M. Akif CEVİZ III. Bölüm, Motor Çevresi

III. Bölüm, Motor Çevresi
OTOMOTİV
TEKNOLOJİLERİ
Prof. Dr. M. Akif CEVİZ
Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,
Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum
M. Akif CEVİZ
Bu hafta
III. Bölüm, Motor Çevresi
Motor Çevresi
Soğutma Sistemi
Yağlama Sistemi
Hava Filtreleri
Turbuşarj ve Süperşarj Sistemleri
Egzoz Gaz Sistemleri ve İşleme Yöntemleri
Motor Deneyleri
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Parçalar
•
•
•
•
•
Antifriz/soğutucu
Termostat
Su pompası
Radyatör
Radyatör basınç
kapağı
• Genleşme tankı
III. Bölüm, Motor Çevresi
• Hortumlar
• Su çıkışı
• Su ceketleri
(kanalları)
• Soğutma fanı
• Sıcaklık
göstergesi
• Motor bloğu
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
Soğutma sistemi- Parçalar
Soğutucu
doldurma
deposu
Soğutma Sistemi
Animasyon
Isıtıcı
Isıtıcı çıkış
Radyatör
basınç kapağı
Termostat
Isıtıcı giriş
Radyatör üst
hortumu
Su pompası
Termostatik
fan
Radyatör alt
hortumu
Radyatör
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Antifriz
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Soğutucu akışkan su-antifriz karışımıdır.
- Ortalama iklimlerde ideal karışım %50-%50’dir. Bu karışım ile
dengeli bir şekilde donmaya, kaynamaya ve korozyona karşı
önlem alınmış olur.
- Soğuk iklimlerde %60 antifriz ve %40 su karışımı kullanılarak
donmaya karşı önlem alınmış olur.
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Antifriz
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Etilen glikol esaslı antifriz çoğunlukla yeşil renklidir.
- Bu madde zehirlidir, tatlı olduğu için hayvanlar ve çocuklara
dikkat edilmesi gerekir.
- Propilen glikol esaslı antifriz, etilen glikol ile temelde benzer
özelliklere sahiptir.
- Bu madde tatlı değildir ve hayvanlar ve çocuklar için daha
az zararlıdır.
- Her zaman üreticinin tavsiye ettiği oranlar kullanılmalıdır.
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Termostat
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Termostat motorun minimum çalışma sıcaklığını kontrol eder.
- Motor soğukken termostat radyatöre giden soğutucunun
önünü kapatır.
- Motor çalışma sıcaklığına yaklaştıkça yavaş yavaş açılır ve
soğutucu radyatöre gitmeye başlar.
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Termostat
- Özel formüllü wax ve toz
metalden yapılan pelet’in ısıya
maruz kaldığında genişlemesi
sayesinde termostat kontrol
işlemini yapar.
III. Bölüm, Motor Çevresi
KAPALI
Alt destek
Piston
Aşınma azaltmak için
ring
Zarf
Kese
Destek
Yay
Kupa
Alt destek
Pelet
Malzeme
Termostat animasyon
AÇIK
Alt destek
Piston
Zarf
Aşınma azaltmak için
ring
Destek
Kese
Yay
Kupa
Alt destek
Pelet
Malzeme
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Su
pompası
- Su pompası soğutucu akışkanı
devreye sevk eder.
- Genelde santrifüj tip
pompadır. Krank milinden veya
kam milinden bir kasnak ile
hareket alır.
III. Bölüm, Motor Çevresi
Kasnak
Fan
Kayışı
BY-PAS
KANATÇIK SERİSİ
Conta
Yataklar
Radyatörden
geliş
Silindir
bloğuna
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Radyatör
- Isıl enerjisi soğutucu
akışkandan havaya transfer
eden eşanjördür.
- Bir dizi tüp (ince boru) ve
kanatçıktan oluşur, böylece en
büyük yüzey alanında en
yüksek seviyede ısı transferi
yapılmaya çalışılır.
III. Bölüm, Motor Çevresi
BY-PAS
Çapraz akışlı
radyatör
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Radyatör
basınç kapağı
- İçerisinde bir basınç valfi
vardır. Bu valf sayesinde
içeride basınç artırılır ve
soğutucu akışkanın kaynama
noktası artırılmış olur. Basınç
ise soğutucu akışkanın
motorun ısınması esnasında
genleşmesinden dolayı artar.
- Motor soğuduğunda
soğutkanın geri alınabilmesi
için ise bir kanal bulunur
(vent).
III. Bölüm, Motor Çevresi
Conta tutucu
Paslanmaz çelik
döndürme kapağı
Ana yay
Aşırı akış durumunda
çıkış kanalı
Kauçuk conta
Boyun
RADYATÖR TANKI
Hava boşaltma ve
akışkanı geri alma
valfi
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Su
kanalları
- Su kanalları blok ve kapa
içerisindeki boşluklardır.
Silindirlere ve yanma odalarına
en yakın bölgelere açılırlar.
III. Bölüm, Motor Çevresi
Radyatör
üst tarafı
Basınç kapağı
Termostat
Silindir kapağı su
kanalları
RADYATÖR
Hava akışı
FAN
Radyatör
alt tarafı
Radyatör
alt
hortumu
Su pompası
M. Akif CEVİZ
Soğutma sistemi- Soğutma
Fanı
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Düşük araç hızlarında ve rölanti şartlarında radyatör
üzerinden fazladan hava akmasını sağlar.
- Kayış-kasnak veya çoğunlukla bir elektrik motoru ile tahrik
edilirler.
Fan
ÖN
RADYATÖR
Aşırı akış
tüpü
Tam sıcak
RADYATÖR
destekleri
Tam soğuk
Fan kasnağı
Küçük tank
Motor
soğutucu
fanı
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
Yağlama sistemi- Parçalar
-
Motor yağı
Yağ pompası
Yağ pompası seti
Karter
Basınç tahliye valfi
Yağ filtresi
Motor yağ kanalları ve
galerileri
-
Motor yatakları
Yağ basınç göstergesi
Keçe contalar
Ölçme çubuğu
Yağ soğutucu
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ tipleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Mineral esaslı yağlar ham petrolden üretilir.
- Modern motorlarda kullanılmak üzere bu rafine yağlara
katkılar ilave edilir.
- Sentetik yağlar kimyasal yöntemlerle üretilir.
- Bu tip yağlarla yakıt tüketimi azaltılır, sürtünme azaltılır,
düşük sıcaklıklarda düşük viskozite elde edilirken yüksek
sıcaklıklarda yüksek viskozite elde edilir.
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ
özellikleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Yağlar
- Yağlama hattında dolaştırılabilmeli.
- Köpüklenmemeli.
- Sürtünme ve aşınmayı engellemeli.
- Paslanmayı engellemeli.
- Motor parçalarını soğutmalı.
- Motor parçalarının temiz kalmasını sağlamalı.
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ
standartları ve viskozite
III. Bölüm, Motor Çevresi
- API standartları
- S-sınıfı yağlar araba ve hafif ticari araçlar
- C sınıfı yağlar ağır ticari araçlar
- Ayrıca her sınıf hizmet yerine göre ayarlanır.
- Viskozite akışkanın akışa karşı gösterdiği dirençtir.
- Sıcaklık arttıkça viskozite azalır.
- SAE sayısal bir sınıflama sistemi kurmuştur. Daha ağır olan
yağların numaraları daha büyüktür.
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ
pompası
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Yağın tüm devrede dolaşmasını sağlar.
- Çoğunlukla dişli tip pompadır.
Pompa
kapağı
Dış rotor
Dişli tip POMPA
İç rotor
Pompa yuvası
Giriş dişlisi
Giriş mili
Çıkış dişlisi
Hilâl
Çıkış dişlisi
Bırakma valfi
Giriş dişlisi
Yay
Hilâl pompa
O-ring
Yay yuvası
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ filtresi
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Pompadan çıkan yağ filtreye gelir.
- Filtreler küçük kir ve metal parçalarını tutar.
Filtreleme
Yay
By-pas valfi
kapalı
By-pas etme
Tek yönlü diyafram
By-pas
valfi açık
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Yağ ve
filtre değişimi
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Motor bakımında en önemli husus yağ ve filtre değişimidir
ve tavsiye edilen aralıklarda yapılması gerekir.
- Uygun sınıfta motor yağı ve filtre kullanılmalıdır.
M. Akif CEVİZ
Yağlama sistemi- Pozitif
karter havalandırması
- Pozitif karter
havalandırması,
kartere taze hava
alarak basınç artışını
engeller ve
buharlaşan yağın ve
kaçak yanma
ürünlerinin çevreye
atılmasını engeller.
III. Bölüm, Motor Çevresi
Filtre edilmiş
hava
Hava girişi
Emme
manifoldu
PVC kontrol valfi
Karter gazları
M. Akif CEVİZ
Turbuşarj ve süperşarj
sistemleri
- Turboşarj sistemi parçaları,
- Türbin
- Türbin mili
- Kompresör
- Tahliye valfi (waste gate)
- Aktüatör
III. Bölüm, Motor Çevresi
Tam gezer yatak
Oksijen
Sensörü
Tahliye
supabı
Su soğutma
kanalı
Aktüatör
Konpresör
(soğuk
kanatçıklar)
Yağ kanalı
Şaft
Türbin (sıcak
kanatçıklar)
M. Akif CEVİZ
Turbuşarj ve süperşarj
sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
Turboşarj Animasyon
VGT Animasyon
Intercooler
Turboşarj basınç
düzenleyici
Tahliye
valfi
Kompresör kanatçıkları
Hava debi
sensörü
Türbin kanatçıkları
Hava
filtresi
Turboşarjer
M. Akif CEVİZ
Turbuşarj ve süperşarj
sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Düşük motor hızlarında yani yakıt akışının az olduğu
durumlarda Değişken geometrili turbo türbin çarklarına giren
havayı azaltır, böylece istenen yüklere göre turbo gücünü
optimize eder. Motorun yüksek basınç üretimini
sürdürmesi gerektiği durumlarda, hız/yük veya yüksek yakıt
akısına göre, DGT hava giriş kısmını iyice acar bunun
yanında turboşarjın aşırı hızlı dönüşüne de izin vermez.
M. Akif CEVİZ
Turbuşarj ve süperşarj
sistemleri
- Turboşarj sistemlerinde
karşılaşılan problemler,
- Genelllikle yetersiz
yağlamadan kaynaklanır.
- Yabancı maddelerin
alınması kanatçıklara zarar
verir.
- Yağın kirlenmesi keçelere
zarar verir.
III. Bölüm, Motor Çevresi
Tam gezer yatak
Oksijen
Sensörü
Tahliye
supabı
Su soğutma
kanalı
Aktüatör
Konpresör
(soğuk
kanatçıklar)
Yağ kanalı
Şaft
Türbin (sıcak
kanatçıklar)
M. Akif CEVİZ
Turbuşarj ve süperşarj
sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
- Süperşarj sistemleri, krank milinden hareket alan hava
kompresörleridir.
- Krank milinin devir sayısına bağlı olarak silindirlere taze hava
gönderdikleri için motor çıkış gücünün artmasına neden olurlar.
- Turboşarj sistemlerinde karşılaşılan sorunlar bu sistemlerde
yoktur ancak kendilerine özgü başka sorunlara neden olurlar.
Süperşarj
Animasyon
M. Akif CEVİZ
Egzoz gaz sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
M. Akif CEVİZ
Egzoz gaz sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
Egzoz gaz sistemleri
- Buharlaşmalı (evaporatif) emisyon sistemleri
Doldurma kapağının içinde yüksek basınç
veya vakum durumları için tahliye valfi vardır
Buhar ayıracı sıvı yakıt kaçağını engellerken
buharın geçmesini sağlar
Buharı kanistere
taşımak için hortum
ve bağlantıları
Buhar hortumu
Buhar hattı
Yakıt hacmini sınırlamak
üzere dizayn edilmiş
yakıt doldurma hattı
Yakıt tankı
Motor vakum oluşturuncaya kadar
buharı depolayan karbon kanister
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
Egzoz gaz sistemleri
- Kanister
Yakıt deposundan
gelen buhar girişi
Selenoide giden tahliye
hortumu
Taze hava girişi
Sıvı yakıt tutucu
Aktif karbon
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
Egzoz gaz sistemleri
- EGR animasyon
Emme
manifoldu
Diferansiyel basınç geri
besleme
EGR vakum selenoidi
Üst EGR hortumu
Alt EGR hortumu
EGR hortum bağlantısı
EGR valfi
Egzoz manifoldu
M. Akif CEVİZ
Egzoz gaz sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
EGR nasıl çalışır?
Turboşarjer ve EGR valfi
Gerekli olduğunda elektronik
kontrol ünitesi EGR valfini açar
EGR transfer borusu
(sıcak)
Egzoz gazları EGR soğutucusuna
aktarılır
M. Akif CEVİZ
Egzoz gaz sistemleri
EGR soğutucusu
Egzoz gazları aracın soğutma
sistemi kullanılarak soğutulur
III. Bölüm, Motor Çevresi
EGR transfer borusu (soğuk)
Soğuk egzoz gazları EGR transfer
borusundan emme manifolduna
aktarılır
M. Akif CEVİZ
Egzoz gaz sistemleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
Yapıyı korumak için
kullanılan bir miktar
genişleyebilen kılıf
Paslanmaz çelik
yuva
Oksijen
sensörü, egzoz
gazları
içerisindeki
oksijen
içeriğini ölçer
Seramik yekpare
parça, katalitik
metale altyapı
oluşturur
Katalitik kaplama
Seramik altyapı
M. Akif CEVİZ
Motor Deneyleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
İçten yanmalı motorlar günlük hayatta çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya enerji
tüketiminin yaklaşık %26’sı bu motorlar tarafından tüketilmektedir. Bu kadar büyük
öneme sahip olan motorlar üzerinde çok çeşitli deneyler yapılmaktadır.
Motor deneyleri; araştırma, geliştirme ve eğitim konularında önemli bir uygulamadır.
Motorlar üzerinde yapılan deneyler genel olarak üç kısma ayrılabilir:
1. Motor karakteristik deneyleri
a- Efektif Motor Karakteristikleri
b- İndike Motor Karakteristikleri
2. Enerji dağılım deneyleri
3. Egzoz emisyon deneyleri
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
1. Motor karakteristik deneyleri
Krank mili devrine bağlı olarak güç, moment, efektif yakıt sarfiyatı, ortalama efektif
basınç, efektif verim, volumetrik verim değişimlerine motor karakteristikleri veya
karakteristik eğrileri denir. Bu deney, sadece motorun çıplak olarak ve statik
performansının bilinmesini sağlamayıp aynı zamanda motorun taşıt üzerinde gerçek
hizmet şartlarındaki performansı hakkında da önemli bilgiler verir.
Md
Pe
be
Md
Pe
be
n (d/dak)
Motor karakteristikleri genel anlamda “indike ve efektif” olmak üzere iki başlık altında
incelenebilir.
M. Akif CEVİZ
1. a Fren Deneyleri Ve Efektif
Büyüklükler Deneyleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
Fren: Motorun ürettiği efektif gücü veya döndürme momentini işe veya elektrik
enerjisine dönüştürerek yutan iş makinesine fren (brake, bremse) adı verilmektedir.
Dinamometre elektrikli, su fireni ise hidrolik tipten frenlerdir
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
1. a- 1 Efektif Güç
Efektif (Etkin) Güç:
Efektif güç motor milinden alman güçtür. Takometreden okunan n (d/dak) devir
sayısı ile load cell’den okunan Md (N.m) değerlerine bağlı olarak efektif güç
bağıntısı,
kW
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
1. a- 2 Efektif Yakıt Tüketimi
Efektif yakıt sarfiyatı: Birim güç başına tüketilen yakıt miktarıdır.
(g/kW.h)
M. Akif CEVİZ
1. a- 3 Ortalama Efektif Basınç
III. Bölüm, Motor Çevresi
Ortalama efektif basınç: motorun gerçek çevrimindekine eşdeğer bir Pe gücünü
vermesi için bir strok boyunca pistona etkimesi gereken sabit basınç olarak tarif
edilmektedir.
(kN/m2, kPa)
M. Akif CEVİZ
1. a- 4 Efektif Verim
III. Bölüm, Motor Çevresi
Efektif Verim: Motor milinden alınan işin toplam enerjiye oranıdır.
M. Akif CEVİZ
1. a- 5 Volumetrik Verim
III. Bölüm, Motor Çevresi
Volumetrik verim: motorun belli çalışma şartlarında emdiği (gerçek) hava
miktarının aynı çalışma şartlarında kapasitesine göre emmesi gereken (teorik)
hava miktarına oranıdır.
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
1. b İndike Büyüklükler
Sıkıştırma
Stroğu
Emme Stroğu
Yanma
Stroğu
Egzoz Stroğu
Basınç,
kPa
Emme
supabı
kapanır
Ateşleme
Emme
supabı
açılır
ÜÖN
Egzoz
supabı
kapanır
Egzoz
supabı
açılır
AÖN
ÜÖN
AÖN
ÜÖN
Krank mili açısı, derece
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
1. b İndike Büyüklükler
Yanma odası
hacmi
Strok hacmi
Basınç,
kPa
Alan (A)
Alan (B)
Ateşleme
Egzoz supabı
açılır
Hacim, cm3
ÜÖN
AÖN
Emme
supabı açılır
Egzoz
supabı
kapanır
M. Akif CEVİZ
1. b İndike Büyüklükler
III. Bölüm, Motor Çevresi
2. 1. İndike İş: İçen yanmalı motorlarda, yanma zamanında piston üzerinde etkin olan gaz
basıncı ile ortaya çıkan kuvvet, iş üretimini sağlar,
2. 2. İndike Güç: Silindir başına bir çevrimde üretilen güçtür ve şu ifade ile hesaplanır,
2. 3. Ortalama İndike Basınç: Motorun eşdeğer Pi gücünü verebilmesi için pistona etkiyen
sabit basınçtır ve şu ifade ile hesaplanır,
M. Akif CEVİZ
2. Enerji dağılım deneyleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
İçten yanmalı motorlarda yakıt enerjisinin tamamı motor milinden efektif güç olarak
alınamaz. Farklı oluşum mekanizmalarına dayalı çeşitli enerji kayıpları söz konusudur.
Başlıca kayıplar:
Egzoz yoluyla: Isıl kayıp, kimyasal enerji kaybı
Blok cidarlarından olan kayıp: Isıl kayıp
Soğutma suyu yoluyla: Isıl kayıp
Yağlama yağıyla: Isıl kayıp
Pompalama enerjisi: Mekanik kayıp
Çeşitli motor parçalarının tahriki: Mekanik kayıp
Tüm sürtünmeler: Mekanik kayıp
M. Akif CEVİZ
III. Bölüm, Motor Çevresi
2. Enerji dağılım deneyleri
Yanma
odasından
duvarlara olan
ısı kaybı
Egzoz
portlarında
soğutucuya
olan ısı kaybı
Soğutma
suyuna olan ısı
kaybı
Egzoz Entalpisi
Egzozdan
duyulur entalpi
kaybı
Eksik yanma
dolayısıyla
egzozdan
kimyasal entalpi
kaybı
Yakıt Enerjisi
İndike Güç
Toplam
Sürtünme Gücü
Efektif Güç
Piston
Sürtünme Gücü
Egzoz
gazlarının
kinetik enerjisi
Egzozdan
radyasyon
yoluyla olan ısı
kaybı
Bu enerji
kayıplarının
toplamı
M. Akif CEVİZ
2. Enerji dağılım deneyleri
III. Bölüm, Motor Çevresi
Motorlarda enerji dağılımı beş alt başlık altında incelenecektir:
1.Yakıt Enerjisi,
2.Efektif güç,
3.Soğutma suyuna giden enerji,
4.Egzoza giden enerji,
5.Diğer kayıplar.
M. Akif CEVİZ
2.1, 2 Yakıt Enerjisi ve Efektif Güç
III. Bölüm, Motor Çevresi
3.1 Yakıt Enerjisi: Yakıtın birim ağırlığından elde edilen enerjidir.
: Yakıtın kütlesel debisi, kg/s
: Yakıtın alt ısıl değeri, kj/kg benzin için, 43900 kj/kg’dır
3.2 Efektif Güç
M. Akif CEVİZ
2.3 Soğutma Suyuna Giden Enerji
III. Bölüm, Motor Çevresi
3.3 Soğutma Suyuna Giden Enerji
; Suyun kütlesel debisi, kg/s
; Suyun özgül ısısı, kJ/kgK (4,18 kJ/kg olarak alınabilir.)
M. Akif CEVİZ
2.4 Egzoza Giden Enerji ve Diğer
Kayıplar
III. Bölüm, Motor Çevresi
3.4 Egzoza Giden Enerji
3.5 Diğer enerji kayıpları
M. Akif CEVİZ