İÇTEN YANMALI BİR MOTORDA AŞIRI DOLDURMANIN MOTOR PERFORMANSINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ
Böylece hava ağırlığının, dolayısıyla hava içerisindeki oksijen miktarının artması yanma verimini yükseltecektir. Böylece oluşan ısı miktarı çoğalır, ısının indike güce dönüşen miktarı da artacağından motorun gücü de artar.
Bu çalışmada eie alınan test moturu önce aşırı doldurmasız olarak farklı devir kademelerinde test edilmiş ve sonuçlar kaydedilmiştir. Daha sonra aynı motor aşırı doldurmalı olarak tekrar test edilmiştir. Deneysel ve hesaplama sonuçları, aşırı doldurmanın bir dizel motorunun performansını önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir.
GİRİŞ
Bir motorun verebileceği maksimum güç, silindirlerde yakılan yakıt ve bu yakıtın yanmasını sağlayacak hava tüketimi ile orantılıdır. Normal emişli bir motorda silindire alınan hava miktarı, volümetrik verim kayıpları ile birlikte, piston tarafından boşaltılan kurs hacmi ile orantılıdır, içten yanma lı motorlarda, motorun ağırlık ve hacmini artırmadan çıkış gücünün belirli bir oranda artırılması ancak aşırı doldurma ile mümkündür Aşırı doldurma ile birim hacim ve ağırlıktan alınacak gücü artırıp, motor boyutlarını küçültürken verim artmakta, egzoz gazı kirleticilerinin miktarı azalmaktadır Dizel motorlarda aşırı doldurma ile egzos emisyonlarında düzelme görülmektedir. Aşırı doldurma ile hava fazlalık katsayısı büyüdüğünden, sıcaklık yükselmekte, tutuşma gecikmesi azalmaktadır. Bunun sonucu olarak egzoz emisyonundaki CO, HC, yüzdeleri düşmekte, yüksek sıcaklık sebebiyle, % NOx azalmaktadır. Bu çalışmada test motoru hem turbo-şarjlı hem de turboşarjsız çalıştırıldı Motor gücü ve egzoz emisyonları ölçülerek mukayese edildi. Çıkan sonuçlar grafik halinde verildi. Şekil l'de görülen basit turboşarj sisteminde atmosferden alınan hava, kompresörde sakıştınlarak basıncı P0ı'den Po2'ye sıcaklığı da T0|'den T02'ye yükseltilir. Daha sonra ara soğutucuda soğutulan hava motora gönderilir, silindiri terk eden egzoz gazları da ortalama bir basınç (P03) ve sıcaklıkta (T03) büyük bir manifolda veya küçük bir depo şeklindeki egzoz gaz alıcısına gider Daha sonra bu egzoz gazı egzoz gaz alıcısı ağzına konu-
Şekil 1. Deneyde kullanılan türboşarj sistemi.
lan türbinde, P04 geri basıncına kadar genişletilir. Burada kompresör, türbin tarafından çevrilmektedir. Mekanik kayıplarla birlikte kompresör işi türbin işine eşit olduğu zaman sistem dengededir.
Deneysel Çalışma
Deneysel çalışmalarda, turbo komp-resörlü ve ara soğutuculu Phaser 180 Ti (AS 950) motoru kullanıldı. Kompresör çıkış havası hava soğutmalı bir ısı değiştirici kullanarak 30 °C civarına indirildi.
Testler sırasında motor devri, tork ya kıt tüketimi ve emme manifoldu giriş basıncı ölçülerek kaydedildi. Deneyler üç devir aralığında (1000-1600-2600) gerçekleştirildi. Birinci bölümde motor, bu devir sayılarında teste tabi tutuldu. İkinci bölümde ise motorun türboşarj kısmı devre dışı bırakılarak yine test sonuçları kaydedildi. Deney sonuçları Tablo 1 de gösterilmiştir.
Moment değerleri ölçüldükten sonra gücün hesaplanmasında I nolu denklem kullanıldı
W= n.Md/9549 (KW) (1)
Motor gücü hesaplandığında
Normal emişli motor
1000 d/d W= 413.1000/9549 * 43,25 KW
1600 d/d W=463.1600/9549 * 77 KW
2600 d/d W= 480.2600/9549 * 130.69 KW
Turboşarjlı motor
1000 d/d W= 482.1000/ 9549 * 50,47 KW
1600 d/d W=540.1600/9549 * 90,48 KW
2600 d/d W=563.2600/9549 * 153,3 KW
Devir sayısı (d/d) |
Normal emişli motorun moment ölç. (Nm) |
Turboşarjlı motorun moment ölç.(Nm) |
1000 |
413 |
482 |
1600 |
463 |
540 |
2000 |
480 |
563 |
TABLO 1. Deneyde elde edilen moment değerleri
Normal emişli motorun yakıt tüketim süresi (sn/400 mi) |
Türbo şarjlı motorun yakıt tüketim süresi (sn/400 mi) |
38,1 (2600 d/d'da) |
39,9 (2600 d/d'da) |
42,7 (1600 d/d'da) |
44,6 (1600 d/d'da) |
TABLO 2. Deneyde elde edilen yakıt sarfiyatı değerleri
Şekil 3'de normal emişli ve turboşarj çalışma şartlarında motor gücünün devir sayısıyla değişimi görülmektedir. Şekil 4'de normal emişli ve turboşarj çalışma şartları altında, yakıt tüketiminin devir sayısıyla değişimi gözükmektedir.
Sonuç
Deneysel çalışmanın sonucunda, aşırı doldurmalı motor ile, normal emişli motorun deneysel sonuçları karşılaştırıldı. Aşırı doldurmalı motorda aynı şartlarda yaklaşık % 15-20 daha fazla güç üretti.
Büyük şehirlerimizi yaşanmaz hale getiren hava kirliliğinin % 20-25'i egzoz emisyonlarından kaynaklanan kirliliktir. Dizel motorlarında aşırı doldurma sistemi uygulamasıyla egzoz emisyonlarındaki CO, HC. NOx azalmaktadır. Aynı zamanda aşırı doldurma yakıt ekonomisi sağlamaktadır.
Teşekkür
Deneysel çalışmaların yapıldığı CHREYSLER A.Ş. işletmesine teşekkür ederiz.
Simgeler
W=Güç |KW)
n= I Motor devri (d/d)
Md=Tork iNm)
Kaynaklar
(1)Balcı M., İçten Yanmalı Motorlarda Aşırı Doldurma, Gazi Üniversitesi Yayınları, (1992)
(2)Borat O içten Yanmalı Motorlar Gazi Üniversitesi Yayınları, 1992.
CENK SAYIN, İBRAHİM KILIÇASLAN
Kocaeli Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi Bölümü