DİREKT PÜSKÜRTMELİ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR

Benzer belgeler
Benzinli Motor Yakıt Sistemleri

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA TEK NOKTA YAKIT ENJEKSİYON VE KARBÜRATÖR SİSTEMLERİNİN PERFORMANSA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

Bölüm 6 Emisyonların Kontrolu

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVAR DERSİ. Yakıt Püskürtme Sistemleri Deneyi

DİREKT PÜSKÜRTMELİ BENZİN MOTORLARI VE MİTSUBİSHİ METODU

Lpg İle Çalışan Benzinli Bir Motora Kademeli Dolgu Yapılmasının Performans Üzerindeki Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

DİREKT PÜSKÜRTMELİ BENZİNLİ MOTORLARIN TASARIM VE PERFORMANS AÇISINDAN İNCELENMESİ

Soru 5) Pistonun, silindir içersinde iki ölü nokta arasında yaptığı tek bir harekete ne denir? a) Çevrim b) Vakum c) Basma d) Zaman

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA SOĞUTMA SUYU SICAKLIĞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

SIKIŞTIRMA ORANININ BİR DİZEL MOTORUN PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİLERİ

Dizel Motorlarında Enjeksiyon Basıncı ve Maksimum Yakıt Miktarının Motor Performansı ve Duman Emisyonlarına Etkilerinin İncelenmesi

Diesel Motorlarında Doldurma Basıncının ve Egzoz Gazı Resirkülasyonunun Azot Oksit ve Partikül Madde Emisyonlarına Etkisi.

İÇTEN YANMALI MOTORLAR 2. BÖLÜM EK DERS NOTLARI

Dizel Motorlarında Yanma Odası İçerisine Su Püskürtmenin Egzoz Emisyonlarına Etkisi

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

Temel Motor Teknolojisi

Otto motorun kısmi yüklerinde teorik minimum yakıt tüketimi

DİZEL MOTORLARINDA EMİSYON (azot oksit) (NOx) KONTROL YÖNTEMLERİ

İçten yanmalı motorlarda temel kavramlarının açıklanması Benzinli ve dizel motorların çalışma prensiplerinin anlatılması

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

Termal Bariyer Kaplı Bir Buji Ateşlemeli Motora Su Enjeksiyonunun Motor Performans ve Egzoz Emisyonları Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Buji ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Hava Standart OTTO çevrimi) Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Dizel Teorik

Etanol Dizel Yakıt Karışımlarının Kısmi Homojen Dolgulu Bir Dizel Motorun Performansına Etkisi

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu

MOTORLAR. 1 Ders Adi: MOTORLAR 2 Ders Kodu: MAK Ders Türü: Seçmeli 4 Ders Seviyesi Lisans

DEĞİŞKEN SUPAP ZAMANLAMASININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ. * Ali AKBAŞ ** M. Sahir SALMAN

4. ELEKTRONİK YAKIT SİSTEMLERİ

Dizel Yakıtındaki Sıcaklık Değişiminin Püskürtülen Yakıt Miktarına Etkisi ve Dinamik Yakıt Sıcaklığı Kontrolü

Atık Kızartma Yağı Metil Esterinin Bir Dizel Motorunda, Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Buji ile Ateşlemeli Bir Motorda Çalışma Parametrelerinin Egzoz Emisyonlarına Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Investigation of the Effects of Water Fumigation on a SI Engine with MgO-ZrO 2 Thermal Barrier Layer

TECHNOLOGICAL APPLIED SCIENCES Received: June Habib Gürbüz Accepted: March 2010

Otto ve Dizel Çevrimlerinin Termodinamik Analizi. Bölüm 9: Gaz Akışkanlı Güç Çevrimleri

Suat SARIDEMİR 1 Bülent ERYAKALI 2 TÜRKİYE.

DİZEL MOTORLARINDA DİZEL YAKITI + LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONA ETKİSİ

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

Bir Dizel Motora Metanol Fumigasyonunun Performans ve Emisyonlara Etkisi

DĐZEL MOTORLARI YAKIT ENJEKSĐYON SĐSTEMLERĐNDEKĐ GELĐŞMELER

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA EMME SUPABI KALKMA MİKTARININ PERFORMANSA ETKİLERİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Orhan DURGUN İletişim Bilgileri Adres

Halit YAŞAR. Doç. Dr. Makina Mühendisliği Bölümü Otomotiv Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

Journal of ETA Maritime Science

KARBÜRATÖRLÜ MOTORA KARIŞIM İÇERİSİNE SAF OKSİJEN İLAVE EDİLMESİNİN MOTOR KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİSİ

Emme Havası Sıcaklığı ve Alkol-Benzin Karışımlarının HCCI Yanma Üzerindeki Etkilerinin incelenmesi

Benzinli Araç Bakımı Pazar Trendleri Teknik Trendler Problem Çözüm

EMME MANİFOLDUNDAKİ TÜRBÜLANS ARTIŞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİSİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ÇALIŞMA

Direkt Enjeksiyonlu Araçlara LPG Dönüşümü. Hazırlayan ve Sunan: Utku Beyaztaş Sercan Küçükbeycan

Atmosferik Sıcaklığın ve Basıncın Taşıt Performansına Etkileri

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA KISMİ GAZ KELEBEK AÇIKLIĞINDA LPG KULLANIMI ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

SIKIŞTIRMA ORANI DEĞİŞİMİNİN BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA YAKIT TÜKETİMİNE ETKİSİ

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA HAVA FAZLALIK KATSAYISININ NO EMİSYONU VE KATALİTİK KONVERTÖR VERİMİNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Bir Dizel Motorunda Kısmi ve Tam HCCI Uygulaması

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) April 2018

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 4.HAFTA

MPI Enjeksiyon Sistemli Araçlarda LPG ve Benzin Kullanımının Taşıt Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi

Yeni bir yanma odasına sahip benzin motorunda farklı sıkıştırma oranlarının ve ateşleme avanslarının performans ve emisyonlara etkisi.

8. Silindirlerin Düzenleniş Şekline Göre

BENZİN MOTORLARI. (Ref. e_makaleleri, Rafineri Prosesleri)

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

GÜNÜMÜZDE İÇTEN YANMALI MOTORLARDA HİDROJEN YAKITININ KULLANILMASI. Can HAŞİMOĞLU, Murat CİNİVİZ, Gürol UÇAR

Motor kullanıcısı açısından seçimi etkileyen faktörler:

PORT TIPI ETANOL YAKIT ENJEKSIYONLU HCCI MOTORUNDA MOTOR YÜK DEĞIŞIMININ YANMA KARAKTERISTIĞINE ETKISI

Aspir Biyodizelinde Farklı Enjektör Basınçlarının Motor Performansına Etkisi

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 3

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA ÇEVRİMSEL FARKLARIN ÖNEMİ

BÖLÜM 3 3. KADEMELİ DOLGULU MOTORLAR

DI Bir Dizel Motorunda Optimum Buhar Püskürtme Oranı ve Yakıt Püskürtme Zamanının Taguchi Metodu ile Deneysel Olarak Belirlenmesi

TAM YÜKTE ÇALIŞAN İNDİREKT PÜSKÜRTMELİ BİR DİZEL MOTORUNDA, DİZEL VE DİZEL-ETANOL YAKIT KARIŞIMLARININ PERFORMANS VE EMİSYON DEĞİŞİMLERİNE ETKİSİ

HCCI Bir Motorda Oktan Sayısının Yanma Karakteristiklerine Etkisi

İÇTEN YANMALI MOTORLARIN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ DİZEL MOTORLARI

EGR (Egzoz Gazı Resirkülasyonu) Sistemi :

ETANOL-BENZİN VE METANOL-BENZİN KARIŞIMLARININ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN YANMA PARAMETRELERİNE VE EGZOZ EMİSYONLARINA

FARKLI ALKOL YAKITLARIN BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN PERFORMANS, EMİSYON VE YANMA KARAKTERİSTİKLERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem.

Bir Dizel Motorda Yakıt Olarak Kullanılan Balık Yağı Metil Esteri Karışımlarının Motor Performans Ve Emisyonlarına Etkisi

Egzoz gazında bulunan ve havayı kirleten bileşenler egzoz emisyonları diye adlandırılır. Bu bileşenlerden bazıları şunlardır:

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA PROPAN VE FARKLI ORANLARDA PROPAN/BÜTAN KULLANIMININ PERFORMANSA ETKİLERİNİN DENEYSEL ANALİZİ

Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması Değerlerinin Motor Performansına ve Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA SIKIŞTIRMA ORANI DEĞİŞİMİNİN PERFORMANS PARAMETRELERİNE ETKİSİ

MM430 MOTORLAR MOTOR YAPISI

BENZİNLİ BİR MOTORDA BENZİN+LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONLARA ETKİSİ. Cenk SAYIN*, Mustafa ÇANAKÇI, İbrahim KILIÇASLAN ÖZET

Direkt enjeksiyonlu bir dizel motoruna buhar ve farklı yöntemlerle su gönderiminin performans ve NOx emisyonlarına etkilerinin incelenmesi

DÜŞÜK GÜÇLÜ BİR MOTORDA FARKLI SIKIŞTIRMA ORANLARINDA LPG KULLANIMININ PERFORMANS VE EMİSYONLARA ETKİSİ

BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA 3/4 KELEBEK AÇIKLIĞINDA MOTOR PERFORMANS VE EMİSYON PARAMETRELERİNİN DENEYSEL VE 1-B SAYISAL ANALİZ İLE İNCELEMESİ

1. BENZİN PÜSKÜRTME SİSTEMLERİ

Otomobillerde Servis, Bakım ve Onarımın Enerji Verimliliğine Katkıları

DİZEL MOTORLARI YAKIT ENJEKSİYON SİSTEMLERİNDEKİ GELİŞMELER

Marş Süresince Aktif Olan Daimi Kıvılcımlı Buji Devresi Tasarımının Dizel Motorlarında Kullanılması

Kullanımı: Motor sıcakken 6 Lt motor yağına 500 ml Ekonomizer eklenmesi önerilir.

LPG Yakıtlı Motorda Hava Fazlalık Katsayısı Değişiminin Açık Kaynak Kodlu Modelleme Aracı ile İncelenmesi

ALKOL-BENZİN KARIŞIMLARININ KULLANILDIĞI BİR TAŞITTA YANMA VERİMİNİN İNCELENMESİ

BİNEK ARAÇLARINDA SÜRÜŞ KOŞULLARININ KİRLETİCİ EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİ

MJS

Ulaştırma Sektörü ve Çevre Kirliliği

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Dietil Eter-Dizel Karışımlarının Direkt Enjeksiyonlu Bir Dizel Motorunun Performans ve Emisyonlarına Etkisi

Transkript:

SELÇUK TEKNİK ONLİNE DERGİSİ / ISSN 1302 6178 Volume 2, Number: 1 2001 DİREKT PÜSKÜRTMELİ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR Can ÇINAR Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Bölümü 06500 Beşevler/ANKARA ÖZET Direkt püskürtmeli buji ile ateşlemeli motorlar, düşük yakıt tüketimi, yüksek çıkış gücü ve egzoz emisyonlarında sağladığı avantajlarla, son yıllarda dünya otomotiv endüstrisi tarafından geliştirilmekte ve taşıtlarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, buji ile ateşlemeli motorlarda kullanılan direkt püskürtmeli yakıt sistemleri incelenmiş, alışılagelmiş emme kanalına yakıt püskürtmeli motorlarla karşılaştırmalar yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Buji ile ateşlemeli motor, direkt püskürtme, yakıt tüketimi, egzoz emisyonları DIRECT INJECTION SPARK IGNITION ENGINES ABSTRACT Direct injection spark ignition engines have been developed in recent years by world automotive industry for the purpose of fuel economy, improved output power and reduced exhaust emissions and have already been implemented in vehicles. In this study direct injection fuel systems in spark ignition engines was investigated and compared with conventional port fuel injected engines. Key Words: Spark ignition engine, direct injection, fuel consumption, exhaust emissions 1. GİRİŞ Günümüzde içten yanmalı motorlarda yapılan çalışmaların temelini, benzin motorlarının yüksek özgül çıkış gücü ile dizel motorlarının kısmi yüklerdeki yüksek veriminin bir araya getirilmesi oluşturmaktadır. Araştırmalar, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli motor yükünün gaz kelebeksiz kontrolü ile direkt püskürtmeli (DP) benzin motorlarında bu hedefin gerçekleştirilebileceğini ortaya koymuştur. Direkt püskürtmeli motorlarda yakıt, emme veya sıkıştırma zamanında direkt olarak silindirin içerisine püskürtülmekte ve karışım burada oluşturulmaktadır. Motor çıkış gücü, http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 1/12

silindir içerisine püskürtülen yakıt miktarı değiştirilerek ayarlandığından, bu motorlar dizel motorlarına benzemektedir. Silindirlere hava herhangi bir kısılmaya maruz kalmadan alındığı için pompalama işi en aza indirilmektedir. Karışım buji ile ateşlendiği için, dizel motorlarındaki gibi karışımın kendiliğinden ateşlenmesi şartlarının ortaya çıkmasına gerek yoktur (1 6). Ayrıca fakir çalışma şartları oluşturularak, özgül yakıt tüketimi azaltılmıştır. Kademeli dolgulu bu motorlarda, düşük ve orta yüklerde yakıt bujide kıvılcım çakmadan hemen önce silindir içerisine püskürtülmektedir. Bu durumda silindir içerisindeki yakıt/hava oranı değişmekte bujiye yakın yerlerde karışım zengin, silindirin diğer kısımlarında ise fakir olmaktadır. Dolayısıyla silindirin içerisi bütün olarak düşünüldüğünde motor fakir karışımla çalışmaktadır. Relanti çalışma şartlarında karışım oranı 1/40 lara kadar düşmektedir. Tam yük çalışma şartlarında ise yakıt silindir içerisine emme zamanında püskürtülmeye başlanmakta, böylece karışım homojen dağılımlı ve stokiyometrik oranda olmaktadır. DP motorlarda kademeli olarak yakıt, önce emme zamanında silindire püskürtülerek içeriye alınan hava soğutmakta ve volumetrik verimi arttırmaktadır (ön enjeksiyon). Esas püskürtme ise sıkıştırma zamanında piston üst ölü noktaya (ÜÖN) yaklaştığında, ateşlemeden hemen önce yapılmaktadır. Şekil 1 de görüldüğü gibi iç bükey piston tepesi sayesinde, buji çevresindeki yakıt miktarı yoğunlaştırılmakta (zengin karışım) ve iyi bir ateşleme sağlanmaktadır. Bu şekilde DP benzin motorları kısmi yüklerde çok fakir karışımlarda bile (40/1) çalışabilmektedir. 40 önce ÜÖN 30 önce ÜÖN 20 önce ÜÖN Şekil 1. Sıkıştırma zamanında silindir içerisine benzin püskürtülmesi DP benzin motorlarında, özel şekilli pistonlar ve emme manifoldlarının pistonlarla uygun şekilde eşlenmesiyle, yanma odasında türbülans oluşturularak yakıt ile hava mükemmel şekilde karışmaktadır. Böylece yanma verimi iyileşmekte, kirletici emisyonlar azalmakta ve yakıt/hava oranı çok geniş bir aralıkta değiştirilebilmektedir. Düşük relanti devirlerinde bile düzgün bir yanma sağlanmakta ve motor devri geniş bir aralıkta esnek bir şekilde http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 2/12

ayarlanabilmektedir. Alışılagelmiş motorlarla karşılaştırıldığında DP benzin motorları, relantide yaklaşık % 40 yakıt ekonomisi sağlamaktadır. Şekil 2. DP benzin motorları ile relanti çalışma şartlarında yakıt tüketimindeki azalma 2. DİREKT PÜSKÜRTMELİ BENZİN MOTORLARI DP ve emme kanalına yakıt püskürtmeli (EKYP) motorlar arasındaki temel fark karışımın hazırlanmasındadır (Şekil 3). Şekil 3. Direkt püskürtmeli ve emme kanalına yakıt püskürtmeli motorlar [7,8] EMKP motorda yakıt her bir silindirin emme portuna püskürtülür ve püskürtme ile yakıt/hava karışımının silindire alınması arasında bir zaman farkı vardır. Günümüz otomobil motorlarının büyük çoğunluğunda emme supabının kapanma zamanına kadar, supabının arkasına yakıt püskürtülmesi devam eder. Soğukta ilk hareket esnasında, emme supabı port yüzeylerinde sıvı yakıt taneciklerinin oluşturduğu geçici bir film veya birikinti oluşur. Bu durumda yakıtın dağıtılması gecikir ve yakıtın kısmi buharlaşmasından dolayı, doğal bir ölçme hatası olarak ideal stokiyometrik oranı yakalamak için püskürtülen yakıt miktarı önemli miktarda arttırılır. Bu yakıt birikintisi ve zaman http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 3/12

gecikmesi, motorun ilk 4 10 çevriminde kısmi yanma sebebiyle yanmamış hidrokarbon (HC) emisyonlarında önemli bir artışa sebep olur. Alternatif olarak yakıtın direkt olarak silindirlerin içerisine püskürtülmesi ile yakıtın port duvarlarını ıslatması problemi tamamen ortadan kaldırılmıştır. Ayrıca yakıtın silindir içerisine gönderilme zamanı kısalmakta ve her bir yanma olayı için yakıt çok daha hassas bir şekilde ölçülebilmektedir. Herhangi bir çevrimde silindirlere giren gerçek yakıt miktarı direkt enjeksiyon sistemi ile EKYP sistemlerine göre, çok daha gerçekçi bir şekilde kontrol edilebilmektedir. DP motorlarda, karışım daha fakir, yakıt/hava karışımının silindirden silindire değişimi daha az ve özgül yakıt tüketimi daha düşüktür. Ayrıca, soğukta ilk harekette yanmamış HC emisyonları daha az ve motorun geçiş tepkisi daha iyidir. DP sisteminde yakıt basıncı daha yüksek olduğundan, EKYP motorlara göre silindir içerisinde daha iyi atomize olmakta ve özellikle soğuk çalışma şartlarında yakıtın çok daha iyi buharlaşması sağlanmaktadır. DP yakıt sisteminde, ortalama tanecik boyutu 16 mikron iken, EKYP sisteminde 120 mikron olmaktadır. DP benzin motorlarında yakıtın silindir içerisine direkt olarak püskürtülmesi, yakıt filmi oluşması problemini tamamen ortadan kaldırmamaktadır. Piston tepesinde ve yanma odasının diğer yüzeylerinde oluşan ıslaklık, geçici film oluşumu ve buharlaşmanın değişimi bakımından önemlidir [1]. DP yakıt sistemi, port duvarlarının ıslanması probleminin dışında, EKYP motorlardaki bir çok sınırlamaları ortadan kaldırmaktadır. Şekil 4 de DP ve EKYP motorlarda, motor çalışana kadar püskürtülmesi gereken yakıt miktarları görülmektedir [9]. DP yakıt sisteminde motorun ilk harekete geçmesi için gerekli olan yakıt miktarı çok daha azdır ve ortam sıcaklığı azaldıkça bu farkta büyümektedir. Şekil 4. DP ve EKYP yakıt sistemlerinde, farklı ortam sıcaklıklarında motorun ilk harekete geçmesi için gerekli yakıt miktarı [9] EKYP motorlarda diğer bir sınırlama da, yük kontrolünün kelebek vasıtası ile yapılmasıdır. EKYP motorlarda kelebek http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 4/12

ile yük kontrolü geçerliliği kabul edilmiş ve güvenli bir mekanizma olmasına rağmen, kısılma ile meydana gelen kayıplar önemli boyuttadır. Düşük motor yüklerinde, yük seviyesini ayarlamak için kelebeğinin kısılması ile pompalama kayıpları ve termik verimde azalma meydana gelmektedir. Günümüz EKYP motorları hala yük kontrolü için kelebek kullanmaktadırlar. Ayrıca bu motorlarda emme portunda sıvı yakıt filmi oluşumu devam etmektedir. Bu iki temel çalışma gereksinimi, EKYP motorlarda yakıt ekonomisi ve emisyonlara karşı yapılan çalışmaların önünde büyük engel oluşturmaktadır. EKYP motor teknolojisinde sürekli iyileştirmeler yapılsa da, hem yakıt ekonomisi hem de emisyonları birlikte iyileştirmek mümkün gözükmemektedir. DP motorlarda teorik olarak, hem bu iki önemli problem ortadan kaldırılmakta hem de performans sınırları genişletilmektedir. DP motorların EKYP motorlara teorik olarak üstünlükleri aşağıda özetlenmiştir: Yakıt ekonomisinde iyileşme (% 25 e ulaşan potansiyel iyileşme) pompalama kayıplarında azalma ısı kayıplarında azalma daha yüksek sıkıştırma oranı (emme esnasında püskürtme ve yakıtın buharlaşması ile silindirdeki havanın soğutulması motorun vuruntu temayülünü azaltmaktadır. Bu durum, yüksek sıkıştırma oranı ve yanma veriminde iyileşme sağlamaktadır) Şekil 5. DP ve EKYP motorlarda sıkıştırma oranı değişimi daha düşük oktan sayılı benzin gereksinimi (emme esnasında püskürtme ile dolgunun soğutulması) volumetrik verimde artış (emme zamanında püskürtme ve yakıtın buharlaşması ile dolgunun http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 5/12

soğutulması, ayrıca yukarıya doğru ve düz emme portları daha iyi hava akışı sağlanarak volumetrik verimde artış sağlanmaktadır) (Şekil 6) Şekil 6. DP ve EKYP motorlarda volumetrik verim değişimi [10] taşıtın yavaşlaması sırasında yakıt kesme (manifoldda yakıt filmi oluşmamakta) motor performansında artış (EKYP motorlarla karşılaştırıldığında, DP motorlar bütün motor devirlerinde yaklaşık % 10 daha yüksek çıkış gücü ve motor momenti sağlar) Şekil 7. DP yakıt sistemleri ile motor gücü ve momentte iyileşme [11] İyileştirilmiş geçiş tepkisi http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 6/12

Taşıtın ivmelenmesi esnasında zengin karışım gereksiniminin azaltılması daha iyi taşıt ivmelenmesi (DP motorlar çok yüksek ivmelenme yeteneğine sahiptir) Şekil 8. Taşıtın ivmelenmesi yönünden DP ve EKYP motorların karşılaştırılması [10] Daha kusursuz yakıt/hava oranı kontrolü daha çabuk ilk hareket soğukta ilk harekette daha az ek yakıt ihtiyacı Daha geniş egzoz gazı resirkülasyonu (EGR) tolerans sınırı Emisyon yönünden sağlanan avantajlar soğukta ilk harekette yanmamış HC emisyonlarının azaltılması daha az karbondioksit (CO 2 ) emisyonları Common rail DP enjeksiyon sistemlerinde enjeksiyon basıncının, EKYP sistemlere göre önemli ölçüde büyük olması hem yakıtın atomizasyon derecesini hem de buharlaşma hızını arttırmaktadır. Böylece, bir veya ikinci enjeksiyondan sonra fazla yakıt gerektirmeden, yanma daha kararlı hale gelmektedir. Bu sebeple, DP motorlarda soğukta ilk harekette oluşan yanmamış HC emisyonları, kararlı çalışma şartlarındaki seviyeye yaklaşabilmektedir. Prototip bir Nissan DP motorunda soğukta ilk çalıştırmada oluşan yanmamış HC emisyonları, EKYP motora göre % 30 daha düşük çıkmıştır [12]. DP yakıt sisteminin diğer bir avantajı da yavaşlama esnasında yakıtın kesilmesidir. Bu sistem hem yakıt ekonomisinde, hem de yanmamış HC emisyonlarında önemli bir iyileşme sağlamaktadır. EKYP motorlarda yavaşlama esnasında yakıt kesilecek olursa, emme portunda oluşan yakıt filmi tabakası azalacaktır. Bu durumda, yanma birkaç çevrim boyunca fakir karışımla olacağından genellikle geri tepme meydana gelir. Bu http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 7/12

yüzden yavaşlamada yakıt kesme sistemi EKYP motorlarda uygulanabilir değildir. EKYP motorların da DP motorlara göre bazı sınırlı avantajları vardır. EKYP motorlarda emme sistemi bir ön buharlaşma odası olarak görev yapar. Yakıt silindir içerisine direkt olarak püskürtüldüğünde, karışımın hazırlanma zamanı önemli ölçüde azalmaktadır. Sonuç olarak, yakıt spreyinin atomizasyonu, püskürtme ve ateşleme zamanları arasındaki sınırlı zamanda yakıtın buharlaşmasına yetecek kadar iyi olmalıdır. Buharlaşmamış yakıt damlacıkları, yayılan alev dalgasına kapılarak yanmamış HC emisyonu olarak ortaya çıkacaktır. Ayrıca, silindir içerisine direkt olarak püskürtülen yakıt piston tepesine veya silindir duvarlarına beklenmedik bir şekilde çarpabilir. Eğer motor tasarımında bu faktörler ortaya konulmazsa, yanmamış HC ve partikül emisyonu seviyesinin artması ve silindirlerin aşınması, iyi tasarlanmış bir EKYP motorundan daha fazla olabilir. DP motorların sağladığı önemli avantajların yanında, çözüm bekleyen bazı problemleri vardır. Bunlar, aşağıda sıralanmıştır. Bütün çalışma aralıklarında karışım oluşturma zorlukları, Kademesiz yük değişimleri için karmaşık kontrol sistemleri gereksinimi, Enjektörde yüksek oranda birikinti oluşumu, Kısmi yüklerde yüksek oranda yanmamış HC emisyonları oluşumu, Tam yük çalışma koşullarında daha yüksek oranda (azot oksit) NO x emisyonları, Kısmi yük çalışma şartlarında bölgesel NO x oluşumunda artış, Tam yük çalışma şartlarında is oluşumu, Partikül emisyonlarında artış, 3 yollu katalizör kullanımında verim düşmesi, Yüksek basınç ve yakıtın yağlama özelliğinin az olması sebebiyle yakıt sistemi elemanlarında çabuk aşınma, Silindir aşıntısının artması, Enjektörler ve yakıt sisteminin diğer elemanları için elektrik güç ihtiyacında artış. http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 8/12

Bütün bu problemlerine rağmen, geliştirilmiş EKYP motorlarla karşılaştırıldığında DP benzin motorları gelecek için yeni bir ufuk açmaktadır. Bu motorlarla hem yakıt ekonomisi, hem de yanmamış HC emisyonlarındaki azalma aynı anda sağlanabilmektedir [1]. 3. DİREKT PÜSKÜRTMELİ MOTORLARDA YAKIT SİSTEMİ İçten yanmalı motorlarda yük kontrolü için gaz kelebeğinin bertaraf edilmesi, volumetrik verimde artış ve pompalama kayıplarında önemli miktarda azalma sağlamaktadır. Bu yöntem dizel motorlarında başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Buji ile ateşlemeli motorlarda bütün çalışma koşullarında hava ile yakıtın istenilen oranda karışması bir çok bağımsız değişkenden etkilendiği için karışımın yanma odasında hazırlanması oldukça zordur. Başarılı bir yanma sisteminin geliştirilmesi yakıt enjeksiyon sisteminin optimum tasarımına ve silindir içi akış alanı ve yanma hızının kontrolü için sistem elemanlarının iyi bir şekilde eşlenmesine bağlıdır. Motorun bütün çalışma koşullarında yakıt spreyi çok iyi atomize olmalıdır. Verimli bir yanma için sprey geometrisi çok önemlidir [13]. Kelebeksiz, kısmi yük çalışma şartlarında DP yakıt sistemi, sıkıştırma zamanının sonunda silindir içerisindeki 1 Mpa basınca kadar, hızlı bir şekilde enjeksiyon sağlayabilmelidir. Yakıt enjeksiyon basıncı, etkin bir atomizasyonu ve dağılımı sağlaması bakımından büyük önem taşımaktadır. Gereğinden daha yüksek yakıt enjeksiyon basıncı, ortalama yakıt spreyi çapını düşürür. Çok yüksek basınç (örneğin 20 MPa) atomizasyonu kuvvetlendirir ancak çoğunlukla yakıtın silindir duvarlarını ıslatmasına neden olur. Yakıt basıncı DP benzin motorlarında 4 13 Mpa arasında olmalıdır. Bu basınç 0,25 0,45 Mpa olan EKYP motorlara göre çok yüksektir. DP motorlarda enjektör ve yakıt pompasından kaynaklanan gürültü seviyesinin azaltılması çalışmaları devam etmektedir. DP uygulamalarının çoğunda, sabit yakıt enjeksiyon basınç hattı common rail kullanılmaktadır. Farklı motor yük aralıklarında, farklı yakıt spreyleri sağlamak ve enjektörün lineer dinamik aralık gereksinimi azaltmak için alternatif bir metot olarak değişken yakıt enjeksiyon basıncı uygulamaları da kullanılmaktadır [14,15]. DP motorlarda yakıt enjeksiyon sistemleri hem kısmi yüklerde aşırı fakir karışım oranları, hem de tam yükte emme zamanı esnasında başlayan enjeksiyonla homojen dağılımla stokiyometrik karışım sağlamalıdır. Dizel ve EKYP benzin motorlarıyla karşılaştırıldığında, bu yakıt sisteminin gereksinimleri çok karmaşıktır. Yapılan son çalışmalarda elektromanyetik olarak tahrik edilen enjektörlerle common rail enjeksiyon sistemlerinde bütün bu şartlar yerine getirilebilmektedir [16 20]. DP bir motorda common rail yakıt sisteminin elemanları Şekil 9 da görülmektedir. http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 9/12

Şekil 9. Direkt püskürtmeli benzin motoru sistem şeması [21] Günümüz kontrol sistemleri, karışımın hazırlanması ve kontrolü için karmaşık görevleri yerine getirebilmektedir. Örnek olarak, Toyota DP D 4 yanma sistemi, iki aşamalı enjeksiyon stratejisi ile kısmi ve tam yük çalışma şartları arasında geçişi iyileştirmiş, yakıt tüketimi % 30 azaltılmış ve taşıtın ivmelenmesi % 10 arttırılmıştır [22,23]. Mitsubishi DP motorlarla % 20 25 yakıt ekonomisi, % 20 daha az CO 2 emisyonları ve % 10 daha fazla çıkış gücü sağlamaktadır. Ayrıca, Mitsubishi firması DP motorlarında kullandığı, genişleme zamanında enjeksiyon ile egzoz sıcaklığını arttırarak, soğukta ilk çalıştırmada katalist etkinliğini hızlandırmaktadır [22,24,25]. 4. SONUÇLAR Direkt püskürtmeli benzin motorları hem yakıt ekonomisi, hem de egzoz emisyonlarında sağladığı faydalarla giderek yaygınlaşmaktadır. Mitsubishi,Toyota, Nissan, Mercedes ve Renault gibi otomotiv firmaları DP benzin motorlarını kullanmakta ve geliştirmektedir. Nasıl ki karbüratörlerin yerini port yakıt enjeksiyon sistemleri almışsa, gelecekte bu sistemlerin yerini de DP motorların alması beklenmektedir. KAYNAKLAR 1. Zhao, F., Lai, M. C., Harrington, D. L., Automotive Spark Ignited Direct Injection Gasoline Engines, Progress in Energy and Combustion Science, USA, 1999. 2. Baranescu, G. S., Some Characteristics of Spark Assisted Direct Injection Engine, SAE Paper, No: 830589, http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 10/12

1983. 3. Duggal, V. K., Kuo, T.W. and Lux, F. B., Review of Multi Fuel Engine Concepts and Numerical Modeling of In Cylinder Flow Processes in Direct Injection Engines, SAE Paper, No: 840005, 1984. 4. Enright, B., Borman, G. and Myers, P. P., A Critical Review of Spark Ignited Diesel Combustion, SAE Paper, No: 881317, 1988. 5. Lida, Y., The Current Status and Future Trend of DISC Engines, Preprint of JSME Seminar (in Japanese), No: 920 48, 1992. 6. Wood, C. D., Unthrottled Open Chamber Stratified Charge Engines, SAE Paper, No: 780341, 1978. 7. Zhao, F., Lai, M. C. and Harrington, D. L., A Review of Mixture Preparation and Combustion Control Strategies for Spark Ignited Direct Injection Gasoline Engines, SAE Paper, No: 970627, 1997. 8. Ohyama, Y., Nogi, T. and Ohsuga, M., Effects of Fuel/Air Mixture Preparation on Fuel Consumption and Exhaust Emission in a Spark Ignition Engine, ImechE Paper, No: 925023, C389/232, 1992. 9. Nohira, H., Development of Toyota s Direct Injection Gasoline Engine, Proceeding of AVL Engine and Environment Conference, 1997. 10. www.mitsubishi motors.co.jp/inter/technology/gdi 11. Denson, T., Automobile Electrical and Electronic Systems, Second Edition, SAE International, 2000. 12. Takagi, Y., The Role of Mixture Formation in Improving Fuel Economy and Reducing Emissions of Automotive S.I. Engines, FISITA Technical Paper, No: P0109, 1996. 13. Kume, T., Iwamoto, Y., Lida, K., Murakami, M., Akishino, K. and Ando, H., Combustion Control Technologies for Direct Injection SI Engine, SAE Paper, No: 960600, 1996. 14. Pischinger, F. and Walzer, P., Future Trends in Automotive Engine Technology, FISITA Technical Paper, No: P1303, 1996. 15. Pontoppidan, M., Gaviani, G. and Marelli, M., Direct Fuel Injection, a Study of Injector Requirements for Different Mixture Preparation Concepts, SAE Paper, No: 970628, 1997. 16. Buchheim, R. and Quissek, F., Ecological and Economical Aspects of Future Passenger Car Powertrains, FISITA Technical Paper, No: P1404, 1996. http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 11/12

17. Ronald, B., Helmut, T. and Hans, K., Direct Fuel Injection a Necessary Step of Development of the SI engine, FISITA Paper, No: P1613, 1996. 18. Mccann, K. A., MMC Ready with First DI Gasoline Engine, WARD s Engine and Vehicle Technology Update, 1995. 19. Pontoppidan, M., et al., Experimental and Numerical Approach to Injection and Ignition Optimization of Lean GDI Combustion Behavior, SAE Paper, No: 1999 01 0173, 1999. 20. Yang, J. and Anderson, R., Use of Split Fuel Injection to Increase Full Load Torque Output of a Direct Injection SI Engine, SAE Paper, No: 980495, 1998. 21. Preussner, C., Doring. C., Fehler, S. and Kampmann, S., GDI: Inter action Between Mixture Preparation Combustion System and Injector Performance, SAE Paper, No: 980498, 1998. 22. Ando, H., Mitsubishi GDI Engine Strategies to Meet the European requirements, Proceedings of AVL Conference on Engine and Environment, vol. 2, 1997. 23. Pontoppidan, M. et al., Experimental and Numerical Approach to Injection and Ignition Optimization of Lean GDI Combustion Behavior, SAE Paper, No: 1999 01 0173, 1999. 24. Ando, H. et al., Combustion Control for Mitsubishi GDI Engine, Proceedings of the Second International Workshop on Advanced Spray Combustion, Hiroshima, Japan, 24 26 November, Paper No: IWASC9820, 1998. 25. Kuwahara, K. et al., Two Stage Combustion for Quick Catalyst Warm Up in Gasoline Direct Injection Engine, Proceedings of the Fourth International Symposium, COMODIA 98, 1998. http://alaeddin.cc.selcuk.edu.tr/~tekbil/haziran_eylul2001/can_cinar/can_cinar.htm 12/12