. - Soğutma suyu blok ve kapak içerisindeki kanallardan geçirilir. - Isıl enerji radyatörde soğutma suyundan atmosfere aktarılır. Radyatör basınç kapağı Radyatör üst hortumu Soğutucu doldurma deposu Termostat Isıtıcı çıkış Isıtıcı Isıtıcı giriş Su pompası Termostatik fan Radyatör alt hortumu Radyatör

10 Motorların sınıflandırılması 1- Piston hareket şekli 2- Çalışma prensibi 3- Termodinamik çevrim tipi 4- Karışım teşkili 5- Soğutma şekli 6- Yağlama şekli 7- Yakıt cinsi 8- Silindirlerin dizilişi 9- Yanma odaları 10- Silindirlerin doldurulması 11- Supap sistemi

11 1- Piston hareket şekline göre a- ÖTELEME HAREKETİ b- DÖNER YAPAN PİSTONLU MOTORLAR PİSTONLU MOTORLAR (WANKEL MOTORU)

12 2. Çalışma prensiplerine göre motorlar a- Dört zaman prensibi: Dört piston stroğu veya iki krank devri EMME SIKIŞTIRMA YANMA ANİMASYON Benzin veya GENİŞLEME EGZOZ ANİMASYON Dizel

13 2. Çalışma prensiplerine göre motorlar b- İki zaman prensibi: iki piston stroğu veya bir krank devri EMME SIKIŞTIRMA YANMA EGZOZ

14 2. Çalışma prensiplerine göre motorlar ANİMASYON 1 ANİMASYON 2

15 3. Termodinamik çevrim tipine göre -Otto çevrimi: Benzinli motorlar -Dizel çevrimi: Hava ile püskürtmeli dizel motorlar -Karma çevrim: Mekanik enjeksiyonlu dizel motorlar

16 4. Karışım teşkiline göre -Silindir dışında (harici) karışım: Benzin motorlarında uygulanır. Karbüratörlü ve enjeksiyonlu olmak üzere iki tipi vardır -Silindir içinde (dahili) karışım: Sıkıştırma sonuna doğru yakıt silindir içine püskürtülür. Son zamanlarda geliştirilen benzin ve tüm dizel motorlarında kullanılır.

17 5. Soğutma şekline göre Yüksek sıcaklıkta malzeme deformasyonunu önlemek için uygulanır. -Su soğutmalı: Su pompası yardımıyla su ceketlerinden soğutma suyu geçirilerek yapılır. -Hava soğutmalı: Kanatçıklar kullanılır. -Soğutmasız (Adyabatik): Özel kaplanmış malzemeler kullanılır. Ancak vuruntu artırıcı özelliklerinden dolayı seri üretim yapılamamıştır

18 6. Yağlama şekline göre -Yakıta yağ karıştırılarak: İki zamanlı 1/20 oranında -Çarpmalı yağlama -Cebri pompalı yağlama

19 7. Yakıt cinsine göre -Katı yakıtlı: Toz kömür motorları -Sıvı yakıtlı: Benzin, Dizel, Alkol -Gaz yakıtlı: LPG, CNG, Hidrojen

20 8. Silindirlerin dizilişine göre -Sıra tipi -V tipi -W tipi -X tipi -Yıldız tipi -Kafes tipi -Boksör tipi -V tipi -Sıra tipi

21 8. Silindirlerin dizilişine göre

22 8. Silindirlerin dizilişine göre Boksör tipi Yıldız tipi 1 Yıldız tipi 2

23 9. Yanma Odalarına Göre -Direkt yanma odalı -Bölünmüş yanma odalı Tek sprey DI Dört sprey DI MAN DI Ricardo IDI ön yanma odası ana yanma odası

24 9. Yanma Odalarına Göre Direkt Yanma Odalarının Avantajları 1. Yüksek Performans sağlarlar 2. Isı transferi yüzeyi daha az olduğundan ısıl kayıplar daha azdır 3. Silindir yapıları basit dolayısıyla imali ucuzdur. 4. İlk çalışmaları (soğukta çalışma) daha kolaydır. Bölünmüş Yanma Odalarının Avantajları 1. Düşük ses emisyonu seviyesi 2. Düşük HC ve NOx emisyonu

25 10. Silindirlerin Doldurulmasına Göre -Tabii emişli motorlar -Aşırı doldurmalı motorlar - Mekanik aşırı doldurmalı - Turbo aşırı doldurmalı

26 11. Supap sistemlerine göre - Statik supap zamanlamalı motorlar - Değişken supap zamanlamalı motorlar vvt-i animasyon

27 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin)

29 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Elektronik Kontrol Ünitesi veya ECU Motora bağlı küçük bir bilgisayar Sensörlerden gelen veriler sayesinde motor çalışma parametrelerinin elde edilmesi Kelebek kontrolü, ateşleme, yakıt enjeksiyon ve güç kontrolü

30 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) ECU sayesinde motor devir sayısı ve yüke bağlı olarak yakıt püskürtme miktarını belirlemektedir.

31 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Motor devrini ölçer İndüktif sensör ve dişli volan sayesinde ölçüm yapılır Sensör manyetik alan değişikliklerini pulslara dönüştürür. Bu sayede ECU hem devir sayısını hem de krank pozisyonunu belirler.

32 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Kelebek sensörü Motor yükünü ölçer İki tipi vardır: 1) Elektronik ivmelenme sensörü Pedala gelen kuvveti ölçer ve kelebeği açar 2) Direk bağlantı Pedal ve kelebek arası bağlantıyı

33 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Hava debi sensörü Hot wire metodunu kullanır Sıcak tel ventüri kesitindedir ve üzerinden akan hava telin sıcaklığını düşürür. Akım şiddeti ayarlanarak sıcaklık sabitlenmeye çalışılır ECU voltaj düşümünü debi bilgisine dönüştürür

34 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Lambda Sensörü (Oksijen Sensörü) Motor yönetiminde en önemli elemanlardan biridir. Yakıt sevki ve emisyon kontrolünde çok önemlidir. Egzoz gazları içindeki oksijen miktarı hava yakıt oranının doğrudan belirlenmesini sağlar

35 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Oksijen Sensörü- Nasıl çalışır? İki elektrottan oluşur, biri havaya diğeri egzoz gazlarına temas eder. Oksijenin kısmi basıncındaki fark bir voltaj oluşmasını sağlar ECU ne kadar yakıt püskürtüldüğünü belirler Zengin karışım az miktarda oksijen üretir Fakir karışım fazla miktarda oksijen üretir

36 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Sıcaklık Sensörü Sıcaklık termistör olarak bilinen sensörlerle ölçülür Termistör yarı iletken malzemedir ve bu malzemenin elektriksel direnci sıcaklıkla değişir

37 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Basınç sensörü Emme basıncı ile çevre basıncının ölçülmesini sağlar Yarı iletken silikon diyaframlar iki odayı ayırır Basınç değişimi diyaframı esnetir Diyafram esnediğinde malzemenin direnci değişir ECU voltaj değişimini algılar

38 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) Vuruntu sensörü Vuruntu oluştuğunda (silindir titreşimleri) sensör ECU ya uyarı bilgisi gönderir Vuruntu sensörleri piezoelectrik kristaltallerdir Kristal fiziksel gerilme etkisinde elektrik sinyali üretirler ECU ateşleme avansını kontrol eder

39 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Benzin) GDI Direkt Silindir İçi Yakıt Püskürtme Yöntemi Dahili karışım yönteminin kullanıldığı bu tür sistemlerde yakıt, elektromagnetik yakıt enjektörleri ile her bir silindire ayrı ayrı gönderilmekte ve karışım silindir içinde oluşturulmaktadır.

41 Silindir içi benzin püskürtme sistemleri Amaç: Yakıt ekonomisi ve performans artışı Sıkıştırma Oranı Yöntem: Üç farklı çalışma modu 1- Ultra fakir yanma (Stratified): - Normal çalışma ve düşük ivmelenme şartlarında - Yakıt sıkıştırma stroğunun sonuna doğru buji önüne püskürtülür - Diğer bölgelerde hava vardır - Toplamda hava-yakıt karışımı çok fakirdir 2- Stokiyometrik yanma: - Ortalama yük şartlarında - Yakıt emme stroğu esnasında püskürtülür - Hava yakıt karışımı stokiyometrik şartlardadır - Emisyon seviyesi katalitik konvertörle düşürülür 3- Tam güç modu (Homojen): - Maksimum yük şartlarında - Yakıt emme stroğu esnasında püskürtülür - Hava yakıt karışımı stokiyometrik oranın üzerindedir (zengin), doğrudan silindir içine enjeksiyon sayesinde volumetrik verim artar, ayrıca gaz kelebeği yoktur - Yeni nesil bazı motorlarda (HCCI) yanma buji ile değil de kendiliğinden tutuşma ile sağlanır. Bunun için sıkıştırma oranı yüksek tutulur. Bu sayede termal verim de artırılmış olur. Çevrim Otto çevrimine yaklaşmış olur.

42 Ateşleme Sistemleri Ateşleme Sistemleri Benzin motorlarında silindirlere alınan yakıt/hava karışımının tutuşturulmasını elektriksel olarak sağlayan sistemler ateşleme sistemleri olarak adlandırılır. Sistemden beklenenler: 1- Ateşleme enerjisinin sağlanması 2- Ateşleme noktasının (avansının) ayarlanması Devir sayısı Haritası Yük Haritası

43 Ateşleme Sistemleri Buji Ateşlemeyi sağlayan kıvılcım sıçramasına zemin teşkil eden elektrotları bünyesinde bulunduran elemandır. Buji yüzeylerinin okunması

44 Ateşleme Sistemleri 1- Klasik bobinli ateşleme ( )

45 Ateşleme Sistemleri 2- Transistörlü ateşleme ( ) Ateşleme sistemi

46 Ateşleme Sistemleri 3- Elektronik Ateşleme ( ) Elektronik ateşleme sistemleri

47 Ateşleme Sistemleri 4- Distribütörsüz ateşleme (1983-) - Yüksek voltaj dağıtımı da elektronik kontrollüdür - Hiçbir mekanik parça yoktur

48 Ateşleme Sistemleri

49 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel) 1- Hava debisi sensörü 2- ECU 3- Yüksek basınç pompası 4- Enjektörler 5- Rail 6- Krank mili devir sayısı sensörü 7- Soğutucu sıcaklık sensörü 8- Pedal sensörü Common Rail Yakıt Enjeksiyon Sistemi:

50 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel) 1- Ana mil 2- Eksantrik mil 3-Pompa elemanı 4- Giriş valfi 5- Çıkış valfi 6-Giriş

51 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel) 1- Yüksek basınç manifoldu (Rail) 2-Yüksek basınç pompasından giriş 3-Rail basnç sensörü 4- Yakıt tankına dönüş 5- Enjektör hattı

52 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel) A- Enjektör kapalı B- Enjektör açık 1- Yakıt geri dönüşü 2- Elektrik bağlantısı 3- Tetikleyici eleman (selenoid valf) 4- Rail den yüksek basınçlı yakıt girişi 5- Valf bilyesi 6- Sızdırma orifisi 7- Besleme orifisi 8- Valf kontrol odası 9- Valf kontrol pistonu (plunger) 10- İğneye giden yakıt yolu 11- Enjektör iğnesi

53 Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel) Yeni Nesil Piezo elektrik Enjektörler saniye mertebesinde enjeksiyon süresi - Düşük enjeksiyon enerjisi - Düşük ses emisyonu seviyesi - Düşük egzoz emisyonu - Yüksek performans - Kullanım kolaylığı Direkt enjeksiyonlu Benzin ve Dizel motorlar için