ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI DENEY FÖYÜ DENEY ADI İÇTEN YANMALI MOTOR TEST DENEYİ DERSİN ÖĞRETİM ÜYESİ DENEYİ YAPTIRAN ÖĞRETİM ELEMANI DENEY GRUBU: DENEY TARİHİ : TESLİM TARİHİ :
Motor Bilgisi: Doğada bulunan herhangi bir enerjiyi mekanik enerjiye (hareket enerjisine) çeviren makinelere motor denir. Benzinli, Dizel, LPG, Doğalgaz vb. yakıtlarla çalışan içten yanmalı motorlar, motorun silindiri içerisindeki yakıt-hava karışımının yanmasıyla meydana gelen ısının bir kısmı motorda güce dönüşerek ve aktarma organlarına iletilerek araçlar hareket ettirilir. Buhar Türbini, Pistonlu Buhar Makinesi ve Gaz Türbini gibi motorlara dıştan yanmalı motorlar denir. Su Türbini, Buhar Türbini, Hidrolik Motor, Pnömatik Motor ve Elektrik Motoru vb. birçok motor uygulamada sıkça kullanılmaktadır. Yakıtlarına Göre Motorlar: Silindir Dizilişlerine Göre:
Yanma sistemine göre: Dıştan Yanmalı Motorlar Çalışma zamanlarına göre: ki Zamanlı Motorlar: Motosiklet, testere ve kesicilerde kullanılır. Krank milinin bir tam devrinde bir iş çevrimi gerçekleşir. Krank milinin iki tam devrinde bir iş çevrim gerçekleşir.. gibi çogeniş bir uygulama alanına sahiptir. Otto Çevrimi Otto çevrimi kıvılcım ateşlemeli pistonlu motorlar için ideal çevrimdir. Fransız bilim adamı Beau de Rochas tarafından önerilen çevrimi kullanarak 1876 da ilk dört zamanlı motoru başarıyla gerçekleştiren Nikolaus Otto nun adını taşımaktadır. Kıvılcım ateşlemeli motorların çoğunda, piston her termodinamik çevrim için silindir içinde dört strok gerçekleştirir. Bu sırada krank mili ve bağlı olduğu volan da 2 devir yapmış olur. Bu motorlar dört zamanlı içten yanmalı motorlar olarak bilinirler. Teorik Otto Çevrimi Piston üst ölü noktada iken (a) noktasında Emme sübabı açılır. Piston ÜÖN dan AÖN ya doğru harekete geçer. Piston aşağı indikçe hacim büyümesi olacağından, basınç atmosfer basıncının altına düşer. Silindir içerisine atmosfer basıncı yardımıyla yakıt-hava karışımı dolmaya başlar. Piston AÖN ya geldiği anda (b) noktasında emme sübabı kapanır. Emme sübabının kapanması ile pistonun AÖN dan ÜÖN ya hareketiyle sıkıştırma başlar ve (c) noktasına kadar devam eder.
Bu noktada sıkıştırılmış olan karışım buji yardımıyla ateşlenir. Yanma sabit hacimde olur. Yanan karışımın basıncı artar (c-d). Artan bu basınç ile piston ÜÖN dan AÖN ya doğru hızla itilir. Piston (d) noktasından (e) noktasına gelinceye kadar basınç en düşük değerine ulaşır. Bu anda piston AÖN da iken egzoz sübabı açılarak yanmış gazların basıncı (e) den atmosferik basınca kadar düşer. Piston ÜÖN ya hareket ederek önündeki yanmış gazları süpürerek dışarı atar. Bu anda basınç, atmosferik basıncın bir miktar üzerindedir. Piston ÜÖN ya geldiğinde (a) bir çevrim tamamlanmış olur. Emme sübabı açılarak diğer bir çevrim başlar.
Sübab Zaman Ayar Diyagramının Çıkarılması Motorlardan maksimum güç elde edebilmek için sübablar tam üst ve alt ölü noktalarda çılmazlar. Motordan maksimum verim sağlayabilmek için zamanlar kaydırılır. Başka bir eyişle, emme ve egzoz sübabları tam üst ve tam ölü noktalarda açılıp kapanmaz. Emme Açılma Avansı: Egzoz strokunun sonlarına doğru daha strok tamamlanmadan silindir içindeki basınç atmosferik motorlarda açık hava basıncına indiği zaman emme sübabının açılmasıdır bu arada egzoz sübabı zaten açık olduğundan yanmış gazlar kendi basınçları ile dışarı çıkarken silindir içinde oluşan vakum ile dolgunun yeniden alınması sağlanır. Egzoz Açılma Avansı: Genleşme strokunun sonlarına doğru strok yolu bitmeden egzoz sübabının açılmasıdır. Aslına bakarsanız bu bir iş kaybı yaratsa da dolgu değişim olayının sürekliliği için geçerlidir. Bu silindir içindeki basınçtan açık hava basıncına düştüğünde gerçekleşir. Ateşleme Avansı: Sıkıştırma strokunun sonlarına doğru daha tam olarak üst ölü noktaya ulaşmadan ateşlemenin olmasıdır. Amaç tam yanmanın üst ölü noktadan sonra gerçekleşmesi içindir. Eğer maksimum basınç krank tam dik konumda iken uygulanırsa krank yuvaları piston pimi veya kol zarar görebilir. Ayrıca bu sayede vuruntu oluşması engellenir. Emme Kapanma Gecikmesi: Sıkıştırma strokunda açık hava basıncına ulaşılana kadar emme sübabının açık kalmasıdır bu arada yine vakum olduğundan emiş devam etmektedir çünkü piston alt ölü noktaya geldiğinde silindir tamamen dolmamıştır. Egzos Kapanma Gecikmesi: Emme strokunun başlarında yanmış gazların yeni dolgu ile atılması amaçlanır. Piston üst ölü noktada iken kapatılırsa içeride yanmış gazlar tamamen atılamamış olur bu ise emmede içeriye alınacak havanın miktarına etki eder.
Yakıtlarına göre motorlar, Dizel-Benzin-LPG li olmak üzere ayrılırlar. Benzinli motorun yakıtı benzin; Dizel motorun yakıtı Mazot (motorin); LPG'li motorun yakıtı ise LPG gazıdır. Silindir diziliş şekillerine göre motorlar: sıra tipi, v tipi, yıldız tipi, boksör tipi şeklindedir. Soğutma sistemine göre motorlar: su soğutmalı ve hava soğutmalı diye ikiye ayrılır. Yanma sistemine göre motorlar, içten yanmalı ve dıştan yanmalı diye ikiye ayrılır. Araçlardaki motorlar içten yanmalı motorlardır. İçten yanmalı motorlar ise, mazot, benzin ya da motorin yakarlar. Motorlar, çalışma zamanlarına göre, iki zamanlı ve dört zamanlı motorlar diye ikiye ayrılır. Benzinli motorlarda ateşleme, sıkıştırılmış benzin-hava karışımının buji ile ateşlenmesi ile olur. 4 zamanlı motorlarda 4 zaman, sırası ile şöyledir: Emme, sıkıştırma, ateşleme veya genişleme; iş zamanı da denir. Enjektörlerden püskürtülerek ateşleme yapılan motorlarda yakıt olarak motorin kullanılır. Katalitik konvertör kullanılan araçlarda yakıt olarak, kurşunsuz benzin kullanılır. Bir motorun bazı parçaları şunlardır: marş motoru, piston, segman, piston kolu, silindir kapağı, supap kapağı, eme manifoltu, egzost manifoltu, silindir gövdesi, silindir gömleği, karter, conta, külbütör, emme supapı, ekzost supapı, supap iteceği, krank mili, kam mili, volan dişlisi, eksantrik dişlisidir. Dizel motorda ise bunların dışında, mazot pompası (enjeksiyon pompası) ve enjektör de bulunur. Benzinli motorlarda, üsttekilerin dışında karbüratör, benzin pompası, buji, disribütör, bobin vardır. ATEŞLEME SİSTEMİ Benzinli motorun ateşleme siteminin bazı önemli parçaları şunlardır: Akü, kontak anahtarı, endüksiyon bobini, distribütör, buji ile distribütör içinde bulunan platin takımı, alçak yüksek gerilim kabloları kondansatör, tevzii makarasıdır. Bezinli motorlarda bujinin görevi ateşlemeyi sağlamaktır. Benzinli motorlarda bulunan distribütör' ün en önemli görevleri endüksiyon bobininden gelen yüksek voltajı bujilere dağıtmanın yanı sıra, platin ve meksefe yardımıyla yüksek voltajın oluşumunu sağlamak, ayrıca tevzii makarasıyla da elektrik dağıtımını sağlamaktır. Endüksiyon bobini aküden gelen voltajı 15.000-25.000 volta çıkarır. Bujilere ateşleme sırasına göre akım dağıtan distribütördür. Motor çalışmazken kontak anahtarı, ateşleme durumunda açık unutulursa platin ya da bobin yanabilir. Aracın belirli bir km.'sinden sonra bazı parçaları değişmelidir. Bunlardan biri platin ve bujidir. Ateşleme sistemi ayarlarından biri buji ayarı ve diğeri ise platin ayarı ile avans ayarıdır. Platin meme yapmış ise meksefe (kondansatör) yanabilir. Platin meme yaparsa zımparayla temizlenir.motorun çalışması sarsıntılı ise, sebebi buji kablolarından birinin çıkmış olması olabilir. Benzinli bir motorda normal yanma olmamasının sebeplerinden biri bujilerin normal ateşleme yapmaması, bir diğeri de platin ayarının bozuk olması ayrıca bujilerin kurum bağlanmış olmasıdır. Bujiler ayarsız ve aşınmış ise motor çekişten düşer. Buji ayarları yanlış yapılmış bir aracın egzost dumanı siyahtır. Motorun egzostundan siyah duman çıkması durumunda karışım oranı da kontrol edilmelidir.
YAKIT SİSTEMİ Benzinli motorun yakıt sisteminin parçalarından bazıları şunlardır: Yakıt deposu, yakıt pompası, yakıt göstergesi, karbüratör, hava filtresi, emme manifoltu. Dizel motorun yakıt sisteminin parçalarından bazıları şunlardır: yakıt deposu, besleme pompası, mazot filtresi, enjeksiyon pompası, enjektör, ısıtma kızdırma bujileri, yakıt göstergesi. Hava filtresinin görevi, karbüratöre giren havayı süzmek ve ve sessiz emiş sağlamaktır. Hava filtresinin tıkanmasını önlemek için basınçlı hava ile temizlemeliyiz. Öte yandan, hava filtresi tıkalı olan motor zengin karışımla çalışır. Filtre yine de temzilenmeden motor hala çalıştırılırsa motor boğulur. Karbüratör, emme manifoltu üzerindedir ve sadece benzinli motorlarda olur. Benzin-Hava karışımını ayarlar. Karbüratörün karıştırma oranı 1/15'tir. Jikle devresinin görevi, soğuk havalarda motorun çabuk çalışmasını sağlamaktır. Jikle devresi karbüratörde bulunur. Jikle kelebeği, karbüratörün hava giriş deliği önünde bulunur. Yağ filtresi yağı süzer ve temizler. Silindir içindeki yanmış gazlar egzost manifoldu ile dışarı atılır. Egzost susturucusu, basınçlı olarak çıkan yanlış gazların sesini azaltır. Eğer aracın egzostundan fazla ses çıkıyorsa susturucu patlak olabilir. Supap ayarı, en önemli motor ayarlarından biridir. Soğuk ve sıcak ayar olarak ikiye ayrılır. Bir aracı kış şartlarına hazırlarken en önemli noktalardan biri hava filtresini kışlık pozisyona almak ve otomatik jikle kışlık pozisyonuna çevirmektir. Araçta yakıt ikmali yapılırken motor stop edilir. Ayağımızı gaz pedalından çeksek bile motorun hala çalışmasını sağlayan devre rölanti devresidir. Yakıtın içinde toz-su-pislik vs. varsa motor tekleyerek çalışır. Yakıt sistemi ayarlarından biri rölanti ayarıdır. Boğulmuş bir motoru çalıştırmak için gaz pedalına sonuna kadar basılarak marş yapılır. Motor ısınıca stop ediyorsa karbüratöre de bakılmalıdır.
Araç kulanırken yakıt tasarrufu için hava filtresi temizlenmeli, Karbüratör ayarları yapılmalı, Jikle devresi açık unutulmamalıdır, Rölanti yüksek olmamalıdır, Eskimiş bujiler temizlenmeli, Lastik hava basınçları normal olmalıdır, Fren ayarlarının sıkı olmaması, Uygun viteste gidilmesi, Debriyaj kaçırması olmamalıdır, Saatte 90/100 km hızın geçilmemesi gerekmektedir. Aracın fazla yakıt yaktığını anlamak için eksozuna bakılır. Eğer egzost rengi siyahsa fazla yakıt yakıyor olabilir. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDİRİLMESİ Cihazlardan Ölçülen Değerler Motor devri Motor Yükü Yakıt tüketimi (d/d) (N) (L/d) 1000 1500 2000 2500 3000 Ölçülen Değerlerden Hesaplanan Motor Parametreleri Motor torku/md (Nm) Motor gücü/pe (kw) Özgül yakıt tük./sfc (kg/kwh) Motor torku / Md (Nm) Md = Yük x Kuvvet kolu (L), Nm L= 0,286 m Motor gücü / Pe (kw) Mdx n Pe, kw 9549 n: Motor devri Özgül yakıt tüketimi /sfc (kg/kwh) my sfc, kg/kwh Pe m y : Silindire alınan yakıt miktarını(kg/h) ρ benzin = 803 kg/m 3
İstenenler: Deneyin amacı, yapılışı, türüne ilişkin bilgi Motorlar hakkında genel bilgi Ölçülen ve hesaplanan değerlerin doldurulması Her ölçüm için hesaplamalar Grafikler Sonuç-Yorumlar (nedenleriyle) Deney Sonuçları