içten yanmalı mot. çalışma prensipler

MOTORLU ARAÇLAR TEKNOLOJİSİ ALANI

http://www.motorsitem.tr.gghttp://www.aracteknolojisi.tr.gg

İÇTEN YANMALI MOTORLARINÇALIŞMA PRENSİPLERİ

TEKNİK TERİMLERMaddeMadde Genel anlamda, uzayda yer kaplayan ve

ağırlığı olan her şeye madde denir. Maddenin bir fiziksel yapıdan farklı bir fiziksel yapıya dönüşmesine maddenin hal değişikliği denir.

Örneğin; su soğutulursa donar, ısıtılırsa buharlaşır.

CisimCisim Maddenin şekil almış haline cisim denir.

Yakıtın yanması için kullanılan oksijeni bulundurur. ( 0.79 N, ~0.21 O)

HavaHava

MotorinMotorin Hidrojen (H) ve Oksijen’den (O) oluşan, yanmada kullanılan petrol türevidir.IsıIsı Bir enerji çeşididir. Birimi ise Joule’dir. 239 gr

suyun sıcaklığını 1o attırmak için gerekli ısıya 1 joule denir.

GenleşmeGenleşme Madde veya cisim moleküllerinin hareketlerinin hızlanmasıdır.

Sıcaklık (t)Sıcaklık (t) Isı enerjisi ile değiştirilebilen bir büyüklüktür. Birimi santigrat derecedir. (oC) ile gösterilir. Termometre ile ölçülür.

Maddelerde genellikle ısı ve sıcaklık yükseldiğinde genleşme olur. Genleşme hacimsel bir büyümedir. Çubuk şeklindeki maddelerde boyuna uzama daha belirgin olarak görülür. Genleşme, maddelerin malzeme yapısına bağlıdır.

Maddelerin Maddelerin genleşmesigenleşmesi

Kuvvet (F)Kuvvet (F) Bir cismin bulunduğu konumunu ve şeklini değiştiren etkiye kuvvet denir. Birimi Newton’ dur (N) ile gösterilir. 1 Kg = 9,81 N

Ağırlık (G)Ağırlık (G) Yer çekim kuvvetinin maddelere uyguladığı etkiye denir.

Birimi gram’ dır. Genellikle kilogram olarak kullanılır ve Kg ile gösterilir.

Cisimlerin yön ve hız değişikliklerine karşı gösterdikleri dirence atalet denir.

AtaletAtalet

Basınç (P)Basınç (P) Birim yüzeye etki eden dik kuvvetlere basınç denir.

Birimi bar, atm, kg/cm2 olarak kullanılır.

1 Bar ~ 1 Atm = 1,033 Kg/cm2

1 Bar = 14.5 Psi1 Atm= 14.7 Psi

Tatbik edilen bir kuvvet etkisi ile cisimlerin yer değiştirmelerine iş denir. İş kaldırma, itme ve çekme şeklinde olur.

İş = Kuvvet . Yol kgm

İşİş

GüçGüç Güç konu olduğunda işin yapıldığı zaman dikkate alınır. Yani birim zamanda yapılan işe güç denir.

işGüç = Zaman Kuvvet . Yol Zaman

= kgm / sn

Havanın ağırlığına yer çekiminin etkisidir. Deniz seviyesinde 1,033 Kg/cm2 ye eşittir.

Yaklaşık olarak 1 Kg/cm2 olarak alınabilir. Atmosfer basıncı, deniz seviyesinden yukarılara çıkıldıkça azalır. (10.000 m’de 0.35 kg/cm2)

Atmosfer Atmosfer basıncıbasıncı

VakumVakum Vakum, gerçekte havanın yokluğu olarak ifade edilir. Ancak motorlarda silindir içerisindeki basıncın atmosfer basıncından düşük olması olarak kullanılabilir.

Devir (rpm, d/d)Devir (rpm, d/d) Bir cismin belirli bir noktadan başlayarak dairesel olarak bir tur atmasıdır.

Birimi devir/dakikadır. (d/d) olarak gösterilir.

Motorlarda tork ve güç Motorlarda tork ve güç

Pistonu iten kuvvetin artması yanma odasındaki basınca bağlıdır. Bu basınç ana hatları ile motorun devrine, sıkıştırma oranına, silindir içerisine alınan yakıt-hava karışımının miktarına ve yanma verimine bağlıdır. Bu kuvvetin artışı, krank miline uygulanan momenti artırır.

Moment ile güç karıştırılmamalıdır. Motor momenti, devir yükseldikçe belirli bir devire kadar artar ve bu devirden sonra motor devri artırılmaya devam edilirse moment azalmaya başlar. Bunun sebebi hacimsel verimin azalması olarak değerlendirilebilir.

Moment (Tork) (T) Moment (Tork) (T)

Bir kuvvetin, bir cismi bir eksen etrafında döndürebilmesidir. Burma veya döndürme kuvveti de denir. Birimi Nm’ dir. T = F X L

T = Tork (Nm) F = Kuvvet (N) R = Eksenler arası mesafe (m)

Beygir gücü Beygir gücü

Yaklaşık olarak 1 saniyede 75 kilogramlık ağırlığı 1 metre yüksekliğe kaldırabilen kuvvete 1 beygir gücü denir.

1 Kw = 1.36 BG 1 BG = 75 kgm

Strok

Piston hareketinin en alt nokta ile en üst nokta arasındaki mesafeye denir

Ü.Ö.N. (Üst Ölü Nokta)Ü.Ö.N. (Üst Ölü Nokta)

Pistonun silindir içerisinde çıkabildiği ve yön değiştirmek için bir an durakladığı en üst noktaya denir

A.Ö.N. (Alt Ölü Nokta)

Pistonun silindir içerisinde inebildiği ve yön değiştirmek üzere bir an durakladığı en alt noktaya denir.

SilindirSilindir hacmihacmi

Pistonun, silindir içerisinde A.Ö.N.’dan Ü.Ö.N.’ya çıkarken boşalttığı hacme denir.

Sıkıştırma Oranı

Silindir hacmi (Vh) + Yanma odası hacmi (Vc) Sıkıştırma Oranı =

Yanma odası hacmi (Vc)

750 cc+50cc

50cc

800

50= =

16

1

Yanma odası hacmiYanma odası hacmi

Piston ÜÖN ya ulaştığında silindir içinde kalan hacme denir.

DÖRT ZAMANLI ÇEVRİM

Emme ZamanıEmme Zamanı

Silindir içerisindekiIsı 60-100oCBasınç 1 atm altında

Volümetrik VerimeTesir Eden Faktörler

1-Hava filitresi2-Emme manifoldu3-Emme supabı4-Artık gazlar

Silindire giren taze hava miktarıVolümetrik Verim = Silindir hacmi

Sıkıştırma zamanıSıkıştırma zamanı

Silindir içerisindeki Isı 500-700oCBasınç 24.5-52.0 kg/cm2

Dizel motorlarında sıkıştırma oranı1/12 - 1/22 arasındadır

Güç ZamanıGüç Zamanı

Silindir içerisindeki Isı 1600-1700oC Basınç 24.5-52.0 kg/cm2

Yanma sonunda silindir içindeki basınç 2.5 kg/cm2 ye düştüğü zaman eksoz supabı açılarak yanmış gazlar kendiliğinden dışarı çıkmaya başlar

Eksoz ZamanıEksoz Zamanı

Silindir içerisindeki Isı 800-1000oCBasınç 1 atm den fazla

Emme Sıkıştırma Güç Eksoz

İKİ ZAMANLI ÇEVRİMİKİ ZAMANLI ÇEVRİM

İki Zamanlı Dizel Motorlarıİki Zamanlı Dizel Motorları

SüpürmeSüpürme SıkıştırmaSıkıştırma Ateşleme Ateşleme GenleşmeGenleşme Eksoz Eksoz

Aşırı DoldurmaAşırı Doldurma Silindire harici bir kompresörle daha fazla hava basıldığı takdirde gücün arttırılacağı aşikardır. Buna aşırı doldurma denir.

Aşırı doldurmada basınçlı hava ya motorla tahrik edilen rotatif bir körükle, ya da eksoz gazlarının çevirdiği bir türbinle tahrik edilen santrifüj bir kompresörle (turboşarj) temin edilir.

Mekanik doldurucular motor gücüne fazla bir katkıda bulunamazlar çünkü motordan fazla güç çekerler. Buna mukabil turboşarjlar eksoz gazları ile tahrik edildiklerinden motora daha fazla güç temin ederler. Genellikle bir motorda fazla tadilat yapmadan % 25-30 güç artırması temin edecek şekilde aşırı doldurma yapmak mümkündür.

BlowerBlower

TurboşarjTurboşarj

l- Manifold ısıtıcıları (emme havasını ısıtmak için) a- Alevli2- Kızdırma bujileri a-Yanma odasında kızgın tel tipi b-Yanma odasında kalem tipi3- Fitil (küçük stasyoner dizellerde)4- Daha kuvvetli hızlı marş motorları

a- Benzin motorub- Hava veya hidrolik motoru

5-Eter koklatma düzenleri

İlk hareket kolaylık sistemleri

Alevli manifold ısıtıcısı

Kızgın tel

Kızdırma bujisi

Eter koklatma düzeniEter koklatma düzeni

Yanma OdalarıYanma Odaları

1- Açık yanma odalı motorlar

a- Direkt püskürtmeli motorlar

2- Bölünmüş yanma odalı motorlar

a- Ön yanma odalı motorlar

b- Türbülans odalı motorlar

Açık Yanma Odalı Motorlar (Direkt Püskürtmeli)

Ön Yanma Odalı MotorlarÖn Yanma Odalı Motorlar

% 25-40

Türbülans Odalı MotorlarTürbülans Odalı Motorlar

% 50-80

1- Silindir çapı 150 mm’den daha büyük olan motorlarda kullanılır

2- Sınırlı türbülans imkanları ile sabit devirlerde kullanılmaya daha müsaittirler 3- İnce delikli enjektör kullanıldığı için yakıt cinsine ve bakıma daha çok ihtiyaç duyarlar

4- Bütün yakıt ana yanma odasına püskürtülüp yakıldığından daha sert ve vuruntulu çalışır

5- İlk hareketleri daha kolaydır

6- Yakıt sarfiyatları düşüktür

Açık yanma odalı motorlarAçık yanma odalı motorlar

Değişik yanma odalarında kullanılan kızdırma bujileri

Bölünmüş yanma odalı motorlarBölünmüş yanma odalı motorlar

1- Yakıt cinsine hassas değildir

2- Yanma kademeli olduğundan motor yumuşak çalışır 3- Yakıt sarfiyatları yüksek ve silindir hacmi başına elde ettiği güç daha düşüktür

4- Türbülans odalı motorlar yakıt cinsine hassastır ve yüksek devirlerde çalışmaya uygundur

5- Bütün bölünmüş yanma odalı motorlar değişik devir sayılarında çalışmaya elverişlidir

Motor DiyagramlarıMotor Diyagramları

Motorlarda dört zaman oluşurken silindir içindeki basınçların atmosferik basınca göre farklarını göstermek amacı ile çizilen diyagramlara, motor diyagramları denir. Bu diyagramların çiziminde indikatör aleti adı verilen aletten yararlanılır.

indikatör aletiİndikatör aleti ile çizilen diyagramlardan yararlanarak; subapların açılıp kapanma durumları, püskürtmenin zamanında olup olmadığı, motorun kompresyon durumu öğrenilir ve iç güç hesaplanır.

Motor diyagramları

Teorik diyagramlar ve Pratik diyagramlar olarak iki grupta incelenir

Benzinli motorun teorik ve pratik diyagramıBenzinli motorun teorik ve pratik diyagramı

Dizel motorun teorik diyagramıDizel motorun teorik diyagramı

Güç, Moment ve Yakıt Sarfiyat Diyagramı Güç, Moment ve Yakıt Sarfiyat Diyagramı

Subap diyagramıSubap diyagramı

Motordan en yüksek gücün elde edilebilmesi için, piston kursu ve silindir içindeki basınç durumu esas alınarak, subapların açılıp kapanma noktalarını ve püskürtmenin başlangıcı ile bitimini, krank milinin dönüşüne göre gösteren 720o lik çift daire şeklindeki çizime subap ayar diyagramı denir

Emme subapları daima ÜÖN dan önce açılır, AÖN yı geçe kapanır.

Eksoz subaplarıda AÖN dan önce açılır, ÜÖN yı geçe kapanır.

Eksoz subapının açık kalma süresi uzatılarak, eksoz gazlarının dışarı atılması için daha fazla zaman kazanılmış olur.

Emme subapınında açık kalma süresi uzatılarak silindire daha fazla hava alınmış ve hacimsel verim arttırılmış olur.

Dizel Motoru Benzinli Motor

İcat edenİcat eden Rudolf Diesel 1892Rudolf Diesel 1892 Nicholas Otto 1876Nicholas Otto 1876

SıkıştırmaSıkıştırma HavaHava KarışımKarışım

Sıkıştırma oranıSıkıştırma oranı 14/1 - 22/114/1 - 22/1 7/1 - 11/17/1 - 11/1

Sıkış. sonu sıcak.Sıkış. sonu sıcak. 500-700500-700oo 300-500300-500oo

Sıkış. sonu basıncıSıkış. sonu basıncı 30-45 bar30-45 bar 10-15 bar10-15 bar

Yakıt sistemiYakıt sistemi Pompa/EnjektörPompa/Enjektör KarbüratörKarbüratör

AteşlemeAteşleme Sıcak havaSıcak hava Buji kıvılcımıBuji kıvılcımı

Eksoz gazıEksoz gazı CO miktarı azCO miktarı az CO miktarı fazlaCO miktarı fazlaYakıt cinsiYakıt cinsi MotorinMotorin BenzinBenzin

Alev alma noktasıAlev alma noktası 65 65 ooC C 2121ooC altındaC altında

Döndürme momentiDöndürme momenti 100-700 Nm100-700 Nm 100-150 Nm100-150 Nm

YanmaYanma Sabit basınçtaSabit basınçta Sabit hacimdeSabit hacimde

Yakıt TüketimiYakıt Tüketimi 190-285 g/kwh190-285 g/kwh 285-345 g/kwh285-345 g/kwh

4 Zamanlı Motorlar 2 Zamanlı MotorlarYapıYapı Masraflı, pahalı ve Masraflı, pahalı ve basit, ucuz ve basit, ucuz ve

daha çok hareketli parça daha az hareketli parçadaha çok hareketli parça daha az hareketli parça

ÇevrimÇevrim 720720oo 360360oo

AşıntıAşıntı 1 kat1 kat 2 kat2 kat

Aşırı DoldurucuAşırı Doldurucu VarVar Var XVar X

GüçGüç 1 kat1 kat 1.5 kat1.5 kat

Yakıt sarfiyatıYakıt sarfiyatı AzAz ÇokÇok

MaliyetiMaliyeti PahalıPahalı UcuzUcuz

Soğutma Soğutma Zor Zor KolayKolay