Motor izyn ve oersyon rmetreleri Motor kullnıcısı çısınn önemli ktörler şunlrır: işletme shsın motor erormnsı işletme shsın motorun ykıt tüketimi ve gereken ykıtın iytı işletme shsın motorun gürültüsü ve hv kirliliği yrtn emisyonlrı motorun mliyeti ve onnım msrlrı motorun güvenilirliği ve ynıklılığı, bkım gereksinimleri ve bunlrın motorun çlışm eryounu ve işletme msrlrını nsıl etkileyeceğiir. Bu ktörler, tolm motor işletme msrlrını ve işletmeeki motorun çevre korum kısıtlrını krşılyı krşılymycğını belirlerler. Motor erormnsı h nlşılır olrk şğıki şekile tnımlnır: ylı motor işletme shsın her evireki muhtemel mksimum güç vey mksimum moment motor işletmesinin ttminkr oluğu evir ve güç shsı Aşğıki erormns tnımlrı genellikle kullnılır: Mksimum izyn gücü: Bir motorun kıs sürelerle çlışmsı sırsın üretilmesine izin verilen en yüksek güç. Norml izyn gücü: Bir motorun sürekli çlışmsı sırsın üretilmesine izin verilen en yüksek güç. Dizyn evri: Norml gücün üretiliği krnk mili önme hızı. istonlu motorlrın geometrik özellikleri Aşğıki rmetreler istonlu bir motorun temel geometrisini tnımlr, Şekil 1. c B ÜÖN L AÖN s θ l Şekil 1. Silinir Geometrisi AÖN Alt Ölü Nokt ÜÖN Üst Ölü Nokt c boşluk hcmi elsmn hcmi B silinir çı L strok s krnk ini ile iston ini ekseni rsınki mese l biyel uzunluğu krnk yrıçı θ krnk çısı Gemi Mkinlrı-OSS-1/0
Sıkıştırm ornı r c r c mksimum silinir hcmi + c minimum silinir hcmi c Bur, elsmn hcmi ve Silinir çının iston strokun ornı, B bs L, boşluk hcmiir. c bs Biyel uzunluğunun krnk yrıçın ornı, l Strok ve krnk yrıçı rsınki ilişki, L Bu rmetrelerin tiik eğerleri: Benzinli motorlr için, r 8 1 c Diesel motorlr için, r 1 4 c Küçük ve ort büyüklükte motorlr için, 0.8 1. bs 4 Büyük üşük hızlı iesel motorlr için, 0.5 bs 5 9 θ, krnk çısın silinir hcmi, πb + ( l + s) c 4 bur krnk ekseniyle iston ini rsınki mese s, s cosθ + ( l sin θ ) 1 Silinir hcmi bu trileren yrrlnrk, c 1 1 1+ ( r 1) + 1 cosθ ( sin θ ) c θ krnk çısın ynm osı yüzeyi lnı A, A A + A + πb( l + s) ch Gemi Mkinlrı-OSS-/0
Bur için A A silinir ksı yüzey lnı ve ch πb ür. 4 Ynm osı yüzey lnı bu trileren yrrlnrk, πbl 1 A A + A + + 1 cosθ ( sin θ ) ch Önemli bir krkteristik hız, ortlm iston hızıır S LN Bur N krnk milinin önme hızıır. A iston ksı yüzey lnıır. Düz klı istonlr S, Hızın bir onksiyonu olrk motor vrnışı korelsyonu yılırken krnk mili önme hızın nzrn ortlm iston hızı h çok kulnılır. Örneğin, emme borusunki ve silinireki gz kış hızlrı ortlm iston hızı ile ölçeklenir. Anlık iston hızı S s S t Strokun bşlngıcın iston hızı sıırır, strokun ortlrın oğru bir mksimum erişir ve strokun sonun sıır üşer. s 'nin iernsiyeli lınrk yenien üzenlemeyle, S S π cosθ sinθ 1 + 1 ( sin θ ) Motorun içineki gz kışın oln irenç ve hreketli rçlrın tletleri mksimum iston hızını 8-15 m/s rsın sınırlnırır. Otomobil motorlrı bu rlığın üst sınırın çlışırlr, lt sınır büyük gemi iesel motorlrı için tiik eğerlerir. Fren momenti ve gücü Motor momenti bir inmometre ile ölçülür. Motor bir test ytğın tesbit eilir ve krnk mili inmometrenin rotorun bğlnır, Şekil. otor, elektromgnetik, hirolik vey meknik sürtünme yollrıyl bir sttor bğlnmıştır. Sttor üşük sürtünmeli ytklrl esteklenmiştir. Hreketsiz hle sttor, rotor ile engeeir. otor önüğüne sttor üzerine etkiyen moment, sttor ğırlıklr, yylr vey hv bsıncı yollrınn biriyle engelenerek ölçülür. Gemi Mkinlrı-OSS-/0
Sttor otor F N b Yük Şekil. Şemtik inmometre çlışm rensibi Motor trınn etkiyen moment, T Fb Motor trınn üretilen ve inmometre trınn bsorbe eilen güç, moment ile çısl hızın çrımın eşittir. πnt SI birim sistemine, ( kw ) πn ( ev / s) T ( Nm) 10 Moment bir motorun iş ym yeteneğiir, güç ise işin yılığı hızır. Bur tri eilen şekile ölçülen motor gücü, ren gücü olrk isimlenirilir. Bu güç motor trınn sevkeilen kullnılbilir güçtür. İnike İş Motorun çlışm çevrimi boyunc silinir içineki gzın bsıncı, gzn iston oln iş trnserini heslmk için kullnılbilir. Silinir bsıncı ve krşılık gelen silinir hcmi bir iygrmı hline çizilebilir. Çevrim bşın inike iş, iygrm çevrelenmiş lnı ele etmek için eğri boyunc integrsyon yılrk heslnır, Şekil. Şekil. - iygrm örnekleri: () iki-stroklu bir mkin, (b) ört-stroklu bir mkin, (c) kısmi yükte ört-stroklu benzinli bir motorun emme ve egzost stroklrı (omlm öngüsü) Gemi Mkinlrı-OSS-4/0
W c, i İki stroklu çevrimlere, Şekil (), inike iş ormülünün uygulmsı kolylıkl yılbilir. Dört stroklu çevrime ise emme ve egzost stroklrının eklenmesi bir miktr krmşıklık getirir. İnike işin genellikle iki trii yılır. Brüt inike iş, W : iston sıkıştırm ve genişleme stroklrın ktrıln iş c, ig Net inike iş, W : iston tüm ört-strok çevrime ktrıln iş. c, in W, A ve C lnlrının tolmıır, W ise (A lnı + C lnı) (B lnı + C lnı) vey c, ig c, in (A lnı B lnı) 'ır, Şekil (b),(c). (Aln B + Aln C) emme ve egzost stroklrı sırsın silinir gzlrı ve iston rsınki iş trnseriir ve omlm işi, W olrk bilinir. Emme stroku esnsınki bsınç, egzost stroku bsıncınn h z ise omlm işi trnseri silinir gzlrın olcktır. Bu, oğl hvlnırmlı motorlr oln urumur. Egzost stroku bsıncı, emme stroku bsıncınn h z ise omlm iş trnseri silinir gzlrı trınn iston yılır. Bu normle yüksek güçlü şırı olurmlı motorlr görülür. Silinir bşın güç, çevrim bşın inike iş ile ilgiliir, i W N c, i n bur n silinir bşın her güç stroku için krnk önme syısıır. Dört-stroklu çevrimler için n, iki-stroklu çevrimler için n 1. Bu güç inike güçtür. Yni silinir içineki gzın iston ytığı iş trnseri hızıır. Fren gücünen, motor sürtünmesini yenmek için bsorbe eilen güç, motor elemnlrının thrik eilmesi ve omlm gücü ile rklılık gösterir. İnike miktrlr sıkıştırm, ynm ve genişleme roseslerinin motor erormnsın etkilerini tnımlmk için kullnılır. Brüt inike eğer en uygun kullnılbilecek tnımır. Krnk milineki ylı işin tolmını ve tüm motor kyılrı tolmını yenmek için gerekli iş miktrını temsil etmekteir. Fren gücü ve sürtünme gücünün tolmı inike gücün tolmının thmin eilmesi için lternti bir yolur. Meknik verim Çevrim bşın inike işin vey gücün bir kısmının egzost gzlrının ışrı tılmsın ve tze krışımın silinir içine lınmsın kullnılığı ie eili. Diğer bir kısım ise motorun meknik elemnlrı, istonlr ve ytklrın sürtünmesini yenmek ve motor elemnlrının thriki için kullnılır. Tüm bu güç gereksinimleri birlikte grulnırılır ve sürtünme gücü olrk lnırılır, + ig b Sürtünme gücünün hsssiyetle tesbiti zorur. Yüksek hızlı motorlr çok kullnıln yklşım motorun inmometre yrımıyl teşleme yılmksızın önürülmesiir. Ölçülen güç inmometre trınn tüm bu sürtünme kyılrını yenmek için verilen güç olmlıır. Motor Gemi Mkinlrı-OSS-5/0
evir hızı, kelebek su yrı, yğ ve su sıcklıklrı, çevre koşullrı teşleme yıln koşullr ile ynı tutulur. Bu meto' hsssiyet zlığı teşleme olmn iston ve segmn üzerineki gz kuvvetlerinin h z olmsınn kynklnır. Silinir uvrınki yğ sıcklılrı bu hle h üşüktür. Motor trınn verilen ylı vey ren gücünün, inike güce ornı meknik verim olrk bilinir, m b 1 m ig ig Sürtünme gücü gzlrın silinir içine ve ışın omlnmsı için hrcnn gücü e içeriğinen, meknik verim kelebek ozisyonun ve motor evir hızın bğlıır. Moern otomobil motorlrı için kelebek suının tm çık konumun ve 0-40 ev/s (1800-400 ev/k) motor evir hızlrın meknik verimin tiik eğeri %90'ır. Mksimum evire %75 civrınır. Kelebek su kısılıkç meknik verim üşer ve rölnti evrine 0 olur. Ortlm eekti bsınç Moment bir mkinnın iş ybilme yeteneği için eğerli bir ölçü olmsın rğmen motor büyüklüğüne bğlıır. Dh ylı göreceli motor erormns ölçüsü, çevrim bşın ele eilen işi, çevrim bşın else eilen silinir hcmine bölünmesi ile ele eilir. Bu rmetreye ortlm eekti bsınç enir. n Çevrim bşın iş N n silinir bşın her güç stroku için krnk önme syısıır. Dört strok için, n, iki strok için, n. n me N SI birimlerine, ( kw ) n 10 me( k) ( m ) N( ev / s) me, moment cinsinen e ie eilebilir: 6.8n T ( Nm) me ( k) ( m ) İyi izyn eilen motorlr için mksimum ren ortlm eekti bsıncı iyi bir şekile belirlenmiştir ve büyük bir motor boyutu rlığın sbittir. Böylece, belirli bir mkinnın ürettiği gerçek bme eğeri bu stnr ile krşılştırılbilir ve motor izynerinin motorun elsmn hcmini kullnm verimliliği eğerlenirilebilir. Dizyn heslrın belirli moment Gemi Mkinlrı-OSS-6/0
vey gücün belirli bir hız üretilmesi için gereken motor elsmn hcmi, söz konusu uygulm için uygun bme eğerleri seçilerek belirlenebilir. Bme için tiik eğerler şunlrır: oğl hvlnırmlı benzinli motorlr için mksimum eğerler, mksimum momentin ele eiliği motor hızın (yklşık 000 ev/k) 850-1050k civrınır. Mksimum güç noktsın bme eğerleri %10-15 h zır. Doğl hvlnırmlı ört stroklu iesel motorlr için mksimum bme eğerleri 700-900k rlığınır. Mksimum güçte bme 700k civrınır. Aşırı olurmlı ört stroklu iesel motorlr mksimum bme eğerleri 1000-100k rlığınır, r soğutm uygulnığın bu eğer 1400k' çıkbilir. Mksimum güçte bme 850-950k rlığınır. İki stroklu iesel motorlrın bme eğerleri ört stroklu motorlrın bme eğerlerine benzerir. Büyük üşük hızlı iki stroklu iesel motorlr bme eğerleri 1600k' kr çıkbilir. Motor erormns rmetrelerinin bir motor izyn işlemi için nsıl bşlngıç oluşturbileceği şğıki bir örnekle gösterilecektir. Örnek. Dört silinirli benzinli bir otomobil motoru, ort motor evirine (yklşık 000 ev/k) 150 Nm mksimum ren momenti üretecek şekile izyn eilecektir. Gerekli motor elsmn hcmini, silinir çı ve strok'unu ve motorun üreteceği mksimum gücü thmin einiz. Moment ve me bğıntısını kullnrk ve mksimum motor momentine 95k bme eğeri kbuluyle: 6.8n T ( Nm) mx 6.8 150 ( m ) m bme ( k) 95 mx Dört silinirli bir motor için elsmn hcmi: 4 π B L 4 BL kbulu yılırs, BL86 mm bulunur. Mksimum motor evir hızı, mksimum ortlm iston hızı için uygun bir eğer seçilerek heslnbilir, 15 m/s S S mx LN mx N mx 87 ev/s (500 ev/k) Mksimum ren gücü, mksimum güçte tiik bir bme eğeri seçilerek heslnbilir, bme 800k bme( k) ( m ) N mx ( ev / s) 800 87 b mx ( kw ) n 10 10 70 kw Özgül ykıt hrcmsı ve verimi Motor eneylerine ykıt hrcmsı ebi olrk ölçülür, birim zmn için kütle ebisi. Dh ylı bir rmetre özgül ykıt hrcmsıır, birim güç çıkışı için ykıt ebisi. Bu, bir motorun verilen ykıtı iş üretmek için ne kr verimli kullnığının bir ölçüsüür. Gemi Mkinlrı-OSS-7/0
sc SI birimlerine, ( g / s) sc( mg / J ) ( kw ) Özgül ykıt hrcmsının üşük eğerleri istenir. Benzinli motorlr için tiik en iyi eğerler; ren özgül ykıt hrcmsı için 75 µ g / J 70g / kwh. Diesel motorlr için bu eğer h üşüktür ve büyük motorlr için 55 µ g / J 00g / kwh eğerinin ltın üşebilir. Gerekli ykıt kışını, istenen motor güç çıkışın bğlyn boyutsuz bir rmetrenin kullnımı h uygunur. Bir çevrime üretilen gücün bir çevrime verilen ykıt enerjisine ornı bu mç için kullnılır. Bu, motorun veriminin bir ölçüsüür. Ynm ile serbest hle geçen ykıt enerjisi, motor çevrim bşın verilen ykıtın kütlesinin ykıtın kloriik eğeri ile çrımın eşittir. Bu ykıtın kloriik eğeri Q ykıtın enerji miktrını tnımlr. Bu, stnr bir test roseürü H ile tesbit eilir. Belli bir kütleeki ykıt hv ile tm olrk ykılır, ynm rosesi ile serbest kln ısı enerjisi ynm ürünleri orijinl sıcklıklrın soğurken klorimetre trınn bsorbe eilir. Bir motorun veriminin ölçüsü, ykıt önüşüm verimi olrk bilinir, m W c Q H ( n n / N / N) Q H Q H bur m çevrim bşın verilen ykıtın kütlesiir. Bu verim iesi özgül ykıt hrcmsı cinsinen yzılırs, 1 ele eilir. scq H SI birimlerine, 1 sc( mg / J ) Q ( MJ / kg) H 600 sc( g / kwh) Q ( MJ / kg) H Ticri hirokrbon ykıtlr için tiik kloriik eğerler, 4-44 MJ/kg rsın eğişir. Özgül ykıt hrcmsı, norml hirokrbon ykıtlr için ykıt önüşüm verimi ile ters orntılıır. Gerçek ynm rosesi tmmlnmığı için çevrim bşın motor verilen ykıt enerjisi ısı enerjisi olrk tmmen serbest klmz. Silinire yeteri kr hv vrs %96'n h zlsı ısı enerjisine önüştürülür. Gemi Mkinlrı-OSS-8/0
Hv-ykıt ve ykıt-hv ornı Motor eneylerine hem hv ebisi, hem e ykıt ebisi motor işletme koşullrı bkımınn önemliir. ölçülür. Bunlrın ornı hv-ykıt ornı AF ykıt-hv ornı FA benzinli motorlr için norml işletme rlığı: 1 AF 18 (0.056 FA 0.08) Diesel motorlrı için: 18 AF 70 (0.014 FA 0.056) olümetrik (Hcimsel) erim Emme sistemi hv iltresi, krbürtör, kelebek suı, emme mniolu, emme ortu, emme suı belirli elsmnki bir motorun lbileceği hv miktrın engel oluşturur. Bir motorun emme rosesi verimliliğinin ölçüsü oln rmetre volümetrik verimir. olümetrik verim sece ört stroklu motorlr için tnımlnmıştır. Emme sistemine hvnın hcimsel kış hızının iston trınn else eilen hcime bölünmesi ile ele eilir. ρ N i Bur ρ giriş hvsı yoğunluğuur. olumetrik verimin bir iğer tnımı: i m ρ i bur m bir çevrime silinire lınn hvnın kütlesiir. Giriş yoğunluğu, tmoser hv yoğunluğu olrk lınbilir, bu hle tüm emme sisteminin omlm erormnsının ölçüsüür. Y emme mniolunki hvnın yoğunluğu lınbilir, bu hle sece emme ortunun ve suının omlm erormnsını ölçer. Doğl hvlnırmlı motorlr tiik eğer %80-90 civrınır. Diesel motorlr için volümetrik verim benzinli motorlrn birz h yüksektir. Gemi Mkinlrı-OSS-9/0
Motor özgül ğırlığı ve özgül hcmi Belirli bir izyn gücü için motor ğırlığı ve hcmi birçok uygulm için önemliir. İki rmetre motorlrın krşılştırılmsın çok kullnılır: Özgül ğırlık motor ğırlığı / izyn gücü Özgül hcim motor hcmi / izyn gücü Özgül emisyonlr ve emisyon ineks syısı Azot oksit, krbon monoksit, ynmmış hirokrbon ve rtikül emisyon seviyeleri önemli motor işletme krkteristikleriir. Motor egzost gzlrınki gz emisyonlrının konsntrsyonlrı bir milyonki rç miktrı, m vey hcim kesri olrk ölçülürler. Normlize eilmiş emisyon seviyeleri h ylıır. Özgül emisyonlr, birim güç bşın emisyon kütle ebi miktrlrı olrk tnımlnır. sno x sco shc srt NO x CO HC rt İnike ve ren özgül emisyonlr tnımlnbilir. Genellikle kullnıln birimler, µ g / J, g / kwh, g / hh 'ır. Emisyon ebileri ykıt ebisine göre normlize eilebilir. Genellikle bir emisyon ineks syısı kullnılır: EI NO x ( g / s) NO x ( kg / s) benzeri ieler CO, HC ve rtikül emisyonlrı için e yzılbilir. erormns rmetreleri rsınki ilişkiler Güç için: m NQ H n ( FA) Dört stroklu motorlr için volümetrik verim kullnılbilir: N Q ρ (FA) H i Gemi Mkinlrı-OSS-10/0
Moment için. Q ρ (FA) H i T 4π Ortlm eekti bsınç için: me Q H ρ (FA) i Birim iston lnı için güç, özgül güç olrk bilinir. Motor izynerinin silinir boyutun bğlı olmksızın muhtemel iston lnının kullnılmsınki bşrısının ölçüsüür. Özgül güç A NLQ ρ (FA) H i ortlm iston hızı kullnılırs, A S Q ρ (FA) H i 4 Özgül güç böylece, ortlm eekti bsınç ve ortlm iston hızının çrımı ile orntılıır. Bu bğıntılrn motor erormnsı için şğıki neticeler çıkrılbilir: yüksek ykıt önüşüm verimi yüksek volümetrik verim giriş hvsının yoğunluğunu rttırrk belirli elsmn hcmineki bir motorun güç çıkışının rttırılmsı motor ylı olrk ykılbilecek mksimum ykıt-hv ornı yüksek iston ortlm hızı Motor izyn ve erormns bilgileri Motor eğerleri genellikle üreticilerin motorlrın ttminkr ekonomi, güvenilirlik ve ynıklılık veriği en büyük gücü gösterirler. Mksimum moment ve bu momentin ele eiliği motor evir hızı genellikle verilir. Bu eğerler elsmn hcmine bğlı oluklrınn, eğişik elsmn hcimli motorlrın krşılştırılmsın belirli bir motor sınıın normlize eilmiş erormns rmetreleri h ylıır. İşletme noktlrı belirtilmiş şğıki ölçütler en önemlileriir: Mksimum vey norml işletme noktsın: Ortlm iston hızı. rçlrın tletleri, hv kışın ve sürtünmeye krşı oln irenç kuvvetlerinen orty çıkn yüklerin krşılnmsın göreceli bşrıyı ölçer. Gemi Mkinlrı-OSS-11/0
Fren ortlm eekti bsıncı. Doğl hvlnırmlı motorlr bme gerilme ile sınırlı eğilir. Bu urum bme, volümetrik verim (hv emme yeteneği), ykıt-hv ornı (ynm hv kullnımının etkinliği) ve ykıt önüşüm veriminin çrımlrını verir. Aşırı olurmlı motorlr bme, yüksek gz bsınçlrının ve ısıl yüklemelerinin krşılnmsınki bşrı erecesini gösterir. iston lnı bşın güç. Silinir büyüklüğünen bğımsız olrk iston lnı kullnımının etkinliğini ölçer. Özgül ğırlık. Mlzeme kullnımın göreceli ekonomikliği ölçer. Özgül hcim. Motor hcminin kullnımın göreceli ekonomikliği ölçer. Motorun tm çık kelebek suı vey mksimum ykıt omsı yrı ile kullnılığı tüm evir hızlrı: Fren ortlm eekti bsıncı. Tüm evir hızı rlığın yüksek miktr hv kışını temin etmek ve etkin olrk kullnm yeteneğini ölçer. Motorun uzun zmn eryotlrın çlıştırılığı ve işletmenin tüm ylı lnlrın: Fren özgül ykıt tüketimi vey ykıt önüşüm verimi Fren özgül emisyon eğerleri Seçilmiş bzı benzinli ve iesel motorlrın erormns bilgileri Tblo 1' e verilmekteir. Motor boyutlrı rttıkç, mksimum ortlm iston hızı eğerleri 8-15 m/s rlığın klck şekile motor hızının zlığı görülmekteir. Aşırı olurmlı motorlr mksimum ren ortlm eekti bsıncı, oğl hvlnırmlı motorlr göre h yüksektir. Benzinli motorlr mksimum ykıt/hv ornının iesel motorlrn h yüksek olmsı neeniyle oğl hvlnırmlı olnlrının mksimum bme eğerleri h yüksektir. Motor boyutlrı rttıkç, ısı kyılrı ve sürtünmenin zln öneminen olyı ren özgül ykıt tüketimi zlır ve ykıt önüşüm verimi rtr. En büyük iesel motorlrı için ren ykıt önüşüm verimleri %50 civrınır ve inike ykıt önüşüm verimleri %55'in üzerine olbilir. Gemi Mkinlrı-OSS-1/0
Tblo 1. istonlu motorlr için tiik izyn ve işletme bilgileri Çevrim Sıkıştırm Silinir Çı, Strok/Ç Devir hızı, bme, Hcim bşın Ağırlık/Güç En iyi bsc, Ornı m ev/k tm güç, ornı, g/kwh Benzinli motor Otomobil Kmyon Diesel motor Otomobil Kmyon (DH) * Kmyon (AD) ** Lokomoti, Enüstri, Gemi Büyük motorlr, Gemi ve enerji üretimi 4S 4S 4S 4S 4S 4S,S S 8-10 7-9 17-16- 14-0 1-18 10-1 0.07-0.1 0.09-0.1 0.075-0.1 0.1-0.15 0.1-0.15 0.15-0.4 0.4-1 1.1-0.9 1.-0.7 1.-0.9 1.-0.8 1.-0.8 1.1-1. 1.- 4500-6500 600-5000 4000-5000 100-4000 100-4000 45-1800 110-400 7-10 6.5-7 5-7.5 6-9 1-18 7-9-17 kw/m 0-50 5-0 18-15- 18-6 5-0 -8 kg/kw 4-6.5-.5 5-.5 7-4 7-.5 6-18 1-50 70 00 50 10 00 190 180 * oğl hvlnırmlı ** şırı olurmlı Gemi Mkinlrı-OSS-1/0
Motor oersyon krkteristikleri rtik motor erormns rmetreleri, güç, moment ve özgül ykıt tüketimi'ir. Güç ve moment bir motorun elsmn hcmine bğlıır. Bu bölüme bir seri normlize eilmiş vey boyutsuzlştırılmış rmetreler tnımlnrk motor boyutunun etkisini ortn klırılmıştır. Bu rmetrelerin bir motorun yük ve evir hızı rlığınki etkileri e trtışılmıştır. Boyutsuz rmetreler kullnılrk motorun boyut etkisi çık bir şekile ie eilebilir. Motor gücü: mea S / 4 (4-strok çevrim) Motor momenti: ( 4π ) T me / (4-strok çevrim) Böylece iyi izyn eilmiş motorlr ortlm eekti bsınç ve iston hızının mksimum eğerleri kış sınırlmlı (oğl hvlnırmlı motorlr) vey stres sınırlmlı (şırı olurmlı motorlr) 'ır. Güç iston lnı ile ve moment e elsmn hcmi ile orntılıır. Ortlm eekti bsınç şğıki gibi ie eilebilir: me Q v H ρ i F A Yüksek ykıt önüşüm verimi, yüksek gz eğişim ksitesi ve yüksek hv giriş yoğunluğunun önemi bu iee belirliir. Özgül ykıt tüketimi ile ykıt önüşüm verimi rsınki ilişki şğı verilmekteir: 1 sc Q H Bu rmetreler ren vey inike eğerler olrk ie eilebilir. Bu eğerler rsınki rk motor sürtünme ve omlm güç gereksinimleriir ve bu eğerlerin ornı meknik verim olrk tri eilmiştir. Bu rmetrelerin göreceli olrk önem ereceleri bir motorun işletme evir hızı ve yük rlığın eğişimler gösterir. Mksimum vey norml ren gücü ve bu güçten türetilen bme eğeri bir motorun otnsiyelini gösterir. Motorun işletme evir hızı rlığınki mksimum ren momenti ve bu moment ten türetilen bme eğeri, izynerin işletme evir hızı rlığın motorn ne kr yüksek hv kış miktrını gerçekleştiriğinin ve bu hvyı ne kr verimli olrk kullnığının ölçüsüür. Motorun tüm işletme shsın ve özellikle motorun uzun zmn eryotlrın kullnılcğı bölgee, motor ykıt tüketimi, verimi ve motor emisyonlrı önemliir. İnike ve ren gücü - me rsınki ilişkiler Benzinli bir otomobil motorunun kelebek suının tm çık konumun oersyon krkteristikleri Şekil 4'e gösterilmekteir. Emme ve egzost sistemi ve tm soğutm sistemi ile birlikte tm onnımlı motorun ürettiği güç verilen eğerleren %14 h zır. İnike güç, sürtünme gücünün ren gücüne eklenmesi ile ele eilmiştir. İnike güç, çevrimin sıkıştırm ve genişleme stroklrın silinir içineki gzlrn iston oln iş trnser hızıır. İnike ortlm eekti bsıncı (ime), motorun ort evir hızı rlığın 000 ev/k' nın birz Gemi Mkinlrı-OSS-14/0
ltın bir mksimum göstermekteir. İnike güç eğrisi, ime eğrisinin krkterini tki etmekteir. Şekil 4..8 litre 6-silinirli benzinli bir otomobil motorunun (silinir çı 96.8 mm, strok 86 mm, r c 8.6) : brüt inike, ren ve sürtünme güç ( i, b, ), inike, ren ve sürtünme ortlm eekti bsınç, inike ve ren özgül ykıt tüketimi ve meknik verim eğerleri. Tm yükteki inike özgül ykıt tüketimi ve inike ykıt önüşüm verimi işletme evir hızı rlığın z bir eğişim gösteriğinen, tm yükte ime ve güç eğerlerinin evir hızı ile eğişimi volümetrik verimeki,, eğişimen kynklnmktır. Sürtünme eekti ortlm bsıncı rtn hızl nereeyse oğru orntılı bir rtış gösteriğinen, sürtünme gücü h hızlı rtcktır. Böylece meknik verim rtn evir hızıyl; üşük evir hızın 0.9 eğerinen 5000 ev/k' 0.7 eğerine üşer. Bunun sonucun bme, ime' en h üşük bir evir hızın mksimum erişir. Fren gücü, 400 ev/k civrın bir mksimum göstermekteir, bu eğerin üzerineki evir hızı rtışlrı ren gücüne zlmlr sebe olcktır. İnike ykıt önüşüm verimi 1000 4000 ev/k evir hızı rlığın 0.1' en 0.4' e %10 civrın bir rtm gösterir. Bunun ess sebebi rtn evir hızıyl çevrim bşın ısı tnserinin zln önemiir. Gemi Mkinlrı-OSS-15/0
Sbit kelebek suı oziyonu ve kısmi yükte, bu rmetrelerin eğişimi benzer krkteristik gösterir. Bununl berber, tm yükte rtn hız ornl yüksek hızlr moment ve ortlm eekti bsıncınki zlmlr h zlır. Kelebek suının çık lnının zlmsınn olyı, kelebek suı üşük hızlr kış hızını kısr ve hv kış hızı gierek zlır. Tolm sürtünmenin omlm kısmı motor kısılıkç rtr ve meknik verim üşer. Şekil 5, Doğl hvlnırmlı oğrun üskürtmeli (DI) ve olylı üskürtmeli (IDI) iesel motorlrının tm yükte inike ve ren güçlerini, ortlm eekti bsınçlrını ve özgül ykıt tüketimlerini göstermekteir. Yüksek evir hızlrı hricine, evir hızıyl ren momenti ve me eğerlerinin eğişimi benzinli motorlr göre h zır. Bunun sebebi, iesel motorlrın emme sisteminin h büyük kış lnlrı olmsıır. Sbit miktr üskürtülen ykıt miktrıyl kısmi yüklereki moment ve bme krkteristikleri tm yükteki krkteristiklerle benzerlikler gösterir. Artn evir hızıyl moment ve bme' eki zlm, rtn evir hızıyl sürtünme me' eki rtmn kynklnmktır. Artn evir hızınki çevrim bşın ısı trnserinin zlmsı ve zln hv kış hızının etkileri h küçüktür. Şekil 5. Brüt inike ve ren güçleri ( i, b ), ortlm eekti bsınçlr (ime, bme) ve özgül ykıt tüketimleri (isc, bsc): () 8.4 litre 6-silinirli oğl hvlnırmlı oğrun üskürtmeli iesel motor (silinir çı 115 mm, strok 15 mm, r c 16), (b) 1.8 litre 4-silinirli oğl hvlnırmlı olylı üskürtmeli iesel motor (silinir çı 84 mm, strok 8 mm, r c ) Gemi Mkinlrı-OSS-16/0
Çözümlü roblemler 1. Aşğı etylrı verilen benzinli motorun mksimum güçte; ortlm iston hızını, bme eğerini ve özgül güç eğerini heslyınız. Chrysler. litre elsmn hcimli ört-stroklu, ört silinirli benzinli motor: silinir çı 87.5 mm, strok 9 mm, sıkıştırm ornı 8.9, mksimum güç 5000 ev/k' 65 kw Çözüm:. litre, B 87.5 mm, L 9 mm, r c 8.9, mx 65 kw, N 5000 ev/k S?, bme?, mx /? 9 5000 S LN ; S 15. m/s 1000 60 n bme mx 65 10, n (4-strok) ; bme 709 k N 5000. 60 mx 65. 9.54 kw/m. Aşğı etylrı verilen iesel motorun mksimum güçte; ortlm iston hızını, bme ve özgül güç eğerlerini heslyınız. Cummins oğrun üskürtmeli, ört-stroklu, 6 silinirli, turboşrjlı 10 litre elsmn hcimli iesel motoru: silinir çı 15 mm, strok 16 mm, sıkıştırm ornı 16., mksimum güç 100 ev/k' 00 kw Çözüm: 10 litre, B 15 mm, L 16 mm, r c 16., mx 00 kw, N 100 ev/k S?, bme?, mx /? 16 100 S LN ; S 9.5 m/s 1000 60 n bme mx 00 10, n (4-strok) ; bme 114.9k N 100 10 60 mx 00 10 0 kw/m Gemi Mkinlrı-OSS-17/0
. roblem 1'e bhseilen Chrysler benzinli motor 10 m/s ortlm iston hızın çlışmktır. Hv ebisi 60 g/s'ir. Atmoser şrtlrın volümetrik verimi heslyınız. (Atmoser şrtlrı: 100 k, T 0 o C, 0.87 kj/kgk) Çözüm: ρ N i. litre, N 5000 ev/k, mt; ρ T 100 ρi 1.189 kg/m 0.87 9 60 g/s, 100 k, T 0 o C, 0.87 kj/kgk 60 1000. 5000 1.189 1000 60 0.55 4. roblem 'e bhseilen Cummins iesel motor 8 m/s ortlm iston hızıyl çlışmktır. Hcimsel verim 0.9 ise hv ebisini heslyınız. F/A 0.05 ise ykıt ebisi ve çevrim bşın her silinire üskürtülen ykıt kütlesi neir? Çözüm: S LN 8 m/s, 0.9? FA 0.05?, m? N 8 16 1000 9.41ev/s; N 1764.7 ev/k ; ρ N i ρi N ρi 1.189 kg/m, 10 litre, N 1764.7 ev/k 10 1764.7 0.9 1.189 1000 60 0.16 kg/s; 160 g/s Gemi Mkinlrı-OSS-18/0
FA ; ( ) FA m m 0.05 0. 16 0.008 kg/s; 8 g/s n ;, n N 0.008 1764.7 60 0.000544 kg/çevrim; 0.544 g/çevrim m 0.544 0.091g/çevrim-silinir 6 5. Dört-stroklu bir iesel motor bir elektrik inmometre ile test eilmekteir. Deney sırsın tmoser şrtlrı 15.7 o C ve 101. k' ır. Dinmometre üzerineki yük ren gücü için 55.84 N ve sürtünme gücü için 58.87 N eğerlerini vermekteir. Ykıt (Q H 46.64 MJ/kg).5 g/s kış hızın hrcnmktır ve AF 0' ir. Motorun evir hızı 119 ev/k' ır, silinir çı 10.65 mm ve strok 165.1 mm' ir. Dinmometre yükünü güce çeviren bğıntı şğı verilmekteir: Yük rm kw 1814,,, bsc, bme, T,,, eğerlerini heslyınız. b i m Çözüm: b 55.84 119.8 kw 1814 58.87 119 17 kw 1814 i b +.8 + 17 40.8 kw bsc b.5 600 85 g/kwh.8 n bme N πb 4 π (0.1065) L 4 0.1651 1000 1.89 litre.8 10 bme 119 1.89 60 145.4 k Gemi Mkinlrı-OSS-19/0
T πn.8 10 119 π 60 187 Nm ρ N i AF 0.5 50 g/s ρ i T ; 87 J/kgK 101. 10 ρ i 1. kg/m 87 ( 7.15 + 15.7) 50.17; %17 119 1. 1.89 60 m b i.8 0.579 40.8 Q H 1 bscq H 600 0.0 85 46.64 Gemi Mkinlrı-OSS-0/0