OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum
Bu hafta Motor Çevresi Soğutma Sistemi Yağlama Sistemi Hava Filtreleri Turbuşarj ve Süperşarj Sistemleri Egzoz Gaz Sistemleri ve İşleme Yöntemleri Motor Deneyleri
Soğutma sistemi- Parçalar Antifriz/soğutucu Termostat Su pompası Radyatör Radyatör basınç kapağı Genleşme tankı Hortumlar Su çıkışı Su ceketleri (kanalları) Soğutma fanı Sıcaklık göstergesi Motor bloğu
Soğutma sistemi- Parçalar Soğutma Sistemi Animasyon Soğutucu doldurma deposu Isıtıcı Isıtıcı çıkış Radyatör basınç kapağı Termostat Isıtıcı giriş Radyatör üst hortumu Su pompası Termostatik fan Radyatör alt hortumu Radyatör
Soğutma sistemi- Antifriz - Soğutucu akışkan su-antifriz karışımıdır. - Ortalama iklimlerde ideal karışım %50-%50 dir. Bu karışım ile dengeli bir şekilde donmaya, kaynamaya ve korozyona karşı önlem alınmış olur. - Soğuk iklimlerde %60 antifriz ve %40 su karışımı kullanılarak donmaya karşı önlem alınmış olur.
Soğutma sistemi- Antifriz - Etilen glikol esaslı antifriz çoğunlukla yeşil renklidir. - Bu madde zehirlidir, tatlı olduğu için hayvanlar ve çocuklara dikkat edilmesi gerekir. - Propilen glikol esaslı antifriz, etilen glikol ile temelde benzer özelliklere sahiptir. - Bu madde tatlı değildir ve hayvanlar ve çocuklar için daha az zararlıdır. - Her zaman üreticinin tavsiye ettiği oranlar kullanılmalıdır.
Soğutma sistemi- Termostat - Termostat motorun minimum çalışma sıcaklığını kontrol eder. - Motor soğukken termostat radyatöre giden soğutucunun önünü kapatır. - Motor çalışma sıcaklığına yaklaştıkça yavaş yavaş açılır ve soğutucu radyatöre gitmeye başlar.
Soğutma sistemi- Termostat - Özel formüllü wax ve toz metalden yapılan pelet in ısıya maruz kaldığında genişlemesi sayesinde termostat kontrol işlemini yapar. KAPALI Piston Zarf Destek Yay Alt destek Aşınma azaltmak için ring Kese Kupa Termostat animasyon Alt destek AÇIK Piston Zarf Destek Alt destek Pelet Malzeme Aşınma azaltmak için ring Kese Yay Alt destek Kupa Pelet Malzeme
Soğutma sistemi- Su pompası - Su pompası soğutucu akışkanı devreye sevk eder. - Genelde santrifüj tip pompadır. Krank milinden veya kam milinden bir kasnak ile hareket alır. Conta Kasnak Fan Kayışı BY-PAS KANATÇIK SERİSİ Yataklar Radyatörden geliş Silindir bloğuna
Soğutma sistemi- Radyatör - Isıl enerjisi soğutucu akışkandan havaya transfer eden eşanjördür. - Bir dizi tüp (ince boru) ve kanatçıktan oluşur, böylece en büyük yüzey alanında en yüksek seviyede ısı transferi yapılmaya çalışılır. BY-PAS Çapraz akışlı radyatör
Soğutma sistemi- Radyatör basınç kapağı - İçerisinde bir basınç valfi vardır. Bu valf sayesinde içeride basınç artırılır ve soğutucu akışkanın kaynama noktası artırılmış olur. Basınç ise soğutucu akışkanın motorun ısınması esnasında genleşmesinden dolayı artar. - Motor soğuduğunda soğutkanın geri alınabilmesi için ise bir kanal bulunur (vent). Ana yay Aşırı akış durumunda çıkış kanalı Boyun RADYATÖR TANKI Conta tutucu Paslanmaz çelik döndürme kapağı Hava boşaltma ve akışkanı geri alma valfi Kauçuk conta
Soğutma sistemi- Su kanalları - Su kanalları blok ve kapa içerisindeki boşluklardır. Silindirlere ve yanma odalarına en yakın bölgelere açılırlar. Radyatör üst tarafı Basınç kapağı Termostat Silindir kapağı su kanalları RADYATÖR Hava akışı FAN Radyatör alt tarafı Radyatör alt hortumu Su pompası
Soğutma sistemi- Soğutma Fanı - Düşük araç hızlarında ve rölanti şartlarında radyatör üzerinden fazladan hava akmasını sağlar. - Kayış-kasnak veya çoğunlukla bir elektrik motoru ile tahrik edilirler. Fan ÖN RADYATÖR Aşırı akış tüpü Tam sıcak Tam soğuk RADYATÖR destekleri Fan kasnağı Küçük tank Motor soğutucu fanı
Yağlama sistemi- Parçalar - Motor yağı - Yağ pompası - Yağ pompası seti - Karter - Basınç tahliye valfi - Yağ filtresi - Motor yağ kanalları ve galerileri - Motor yatakları - Yağ basınç göstergesi - Keçe contalar - Ölçme çubuğu - Yağ soğutucu
Yağlama sistemi- Yağ tipleri - Mineral esaslı yağlar ham petrolden üretilir. - Modern motorlarda kullanılmak üzere bu rafine yağlara katkılar ilave edilir. - Sentetik yağlar kimyasal yöntemlerle üretilir. - Bu tip yağlarla yakıt tüketimi azaltılır, sürtünme azaltılır, düşük sıcaklıklarda düşük viskozite elde edilirken yüksek sıcaklıklarda yüksek viskozite elde edilir.
Yağlama sistemi- Yağ özellikleri - Yağlar - Yağlama hattında dolaştırılabilmeli. - Köpüklenmemeli. - Sürtünme ve aşınmayı engellemeli. - Paslanmayı engellemeli. - Motor parçalarını soğutmalı. - Motor parçalarının temiz kalmasını sağlamalı.
Yağlama sistemi- Yağ standartları ve viskozite - API standartları - S-sınıfı yağlar araba ve hafif ticari araçlar - C sınıfı yağlar ağır ticari araçlar - Ayrıca her sınıf hizmet yerine göre ayarlanır. - Viskozite akışkanın akışa karşı gösterdiği dirençtir. - Sıcaklık arttıkça viskozite azalır. - SAE sayısal bir sınıflama sistemi kurmuştur. Daha ağır olan yağların numaraları daha büyüktür.
Yağlama sistemi- Yağ pompası - Yağın tüm devrede dolaşmasını sağlar. - Çoğunlukla dişli tip pompadır. Dişli tip POMPA İç rotor Dış rotor Pompa kapağı Giriş dişlisi Pompa yuvası Giriş mili Çıkış dişlisi Hilâl pompa Hilâl Çıkış dişlisi Giriş dişlisi Bırakma valfi Yay O-ring Yay yuvası
Yağlama sistemi- Yağ filtresi - Pompadan çıkan yağ filtreye gelir. - Filtreler küçük kir ve metal parçalarını tutar. Yay Filtreleme By-pas etme Tek yönlü diyafram By-pas valfi kapalı By-pas valfi açık
Yağlama sistemi- Yağ ve filtre değişimi - Motor bakımında en önemli husus yağ ve filtre değişimidir ve tavsiye edilen aralıklarda yapılması gerekir. - Uygun sınıfta motor yağı ve filtre kullanılmalıdır.
Yağlama sistemi- Pozitif karter havalandırması - Pozitif karter havalandırması, kartere taze hava alarak basınç artışını engeller ve buharlaşan yağın ve kaçak yanma ürünlerinin çevreye atılmasını engeller. Filtre edilmiş hava Emme manifoldu Hava girişi PVC kontrol valfi Karter gazları
Turbuşarj ve süperşarj sistemleri - Turboşarj sistemi parçaları, - Türbin - Türbin mili - Kompresör - Tahliye valfi (waste gate) - Aktüatör Oksijen Sensörü Tahliye supabı Tam gezer yatak Su soğutma kanalı Aktüatör Yağ kanalı Konpresör (soğuk kanatçıklar) Şaft Türbin (sıcak kanatçıklar)
Turbuşarj ve süperşarj sistemleri Turboşarj Animasyon VGT Animasyon Intercooler Turboşarj basınç düzenleyici Tahliye valfi Kompresör kanatçıkları Türbin kanatçıkları Turboşarjer Hava debi sensörü Hava filtresi
Turbuşarj ve süperşarj sistemleri - Düşük motor hızlarında yani yakıt akışının az olduğu durumlarda Değişken geometrili turbo türbin çarklarına giren havayı azaltır, böylece istenen yüklere göre turbo gücünü optimize eder. Motorun yüksek basınç üretimini sürdürmesi gerektiği durumlarda, hız/yük veya yüksek yakıt akısına göre, DGT hava giriş kısmını iyice acar bunun yanında turboşarjın aşırı hızlı dönüşüne de izin vermez.
Turbuşarj ve süperşarj sistemleri - Turboşarj sistemlerinde karşılaşılan problemler, - Genelllikle yetersiz yağlamadan kaynaklanır. - Yabancı maddelerin alınması kanatçıklara zarar verir. - Yağın kirlenmesi keçelere zarar verir. Oksijen Sensörü Tahliye supabı Tam gezer yatak Su soğutma kanalı Aktüatör Yağ kanalı Konpresör (soğuk kanatçıklar) Şaft Türbin (sıcak kanatçıklar)
Turbuşarj ve süperşarj sistemleri - Süperşarj sistemleri, krank milinden hareket alan hava kompresörleridir. - Krank milinin devir sayısına bağlı olarak silindirlere taze hava gönderdikleri için motor çıkış gücünün artmasına neden olurlar. - Turboşarj sistemlerinde karşılaşılan sorunlar bu sistemlerde yoktur ancak kendilerine özgü başka sorunlara neden olurlar. Süperşarj Animasyon
Egzoz gaz sistemleri
Egzoz gaz sistemleri
Egzoz gaz sistemleri - Buharlaşmalı (evaporatif) emisyon sistemleri Doldurma kapağının içinde yüksek basınç veya vakum durumları için tahliye valfi vardır Buhar ayıracı sıvı yakıt kaçağını engellerken buharın geçmesini sağlar Buharı kanistere taşımak için hortum ve bağlantıları Buhar hortumu Buhar hattı Yakıt hacmini sınırlamak üzere dizayn edilmiş yakıt doldurma hattı Yakıt tankı Motor vakum oluşturuncaya kadar buharı depolayan karbon kanister
Egzoz gaz sistemleri - Kanister Yakıt deposundan gelen buhar girişi Selenoide giden tahliye hortumu Taze hava girişi Sıvı yakıt tutucu Aktif karbon
Egzoz gaz sistemleri - EGR animasyon Emme manifoldu Diferansiyel basınç geri besleme EGR vakum selenoidi Üst EGR hortumu Alt EGR hortumu EGR hortum bağlantısı EGR valfi Egzoz manifoldu
Egzoz gaz sistemleri EGR nasıl çalışır? Turboşarjer ve EGR valfi EGR transfer borusu (sıcak) Gerekli olduğunda elektronik kontrol ünitesi EGR valfini açar Egzoz gazları EGR soğutucusuna aktarılır
Egzoz gaz sistemleri EGR soğutucusu EGR transfer borusu (soğuk) Egzoz gazları aracın soğutma sistemi kullanılarak soğutulur Soğuk egzoz gazları EGR transfer borusundan emme manifolduna aktarılır
Egzoz gaz sistemleri Yapıyı korumak için kullanılan bir miktar genişleyebilen kılıf Paslanmaz çelik yuva Oksijen sensörü, egzoz gazları içerisindeki oksijen içeriğini ölçer Seramik yekpare parça, katalitik metale altyapı oluşturur Katalitik kaplama Seramik altyapı
Motor Deneyleri İçten yanmalı motorlar günlük hayatta çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya enerji tüketiminin yaklaşık %26 sı bu motorlar tarafından tüketilmektedir. Bu kadar büyük öneme sahip olan motorlar üzerinde çok çeşitli deneyler yapılmaktadır. Motor deneyleri; araştırma, geliştirme ve eğitim konularında önemli bir uygulamadır. Motorlar üzerinde yapılan deneyler genel olarak üç kısma ayrılabilir: 1. Motor karakteristik deneyleri a- Efektif Motor Karakteristikleri b- İndike Motor Karakteristikleri 2. Enerji dağılım deneyleri 3. Egzoz emisyon deneyleri
1. Motor karakteristik deneyleri Krank mili devrine bağlı olarak güç, moment, efektif yakıt sarfiyatı, ortalama efektif basınç, efektif verim, volumetrik verim değişimlerine motor karakteristikleri veya karakteristik eğrileri denir. Bu deney, sadece motorun çıplak olarak ve statik performansının bilinmesini sağlamayıp aynı zamanda motorun taşıt üzerinde gerçek hizmet şartlarındaki performansı hakkında da önemli bilgiler verir. Md Pe be M d P e b e n (d/dak) Motor karakteristikleri genel anlamda indike ve efektif olmak üzere iki başlık altında incelenebilir.
1. a Fren Deneyleri Ve Efektif Büyüklükler Deneyleri Fren: Motorun ürettiği efektif gücü veya döndürme momentini işe veya elektrik enerjisine dönüştürerek yutan iş makinesine fren (brake, bremse) adı verilmektedir. Dinamometre elektrikli, su fireni ise hidrolik tipten frenlerdir
1. a- 1 Efektif Güç Efektif (Etkin) Güç: Efektif güç motor milinden alman güçtür. Takometreden okunan n (d/dak) devir sayısı ile load cell den okunan Md (N.m) değerlerine bağlı olarak efektif güç bağıntısı, kw
1. a- 2 Efektif Yakıt Tüketimi Efektif yakıt sarfiyatı: Birim güç başına tüketilen yakıt miktarıdır. (g/kw.h)
1. a- 3 Ortalama Efektif Basınç Ortalama efektif basınç: motorun gerçek çevrimindekine eşdeğer bir Pe gücünü vermesi için bir strok boyunca pistona etkimesi gereken sabit basınç olarak tarif edilmektedir. (kn/m 2, kpa)
1. a- 4 Efektif Verim Efektif Verim: Motor milinden alınan işin toplam enerjiye oranıdır.
1. a- 5 Volumetrik Verim Volumetrik verim: motorun belli çalışma şartlarında emdiği (gerçek) hava miktarının aynı çalışma şartlarında kapasitesine göre emmesi gereken (teorik) hava miktarına oranıdır.
1. b İndike Büyüklükler Emme Stroğu Sıkıştırma Stroğu Yanma Stroğu Egzoz Stroğu Basınç, kpa Emme supabı açılır Emme supabı kapanır Ateşleme Egzoz supabı açılır Egzoz supabı kapanır ÜÖN AÖN ÜÖN AÖN Krank mili açısı, derece ÜÖN
1. b İndike Büyüklükler Yanma odası hacmi Strok hacmi Basınç, kpa Alan (A) Alan (B) Ateşleme Egzoz supabı açılır ÜÖN Emme supabı açılır Egzoz supabı kapanır Hacim, cm 3 AÖN
1. b İndike Büyüklükler 2. 1. İndike İş: İçen yanmalı motorlarda, yanma zamanında piston üzerinde etkin olan gaz basıncı ile ortaya çıkan kuvvet, iş üretimini sağlar, 2. 2. İndike Güç: Silindir başına bir çevrimde üretilen güçtür ve şu ifade ile hesaplanır, 2. 3. Ortalama İndike Basınç: Motorun eşdeğer Pi gücünü verebilmesi için pistona etkiyen sabit basınçtır ve şu ifade ile hesaplanır,
2. Enerji dağılım deneyleri İçten yanmalı motorlarda yakıt enerjisinin tamamı motor milinden efektif güç olarak alınamaz. Farklı oluşum mekanizmalarına dayalı çeşitli enerji kayıpları söz konusudur. Başlıca kayıplar: Egzoz yoluyla: Isıl kayıp, kimyasal enerji kaybı Blok cidarlarından olan kayıp: Isıl kayıp Soğutma suyu yoluyla: Isıl kayıp Yağlama yağıyla: Isıl kayıp Pompalama enerjisi: Mekanik kayıp Çeşitli motor parçalarının tahriki: Mekanik kayıp Tüm sürtünmeler: Mekanik kayıp
2. Enerji dağılım deneyleri Yanma odasından duvarlara olan ısı kaybı Egzoz portlarında soğutucuya olan ısı kaybı Soğutma suyuna olan ısı kaybı Egzoz Entalpisi Egzozdan duyulur entalpi kaybı Yakıt Enerjisi Eksik yanma dolayısıyla egzozdan kimyasal entalpi kaybı İndike Güç Efektif Güç Toplam Sürtünme Gücü Piston Sürtünme Gücü Egzoz gazlarının kinetik enerjisi Egzozdan radyasyon yoluyla olan ısı kaybı Bu enerji kayıplarının toplamı
2. Enerji dağılım deneyleri Motorlarda enerji dağılımı beş alt başlık altında incelenecektir: 1.Yakıt Enerjisi, 2.Efektif güç, 3.Soğutma suyuna giden enerji, 4.Egzoza giden enerji, 5.Diğer kayıplar.
2.1, 2 Yakıt Enerjisi ve Efektif Güç 3.1 Yakıt Enerjisi: Yakıtın birim ağırlığından elde edilen enerjidir. : Yakıtın kütlesel debisi, kg/s : Yakıtın alt ısıl değeri, kj/kg benzin için, 43900 kj/kg dır 3.2 Efektif Güç
2.3 Soğutma Suyuna Giden Enerji 3.3 Soğutma Suyuna Giden Enerji ; Suyun kütlesel debisi, kg/s ; Suyun özgül ısısı, kj/kgk (4,18 kj/kg olarak alınabilir.)
2.4 Egzoza Giden Enerji ve Diğer Kayıplar 3.4 Egzoza Giden Enerji 3.5 Diğer enerji kayıpları