Motorlarda Yanma Analizi

BÖLÜM I
I. G R
I.1. YAKIT EKONOM S N N GEREKL L
nsanl
n var olu undan buyana enerji insanlar için bir gereksinim olmu tur. lk ba larda
enerjinin ekli önemli olmasa da daha sonralar insanlar enerjiyi amaçlar na yönlendirmeye
ba lam lard r. nsan nüfusunun da büyük bir h zla artmas baz enerji kaynaklar n n daha
h zl tükenmesine yol açm t r.
Bu enerji gereksiniminin kar lanmas nda petrol ve türevleri ilk s rada gelmektedir.
Özellikle ula m ve ta mac l kta kullan m , petrol kökenli yak tlar n önemini daha da çok
art rmaktad r. Dünya üzerinde bulunan birçok ta t, petrol kökenli yak tlar kullanmaktad r.
1995 y l nda dünya genelindeki içten yanmal motorlar ile tahrik edilen ta tlar n say s
yakla k 770 milyon civar ndad r ve bu ta tlar n üçte ikisinden fazlas OECD ülkelerinde
bulunmaktad r. OECD ülkelerinde 2010 y l na kadar ta t say s nda y ll k %1.7 civar nda bir
art
beklenmektedir (0ekil I.2.a). Ta t say s ndaki as l büyük art
ise Pasifik, Latin
Amerika, Ortado u ve Güney Asya’ da yer alan geli mekte olan ülkelerde beklenmektedir.
Sözü geçen ülkelerde toplam karayolu ta t say s n n 2010 y l nda 450 milyona ula mas söz
konusu olabilir.
Ancak burada vurgulanmas gereken husus bu ülkelerde yayg n olarak kullan lmakta olan
iki ve üç tekerlekli ta tlar n 1995 y l nda 75 milyon olan toplam say s n n 2010 y l nda 160
milyona ula ma olas l
d r. 1995 y l nda karayolu ta mac l
nda tüketilen yak t miktar
yakla k 1300 milyon ton ve tüm ta mac l k sektöründe tüketilen yak t ise 1700 milyon ton
olmu tur. Tüm ta mac l kta tüketilen yak t miktar dünya petrol üretiminin yakla k % 50 sini
olu turmaktad r. 1995 ve 2010 y llar ars nda ta t say s ndaki art a paralel olarak geli mekte
olan ülkelerde ta mac l kta kullan lan yak t miktar % 80, OECD ülkelerinde ise %20 – 30
aras nda artacakt r. 1970 de ABD de bir binek ta t n n 100 km mesafede tüketti i yak t
miktar 20 litre civar nda iken, petrol krizi sonras meydana gelen geli meler ile 20 y l sonra
(1990) 10lt/100 km ye ula m t r.
1
Benzer ekilde Avrupa ülkelerindeki binek ta t ba na ortalama tüketim ayn dönemde 12
litreden 8lt/100 km ye dü mü tür.
ekil I.1. Almanya da üretilen ta tlar n 90 km/saat, 120 km/saat sabit h zlarda ve
Avrupa ehir içi çevriminin ortalamas (ECE 1/3 Mix) olarak, 1980 – 2005 y llar
aras ndaki ortalama yak t tüketim de i imi ve gelece e yönelik tahmini beklenti. [1]
1992 y l nda Birle mi Milletlerin çevre sorunlar ile ilgili Rio de Janerio’da düzenledi i
konferansta Federal Alman hükümeti Almanya’daki insan kaynakl CO2 emisyonunu 2005
y l nda 1995 y l nda eri ilen miktardan %25 daha az gerçekle mesi için taahhütte bulundu.
Hükümetin bu taahhüdünü yerine getirebilmesi için Alman otomotiv sanayi, ta t ve yak t
tüketiminin bu süre içinde %25 dü ürülmesi yönünde ortak bildirge yay nlad (0ekil I.1).
1995 y l nda Avrupa genelinde atmosfere sal nan toplam kirletici gaz emisyonlar içinde
karayolu ta mac l
n n pay CO %66,3, NOx %51,3, HC % 34, Partikül % 41, CO2 %19,1
(binek ta tlardan kaynaklanan % 12) olmu tur. Almanya da karayolu ta mac l
ile
atmosfere sal nan CO2 emisyonunun 2005 y l nda 1990 y l ndakine göre % 25 daha az
gerçekle mesi için, ta t üreticilerinin çok büyük ilerlemeler kaydetmesi gerekmektedir. Öte
yandan baz ara t rmalarda, insan kaynakl küresel CO2 emisyonunun sadece %10’unun
karayolu ta mac l
ndan kaynakland
ve ta t trafi inin toplam atmosfer s nmas na
katk s n n abart lmakta oldu u belirtilmektedir.
2
1997 y l nda Leipzig’de düzenlenen “Automobil International” fuar nda aç klanan ve
Pragnos Enstitüsü taraf ndan yap lan bir çal maya göre, Alman hükümetinin hedefledi i,
1990 y l ndan 2010 y l na kadar CO2 emisyonunu % 25 dü ürmenin gerçekçi olmayaca d r.
Enstitünün yay nlad
rapora göre 2020 y l na kadar karayolu ta mac l
CO2 emisyonunda dü ü
ta mac l ktaki
art n
olmayaca
motor
ndan kaynaklanan
söylemektedir. Bunun nedeni olarak da ticari
teknolojisindeki
geli melerle
tüketimindeki dü ü ü tamamen kar lamas gösterilmektedir.
sa lanacak
özgül
yak t
Karayolu ta mac l
ndan
kaynaklanan CO2 emisyonunun, ancak 2020 y l ndan sonra hafif bir dü ü gösterece i
umulmaktad r. Bu andan sonra toplam primer enerji tüketiminin içindeki karayolu
ta mac l
n n pay % 30’a dü ece i tahmin edilmektedir. Ayn Enstitü 2020 y l nda karayolu
ta mac l
nda enerji kayna
olarak %99 oran nda petrol kökenli yak tlar n yer almaya
devam edece ini hesaplamaktad r.[1]
I.2. ÇTEN YANMALI MOTORLARIN KISA TAR HÇES
D tan yanmal bir makine olan buhar makinesinden sonra, s makineleri alan ndaki
geli im içten yanmal motorlar n bulu u ile devam etmi tir. 1860 y l nda Frans z Etienne
Lenoir taraf ndan bulunan çift etkili içten yanmal motor, bu alanda ticari de eri olan ilk
makinedir. Lenoir taraf ndan geli tirilen motorda emilen yak t hava kar m s k t r lmadan
ate lenmektedir (atmosferik motor). Bu motor en yüksek % 5 civar nda efektif verimle
çal maktayd .
Frans z Beau de Rochas ile Lenoir taraf ndan geli tirilen motorda yanma öncesi yak t–
hava kar m n n s k t r lmas n n makinenin gücünü ve verimini art raca n sezmi ve 1862
y l nda dört zamanl motorun prensibi için patent alm t r.
Bu bulu tan habersiz olan Alman Nicolaus A. Otto ve Eugen Langen, 1867 de Lenoir’in
atmosferik motorunu bir ad m daha ileri götürerek, serbest pistonlu bir makine yapm lard r.
Otto ve Langen’in geli tirdi i motor en yüksek %11 efektif verime ula m t r.
Beau de Rochas’ n dört zaman prensibinin pratik uygulamas ise yine Nicolaus A. Otto
taraf ndan 1878 y l nda gerçekle tirilerek patenti al nm ve Paris fuar nda sergilenmi tir. Bu
motorun en yüksek efektif verimi ise % 14’ e ula m t r.
3
Daha önce Beau de Rochas taraf ndan al nan patent, Ottonun rakipleri taraf ndan yap lan
bir itiraz sonucu 1884 y l nda ortaya ç k nca, Alman mparatorluk mahkemesi Nicolaus A.
Otto’nun patentini iptal etmi tir.
Ancak
günümüzde
dört
zamanl
ate lemeli
motorlar
“Otto
motoru”
olarak
tan mlanmaktad r.
lerleyen y llarda içten yanmal motorlar geli tirilmeye devam etmi ve 1881 y l nda
ngiliz Dugal Clerk iki zamanl motorun, 1892’de Rudolf Diesel s k t r lm hava içine yak t
püskürterek tutu turma ilkesine dayanan Diesel motorunun patentlerini alm lard r.
20. yüzy lda ise içten yanmal motor alan nda yap lan en önemli bulu Wankel motoru
olmu tur.[1]
4
BÖLÜM II
II. OTTO ÇEVR ML MOTORLARIN ÇALI MA
PRENS B NE GÖRE VER M SINIRLAYAN
DE
KENLER
II.1. ÇTEN YANMALI MOTORLARDA TERMOD NAM K
ÇEVR MLER
II.1.1. deal Hava Çevrimi
Bak
ölçe i ne olursa olsun en basit bir fiziksel olay n dahi matematik modelinin tam
olarak kurulmas mümkün de ildir. Belirli bir yakla m sa layacak teorik bir model
kurulurken çe itli kabuller yap lmaktad r. Bu kabuller deneylere, yani gerçek olaydan elde
edilen kuvvetli izlenimlere dayanmakta ve olay n sitinize edilmesini sa lamaktad r. Modelin
geçerlilik s n rlar ve yakla m derecesi için mihenk ta , gene gerçek olay n kendisidir.
lk a amada hesaplar ideal hava çevrimleri ile modellenir. Bilindi i gibi Otto motoru
termodinamik olarak sabit hacimde s giri li bir çevrim ile modellenebilmektedir.[1]
Temel modeli olu(turabilmek için
1) Çevrim boyunca silindir içinde sadece hava vard r.
2) Silindir içerisindeki hava ideal gaz olarak davranmaktad r.
3) Çevrim boyunca özgül s lar sabit kalmaktad r (cv = sabit, cp =sabit).
4) zantropik
bir
olayda
k
=
cp
/
cv
=1.4
sabit
olup
ayr ca,
p.Vk = sabit, p.Tk/(1-k) = sbt, V.T1/(k-1) = sabit ‘tir.
II.1.1.1. Sabit Hacimde Is/ Giri(li deal Çevrim( Otto Çevrimi)
Bu çevrim, gerek 4-zamanl gerekse 2-zamanl benzin, gaz ya
uygulanmaktad r.
Is ,
çevrime
sabit
hacimde
5
girer
ve
ve gaz yak tl motorlarda
i in
elde
edilmesinden
sonra kalan s çevrimden gene sabit hacimde at l r. S k t rma ve geni leme, yukarda yap lan
kabullere uygun olarak adyabatik hal de i imi ile olmaktad r. Bu çevrime ait bas n-hacim (PV) ve s cakl k-antropi (T-S) diyagramlar ekil II.1. de gösterilmi tir.[3]
deal Otto-hava çevrimi 4 a amadan olu maktad r.
1–2: Tersinir adyabatik (izantropik) s k t rma.
2–3: Sabit hacimde s giri i.
3–4: tersinir adyabatik (izantropik) geni leme.
4–1: sabit hacimde s at l .
ekil II.1. deal Otto – hava çevriminin P-V ve T-S diyagramlar ile gösterimi.[2]
Bu çevrimin indike verimi, elde edilen indike i in çevrime sokulan s ya oran d r.
i
=
Wi
Q giren
Bu ise sabit hacimli ideal hava çevriminde sadece s k t rma oran na ba l d r.
i =1
-
1
k 1
6
ekil II.2. deal Otto-hava çevriminde indike verimin s k t rma oran na ( ) göre
de i imi.[1]
Bir çevrim boyunca elde edilen indike i in çevrimin olu tu u hacme (strok hacmi) oran ,
di er bir deyi le birim hacimden elde edilen i , ortalama indike bas nç olarak adland r l r(Pmi)
ve grafik olarak P-V diyagram nda çevrimin bas nç ortalamas eklinde gösterilir.
Pmi = Wi / Vs
II.1.2. deal Yak/t-Hava Çevrimi
deal hava çevrimi motorun birim hacimden elde edilebilecek i (motorun dönme say s
verildi imde birim hacimden elde edilen güç) ve indike verimin s k t rma oran na ba l
olarak ula abilece i s n r göstermektedir. Ancak ideal hava çevrimini gerçekle tirmek
mümkün de ildir.
Daha gerçekçi bir yakla m sa lamak için, ideal hava çevrimi için yap lan baz kabulleri,
do ada söz konusu olabilecek fiziksel de i imleri daha iyi modelleyebilecek
ekilde
de i tirmek gerekir. Buna göre
1)
Çevrim içinde sadece hava olmay p, hava, yak t, su buhar ve bir önceki
çevrimden kalan art k gazlar vard r.
2)
Çevrimde yer alan gaz kar m n n özgül s lar s cakl a ba l olarak de i im
gösterirler (tek atomlu gazlar hariç s cakl k art kça özgül s lar da artar.)
7
( )
ndike verim
P 1 = 1.0 atm
T1 = 388 K
X r = 0.05
S k t rma oran ( )
ekil.II.3. deal yak t-hava çevriminde indike verimin s k t rma oran na ( ) ve hava
fazlal k katsay s na ( ) göre de i imi.[1]
0ekil II.3’den görüldü ü gibi ideal yak t-hava çevriminin indike verimi ideal hava
çevriminden farkl olarak sadece s k t rma oran na ba l olmay p ayn zamanda hava fazlal k
katsay s na (kar m oran ) ba l d r ve her ko ulda ideal hava çevriminden daha dü ük indike
verim elde edilmektedir.
Bu fark n ba l ca üç nedeni vard r
-
Birincisi özgül s lar n sabit olmamas ve artan s cakl k ile beraber artmas d r.
kinci neden ise yüksek s cakl kta yanma s ras nda kimyasal parçalanman n
(Disosiyasyon)
meydana
gelmesidir.
Disosiyasyon
özellikle
stokiyometrike yak n zengin kar m bölgesinde, yanma s cakl
stokiyometrik
ve
n n yüksek olmas ndan
dolay daha yüksek oranlarda meydana gelir. Disosiyasyon sonucu yanma sonunda ideal
hava çevriminde ula lan yüksek s cakl k ve buna ba l olarak yüksek bas nçlara
ula lamaz. (0ekil II.4)
-
ndike verimdeki azalman n üçüncü nedeni ise zengin ve fakir kar m bölgesinde
eksik yanman n meydana gelmesidir.
Burada indike verim ile birlikte ortalama indike bas nc n da, yani birim hacimden elde
edilen i in de azalt ld
belirtilmelidir.
8
ekil II.4. Kar m oran na ba l olarak, disosiyasyon (kimyasal parçalanma ) olan ve
olmayan yanmada s cakl
n de i imi.[1]
II.1.3. Gerçek Çevrim
Yukar da aç klanan ideal hava çevrimi, ideal yak t-hava çevrimi ile motor üzerinden
yanma odas bas nc ölçülerek elde edilen gerçek çevrimin P-V diyagramlar üst üste
getirilerek kar la t r ld
nda önemli farklar görülecektir. Daha öncede denildi i gibi ideal
hava çevrimine ula mak pratik olarak mümkün de ildir. deal yak t-hava çevrimi motor
verimini artt rma çal malar nda daha gerçekçi bir s n r ko ul olarak ele al nmal d r.
Gerçek motordan elde edilen çevrim ile ideal yak t-hava çevrimi aras nda görülen
farklar n nedenleri ise öyledir (0ekil II.5).[1]
-
Erken ate leme kayb (s k t rma kayb ).
-
Yanma sürecindeki alan kayb (yanma kayb ).
-
Yanm gazlar n bo alt m ndaki alan kay plar .
-
Is kay plar .
-
Dolgu kaçaklar .
-
Eksik yanma.
-
Dolgu de i imindeki pompalama kay plar .
9
ekil II.5. E strok hacimli ve s k t rma oranl ideal hava, ideal yak t hava ve gerçek Otto
çevrimlerinin P-V diyagramlar . [1]
II.2. MOTOR ÇEV R M N N KARAKTER ST KLER
II.2.1. Efektif Karakteristikler
II.2.1.1. Ortalama Efektif Bas/nç (pme ) bar (Kg/cm2)
Silindir içinde elde edilen indike i in, krank milinden ç k ncaya kadar bir k sm , mekanik
hareketlerden dolay kaybolur. Dolay s yla ortalama efektif bas nç, (pme ) ile ortalama indike
bas nç aras ndaki ba nt ,
pme = pmi T pmr
(II.1)
0eklinde olur. Burada,
pmr : Çe itli mekanik hareketlerden (kay plardan) dolay ortalama kay p bas nçt r.
Ortalama efektif bas nç ayn zamanda mekanik verim ile de tan mlanabilir. Buna göre,
pme = pmi ·
(II.2)
m
eklinde olur. Burada,
m
: Mekanik verim
10
dir. Ortalama efektif bas nç, motorun gücü için önemli bir büyüklük olup özellikle motor
yap m hesaplar nda kullan l r.
Motorun sürtünme kay plar (kay p bas nç) yataklarda, pistonlarda, segmanlarda ve yan
tertibatlarda (supap çal mas gibi) meydana gelmektedir. Ayr ca motorun çal mas için
gerekli yard mc devrelere sarf edilen i ler (püskürtme pompas , hava so utucusu, ate leme
devresi vs. ) sürtünme kayb na eklenir ve hepsi birden ortalama kay p bas nc denir (pmr ). Bu
kay plar birçok etkenlere ba l oldu u için her birinin say sal olarak saptanmas çok zordur.
Ancak belirli bir motor yap s için ve ya lama cinsine ba l olarak motorun her bir parças n n
sürtünmesi yakla k olarak saptanabilir. Bu hesaplarda, belirli üç etken daima göz önüne
al n r.
a) —
Dönme say s n n etkisi. Ortalama kay p bas nc pmr
ile tan mlanan mekanik
kay plar dönme say s n n karesiyle, yani ortalama piston h z n n karesiyle artar. Bunun
nedeni, sürtünme kuvveti, basma kuvveti ve sürtünme katsay s d r. Ancak pistonun
yataklar na, zamana ba l olarak ileri –geri giden parçalar n ivmelenmelerinde etkisi vard r.
Buna göre, ortalama kay p bas nc n n (pmr) piston h z na ba l olarak de i imi ekil II.6. de
görülmektedir.
ekil.II.6. Ortalama kay p bas nc n (pmr), ortalama piston h z na göre de i imi.
Yüksek dönme say l motorlarda ortalama piston h z 10 – 14 m/s aras nda bulunur.
Bunun sonucu olarak, gaz kuvvetleri s k t rma sonunda ve geni leme ba lang c nda büyük
olur. Fakat ayn zamanda, piston kütlesinin atalet kuvveti ona kar
etki eder. Böylece
kuvvetlerin toplam küçük olur. Benzin motorlar nda dü ük yüklerde ortalama kay p bas nc
(pmr), genellikle büyük olur.
b) — Ya n cinsi. Ortalama kay p bas nc (pmr), yataklarda ve silindir çeperlerinde
kullan lan ya n viskozitesiyle büyür. Dü ük s cakl klarda sürtünme kayb küçük olur. Ya n
11
viskozitesi s cakl kla de i ti i göz önüne al narak yap lan ölçmelere, motor s cakl
n n ayn
olmas na dikkat edilmelidir.
Bu üç ana etkenin yan s ra de i ik etkenlerde vard r. Genellikle dört zamanl motorlar n
ortalama kay p bas nc (pmr) iki zamanl motorlardan daha büyüktür. Çünkü iki zamanl
motorlarda hareketli elemanlar daha azd r.
Sonuç olarak, halen kullan lmakta olan motorlarda;
Dizel motorlar : pmr = 0.9 + 1.5 cm bar (kg/cm2)
Benzin motorlar : pmr =0.3 + 0.1 cm bar (kg/cm2)
Formüllerine göre ortalama bas nç kayb (pmr) hesaplanabilir. Burada cm ortalama piston
h z d r.[4]
II.2.1.2. Efektif Güç (Pe)
Krank mili ç k ndan al nan motor gücüne efektif veya fren gücü denir ve Pe ile gösterilir.
Efektif güç mekanik kay plardan dolay indike güçten daima biraz küçüktür. Buna göre
efektif güç,
Pe = pme . Vh . n . z/30j (kW)
(II.3)
d r.
Dört zamanl motorlarda ( j = 4 ) oldu una göre;
Pe4z = pme . Vh . n . z/120 (kW)
(II.4)
ki zamanl motorlarda ( j = 2 ) oldu una göre,
Pe2z = pme . Vh . n . z/60 (kW)
(II.5)
bulunur. Burada,
pme: ortalama indike bas nç (bar (kg/cm2))
Vh: silindir strok hacmi (cm3)
n: dönme say s (d/d)
z: silindir say s d r.
II.2.1.3. Efektif Verim Ve Efektif Özgül Yak/t Sarfiyat/.
a) Efektif Verim.
Bir kilogram yak t n verece i efektif i ,
We = Wi T Wmek
(II.6)
d r. Bunu Wi ye bölersek,
We / Wi = 1 T Wmek / Wi
(II.7)
12
olur. Ayn zamanda mekanik verim,
m
= We / Wi
eklinde yaz ld
We = Wi
ndan,
m
olur. Her iki taraf Hu ya bölersek,
We / Hu =
m
. Wi/Hu
bulunur. Ayn ekilde, efektif verim,
m=
We / Hu
indike verimde,
i
= Wi / Hu
oldu una göre,
e
=
i
(II.8)
m
bulunur.
b) Efektif Özgül Yak/t Sarfiyat/.
ndike özgül yak t sarfiyat nda oldu u gibi, burada da efektif özgül yak t sarfiyat n ,
efektif verim cinsinden yazabiliriz.
e
= 632.3/be Hu
buradan efektif özgül yak t sarfiyat ,
bef = 1/Hu
e
(g / kW h) veya (Kg / j)
(II.9)
d r. Efektif özgül yak t sarfiyat yüke ve dönme say s na ba l d r. De i im ekil II.7. de
görülmektedir.
Diesel motoru
Benzin motoru
Tam yük
Tam yük
d/d
ekil II.7. Çe itli yüklerde, efektif özgül yak t sarfiyat n n dönme say s na ba l olarak
de i imi.[4]
13
Benzin motorlar nda yük azal rken efektif özgül yak t sarfiyat artar. Dizel motorlar nda
ise efektif özgül yak t sarfiyat daha az de i ir.[4]
II.2.2. Mekanik Verim
Pistonlara iletilen indike güç krank n ucundan al n ncaya kadar daha bir tak m kay plara
u rar. Bunlar piston ve yatak sürtünmeleri, supap, so utma, ya lama ve arj sistemlerinde
harcanan güçlerdir. Bu kay plar ç kt ktan sonra geriye kalan ve kranktan al nan güce “faydal
güç” veya “efektif güç” (Pe) denir.
Faydal gücün indike güce oran na “mekanik verim” (
m)
denir. Rölantide çal an bir
motorun üretti i güç ancak kendi iç sürtünmesini yenecek kadar oldu undan efektif gücü ve
dolay s ile mekanik verimi s f rd r. Mekanik verim ancak belli bir devir ve yükte maksimum
olur. Mekanik verimin genel de eri % 0- 85 dolay ndad r.[11]
m
=
We
P
= e =
Wi
Pi
e
(II.10)
i
II.2.3. Volümetrik Verim
Buna hacimsel verim (Volumetric efficiency- Volumetrische Wirkungsgrad) veyahut
kar m sevk oran (Delivery ratio-Luftaufwand) ad da verilmektedir.
Kelime olarak hacimsel anlam na gelmekle beraber volümetrik verimin tarifi kütleseldir.
v=
md / mh = md / Vh
(II.11)
d
md = mds + mdk
(II.12)
Burada çevrim ba na
md
: Silindire geçen gerçek taze dolgu kütlesi,
mds
: Emme supab veya süpürme penceresinden geçen ve silindirde kalan gerçek
taze dolgunun kütlesini,
mdk
: Egzoza kaçan taze dolgu kütlesi,
mh
: Vh strok hacminde
d
d
yo unlu undaki teorik gaz kar m kütlesini,
: Gaz kar m n n tariflenen giri
artlar ndaki yo unlu unu göstermektedir.
A r doldurmas z motorlarda hava filtresi ve emme borusundaki bas nç ve s cakl k fark
çok önemli de ildir. Bu yüzden giri
seçmek uygundur,
d=
artlar olarak filtreye 1m mesafedeki atmosferik artlar
a
14
Dizel veya direkt benzin püskürtmeli motorlarda silindire giren kar m n havadan ibaret
oldu u, yani
md = mHr = VHr .
Hr
ve
d=
Hr
göz önüne al n rsa
v=
Vd
Vh
(II.13)
olarak bulunur.
A r
doldurmal
motorlarda dahi yukar daki yakla m kullan labilir. Ancak a r
doldurucunun volümetrik verime etkisi büyük olunca doldurucudan sonraki artlar giri
artlar olarak almak uygundur.[4]
• Emme Bas/nc/
Emme bas nc volümetrik verimi büyük ölçüde etkilemektedir. Emme bas nc , pe emme
kanal ve supap konstrüksiyonuna ba l olarak dönme say s n n karesi ile azal r. Çünkü ayn
supap aç k kalma alan için gaz h z dönme say s yla, bas nç kayb da h z n karesi ile orant l
olarak artmaktad r. Buna göre volümetrik verimin
v
= f(n) eklindeki de i imi ekil II.8’de,
emme havas veya emilen yak t-hava kar m n n h z na ba l olarak
v
= f(vo) de i imi de
ekil II.9’da gösterilmi tir. 0ekil II.8’den görüldü ü gibi volümetrik verim, dü ük dönme
say lar nda da, emme gazlar n n dinamik bas nc ndan yararlan lamad
için dü mektedir.
n (d/dak)
ekil II.8. Volümetrik verimin dönme say s ile de i imi.[3]
15
V (m /s )
ekil II.9. Volümetrik verimin hava giri h z ile de i imi.[3]
Volümetrik verimi etkileyen parametre olan dönme say s yerine ortalama piston h z da
kullan labilir. Ortalama piston h z na ba l olarak volümetrik verimin de i imi ekil II.10’da
gösterilmi tir.
ekil II.10. Volümetrik verimin ortalama piston h z ile de i imi.[3]
• Emme havas/ s/cakl/E/
Emme gazlar na olan s iletiminin artmas sonucu emme havas s cakl
volümetrik verim azalmaktad r.(0ekil II.11)
16
, Te artt kça
ekil II.11. Volümetrik verimin giri s cakl
Motor yükünün artmas , so utma suyu s cakl
dolay s ile emme havas s cakl
ile de i imi.[3]
n n artmas gibi motor s cakl klar n
n art r c her etken volümetrik verimde azalmaya neden
olur. Benzin motorlar nda gaz kelebe i k s larak volümetrik verim ve dolay s ile güç
dü ürülmektedir.
• Art/k gazlar/n bas/nc/
Art k gazlar n bas nc , pr artt kça volümetrik verim azal r. Egzoz donan m ndaki
aerodinamik kay plar ve sürtünme direnci, gazlar n ç k
h z n n karesine ve bu nedenle
dönme say s n n karesine ba l d r. Aerodinamik kay plar artt kça silindirde kalan art k
gazlar n miktar ve bas nc , pr artar. Böylece, silindire daha az taze hava veya yak t-hava
kar m girer ve dolay s yla volümetrik verim dü er. Ancak egzoz sisteminin kesit alan n n
emme sisteminin 0,6 – 0,7’si büyüklükte olmas yeterlidir. Daha büyük egzoz sistemi kesit
alanlar volümetrik verimde belirgin bir iyile me sa lamaz.
• Art/k gazlar/n s/cakl/E/
Art k gazlar n s cakl
artt kça volümetrik verim büyümektedir. Çünkü s cakl k artt kça
silindirde kalan gazlar n kütlesi azalmakta ve dolay s ile silindir içerisine girebilecek olan
gazlar n miktar artmaktad r.
• S/k/(t/rma oran/
Volümetrik verim ifadesindeki di er parametreler sabit kalmak üzere s k t rma oran
artt kça, bu ifadeye göre, volümetrik verim azalmaktad r. Ancak deneysel çal malarda
s k t rma oran n n artmas ile volümetrik verimin azald
gibi art
da görülmü tür. Çünkü
s k t rma oran n n artmas bir yandan s cakl k seviyelerini art rd
için volümetrik verime
olumsuz yönde etki ederken, di er taraftan art k gazlar n miktar n azaltt
verimi art r c yönde etki etmektedir.
17
için volümetrik
II.2.4. Doldurma Verimi ( d)
Silindirde net olarak kalan taze dolgunun teorik dolgu kütlesine oran na doldurma verimi
(charging efficiency-Liefergrad) denilmektedir.
Daha ziyade supap bindirme periyodu (supap süper pozisyonu) büyük olan dört zamanl
ve egzoz penceresinden kaçaklar olan 2 zamanl motorlar için kullan lmaktad r.
Burada
mds : Silindir içinde s k t rma ba ndaki net taze gaz dolgu kütlesi,
mh
: Vh strok hacminde
yo unlu undaki teorik gaz dolgusu kütlesini
d
göstermektedir.
Tarife göre doldurma verimi
d
=
m ds
m ds
=
m h Vh d
(II.14)
Egzozuna az dolgu kaç ran 4 zamanl motorlarda
d
v
d r. Burada
mds = mHk + mr + mB = mHr + mB
olup daha önce görülen hesap yöntemi takip edilebilir. Giren gaz kar m n n yo unlu u
d
yerine
- Normal emmeli motorlarda atmosferik artlar
- Gaz motorunda emme borusu,
d
d=
a;
;
- A r doldurmal motorlarda kompresör ile silindir aras
d seçilmelidir.
Doldurma verimi motorlarda u de erlerdedir.[2]
Otto
0,70 – 0,85
Yava Dizel
0,90 – 0,95
H zl Dizel
0,80 – 0,92
II.2.4.1. Süpürme Oran/ (Scavenging Ratio – Spülungsverhaeltnis) Gso
4 zamanl motorlarda supap bindirmesi an nda, 2 zamanl motorlarda egzoz penceresinden
çok miktarda taze dolgu kaybedilebilir. Bu motorlarda bir miktar so utmay da amaçlayan bu
süpürme i leminden dolay volümetrik verim yerine süpürme oran tabiri kullan l r.
mds = silindirdeki taze dolgu
mdk = Egzoza kaçan taze dolgu
18
mh = Vh .
so
d=
silindire teorik olarak al nabilecek dolgu olmak üzere
= (mds + mdk) / mh
II.2.5. Dolgu Tutma Verimi (Trapping efficiency) Gdt
Motorlarda emme supab n n aç l p kapanma zamanlar sabit oldu undan maksimum tork
devrinin alt ndaki h zlarda bir k s m dolgu emme supab ndan geri kaçar. Maksimum tork
devrinin üstündeki h zlarda ise bir k s m dolgunun girmesine müsade edilmez. Maksimum
dolgu tutma verimi maksimum tork devrinde sa lan r. Dolgu tutma verimi, emme ve
egzozuna taze dolgu kaç ran motorlarda kullan l r.[2]
dt
= mds / (mds + mdk) =
d
/
(II.15)
so
II.2.6. S/k/(t/rma Olay/
S k t rma olay , gerçek çevrimde ideal çevrimdekinden farkl d r.
deal çevrimde
s k t rma olay n n tersinir adyabatik (izantropik) oldu u kabul edilmi tir. Oysa gerçek
motorda, s k an taze hava veya yak t-hava kar m ile çeperler aras nda s cakl k fark
bulundu undan, daima bir s al
veri i vard r. Dolay s yla gerçek motorun s k t rma olay
politropik durum de i imine göre olmaktad r.bundan ba ka s k t rma ba lang c nda,
silindirde standart hava yerine art k gazlar ile taze hava veya yak t-hava kar m vard r.
Toplam kar m n s cakl
ise, atmosfer s cakl
ndan büyüktür. Çünkü çeperlerden s
al nm t r.
Ayr ca ideal gaz n sabit bas nçta ve sabit hacimdeki özgül s lar , s k t rma olay
süresince sabittir. Oysa motorda özgül s lar taze havan n veya yak t-hava kar m n n
bile imine ve s cakl
na ba l olarak de i mektedir.[3]
II.2.6.1. S/k/(t/rman/n Olu(mas/
deal çevrimde s k t rma olay , silindirde, pistonun AÖN’ dan ÜÖN’ ya hareketi ile
ba lar. Gerçek çevrimde ise, emme supab n n veya penceresinin kapanmas ndan sonra piston
taze havay veya yak t-hava kar m n s k t rmaya ba lar. S k t rma s ras nda taze havan n
veya yak t-hava kar m n n s cakl
s cakl
ve bas nc yükselmektedir. S k t rma sonu bas nç ve
n n de eri genellikle s k t rma oran na ve s iletimine ba l d r.
19
Benzin
buharla mam
motorlar nda,
s k t rma
ba lang c nda
silindirde
yak t
buhar ,
hava,
yak t ve art k gazlar bulunmaktad r. Yak t n buharla mas ve hava ile
kar mas s k t rma s ras nda da devam eder. S k t rma sonundaki s cakl
n ve bas nc n
de eri, vuruntu nedeniyle s n rland r lm t r.
Gerçek motordaki s k t rma ideal s k t rmadan daha karma k bir olayd r. Supaplar
kapand
nda taze hava veya yak t-hava kar m n n bas nc p1 ve s cakl
sonundaki bas nç p2 ve s cakl k T2’dir. Silindirin çeper s cakl
T1, s k t rma
n n ortalama de eri ise
Tç ort’d r
S k t rman n olu umu T – V diyagram nda, 0ekil II.12’de gösterilmi tir. S k t rma
ba lang c nda, taze hava veya yak t-hava kar m çeperlerden s almaktad r. Bu k s mda,
çeperlerle taze hava veya dolgu aras ndaki s cakl k fark (Tç ort – T1) olup, politropik s k t rma
olay n n e risi, adyabatik s k t rma e risine göre daha diktir. Burada s k t rma e risinin
politropik üssü (n1), adyabatik üsten büyük olur (n1>k).
S k t rman n artmas yla taze hava veya yak t-hava kar m n n s cakl
ortalama çeper s cakl
ortalama çeper s cakl
da artar ve
de erine eri ir (T = Tç ort). Bu do ru üzerindeki r kesi me noktas nda
ile taze hava veya yak t-hava kar m n n s cakl
e ittir. Kesi me
noktas nda bir an için s k t rma olay adyabatiktir (n1 = k). Bundan sonra s k t rma devam
ettikçe, silindirde bulunan taze hava veya yak t-hava kar m n n s cakl
s cakl
ortalama çeper
n n üstüne ç kar. Böylece taze hava veya yak t-hava kar m ndan çepere s geçi i
ba lar. S k t rma olay n n e risi, adyabatik s k t rma e risine göre daha yat k olur. Bu
Silindir s cakl * (T) [K]
durumda s k t rma e risinin politropik üssü adyabatik üsten daha küçüktür (n1< k).
Silindir hacmi (V)
ekil II.12. S k t rma s ras nda bas nc n ve politropik üssün de i imi.[3]
20
Piston ÜÖN’ ya yakla t kça, s k t rma e risi dikle mektedir. Ancak s k t rma sonu
noktas (2) adyabatik s k t rmaya göre bulunacak s k t rma sonu noktas ndan (2k) daha
a a dad r. Sonuç olarak gerçek çevrimin politropik s k t rma e risi sonunda ula lan s cakl k
ve bas nç de erleri adyabatik s k t rmaya göre daha dü ük olacakt r. Yak t-hava kar m n n
veya havan n devaml
s nmas ndan dolay s k t rma olay n n politropik üssü, s k t rma
e risi boyunca de i mektedir. Politropik üs sabit al narak (n1=1,3) bulunan s k t rma sonu
bas nç ve s cakl k de erleri, yakla k olarak, de i ken politropik üslü e rininkilerle hemen
hemen ayn d r.
II.2.6.2. S/k/(t/rma Olay/n/n Büyüklükleri
• S/k/(t/rma sonu bas/nc/ (p2)
S k t rma sonu bas nc n n hesab nda politropik üssün her an de i ti i göz önüne
al nmal d r. Ancak hesap kolayl
aç s ndan s k t rma sonucu bas nc n n de eri, politropik
üssün s k t rma süresince sabit kald
varsay larak hesaplan r. Buna göre 0ekil II.12’ de
görüldü ü gibi 1 – 2 e risi için,
p1 V1n1 = p2 V2n1
(II.16)
yaz labilir ve buradan,
p2 = p1
n1
(II.17)
elde edilir.
S k t rma sonu bas nc , ba lang ç bas nc n n, s k t rma oran n n ve politropik üssün
artmas ile yükselmektedir.
• S/k/(t/rma sonu s/cakl/E/ (T2)
S k t rma sonu s cakl
1 – 2 noktalar aras ndaki durum denkleminden hesaplanabilir.
Buna göre,
p1 V1 = m1 R1 T1 ve
p2 V2 = m2 R2 T2
yaz l p burada m1 = m2 ve R1 = R2 oldu u kabul edilir ve (II.17) ifadesi kullan l rsa,
T2 = T1 ]n1-1
(II.18)
21
bulunur. S k t rma sonu s cakl
, ba lang ç s cakl
na, s k t rma oran ve politropik üsse
ba l d r.
S k t rma sonu bas nc , p2 ve s cakl
, T2 de erleri (II.17) ve (II.18) denklemlerinden
hesaplanabilir. Bu denklemlerde p1 = 0,09 Mpa ve T1 = 323 K al narak yap lan hesaplar
sonucu bas nc n ve s cakl
n s k t rma oran na ba l olarak de i imi 0ekil II.13’da
S cakl k (T2)
Bas nç (P 2) [MPa]
[K]
gösterilmi tir.
S k t rma oran
(
)
ekil II.13. Çe itli politropik üs de erleri için, s k t rma oran na ba l olarak s cakl
n
ve bas nc n de i imi.[3]
• S/k/(t/rma oran/ ( )
deal motorda, s k t rma ba lang c ndaki silindir hacminin (V1) s k t rma sonu hacmine
(Vc) oran eklinde tan mlanan s k t rma oran ,
=
V1
V + Vc
V
= h
= 1+ h
V2
Vc
Vc
dir. Buradan,
Vh = Vc ( – 1)
(II.19)
elde edilmektedir.
22
Gerçek motorda ise s k t rma AÖN’da de il, emme supab
kapand ktan sonra
ba lamaktad r. Bu nedenle gerçek motorun s k t rma oran , ideal motorun s k t rma
oran ndan biraz farkl d r. Gerçek motorun s k t rma oran , ]g
g
=
(Vh
Vh ) + Vc Vh (1
=
Vc
Vc
s
s
)
+1
(II.20)
yaz labilir.
^s Vh, AÖN’dan sonra supaplar n veya pencerelerin kapanmas na kadar pistonun tarad
hacimdir. Denklem (II.19) ve denklem (II.20)’den hareket edilerek, ideal motorun s k t rma
oran ile gerçek motorun s k t rma oran aras ndaki ba nt ,
g
= (1 - ^s) + ^s
olarak bulunur.[3]
II.2.6.3. S/k/(t/rma Büyüklüklerini Etkileyen Etkenler
• Is/ iletim miktar/n/ etkileyen etkenler
S k t rma olay nda toplam s de i im miktar n ; çeperlerle taze hava veya yak t–hava
kar m aras ndaki s cakl k fark , çeper alan , çeper alan n n silindir hacmine oran ,
silindirdeki kar m miktar , s al veri i için geçen zaman, taze hava veya yak t–hava
kar m ile çeper aras ndaki s iletim katsay s ve ayr ca benzin motorunda s k t rma
s ras nda buharla an benzin, dizel motorunda ise püskürtme ba lad ktan sonra buharla an
yak t miktar etkilemektedir.
• S/k/(t/rma sonu bas/nc/ ve s/cakl/E/n/ etkileyen etkenler
S k t rma sonu bas nc n , p2 ve s cakl
n , T2, s k t rma oran , ba lang ç s cakl
, T1 ve
bas nc , p1, yanma odas ndan kartere taze hava veya yak t – hava kar m n n kaçak miktar
etkiler. Motor so ukken silindir ile piston aras ndaki bo luklar fazla, ilk harekette ise dönme
say s dü ük oldu undan kaçak fazlad r. Ayr ca silindir ve segmanlar n a nmas ndan do an
s zd rmazl k da kaçak miktar n artt r r. Bu durumda s k t rma sonu s cakl k ve bas nç
de erleri dü ük olur.
• Politropik üssü etkileyen etkenler
Politropik üssü, so utma sisteminin tipi, malzemenin özelli i, motorun yükü ve dönme
say s etkiler. Hava so utmal motorlarda gazlardan s n n ta naca
yüzeyin s cakl
yüksektir. Dolay s yla s iletimi az, politropik üs (n) büyüktür. Su so utmal motorlarda s
ta n m yüzeyinin s cakl
dü ük dolay s yla, politropik üs küçüktür. Politropik üssü
23
malzemenin özelli i de etkilemektedir. Piston silindir kafas n n alüminyum olmas halinde s
geçi i artaca ndan politropik üssün de eri dü er. Politropik üssü motorun yükü de etkiler.
Benzin motorlar nda, yükün artmas halinde yanma odas s cakl
ancak birim güç ba na s kayb azald
ve s iletimi artmakta,
ndan politropik üs büyümektedir.
II.2.7. Motorlarda Tutu(ma
Yanma olay n n ba lamas çe itli ekillerde olabilir. Burada olay bir k s mda d ardan
ate leme olarak ele al nacak.
II.2.8. D/(ar/dan Ate(leme
Yan c kar m moleküllerinin enerjileri herhangi bir ekilde art r l rsa, bu moleküller aktif
ö elere (H,O,OH, CH3CHO gibi ) ayr l rlar. Aktif ö eler ise kararl moleküllere s veren
egzotermik reaksiyonlar do ururlar. Böylece olu an s birikimi o bölgede reaksiyonlar
h zland rmakta ve bir süre sonra gözle görülür
malar ortaya ç kmaktad r.
Benzin
motorlar , Wankel motorlar , gaz türbinleri, jet, ram jet, ocaklar, bekler ve baz roket
motorlar nda yanma bu ekilde ba lat lmaktad r. En çok kullan lan ate leme vas talar buji,
fitil, pilot alevi ve elektrikli dirençtir (k zg n buji). Bilinen en klasik örnek olan buji ile
ate lemede, iki elektrot aras nda te ekkül eden k v lc m yüksek h zl (büyük kinetik enerjili)
elektron huzmesinden ibarettir.
te kar m moleküllerine çarparak enerjilerini yükselten bu
elektronlard r.[5]
Kar m n yeterli enerjiye ula arak tutu mas sonucu olu an parlak
maya alev, alevin
tutu mam kar mla temas s n r na da alev cephesi denir. Alevin rengi ba lang ç kar m n n
terkibi ve yanma verimiyle ilgilidir.
Kar m, henüz alev cephesi olu madan çal ma artlar na gelir ve yanarsa bu olaya kendi
kendine tutu ma (autoignition) denir. E er kendi kendine tutu ma veya d ar dan (buji, k zg n
yüzey v.s) ate leme sonucu tutu ma olay nda bas nç yükselmesi çok ani oluyor ve alev
cephesi ses üstü h zla hareket ediyorsa buna vuruntu denir.
II.2.8.1. Benzin Motorlar/nda Yanma
Benzin motorlar nda normal yanma, bir noktadan (bujiden ) ba lay p çevreye do ru
geli mektedir. Ancak motorlarda yanma olay baz ko ullar nedeniyle istenmeyen farkl
24
ekillerde de olu maktad r. Bunlardan en önemlisi vuruntulu yanmad r. Ayr ca ender olarak,
kendi kendine tutu ma ile ba layan normal olmayan yanma ekilleri de bulunmaktad r.[3]
II.2.8.2. Normal Yanma
Benzin motorlar nda yak t ve hava kar m , silindir d nda yak t moleküllerinin, hava
molekülleri içerisinde düzgün da ld
homojen bir kar m olu turacak
ekilde
haz rlanmaktad r.
Yanma olay genel olarak üç faza bölünerek incelenebilir. Ancak fazlar çok belirgin bir
ekilde birbirinden ayr lamazlar. Yanma olay n n geli imi s ras nda silindir bas nc n n
Silindir bas nc [MPa]
KMA’na göre de i imi ekil II.14’de görülmektedir.[3]
Krank mili aç s ['KMA]
ekil II.14. Yanma olay nda bas nc n ve s cakl
n KMA’na ba l olarak de i imi.[3]
• Birinci faz
Bujide k v lc m çakt
nokta (A) ile bas nc n artmaya ba lad
nokta (T) aras ndaki
zaman birinci faz (ilk tutu ma faz , _1) olarak kabul edilir. Bas nc n artmaya ba lad
p – _ diyagram nda bas nç e risinin, yanmas z s k t rma e risinden ayr ld
nokta,
noktad r.
Piston ÜÖN’ ya gelmeden önce buji elektrotlar aras nda, çakan k v lc m n enerjisi (30100mJ) nedeniyle, bu bölgedeki homojen kar m nda, belli bir tutu ma gecikmesi sonunda,
ilk alev cephesi patlama eklinde olu maktad r. Tutu ma gecikmesi süresi,
25
-buji k v lc m enerjisine,
-k v lc m n uygulanma süresine,
-buji elektrotlar
aras ndaki
s nan bölgenin hacmine (buji t rnak aral
na);
-kar m oran na (kimyasal reaksiyonlar n h z na),
-buji önündeki ak
h z na (ilk s nan bölgenin h zl ta n m sonucu enerji seviyesinin
dü mesine) ba l d r.
Bu fazda yanan kar m miktar az olup toplam miktar n %1’i kadard r. Bu nedenle p –
diyagram üzerinde bas nç art
görülmez.
• Ana faz
Bu faz, tutu ma gecikmesi sonunda, p -
diyagram nda bas nc n artmaya ba lamas
an nda ba lamakta ve ÜÖN’ dan sonra, maksimum bas nç olu uncaya kadar devam
etmektedir ( 2). Ana faz n süresi 25-30 o KMA civar ndad r. Tutu ma gecikmesi süresi
sonunda bas nç, s cakl k ve kar m oran n n belirlendi i bir yanma h z ile alev cephesi
sürekli ekilde ilerler. Alev cephesini bujiden itibaren yay lmas 0ekil II.15’ da görülmektedir.
Burada,
U : Yanmam yak t – hava kar m ,
F : Alev cephesi,
B :
Yanm gazlar,
W :
S n r tabaka,
E :
Egzoz gazlar
bölgelerini göstermektedir.
Homojen ve durgun kar mlarda yanma h z n n belirlenmesi, sabit hacimli odalarda
(bomba) yap lan deneylerle gerçekle tirilmektedir. Sabit hacimli bir odada olu an normal
yanmada alev cephesi, fiziksel ve kimyasal etkilerle ilerlemektedir. Cephenin arkas nda kalan
alev yolu bölgesi s nmakta, geni lemekte ve yanmam k sm s k t rarak ilerlemektedir.[7]
Alev cephesi ilerledikçe yanmam
bölge küçüldü ünden ve kar
bas nç artt
ndan
ilerleme h z azalacakt r. Di er taraftan alev cephesi, kimyasal reaksiyonlar n h z na ba l
olarak belirlenen alev h z ile de ilerlemektedir. Oda içinde bas nç ve s cakl k giderek
artt
ndan, alev cephesi ilerledikçe alev h z artmaktad r. lerleme ve alev h zlar n n toplam
alevin yay lma h z n belirler ve yanma h z olarak tan mlan r. Yanma h z , alev cephesine dik
do rultuda olu maktad r.
26
ekil II.15. Alevin yay lmas .[3]
Burada bas nç, yanma h z na ba l olarak de i ir. Bas nc n artma h z bomban n ekline
(küresel veya silindirik) de ba l d r. Sabit hacimli odan n küresel yap da olmas durumunda
bas nç art , silindirik yap ya göre daha h zl d r. Bas nç yükseli i alev yoluna paralel olarak
artmakta ancak bunu daha geriden takip etmektedir. Genel olarak maksimum bas nç de erinin
%80’i, alev yolunun son %30’unda elde edilir.
Sabit hacimli odadaki homojen kar mda alevin her yöndeki ilerleme h z ayn olup, alev
cephesinin
ekli düzgündür. Ancak motorun yanma odas nda kar m n tam homojen
olmamas nedeniyle ve oda içindeki türbülansl hava hareketleri sonucu alev cephesinin ekli
bozulmakta ve yüzeyi artmaktad r. Artan cephe yüzeyi ile yanm
bölgeye
artt
bölgeden yanmam
n m ile olan s iletimi ve ayr ca türbülansl kütle ve s ta an m önemli derecede
ndan, gerçek motorda yanma h z bombadakinden daha yüksek olur. Bunun d ndaki
motordaki yanma olay bombadakinden prensip olarak çok farkl de ildir.
Yanma h z bu fazda oldukça yüksek ve dolay s yla yanan kar m miktar fazlad r.
Yanma h z yanma odas nda en az 10 – 15 m/s civarlar nda, yüksek dönme say l motorlarda
ise 50 – 60 m/s kadar olmaktad r. Yanma h z çeperlere yakla t kça so utma nedeniyle
azalmaktad r. Bu fazda bas nç artma h z yüksek olup, s k t rma oran na ba l olarak,
Motor performans na, alev yolu ile bas nç art
aras ndaki ili ki etki etmektedir. Bu ili ki,
motorda da maksimum bas nc n yakla k %80’inin yolun son %30’unda yükselmesi
27
eklindedir. Maksimum bas nç ÜÖN’ dan 12 -15 0 KMA sonra olu tu u zaman en büyük
verim elde edilmektedir. Tutu ma gecikmesi süresi ve ilk yanma süresi göz önüne al narak
ate leme noktas bu durumu sa layacak ekilde ÜÖN’ dan belli bir aç (
AA)
kadar önce
seçilmelidir.
•
Son faz
Son faz maksimum bas nç olu mas ndan sonra ba lamakta ve geni leme s ras nda yak t n
tümü yan ncaya kadar devam etmektedir ( 3). Gazlar n s cakl
ise maksimum bas nçtan
belli bir süre sonra maksimuma ula r.
Sonuç olarak normal yanma ko ullar nda yanma s ras nda yak t n toplam enerjisinin %70 –
75’i maksimum bas nca ula ncaya kadar, %85 – 90 kadar maksimum s cakl a ula ncaya
kadar aç a ç kar. K smi yüklerde ise (gaz kelebe i k s lm
durumda, dolay s yla bas nç ve
s cakl klar yüksek de il iken) yanma h z n n dü ük olmas nedeniyle maksimum bas nç
noktas na kadar toplam yak t enerjisinin ancak %50’si kullan lm
olur. Dolay s yla yanma,
geni leme zaman sürecince devam eder, çok kötü ko ullarda geni leme süresinin sonunda da
yanma sona ermemi olabilir. Bu durumda ise motorun verimi ve dolay s yla gücü azal r.[3]
II.2.8.2.1. Alevin lerlemesi
Alev cephesi s cakl
2000–3000 °K’ e ula t
nda yak n civarda bulunan moleküllerin
reaksiyona girmesi çok kolay olmaktad r. Bu s cakl klarda kimyasal dengeye ula lmakta,
s cakl k ve konsantrasyon gradyanlar ndaki art la birlikte aktif molekül ve radikaller
ço almaktad r. Böylece alev cephesinden yanmam
gazlara do ru olan s transferi ve aktif
molekül difüzyonu neticesi kimyasal gazlar n yanmam
gazlara sirayet etmesi alevin (alev
cephesinin) ilerlemesi olarak adland r l r. Di er taraftan yanmam
kar m s cakl
nn
artmas veya pistonun s k t rma yapmas neticesi artan bas nç konsantrasyon gradyanlar nda
ve aktif molekül miktar ndaki art
daha da h zland r r. Böylece alevin ilerlemesi çok h zl
olabilir.
Alev cephesinin kendine normal yönde yanmam
sa lad
yanmam
gazlara do ru kimyasal reaksiyonla
ilerleme h z na yanma h z , ayn do rultuda ancak alev cephesininkine ters yönde
gazlar n ilerleme h z na ise gaz h z veya kar m h z denir. Kar m h z n n
potansiyel kayna , supap giri inden itibaren ki türbülansl ortam artan yanm
28
bölge
bas nc n n yanmam bölgedeki kar m s k t rmas ve en önemlisi pistonun yanma süresince
silindir gazlar m s k t rmas d r.[8]
0ekil II.16 (a),(b) ve (c) de bir yanma odas nda laminer alev cephesinin olu umu hareketi
ematize edilmektedir.
ekil II.16. (a),(b),(c) Alev cephesinin daimi
ve laminer ak halinde düzlemsel ilerlemesi,
(d) Türbülansl alev Cephesinin yap s . [2]
Türbülansl gaz kar mlar alev h z n laminer ak
haline k yasla önemli ölçüde art r r.
Laminer alev h z 1-2 m/s mertebesinde iken türbülansl alev h z 15-50 m/s civar nda
olabilmektedir. Bu art
ekil II.16 (d) de de gösterildi i gibi türbülans olay n n alev
cephesinin eklini girintili ç k nt l bir görünüm vermesine ba lanmaktad r. Böylece alev
cephesi yanmam gaz temas yüzeyi laminer duruma göre çok çok artacak, yanm gazlar ile
yanmam
gazlar aras ndaki s de i imi ve difüzyon olay daha yo un hale gelecektir.
Dolay s yla her iki durumla ilgili temas alanlar oran AT/AL artt kça alev h z da artacakt r.
Özellikle benzin motorlar nda alev cephesinin bütün kar ma sirayet etmesi süresini ifade
eden yanma süresi yanma verimi bak m ndan son derece önemlidir. Yanma süresinin
hesaplanmas nda gerçekte buji t rna ndan buraya en uzak noktaya kadar olan mesafe esast r.
Ancak genellikle silindir çap esas al narak
29
Yanma süresi
Silindir çap
D
=
alev h z
Va
eklinde hesaplan r. Bu de er ço u defa
2÷6 ms (veya
30÷60 KMA)'d r. Va 15÷50m/s
aras ndad r ve gerçekte sabit de ildir.[2]
II.2.8.2.2. Alev H/z/n/n Performansa Etkisi
Maksimum bas nç an nda pistonun bulundu u pozisyonun motor verimine etkisine i aret
ederek, alev h z n n yüksek olmas n n arzu edildi ini belirtmi tik. Teorik olarak piston ÜÖN'
da iken olu acak sonsuz yanma h z (s f r yanma süresi) en büyük indikatör diyagram alan n
verece inden yanman n piston ÜÖN' da iken ba lay p bitmesi istenir, 0ekil II.17 (a). Ancak
yanman n belirli bir süre alan bir olay olmas , piston ÜÖN' da iken maksimum bas nc n
olu mas için, ate lemenin piston ÜÖN' ya gelmeden epey önce yap lmas n gerektirir, 0ekil
II.17 (b). Di er yandan ate lemenin, silindir gazlar n n en yüksek bas nçta oldu u
zaman(piston ÜÖN' da) yap lmas istenirse o zaman piston yanma süresince ÜÖN' dan
uzakla acakt r, 0ekil II.17 (c).
Yukar da bahsedilen son iki durum indikatör diyagram ndaki net i alan n n azalmas na
sebep olacaklar ndan motor verimi dü er. Birinci durumda yanma erken ba lad
ndan
yükselen silindir bas nc piston üzerine kuvvet uygular ve pistonun hareketi güçle ir. Bu
durumda indikatör diyagram ideal indikatör diyagram na benzemekle birlikte geni leme
strokunda i alan ndan önemli ölçüde kay p olmaktad r.
Ate leme, piston ÜÖN' da iken yap l rsa bu kez bir yandan yanma olay tamamlanmaya
do ru gidip bas nc yükseltici etki yaparken di er yandan piston ÜÖN' dan uzakla arak
bas nc dü ürücü etki yapar. Bas nç yeterince yüksek bile olsa pistona etkisi piston çok
a a da iken gerçekle ece inden faydal bir i olu maz. Keza piston ÜÖN 'dan çok uzak ve s
transferi kay plar fazla oldu undan netice erken ate lemeye k yasla daha büyük güç ve verim
kayb d r.[11]
Görüldü ü gibi yanma olay n n k sa sürede tamamlanmas , bir di er ifadeyle alev h z n n
yüksek olmas motor performans aç s ndan çok önemli olmaktad r. Pratik olarak sonsuz bir
yanma h z na ula lamayaca ndan daha iyi ve teorik e riye mümkün mertebe yak n bir
diyagram verecek ate leme zaman seçmeliyiz. Bu ekilde seçilen ve pratik olarak mümkün
en yüksek verimi sa layan ate leme avans na optimum ate leme avans (OAA) denir. OAA'na
ait temsili piston konumlar ekil II.17 (d) ile gösterilmi tir.
30
Güç ve verim dü ü üne sebebiyet veren esas olay ate leme an ndan yanma sonuna kadar
geçen sürede pistonun krank mili aç
cinsinden kat etti i mesafedir. Bu de er ne kadar fazla
ise güç ve verim o derece dü ük olur. O halde bu dönme miktar n n veya güç ve verimin
a a daki iki sebebe ba l oldu u söylenebilir.
1. Alev h z
2. Ate leme noktas ile en uzak nokta aras ndaki mesafe.
Alev (yanma) h z na etki eden faktörler biraz sonra izah edilecektir. Ancak yanan
bölgenin s cakl
, gaz yo unlu u ve yanm
ve yanmam
bölgeler aras ndaki izafi gaz
hareketlerinin olay n hâkim faktörleri oldu unu belirtelim.
Alev hareket mesafesi ise yar küresel yanma odalar silindir kafas n n ortas na
yerle tirilmi
buji veya yanma odas n n her iki yan na yerle tirilen iki ayr buji ile
k salt labilir.[10]
ekil II.17. a) Teorik durum, yanma üst ölü noktada ba lay p sona erer. Pratik olarak
mümkün de ildir,
b) Ate leme, yanma ÜÖN' da bitecek veya maksimum bas nç ÜÖN' da olu acak kadar
erken yap l r,
c) Ate leme, piston ÜÖN' da iken yap l rsa, maksimum bas nç veya yanman n sona ermesi
pistonun ÜÖN’ dan uzakla m bir konumuna tekabül eder,
d) Optimum ate leme avans maksimum bas nç ÜÖN’ dan 5-10° sonra olu ur. Pratik
olarak maksimum verim durumudur.[2]
Piston yukar , • Piston ÜÖN’ da,
Piston a a , YB: Yanma ba lang c , YS: yanma
sonu.[2]
II.2.8.3. Normal Yanmay/ Etkileyen Etkenler
Motorun her türlü çal ma ko ulunda maksimum verimin elde edilebilmesi için ate leme
noktas n n uygun seçilmesi gerekir. Avans n seçimini belirleyen ana etkenler yanma h z ve
31
tutu ma gecikmesidir. Bunlara etki eden faktörler de genelde s cakl k, bas nç, kar m oran
ve türbülans
iddetidir. Motorun çal mas s ras nda s cakl k, bas nç, kar m oran ve
türbülans iddetine etkili her faktör dolayl olarak yanma h z na etki etmektedir. Bunlar
a a da s ralanm t r.[12]
•
Dönme say/s/ (n)
Motorun dönme say s artt kça yanma olay için gerekli süre azal r. Ancak say s n n
art na ba l olarak ortalama piston h z artt
ndan yak t – hava kar m ndaki türbülans
iddeti h zla artar. Dolay s yla dönme say s ile yanma h z da artmaktad r. Ancak dönme
say s n n art
tutu ma gecikmesi süresine fazla etki etmemekte, bu nedenle tutu ma
gecikmesi KMA olarak büyümektedir. Bu bak mdan ate leme noktas artan dönme say s ile
orant l
olarak ÜÖN’ dan önceye kayd r l rsa p – _ diyagram n n en iyi
ekli
korunabilmektedir. Bas nc n dönme say s ile de i mesi, ekil II.18.a’ da sabit ate leme
noktas ve ekil II.18.b’ de de i ken ate leme avans için gösterilmi tir. Böylece, ate leme
avans uygun ekilde de i tirilirse, dönme say s de i se de motor verimi hemen hemen ayn
Silindir bas nc [MPa]
Silindir bas nc [MPa]
kalmaktad r.
Krank mili aç s [°KMA]
Krank mili aç s [°KMA]
b) De*i ken AA
a) Sabit AA
ekil II.18. Dönme say s na ba l olarak silindir bas nc n n de i imi.[3]
•
Emme bas/nc/, (pe)
Silindire emilen yak t – hava kar m n n bas nc artarsa, alev cephesinin ilerleme h z
azalmakla beraber s k t rma sonu s cakl
da artt
ndan alev h z da artmakta ve sonuçta
yanma h z artmaktad r. Dolay s yla yanma olay için geçen süre azalmaktad r.
Benzin motorlar , k smi yüklerde gaz kelebe i k s k olarak çal t
nda, emme bas nc
dü tü ünden, yanma h z da azal r. Bunu kar lamak için k smi yüklerde ate leme avans
gerekir.
32
•
Art/k gazlar/n miktar/ (mr)
Silindir içerisinde kalan art k gaz miktar artt kça, di er bir deyi le egzoz gazlar n n
bas nc n n emme bas nc na oran (Pr/Pe) artt kça, silindirdeki kullan labilir oksijen miktar
azald
için yanm
gazlar n s cakl
azalmakta, dolay s yla yanma h z da azalmaktad r.
Motor yükü azald kça (gaz kelebe i kapand kça) emme sonu bas nc n n dü mesinin d nda,
art k gaz miktar da artt
•
ndan yanma h z daha da azalmaktad r.
S/k/(t/rma oran/ (I)
S k t rma oran artarsa ate leme an ndaki kar m n bas nc , s cakl
artar, art k gazlar n
miktar ise azal r. Dolay s yla kar m n ate lenebilmesi için daha uygun ko ullar olu ur.
Sonuçta yanma olay n n ba lang ç faz n n süresi azal r, ana fazdaki yanma h z artar, buna
kar n yanma odas n n hacim/yüzey oran azalaca ndan cidarlara yak n bölgelerdeki kar m
miktar art gösterir ve son faz n sürecide artar.[9]
•
Yanma odas/ (ekli
Yanma odas ndaki türbülans iddeti, emme kanal n n ve yanma odas n n ekline ba l
olarak de i mektedir. Yanma odas
uygun biçimde
ekillendirilerek türbülans
iddeti
artt r labilir. Buna ba l olarak yanma h z da artar. Yanma odas n n ekli, küresel veya
küresele yak n ise toplam alev yolu k sa olaca ndan yanman n tamamlanmas için gerekli
KMA aral
daha küçük, bas nç art h z daha yüksektir.[10]
Yanma odas na yerle tirilen bujilerin konumu ve say s da toplam yanma süresini
etkilemektedir. Buji yanma odas n n ortalar na konulmaya çal lmal d r. Ayr ca buji say s
artt kça da ortalama yanma h z artmaktad r.
Ancak say lan bu etkenlere ve özellikle s k t rma oran na ba l olarak, yanma h z n n ve
bas nç art
oran n n yüksek de erlere ula mas verim yönünden her zaman en iyi durumu
sa lamamaktad r. Ana faz içinde büyük dp / d
de erleri bir yandan a r mekanik
zorlanmalara neden olurken, di er taraftan türbülans artt rarak s kay plar n n artmas na ve
sonuçta verimin dü mesine neden olur. Genel olarak en yüksek verim dp / d = 0,20 – 0,25
Mpa / 0KMA için elde edilmektedir.[3]
33
II.2.8.4. Vuruntulu Yanma
Vuruntulu yanma, yanmam
kar m n kendi kendine tutu mas ile olu maktad r. Bujide
çakan k v lc m olu turdu u alevin yay lmas ile, yanma odas n n di er taraf nda alev
cephesinin önünde bulunan kar m s k makta ve s nmaktad r. Normal alev cephesi bölgeye
ula madan yanmam
kar m n s cakl
kendi kendine tutu ma s cakl
na ula rsa, bu
kar m, kendi kendine olu an tek veya çok say da alev çekirde i ile aniden tutu ur ve olu an
alev yüksek h zla yay l r. Bu tür yanma, çok h zl reaksiyon nedeniyle sabit hacimde
olmaktad r. Dolay s yla yüksek ve ani bas nç art lar ve iddetli bas nç dalgalar meydana
gelmektedir. Bu dalgalar silindir içinde ses h z ile hareket ederek silindir çeperlerinden
yans r. Bu dalgalanmalar n frekans silindir içindeki dolgunun do al frekans d r ve titre imler
d ar ya çeperler yoluyla ses dalgas olarak ta nmaktad r. Vuruntu sesinin frekans otomobil
motorlar nda 5000 Hz civar nda olup, bu de er bu motorlar n boyutlar için do al frekans
mertebesindedir.
Vuruntulu yanma olay nda bas nc n KMA’ na ba l olarak de i imi ekil II.19’ da
görülmektedir. Vuruntulu yanma h zl bas nç art
ve oda bas nc n n üzerine binmi olan
bas nç titre imlerinden tan nmaktad r. Vuruntulu yanmada maksimum bas nç normal
yanmadakinin iki kat na kadar ç kmakta, yanma h z ise 300m/s’ ye kadar ula maktad r.
Silindir bas nc [MPa]
Vuruntulu yanma
Krank mili aç s [°KMA]
ekil.II.19. Vuruntulu yanmada silindir bas nc n n de i imi.[3]
34
Vuruntulu yanmada bas nçlar yüksek de erlere ula makla birlikte motor gücünde bir
artma gözlenmemektedir. Bu da, bas nç piklerinin oda bas nc üzerine binmi bas nç eklinde
oldu unu ayr ca göstermektedir. Vuruntu gücü artt rmad
gibi, tam tersine, buji ve supaplar
gibi noktalar n a r s nmas sonucu erken ate lemeye yol açarak güç kayb na neden olur.
Vuruntu sonucu artan türbülans ile yerel olarak s iletimi artmakta, bundan dolay ortaya
ç kan güç kayb n n yan s ra piston, silindir kafas gibi elemanlar üzerinde erimeler ve
bozulmalar (bas nç erozyonu) olmaktad r dalgalar .[3]
II.2.8.4.1. Vuruntuya Etki Eden Etkenler
Vuruntulu yanmada, vuruntunun ba lama s n rlar kritik s k t rma oran ve kritik ortalama
efektif bas nç ile tan mlanmaktad r.
Kritik s k t rma oran
artt r ld
( k), di er ko ullar ayn
nda, motorda vuruntulu yanman n ba lad
kalmak üzere s k t rma oran
s k t rma oran de ildir. Bu oran,
çal mas s ras nda s k t rma oran sürekli olarak de i tirilebilen deney motorunda (CFR
veya BASF motorlar ) çe itli faktörlerin vuruntuya etkisinin ölçüsü olarak kullan lmaktad r.
Kritik s k t rma oran motorun yap s ile ilgili bir büyüklüktür.
Kritik ortalama efektif bas nç (pmek) ise vuruntunun ba lad
ortalama efektif bas nçt r.
Benzin motorunun çal mas s ras nda güç ayar gaz kelebe i ile yap lmakta, gaz kelebe i
aç ld kça güç ve ortalama efektif bas nç artmakta, buna paralel olarak s cakl k seviyeleri
yükselmekte ve vuruntu meyli artmaktad r. Vuruntunun ba lad
ortalama efektif bas nç o
çal ma ko ullar ndaki (dönme say s , hava fazlal k katsay s
vb.) vuruntu s n r n
vermektedir. Kritik ortalama efektif bas nç motorun i letme ko ullar
ile ilgili bir
büyüklüktür.
Benzin motorlar nda vuruntuyu etkileyen etkenler motorun yap s na, i letme ko ullar na
ve yak t n cinsine göre s n fland r l r.[14]
II.2.8.4.1.1. Yap/sal Etkenler:
•
S/k/(t/rma oran/ ( )
S k t rma oran , vuruntulu yanmay do uran en önemli etkendir. Motorun verimini
artt rmak için s k t rma oran n artt rmak gerekir. Ancak, motorun s k t rma oran artt kça
yanma h z artmakta ise de, artan s cakl klar nedeniyle yak t n cinsine ba l olarak, belli bir
de erden sonra vuruntulu yanma ba lamakta ve gittikçe iddetini artt rmaktad r. Farkl yak t
35
cinslerine göre, çe itli s k t rma oranlar nda, vuruntulu yanmay veren kritik ortalama efektif
bas nc n (pmek) de i imi ekil II.20’ de gösterilmi tir. S k t rma oran artt kça vuruntunun
olu mams için ya daha yüksek oktan say l yak t kullanmak veya ortalama efektif bas nc
P mek [MPa]
azaltmak, yani motorun gücünü k s tlamak gerekecektir.[13]
S k t rma oran ( )
ekil II.20. S k t rma oran na ba l olarak kritik ortalama bas nc n de i imi.[3]
•
Yanma odas/ hacminin büyüklüEü
Yanma odas n n büyüklü ü de vuruntuya etkir. Yanma odas küçüldükçe, çeper yüzey
alan n n hacme oran artar, dolay s yla so utma daha iyi olur ve vuruntu meyli azal r. Ricardo
taraf ndan yap lan deneylerde, strok/çap oran yakla k olarak ayn olan silindirlerin çaplar
de i tirilmek suretiyle, vuruntunun ba lad
s k t rma oran saptanm t r. Buna göre,
D [mm] :
70
89
140
216
:
7,9
7,3
6,2
5,4
de erleri bulunmu tur. Görüldü ü gibi silindir çap büyüdükçe vuruntu meyli artmaktad r. Bu
nedenle benzin motorlar nda 150 mm’ den daha büyük çaplar kullan lmaz.
•
Supaplar/n beraberce aç/k kalma sureleri (supap bindirmesi)
Egzoz sonu ile emme ba lang c aras nda, emme ve egzoz supaplar n n ayn anda aç k
kalma sureleri vuruntuyu etkiler. Emme ve egzoz supaplar n n beraberce aç k oldu u sürede
emme supab ndan giren kar m egzoz gazlar n süpürür. Ayr ca çeperleri, egzoz supab n ve
daha önce girmi kar m n bir k sm n so utur. Bunun sonucunda vuruntulu yanma olas l
azal r. Dolay s yla supaplar n beraberce aç k kalma sureleri uzad kça vuruntu meyli azal r. Bu
durum 0ekil II.21’de görülmektedir. Supap bindirme süresi uzad kça, bütün ko ullar ayn
kald
halde kritik ortalama efektif bas nç büyümektedir.
36
P mek [MPa]
Supap bindirme aç s
Supap bindirme aç s
= 80
= 50
Hava fazlal k katsay s ( )
ekil II.21. Supap bindirmesinin vuruntu s n r na etkisi.[3]
•
Yanma odas/ çeperlerinin s/cakl/E/
Yanma odas çeperlerinin bujiden uzak olan k s mlar ba l olarak so uk tutulabilirse
vuruntu meyli azal r. Vuruntu s n r na yak n çal an motorlar n piston ve silindir kafas yüzeyi
temiz ise vuruntusuz bir çal ma sa land
halde bu yüzeylerin isle kaplanmas durumunda
gazlardan çeperlere olan s geçi i azalaca ndan ortam n s cakl
ba layabilir. Silindir kafas hafif metalden yap lm
artar, dolay s yla vuruntu
motorlarda vuruntu meyli k r dökümden
yap lm olanlara göre daha azd r. Çünkü s geçi i katsay s alüminyumda k r dökümden 2,5
defa daha büyük olup, s yay l
daha h zl ve çeper s cakl
daha dü üktür. Ayr ca hava
so utmal motorlarda yerel olarak çeper s cakl klar ve kar m s cakl
ayn boyuttaki su
so utmal motorlardan daha yüksek ve vuruntu meyli daha fazlad r. Vuruntuyu önlemek için
hava so utmal motorda s k t rma oran küçültülür.
•
Yanma odas/n/n (ekli
Yanma odas n n ekli vuruntulu yanmay önemli derecede etkilemektedir. Vuruntu genel
olarak yanma odas n n bujiden uzak ve s cak olan bölgelerinde ba lamaktad r. Çünkü bujiden
yay lan alev cephesi bu bölgelere ula ncaya kadar geçen sürede, vuruntuyu do uran ön
reaksiyonlar geli ebilmektedir. Bu bak mdan, alev yolunun k sa oldu u, yüksek yanma
h zlar n n sa land
ve bujiden uzak bölgelerin so uk tutuldu u yanma odalar vuruntu
aç s ndan en uygun yanma odas
eklini olu turmaktad r. Yanma odas
ekilleri II.22.’ de
görülmektedir.
Burada A tipi yanma odas , vuruntulu yanma olas l
en fazla oland r. Art k bu tip yanma
odalar yap lmamaktad r. Burada buji yanma odas n n bir ucuna yerle tirilmi tir. Bu yap da
alev cephesinin yanma odas n bir ba tan di erine kat etmesi için uzun bir süre geçecektir.
37
Dolay s yla bujiden en uzak bölgedeki yak t hava kar m alev gelmeden kendi kendine
tutu abilecek ekilde haz rlanacak ve vuruntulu yanma olu acakt r.
B tipi yanma odas nda ise, buji egzoz supab n n yan na yerle tirilmi tir. Alev yolu k sa
oldu undan A tipi yanma odas ndan daha iyi bir tasar md r.
C tipi yanma odas nda ise, buji yanma odas n n ortas nda ve egzoz supab na yak n yerde
olup bu B tipinden daha iyidir.
D tipi yanma odas nda piston ÜÖN’ ya geldi inde silindir kafas ile piston aras nda dar
hacim olu maktad r. Bu bölge bujiden uzak olmas na ra men yüzey/hacim oran büyük
oldu u için iyi so utmakta ve vuruntu kayna
olu turmamaktad r. Buna kar n bu k s mda
s k an gazlar ana odaya akarak türbülans dolay s yla yanma h z n art rmaktad r.
E, F ve G tipi yanma odalar nda da vuruntu ayn etkiyi meydana getirmektedir.
H tipi yanma odas nda ise yanma odas küresel (çat ) eklinde olup, buji üst ve merkeze
yak n bir yerde bulunur. Bu ekilde alev yolu çok k salt lm
oldu undan vuruntu meyli
azal r.
I tipi yanma odas da E ve H tipi yanma odalar n n özelliklerini ta maktad r.[15]
ekil II.22. Yanma odas ekilleri.[3]
K tipi yanma odas D tipi yanma odas na benzemekle birlikte daha basittir. Burada silindir
kafas sadece bir kapak görevi görür. Di er bütün elemanlar (supap, kam mili ve kumanda
38
sistemi) gövde üzerinde bulunur. Bu yanma odas Ricardo taraf ndan geli tirilmi tir ve
vuruntu meyli aç s ndan oldukça iyidir.[3]
II.2.8.4.1.2. Çal/(ma Ko(ullar/ ve (letme Etkenleri
Bu etkenler motorun çal mas s ras nda ya baz d
etkilere ba l olarak kendili inden
de i irler (çal ma ko ullar ) ya da kullan c taraf ndan ayarlanarak de i tirilebilirler (i letme
etkenleri):
• Hava fazlal/k katsay/s/ (J)
Vuruntuyu haz rlayan reaksiyonlar,
= 1,05 için en büyük h za sahiptir. 0ekil II.23’da
görüldü ü gibi ön reaksiyon süresi, tr,
kar mlarda bu süre uzamaktad r. Ayn
de i imi de görülmektedir.
= 1,05 için minimum iken, zengin ve fakir
ekil üzerinde HFK’ na ba l olarak yanma h z n n
= 1,05’de ön reaksiyonlar çok h zl , buna kar n yanma h z
dü ük oldu u için bu noktada vuruntunun ortaya ç kmas olas l
fazlad r. Çünkü vuruntu
meylini, yanma h z ön reaksiyonlar n h z birlikte belirlemektedir. Sonuçta HFK ile
k
aras nda 0ekil II.24’daki gibi bir ili ki ortaya ç kmaktad r. Görüldü ü gibi kar m
zenginle tikçe vuruntu meyli azalmaktad r.
• Ate(leme avans/ (
A)
Ate leme avans vuruntuya etkili en önemli çal ma parametresidir. 0ekil II.25.’de
görüldü ü gibi ate leme avans n n artmas ile maksimum bas nçlar ÜÖN’ ya do ru
kaymaktad rlar ve bu bas nc n ve s cakl
n de eri de yükselmektedir. Bu s rada yanma h z
ve bas nç yükselme h z da artarak ön reaksiyonlar için kalan süre k salmakta ise de artan
s cakl klar daha hâkim bir rol oynarlar ve vuruntu do uracak ön reaksiyonlar h zlanmaktad r.
Sonuçta
AA
artt kça vuruntu meyli artmaktad r (0ekil II.26).
39
Yanma H z [m/s]
Reaksiyon zaman [s]
H a v a fa z la l k k a ts a y s ( )
ekil II.23. Hava fazlal k katsay s na ba l olarak reaksiyon zaman n n ve yanma h z n n
Kritik s k t rma oran ( )
de i imi.[3]
Hava Fazlal k Katsay s (
ekil II.24. Hava fazlal k katsay s na ba l olarak vuruntu s n r n n de i imi.[3]
40
Silindir Bas nc [MPa]
n = sabit
ÜÖN
Krank Mili Aç s [°KMA]
ekil II.25. Ate leme avans na ba l olarak p -
diyagram n n de i imi.[3]
Ate leme avans çal ma s ras nda kolayl kla de i tirilebilecek bir büyüklük oldu u için
vuruntuyu kontrol için kullan labilir. Yüksek güç bölgesinde kar m n zenginle tirilmesinin
P mek [MPa]
yan s ra ate leme avans da azalt larak ate leme bölgesinden uzakla lmaktad r.
Ate leme avans (
AA
)
ekil II.26. Ate leme avans na ba l olarak vuruntu s n r n n de i imi.[3]
•
Dönme say/s/ (n)
Dönme say s , s k t rma sonu s cakl
. bas nc ve s k t rma süresi ile hava h zlar gibi
temel büyüklükleri etkilemesi nedeniyle vuruntu meylini de etkilemektedir. Dönme say s
artt kça bir yandan oda içindeki hava h zlar ve dolay s ile yanma h z artmakta, di er taraftan
genelde volümetrik verimdeki azalma nedeniyle emme bas nc , pe azalmaktad r. Bu etkilerin
41
yan s ra artan dönme say s ile ön reaksiyonlar için ayr lan süre de azalmaktad r. Yanma
h z n n artmas , emme bas nc n n azalmas ve ön reaksiyonlar için ayr lan sürenin azalmas
nedeniyle dönme say s artt kça vuruntu meyli belirgin bir ekilde azalmaktad r. (0ekil II.27)
•
Emme Bas/nc/ ve S/cakl/E/, Pe ve Te
Yanma odas na emilen kar m n bas nc ve s cakl
azald kça, s k t rma sonu bas nç ve
s cakl klar da azalaca ndan vuruntulu yanma olas l
azal r. Artan güç gereksinimi
nedeniyle veya ortam bas nc n n artmas sonucu (deniz seviyesine yakla t kça) emme bas nc
artarsa vuruntu meyli de artmaktad r.
Ayr ca, a r doldurmal motorlarda giri bas nc atmosfer bas nc ndan büyük oldu undan
vuruntulu yanma daha dü ük s k t rma oranlar nda ba lar.
•
Yanma odas/ndaki oksijen konsantrasyonu
Stokiyometrik kar m oranlar nda çal rken genel olarak oksijen konsantrasyonu
dü tükçe vuruntu meyli azalmaktad r. Yanma odas ndaki oksijen konsantrasyonu, dolay s yla
vuruntu meyli emme havas nemi, egzoz kar
bas nc , egzoz gaz resirkülasyonu ile
de i mektedir. Motorun di er çal ma ko ullar ayn kalmak art yla, havan n nemi artt
yanma odas ndaki oksijen konsantrasyonu ve yanma odas s cakl
nda
dü ece inden vuruntu
P mek [MPa]
meyli azal r.
Dönme say s (n) [d/dak]
ekil II.27. Dönme say s na ba l olarak vuruntu s n r n n de i imi.[3]
Egzoz kar
bas nc (veya pr/pe oran ) artt kça silindirde kalan egzoz gaz miktar
artmaktad r. Bu bir yandan silindir s cakl klar n yükselterek vuruntu meylini art r rken, di er
taraftan oksijen konsantrasyonunu azaltarak vuruntu meylini dü ürmektedir. Sonuç olarak
egzoz kar bas nc n n vuruntuya belirgin etkisi görülmektedir.
42
So umu egzoz gazlar n n bir k sm n n emme havas ile tekrar silindire gönderilmesi
(egzoz gaz resirkülasyonu, EGR) sonucunda ise oksijen konsantrasyonu dü mekte ve ön
reaksiyonlar yava layarak vuruntu meyli azalmaktad r.
•
SoEutma suyu s/cakl/E/
So utma sistemi ortalama s cakl
n n artmas yla yanmam
çeperlere s geçi i azalaca ndan, kar m s cakl
kar m bölgelerinde
ve vuruntu oda
olu turabilecek
noktalar n s cakl klar artar, dolay s yla vuruntu meyli artar.
II.2.8.4.1.3. Yak/t Özellikleri ile lgili Etkenler
Vuruntulu yanma olay üzerine en önemli etkiyi yak t n fiziksel ve kimyasal özellikleri
yapmaktad r. Yak tlar birçok de i ik fiziksel ve kimyasal özellikteki hidrokarbonlar n
birle iminden olu tu u için, baz lar n n vuruntulu yanmaya meyilleri fazla, baz lar n n ise
azd r. Çatall zincir eklinde olan yak tlar vuruntuya dirençlidirler. Oktan say s artt kça
vuruntu olmadan çal t r labilecek s k t rma oran n art rmak mümkündür.
Oktan say s artt kça ayr ca vuruntusuz çal abilecek HFK aral
Dolay s yla oktan say s azald kça vuruntu do urabilecek HFK aral
da geni lemektedir.
büyümektedir.[3]
II.3. H DROL K VE MEKAN K KAYIPLAR
Motor performans na ait krank milinden ölçülen her türlü büyüklük efektif de er olarak
tan mlan r.
Bir motorun efektif ile indike (iç) performans aras ndaki fark ba l ca iki nedene dayan r.
-
Hareketli parçalar aras ndaki sürtünmeler
-
Motorun üzerinde yer alan ve motordan güç çeken yard mc üniteler.
Motorun hareketli parçalar aras nda meydana gelen sürtünme kay plar malzeme ve
triboloji teknolojisinde ula lan noktada oldukça dü ük olmakla beraber, göz ard
edilemeyecek derecede bir verim kayb olu turmaktad r (0ekil II.28).
43
Motor sürtünme ortalama efektif bas nç
kayb (kpa)
Su pompas
ve alternatör
Ya* pompas
Supap
mekanizmas
Piston,
segmanlar biyel
yataklar
Krank mili, ya*
keçeleri
Motor h z (d/dk)
ekil II.28. Hareketli parçalar n ve yard mc elemanlar n, motor h z na ba l sürtünme
kay plar ndaki paylar . [1]
Motorun çal mas na yard mc ünitelerin tüketti i enerjide ayr sürtünme kay plar ile
birlikte de erlendirilmektedir ve bu elemanlar n motor büyüklü üne ve i letme ko ullar na
göre tek tek optimizasyonu da, günümüzde üzerinde durulan konulardan biridir.[1]
II.4. SIKI TIRMA ORANININ PERFORMANSA ETK S
S k t rma oran , motorun gücünü ve verimini etkileyen en önemli parametrelerden biridir.
S k t rma oran n n artmas yla s k t rma ve yanma sonu bas nç ve s cakl klar yükselmekte,
dolay s yla ortalama efektif bas nç artmaktad r.
S k t rma oran n n vuruntuya neden
olmayacak kadar yükseltilmesiyle birlikte ç k
gücü artmakta ve yak t ekonomisi
sa lanmaktad r.
Motor s k t rma oran n n art r lmas
yo unlu unu art rd
ate leme noktas nda hava-yak t kar m n n
ndan aç a ç kacak enerji daha faydal kullan labilecek dolay s ile hem
motor termal verimi hem de güç art
sa lanabilecektir.
Motorun yüksek s k t rma oranlar nda vuruntu yapmamas için yak t içerisine özel katk
maddeleri kat lm t r. Motor s k t rma oran n n art
s k t rma sonu bas nc n ve maksimum
silindir bas nc n , bu da ortalama efektif bas nc (bmep) art rmaktad r. Yine s k t rma
oran n n art
silindir s cakl
n
art r rken çal lan motor için tutu ma gecikmesini
azaltmaktad r. Ayr ca, s k t rma oran n n art yla birlikte ate leme avans n n azalt lmas
gerekmektedir. Daha yüksek s k t rma oran Ü.Ö.N.’de daha küçük bir hacme s k t rma
44
anlam na gelmekte ve s k t rma sonunda bas nç ve s cakl kta yükselme meydana
gelmektedir. Sonuç olarak, s k t rma oran 2 kat na ç kar ld
nda s k t rma bas nc yakla k
olarak 3 kat na ç kmaktad r. Ayr ca, s k t rma oran artarken hem s k t rmaya harcanan i te
hem de faydal i te art
meydana gelmekte ve s k t rmaya harcanan ekstra i ten daha fazla
oldu undan s k t rma oran ndaki art la net i te de art sa lanmaktad r.[16]
Belirli bir silindir hacmi için s k t rma oran ndaki art yanma odas yüzey/hacim oran n
lineer olarak art rmaktad r. Belirli bir silindir hacmi için silindir say s ne kadar az ve
boyutlar ne kadar büyük olursa, yüzey/hacim oran o kadar küçük olur. Silindir kapasitesi ne
kadar büyük olursa, yanma odas yüzey alan na göre yanma odas hacmi o kadar büyük olur.
Öyle ki, yüzey alan silindir çap n n karesiyle artarken silindir hacmi silindir çap n n küpü ile
artmakta olup silindir kapasitesinin artmas yüzey/hacim oran n h zla dü ürür.
Is kay plar n ve HC olu umunu minimize etmek için yanma odalar n n, yanma odas
yüzey olan na göre maksimize edilmesi gerekmektedir. Yani yanma odas n n yüzey alan
hacmine oranla mümkün oldu u kadar küçük olmal d r.
Yüzey/hacim oran ne kadar büyük olursa egzoz gazlar ndaki HC konsantrasyonu o kadar
yüksek olur. Yüksek s k t rma oranlar nda silindir kapa
ile piston aras ndaki ezilme
bölgesindeki kütle yüzdesinin artmas , yanma süresini uzatmaktad r.
Yine yanma odas yüzey/hacim oran n n s k t rma oran yla birlikte artmas , yanma
süresinin uzamas na yard mc olmaktad r. S k t rma oran n n artmas yla birlikte yanma odas
ekli de i mekte, bu da türbülans n azalmas na ve yanma süresinin uzamas na sebep
olmaktad r. Yanma süresinin artmas ile birlikte s transferi için geçen süre artmakta, piston
Ü.Ö.N.’den bir hayli uzakla t ktan sonra bile yanma devam etmektedir. Bu durum motorun
termik verimini azaltmaktad r.
Sabit s k t rma oran nda indike verim yüzey/hacim oran ndaki art la lineer olarak
azalmaktad r. 0ayet, silindir hacmi sabit tutularak s k t rma oran art
sa lan rsa, daha
küçük s k t rma oranlar nda, yüzey/hacim oran ndan daha büyük art olur. Bu yüzden indike
verimdeki iyile me oran küçük boyutlu motorlar için daha küçük olur.
Ayr ca s k t rma oran n n art
ile maksimum bas nc n n yeri Ü.Ö.N.’ye yakla makta,
bas nç yükselme h z ise ayn s k t rma oran aral
üzerinde artmaktad r. Fakat yanma ve
bas nç yükselme h z , yanma odas nda vuruntunun olu mas için belirleyici parametreler olup
s k t rma oran n n art n s n rlamaktad r. S k t rma oran n n 5’den 11’e kadar de i imi ile
hava-yak t çevrimi için bas nç. Yükselme h z ve maksimum bas nc n olu ma yerini
göstermektedir. S k t rma oran n n art r lmas , ate leme an ndaki kar m n bas nç ve
s cakl
n art r rken art k gaz yo unlu unu azaltmaktad r. Bununla birlikte hem kar m n
45
ate lenebilmesi için uygun ko ullar olu makta hem de yanma olay n n ba lang ç faz n n süresi
k sal rken, ana fazdaki alevin yay lma h z yükselmektedir.[11]
Ate leme avans vuruntu kontrolünde en çok kullan lan parametrelerden biridir. Buji ile
ate lemeli motorlarda ate leme sistemi, de i ik motor h zlar nda ayn maksimum bas nçpiston konumunu sa layacak ekilde tasarlanmaktad r. S k t rma oran n n art
ile olu acak
vuruntu, belirli bir noktaya kadar ate leme avans de i imiyle kontrol edilebilir. Artan
s k t rma oranlar nda maksimum verimi elde etmek için ate leme avans n n bir miktar
azalt lmas gerekir.
Buji ile ate lemeli motorlarda s k t rma oran n n ve hava giri s cakl
n n art r lmas
daha fakir kar mlar n yak lmas n mümkün k lar. Fakir kar mlarda alevin yay lma h z n n
dü mesi ve gecikme periyodunun uzamas nedeniyle ate leme avans n n art r lmas gereklidir
II.5. ALTERNAT F ALKOL YAKITLAR
II.5.1. çten Yanmal/ Motorlarda Alkol Yak/tlar/n Kullan/m/
Alkollerin motor yak t olarak de erlendirilmesi dü üncesi, içten yanmal motorlar n tarihi
kadar eskidir. Otto 1897'de motor çal malar nda alkol kullanm , Henry Ford ise ilk oto
tasar m m alkolü de kullanacak ekilde gerçekle tirmi tir. 20. yüzy l n ba lar nda benzinli
motorlarda alkol ve alkol-benzin kar malar n n kullan lmas uygulamalar ba lam t r.
Konuya ili kin bilimsel çal malar ikinci dünya sava y llar nda yo unla m t r.[13]
Ulusal kaynaklardan yararlanma, tar msal potansiyeli de erlendirme, döviz tasarrufu
sa lama, ya anan enerji krizleri ve gelecekte olas enerji krizlerine haz rl kl olma nedenleri
ile çe itli ülkelerde alkollerin yak t olarak de erlendirilmesi gündeme gelmi tir. Amerika
Birle ik Devletleri, Almanya, Rusya, Brezilya, Yeni Zelanda, Küba, Güney Afrika
Cumhuriyeti ve sveç konunun uygulama ve çal malar n n yo un oldu u ülkeler aras nda
say labilir. [13] Türkiye'de benzine alkol kat larak ve yak t olarak kullan lmas yla ilgili baz
giri imlerde bulunulmu tur. Konu ilk defa 1931 y l nda yap lan Ziraat Kongresi'nde ele
al nm t r. 1932 Y l nda motorlarda kullan lan benzine belirli oranda alkol kat larak, hem
alkol kullan m n n art r lmas , hem de yak t tüketiminin k smen yurt içinden kar lanmas
dü ünülmü tür. 1942 y l nda askeri araçlarda benzine % 20 oran nda alkol kat lm t r. Sava n
sona ermesinden sonra, petrol üretiminin artmas ve fiyatlar n dü ürülmesi ile alkolün yak t
olarak kullan lmas çal malar duraklam t r.
46
1973 y l nda Arap ülkelerinin petrole ambargo koymalar ile fiyatlar n artmas sonucu
konuya ilgi yeniden artm t r. Türkiye 0eker Fabrikalar A. 0. "Yak t amaçl alkol üretim
projesi"ni yat r m plan na alm
ve 8 adet alkol fabrikas n n kurulmas planlanm t r ancak
uygulamaya konulamam t r. Alkol ve alkol kar mlar n n yak t olarak de erlendirilmesi
üzerinde at l mlar Brezilyada gerçekle tirilmi ve halen Brezilya bu konunun öncülü ünü
yapmaktad r. Günümüz alternatif yak t gruplar içinde motor yak t olarak kullan lan alkol ve
alkol kar mlar d r. Gerek etanol gerekse metanol, ba ta Brezilya ve Amerika olmak üzere,
birçok ülkede motor yak t olarak dikkate de er bir kullan m düzeyine ula m t r. Ülkemizin
tar msal kaynaklar n n bol olmas ve petrole ba ml l
n en az düzeye indirilmesi ülkemizde
alkol kökenli yak tlar üzerine yap lan çal malar n ba lang ç noktas n olu turmaktad r. [12]
Motorlu ta tlar n neden oldu u hava kirlili ini azaltmak için özellikle fosil kökenli
yak tlara nazaran daha temiz egzoz gaz veren alternatif yak tlar üzerinde bilimsel çal malar
yo unla m t r. Bu özellikle alkollerin önemini bir kez daha art rm t r. [5]
II.5.2. Metanolün Yak/t Özellikleri
Metanol renksiz, saydam, hafif kokulu, toksik, higroskopik bir s v d r ve günümüzde
modern tesislerde do algazdan üretilmektedir. Ayr ca biyoteknolojik yöntemlerde metanol
üretimi de gittikçe önem kazanmaktad r. Biokütle kaynaklar ndan, evsel ve endüstriyel at k ve
art klardan, biyoteknolojik yöntemlerle metanol elde edilmektedir [13]. Metanol, etanol ve
benzine ili kin özellikler, Tablo l'de verilmi tir.
47
Tablo.II.1. Metanol, Etanol ve Benzinin Özellikleri
Kimyasal formül
Mol a rl
Yo unluk (kg/m3)
Kaynama noktas (K) 0,1
M
Tutu ma s cakl (K)
Donma noktas (K) 0,1 Mpa
Buharla ma s s (kJ/kg)
Alt s l de eri (kJ/kg)
Buhar bas nc (kPa), 311 K
Hava/yak t oran (kg/ kg)
Ara t rma oktan say s
(AOS)
Motor oktan say s (MOS)
Ayr m
Metanol
Etanol
Benzin
CH30H
32.04
796
338
743
175
1167,7
20110
34
6,46
112
C2H5OH
46.07
794
351
698
155
921,127000
21
8,96
108
C6H14-C7H16
86–100
727
305–490
493–573
243–263
490
39800–44345
41-103
14,5
91–100
90
90
82–92
kar mla çal an bir motorda, alkol faz tek ba na motora ula t
nda, yak t
yetersizli i ve gücün aniden dü mesine ba l olarak, motorda tekleme, sars nt lar ve ilk hareket
zorluklan olmaktad r. Metanollü benzinlerde faz ayr mas ; alkol, su miktar , ortam s cakl
ve
benzinin bile imine ba l olarak de i mekte ve genel olarak s cakl k dü tükçe faz ayr mas
olas l
artmaktad r. % 5-15 metanol içeren alkollü kar mlar n faz ayr ma s cakl
n n de i imi
üzerinde yap lan bir incelemede; üçlü kar mdaki su miktar n n artmas ile faz ayr ma
s cakl n n yükseldi i, benzinin içerisindeki aromatik hidrokarbonlar n artmas ile faz ayr ma
s cakl n n dü tü ü, ayr ca metanol miktar n n artmas ile faz ayr ma s cakl n n yükseldi i
belirlenmi tir. Faz ayr ma s cakl n dü ürmek amac yla alkollü benzinlere çe itli katk maddeleri
kat lmaktad r. zopropanol, tersiyer bütanol, siklohegzanol, izobütanol ve n-bütanol, faz ayr ma
s cakl n dü ürebilecek etkin katk maddeleridir.[16]
Metanol-benzin kar mlar n n su hassasiyeti nedeniyle, bir ta tta yak t deposu ve karbüratör,
kar m n iki faza ayr lmas n önlemek için su emme riskine kar
korunmal d r. Faz ayr ma
probleminin çözümü için genellikle de i ik katk maddelerinin kullan m önerilmektedir. Faz
ayr mas n önlemek için geli tirilen bir yöntemde, iki karbüratör, bir adaptör yard m yla emme
manifoldu üzerine yerle tirilmi , metanol-benzin kar m n n karbürasyondan sonra haz rlanmas
sa lanm t r. Laboratuar ve yol testleri, metanolün etkili bir oktan yükseltici oldu unu
göstermektedir.[16] Metanolün ara t rma oktan say s 112, motor oktan say s ise 90'd r.
Benzine metanol kat lmas yla, kar m n oktan say s benzinin kimyasal yap ma da ba l olarak
artmaktad r. Özellikle; katk l , yüksek oktanl benzinlerde bu art dü ük seviyededir. Benzinde
oktan say s n yükseltmek için kullan lan kur unlu bile iklerin insan sa l
48
na zararl etkileri
vard r. Ayr ca egzoz gaz içerisinde bulunan kur unun halojenli tuzlar , egzoz emisyonlar n en
aza indirmek için kullan lan katalitik konvektörlerin gözeneklerini t kamaktad r. Benzine ilave
edilen kur un tetra etil, ara t rma oktan say s n 7–9 birim artt rmaktad r. Ayn art , alkol
yak tlar n vuruntuya dayan kl olmalar sebebiyle, yan tesiri olmayan metanolle sa lamak da
mümkündür.
Metanolün buharla ma s s benzininkinin yakla k 2,5 kat d r. Bu yüzden, emme i leminde,
karbüratörden verilen yak t n buharla mas
kullan ld
sonucunda hava s cakl ndaki dü me, alkol
zaman oldukça fazlad r. Dolgu s cakl
ndaki bu dü ü , motor hacimsel verimini
art rmakta, dolay s yla birim motor hacminden elde edilecek güç artmaktad r. Öte yandan,
dolgu s cakl
n n a r dü mesi, so ukta motorun ilk harekete geçi ini zorla t rmaktad r. Yar
arabalar nda kullan lan metanol, ilk hareket problemleri nedeniyle normal araçlarda
kullan lamam t r. Bu araçlarda yüksek h zl
mar
motorlar
kullanmak veya yanman n
ba layabilmesi için silindir s cakl n yükseltmek gerekmektedir. Metanolün buharla ma s s n n
büyük olmas n n istenmeyen bir etkisi de, özellikle yüksek devirlerde, yak t miktar n n art na
ba l olarak, emme manifoldundaki so umay daha da art rmas d r. Dolay s yla, s k t rma
ba lang c s cakl klar benzinliye göre dü mekte, yak t zerreciklerinin silindir içinde buharla mas
ise, azalan türbülans yüzünden kar m te kilinin kötüle mesine yol açmaktad r. Di er taraftan,
taze dolgunun dü ük s cakl kta olmas , yanma h z m da azaltmaktad r. Yanma h z n n dü mesi
ile cidarlara olan s geçi i artmakta ve güç dü mektedir. Bu sebeple, Özellikle yüksek güç ve
devirlerde, emme manifoldunun s t lmas gerekmektedir. Ancak, a r s tman n, vuruntu s n r n
ve volümetrik verimi dü ürece ini unutmamak gerekmektedir.
Metanolün alt s l de erinin benzininkinin yakla k yar s kadar olmas nedeniyle, metanollü
çal malarda özgül yak t tüketimi, kar mdaki metanol miktar ile orant l olarak artmaktad r.
Benzin yerine metanol kullan ld nda, ayn yolu gitmek için benzinin iki kat kadar yak t deposuna
ihtiyaç vard r. Motordaki çal ma için önemli olan, yak t-hava kar m n n s l de eridir.
Benzinin tam yanmas için gerekli hava miktar 14,5/1 kg hava/kg yak t, metanol için 6,46/1
kg. hava/kg yak tt r Her iki yak t için gerekli hava miktar n n farkl olmas na kar n, hava-alkol
kar mlar n n s l de erleri, hava-benzin kar mlar n n s l de erlerine yak nd r. Hava fazlal k
katsay s X= 1, durumunda, kar mlar n s l de erleri benzin için 2,9 MJ/kg kar m, metanol
için 2,6 MJ/kg kar m eklindedir.
49
BÖLÜM III.
III. DENEYSEL ÇALI MALAR VE BULGULAR
III.1. DENEYSEL ÇALI MALARLA LG L B LG LER
III.1.1.Giri(
Metanolün benzin motorlar nda direkt kullan lmas ile pratikte birçok problem ortaya
ç kabilmektedir. Bu problemlerin ana sebebi yanman n tam olarak sa lanamamas d r. Saf
metanolün kullan m sonucu, karbüratör ayarlar n n bozulmas , a r motor birikintisi,
ya lama ya
seyrelmesi, piston segman s k mas , silindir yüzeylerinde a nt ve motorda
ya lama ya n n bozulmas gibi ar zalar görülebilir. Yukar da say lan faktörlerin yan nda
metanol kullan m nda, so uk havada zor çal ma, kötü ate leme, ate leme yap lamamas gibi
faktörlerde, uzun süreli çal malarda ortaya ç kmaktad r.
Metanolü çe itli oranlarda benzinle kar t rarak, benzin yak t na yak n özellikler ta yan bir
yak t elde edilebilmektedir.
Metanol, benzine oranla %10-15 daha az s l de ere sahiptir, fakat %5-7 oran nda daha
fazla yo unlu a sahiptir. Dü ük s l de er sonucu, motor gücü ve torkunda bir miktar dü ü
görülebilmektedir. Ancak, yüksek yo unluk sebebiyle, motorda s l de ere ba l olarak
meydana gelebilecek önemli orandaki güç kayb k smen azal r.
Yak t olarak metanolün kullan m nda, benzine oranla çok daha iyi tutu ma kabiliyeti
ortaya ç kmaktad r. Çünkü setan say s benzine oranla daha yüksektir. Ancak, yüksek setan
say s , erken tutu maya ve motorda vuruntuya sebep olmaktad r.
Bu k s mda benzin ve metanolü %100 Benzin, %95 Benzin %5 Metanol, %90 Benzin %10
Metanol, %85 Benzin %15 Metanol olacak ekilde kar mlar alarak teknik özellikleri
tablo.III.1.’de verilen deney motoruyla motor devrini 2000 d/d’ da sabit tutarak çe itli yük
konumlar nda ölçümler yap lacakt r
50
III.1.2 Deney Motorunun Özellikleri ve Motor Testleri
Bu bölümde benzin ve metanolün motor testleri gerçekle tirilmi tir. Deneysel çal mada
benzinli motorunda önce benzin kullan lm t r. Deneyin bu a amas nda motor 2000 d/d’da
sabit tutulmu tur. Her bir çal ma durumunda motor devri sabit tutulmak ko uluyla, yük
durumu de i tirilerek yak t tüketimi, bas nç fark , motor ya s cakl
manifold bas nc , egzoz s cakl
, hava debisi, emme
ve egzoz emisyon ( CO, NOx, CO2 ) de erleri ölçülmü tür.
Ölçümler s ras nda motor çal ma artlar n n benzer tarzda olmas ve çal ma artlar n n
uygunlu u için ya s cakl
Deney öncesi motor ya
n n elden geldi ince belirli s cakl klarda kalmas na çal m t r.
ve filtresi de i tirilmi tir. Ayr ca deney öncesinde motor benzin ve
benzin-metanol kar m ile yakla k olarak 15-20 dakika çal t r larak, motor uygun çal ma
s cakl
na geldikten sonra ölçümlere ba lanm t r.
Benzin-metanol kar m ile yap lan çal mada da, benzinle yap lan çal mada oldu u gibi
5 farkl yük durumlar nda motor çal t r lm , deneyler tekrarlanm t r. Farkl yüklerde
yap lan deneyler s ras nda motor durdurularak ilk harekete geçi zorlu u denenmi tir. Benzinmetanol kar m
ile ilk harekete geçi te motorda herhangi bir çal ma zorlu u
gözlenmemi tir.
Tablo III.1. Deney motorunun teknik özellikleri.
Marka ve modeli
Çal ma prensibi
Silindir adedi
Silindir çap
Strok
S k t rma oran
Maksimum moment
Maksimum motor gücü
Brigs & Stratton, 243431
4 zamanl , Karbüratörlü
1
77.79 mm
82.55 mm
12:1
2400 d/d ’da 30 Nm
3600 d/d ’da 7.35 kW
Yukar da teknik özellikleri verilen benzinli motoru 4750 d/d ’ya kadar 24,1 Nm sabit tork
veren bir alanda dönen do ru ak m makinesi olan bir dinamometre ile beraber çal maktad r.
Motor miline ba l olan bir çark vas tas yla dönen dinamometrenin yüklenmesi bir voltaj
dönü türücüsü ile sa lanmaktad r. Elde edilen kuvvet dinamometrenin merkezinden 0,25m
mesafe de çal an ve istenildi inde kalibre yap labilen yük hücreleri yard m
ile
ölçülmektedir. Egzoz gaz bir boru ile bacaya verilmektedir. Egzoz emisyonlar ölçümü, bu
borunun motor ç k ndan yakla k 1m uzakl ktaki bölgede sürekli ölçüm yapan QUINTOX
51
Kane-May TÜV. By RgG143 geprüft nach 1.BimSchV für O2 / CO2 / Temp emisyon
analizörü ile gerçekle tirilmi tir
Hava metre
Egzoz s cakl
Deney Motoru
Yak t metre
Ya s cakl
Dinamometre
ekil III.1. Deney düzene inin ematik görünü ü.
III.1.3. Deneyler Esnas/nda Yap/lan Ölçümler
Motor testleri, 5 ayr yük konumunda, 2000 d/d dönme say s nda periyodik yük
art lar yla gerçekle tirilmi tir.
Yak tlar n motor karakteristikleri olan güç (Pe, kW), moment (Md, Nm), özgül yak t
tüketimi (be, g/kWh), ortalama efektif bas nç (Pme, kPa) olarak incelenmi tir.
Motor testlerinde, motor karakteristiklerinin hesaplanmas na örnek olarak benzin için 3/4
yükte n = 2000 d/d çal mas nda yap lan i lemler a a da aç klanm t r. Bu hesaplamalar için
gerekli yak t yo unluklar ve s l de erleri TabloII.1.’de görülmektedir.
Ölçülen de erler:
Vy = 10-5 m3
d = 720 kg/m3
F = 30 N
t = 18 s
Hesaplanan de erler:
1- Moment
Md = F * L
(III.1)
Md = 30 * 0,25 = 7,5 Nm
52
Motor kol uzunlu u (L) 0,25 m’dir.
2- Güç
P e = Md *
2
n(d/d)
(III.2)
60
Pe = 7,5 *
2 * 3,14 * 2000 = 1,6 kW
60
3- Özgül Yak t Tüketimi
be = Vy * d * 3600
(III.3)
t * Pe
be = 10-5 (m3) * 720 (kg/m3) * 3600
18 (s) * 1,6 (kW)
be = 0,917 (kg/kWh) = 917 (g/kWh)
4- Ortalama Efektif Bas nç
Pme = 120 * Pe
(III.4)
Vs * n
Silindir hacmi (Vs) 0,392 litredir.
Pme =
120 *
1,6 (kW) = 240.4 (kPa)
0,392*10-3(m3)* 2000
53
5- Is l Verim
Is l verim, motordan al nan güç ile bu gücün olu mas için motor silindirinde yanm olan
yak t n enerjisi aras ndaki orand r.43.5 MJ/kg s l de erine sahip, 10-5m3 yak t için 3/4 yükte
18 s yak t kullan m süresinde al nacak güç dikkate al narak gerekli boyut analizleri sonucu s l
verim a a daki ekilde hesaplanm t r:
=
Güç
* 100
(III.5)
Tüketilen Yak t Miktar • Is l De er
=
1.6 (kW) * 18 (s) * 1 MJ / 1000 kJ
* 100
43.5 (MJ/kg) * 720 (kg/m3) * 10-5 (m3)
= %9
6- Kütlesel Hava Debisi
Qh =
.D²2 * CO * Y *
2
Pman
h
[m³/s]
(III.6)
4
Pman = Q h *
mh
=
Qh*
su
* g * h * sin
h
[N/m²]
(III.7)
[kg/s]
(III.8)
Co (Orifis katsay s ) = 0. 62 [18]
Y (Geni leme katsay s ) = 0.96 [18]
D2 = Orifis çap
[m]
sin
[°]
= Manometre e im aç s
54
III.1.4. Bas/nç Vericilerinin Özellikleri
Kistler bas nç sensoru motorun silindir kapa na monte edilmi tir. Sensorun yanma
odas nda olu an yüksek s cakl klardan etkilenmemesi için silindir kapa ndaki konumu piston
oyu una gelmeyecek ekilde ayarlanm ve ayr ca sensor silindir kapa n n yüzeyinden 4mm
içeriye monte edilmi tir. Sensorun so utulmas
motorun hava so utma sisteminden
yararlanarak yap lmaktad r. Sensorun montaj ekli ve görüntüsü 0ekil III.2 verilmi tir.[15]
ekil III.2. Kistler 6421A5 bas nç sensoru motorun silindir kapa na montaj
Sensorun ve sensor amplifikatörünün özellikleri Tablo III.2 ve Tablo.III.3’de verilmi tir.
55
Tablo III.2. Kistler Bas nç Sensoru (Kistler marka 6421A5 model)
Ölçme aral
A r yükleme
Hassasiyet
Do al frekans
Do rusall k
Ölçüm s cakl k aral
(so utma olmaks z n sürekli ölçüm)
S kma momenti
bar
bar
pC/bar
kHz
%FSO
0...250
500
-16
150
<±0,5
o
C
Nm
-196...200
1,5
Kistler bas nç sensorundan al nan datalar n filtre edilmesi ve yükseltilmesi için içten
yanmal motorlar n bas nç ölçümlerinde kullan lan çok kanall bir amplifikatör kullan lm t r.
Amplifikatörün özellikleri Tablo III.3’de verilmi tir.
Tablo III.3. Çok Kanall Amplifikatör ( Kistler marka 5644A model)
Besleme Gerilimi
Ak m sarfiyat
Kanal say s
Ölçme aral
(Offset jumper to NC)
(Offset jumper to -8 V)
Hassasiyet
Sensör hassasiyeti
Ölçü skalas
Ç k gerilimi
Ç k ak m
Ç k direnci
Ölçüm s cakl k aral
Min./Max.s cakl klar
Titre im dirençi
0ok dirençi (1ms)
Ön panel ölçüleri
±15
<80
2
VDC
mA
pC
pC
%
pC/M.U.
M.U./V
V
mA
o
C
C
gp
g
mm
o
±100... ±49950
-20...+180)..(-10’000...+90’000)
<±1
1...99.9
1...500
0 ... ±10
0 ... ±2
10
0...60
-10...60
10
200
128.7×50,6
III.1.5. Krank Aç/s/ Belirleyicisi
Pistonun üst ölü nokta ve krank konumunu belirlemek için elektromanyetik sensor
kullan lm t r. Krank konumunu belirleyebilmek ve üst ölü nokta bilgisini alabilmek için
orijinal volan n üzerine al n k sm nda bir delik aç lm t r. Elektromanyetik sensor piston üst
ölü noktada iken bu delik kar s na monte edilmi tir.
56
III.1.6. Veri Toplama Sisteminin Özellikleri
Sensorlardan al nan verilerin de erlendirilmesi ve say salla t r larak bilgisayar ortam na
aktar lmas
LeCroy
marka
LT374
model
renkli
ekran
bir
dijital
osiloskopla
gerçekle tirilmi tir. Osiloskobun özellikleri Tablo III.4’de verilmi tir.
Tablo III.4. Dijital Osiloskop (LeCroy marka LT374 model)
Kanal say s
Band geni li i
Hassasiyet (50 veya 1M )
Timebase
Kademeler
Saat Do rulu u
4
500MHz
2mV 10V/div
ayn anda as l ve dört ba ms z zoom izi
500ps/div - 1000s/div
10 ppm
Örnekleme H z
1 Kanal Max.
2 Kanal Max.
3-4 Kanal Max.
4GS/s
4GS/s
2GS/s
Maksimum Kay t Nokta/Kanal
1 Kanal Max.
2 Kanal Max.
3-4 Kanal Max.
500k / 2M / 8M
500k / 2M / 8M
250k / 1M / 4M
III.1.7. Bas/nç Ölçüm Sisteminin Kalibrasyonu
Bas nç ölçüm sisteminin (sensorlar, amplifikatör ve data toplama cihaz ) kalibrasyonunun
kontrolü GUNT marka RT 305 model kalibrasyon cihaz nda yap lm t r. Kalibrasyon i lemi
cihaz n, bas nç de eri 0,14-7 bar aras nda de i en bas nç regülatörüyle yap lm t r. Bas nç
ölçüm sistemleri fabrika ç k l kalibrasyonludur. Deneysel çal ma süresince yak t borusu
bas nç ölçüm sisteminde kalibrasyonu bozucu bir geli me olmam t r. Silindir bas nç ölçüm
sisteminde yanmadan kaynaklanan is ve kurumun sensor ölçüm yüzeyini etkilememesi için
sensor yüzeyi belirli aral klarla hassas bir ekilde temizlenmi tir.
57
III.2.DENEYSEL BULGULAR VE YORUMLARI
III.2.1. Özgül Yak/t Tüketimleri
Deney sonuçlar ndan elde edilen verilere göre özgül yak t tüketimini öncelikle artan yük
durumlar na göre incelenecek olursa; ekil.III.3. ekil.III.4 ve ekil.III.5’de de görüldü ü gibi
motor yükü artt kça ÖYT (Özgül Yak t Tüketimi) tüm kar m ve tüm avans de erlerinde
dü me e ilimi göstermi tir.
Nedenine gelince, deneylerin tümünü motor devri 2000 d/d’da sabit tutularak yap ld . Bu
devir motorun ideal devrinden biraz daha dü üktü. Bizim amac m zda böyle durumda neler
olaca n gözlemlemekti. Çünkü daha önce yap lan tüm deneylerde sürekli hem devir
artt r lm
hem de yük artt r larak yap lm . Ç kan sonuçlara bak ld
nda görüldü ki motor
ideal devrinin alt ndayken ilk etapta fazla yak t tüketiyor. Fakat daha sonra motor devrini
sabit tutarak, motor yükünü artt rd kça istenilen ideal çal ma artlar na ula ld
n ve yak t
sarfiyat n n kademeli olarak neredeyse %15 oranlar na kadar dü tü ü gözlenmi tir.
2500
M0
M5
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2000
M10
M15
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.3. Avans Ü.Ö.N. dan 17.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
58
3000
M0
M5
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2500
M10
M15
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.4. Avans Ü.Ö.N. dan 20° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
2500
M0
M5
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2000
M10
M15
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.5. Avans Ü.Ö.N. dan 22.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
Yüke göre farkl kar mlar ele al nacak olursa ç kan sonuçlar
öyle; Yukar da da
görüldü ü gibi sabit devirde yük artt kça özgül yak t tüketimi azalm t r. Kar m baz nda
bak lacak olursa M15 oran ndaki kar m n tüm avans de erlerinde de en çok dü me e ilimi
59
gösterdi i gözlenmi tir. Bununda en iyi oldu u avans 20° deki de erdir. Daha sonra s ras yla
M10, M0 ve M5 olarak gözlenmi tir.
Di er yandan yükleri ayn oranda artt r p deney sonuçlar n sadece Benzin-metanol oran
art lar n
de i ik avans de erlerine özgül yak t tüketimine göre incelenecek olursa;
0ekil.III.6. 0ekil.III.7. 0ekil.III.8. ve 0ekil.III.9.
2500
17,5°
20°
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2000
22,5°
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.6. %0 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
3000
17,5°
20°
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2500
22,5°
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.7. %5 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
60
2500
17,5°
20°
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2000
22,5°
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.8. %10 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
2500
17,5°
20°
Ö.Y.T.(gr/kWh)
2000
22,5°
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.9. %15 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki özgül yak t tüketiminin yükle de i imi.
Görüldü ü gibi sabit devir dü ük yükte M0’da en çok 20° avansta yak t tüketmi sonra
s ras yla 22.5° ve 17.5° avansta 20° avansa göre daha az yak t tüketilmi tir. Sabit devir dü ük
yükte M5’de en çok 20° avansta verim elde edilmi sonra s ras yla 17.5° ve 22.5° avansta 20°
avansa göre daha az yak t tüketilmi tir. Sabit devir dü ük yükte M10’da en çok 20° avansta
yak t tüketmi
sonra s ras yla 22.5° ve 17.5° avansta 20° avansa göre daha az yak t
61
tüketmi tir. Sabit devir dü ük yükte M15’de en çok 17.5° avansta yak t tüketmi sonra
s ras yla 22.5° ve 20° avansta 17.5° avansa göre daha az yak t tüketmi tir. Tüm bu sonuçlara
bak ld
nda motor devri ideal artlarda gelmeden sabitlendi i için genelde yak t tüketimi
17.5° ve 22.5° avans de erlerinde daha dü ük ç km t r. Motoru yükledikçe sabit devirde
istenilen ideal motor artlar na yakla lm
olup yak t sarfiyat tüm avans de erlerinde
birbirlerine yak n de erlere ula m t r. Yüke göre özgül yak t tüketimi en ideal kar m de eri
%15 Metanol-Benzin oran ve 20° avansta elde edilmi tir.
III.2.2. Motor Verimleri
Deney sonuçlar ndan elde etti imiz verilere göre motor verimlerini öncelikle artan yük
durumlar na göre incelenecek olursa; ekil.III.10. ekil.III.11 ve ekil.III.12’de de görüldü ü
gibi motor yükü artt kça motor verimleri tüm kar m ve tüm avans de erlerinde artm t r.
Deneylerin tümünü motor devri 2000 d/d’da sabit tutularak yap ld
bakt
için ç kan sonuçlara
m zda görüldü ki motor ideal devrinin alt ndayken ilk etapta verim az ç k yor. Fakat
daha sonra motor devrini sabit tutarak motor yükünü artt rd kça istenilen ideal çal ma
artlar na ula ld
n ve verimin kademeli olarak neredeyse 3–4 kat oranlar nda artt
gözlenmi tir.
35
MOTOR VER M (%
30
25
20
15
M0
10
M5
5
M10
M15
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.10. Avans Ü.Ö.N. dan 17.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki motor veriminin yükle de i imi.
62
30
MOTOR VER M (%
25
20
15
M0
10
M5
5
M10
M15
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.11. Avans Ü.Ö.N. dan 20° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki motor veriminin yükle de i imi
40
MOTOR VER M (%
35
30
25
20
15
M0
10
M5
5
M10
M15
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.12. Avans Ü.Ö.N. dan 22.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki motor veriminin yükle de i imi
Yüke göre farkl kar mlar ele al nacak olursa ç kan sonuçlar öyle; Yukar da da
görüldü ü gibi sabit devirde yük artt kça motor verimi de artm t r. Kar m baz nda
bak lacak olursa genel olarak M15 oran ndaki kar m n tüm avans de erlerinde de en çok
63
yükselme e ilimi gösterdi i gözlenmi tir. Bununda en iyi oldu u avans 20° de eridir. Daha
sonra s ras yla M10, M0 ve M5 olarak gözlenmi tir.
Di er yandan yükleri ayn oranda artt r p deney sonuçlar n sadece Benzin-metanol oran
art lar n de i ik avans de erlerine motor verimlerine göre incelenecek olursa; 0ekil.III.13.
0ekil.III.14. 0ekil.III.15. ve 0ekil.III.16.
40
MOTOR VER M (%
35
30
25
20
15
17,5°
10
20°
5
22,5°
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.13. %0 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki motor veriminin yükle de i imi.
40
MOTOR VER M (%
35
30
25
20
15
17,5°
10
20°
5
22,5°
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.14. %5 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki motor veriminin yükle de i imi.
64
35
MOTOR VER M (%
30
25
20
15
17,5°
10
20°
5
22,5°
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.15. %10 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki motor veriminin yükle de i imi.
35
MOTOR VER M (%
30
25
20
15
17,5°
10
20°
5
22,5°
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.16. %15 Metanol-Benzin kar mda 2000 d/d sabit motor devirde farkl avans
de erlerindeki motor veriminin yükle de i imi.
Görüldü ü gibi sabit devir dü ük yükte M0’da en çok 22.5° avansta en yüksek verime
ula lm sonra s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa göre daha az verim elde edilmi tir.
Sabit devir dü ük yükte M5’de en çok 22.5° avansta en yüksek verime ula lm
65
sonra
s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa göre daha az verim elde edilmi tir. Sabit devir
dü ük yükte M10’da en çok 17.5° avansta en yüksek verime ula lm
sonra s ras yla 22.5°
ve 20° avansta 17.5° avansa göre daha az verim elde edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte
M15’de en çok 17.5° avansta en yüksek verime ula lm
sonra s ras yla 22.5° ve 20°
avansta 17.5° avansa göre daha az verim elde edilmi tir. Tüm bu sonuçlara bak ld
nda
motor verimi 17.5° ve 22.5° avans de erlerinde daha yüksek ç km t r. Yüke göre motor
verimi için en ideal kar m de eri %5 Metanol-Benzin oran ve 22.5° avansta elde edilmi tir.
III.2.3. Motor Emisyon DeEerleri
III.2.3.1. Karbonmonoksit (CO) Emisyon DeEi(imi
Benzin motorlar nda karbonmonoksit (CO) olu umu oksijenin yetersiz oldu u veya
silindirin içindeki baz bölgelerde kar m n homojen olmay ndan kaynaklanmaktad r.
Oksijenin yetersiz olmas durumunda tam yanma gerçekle emedi inden yak t n içindeki
karbon tam yanma ürünü olan karbondioksite (CO2) dönü emez ve karbonmonoksit (CO)
olarak kal r. [17]
0ekil.III.17 ekil.III.18 ve ekil.III.19'da M0, M5, M10 ve M15 yak tlar n n 17.5°, 20° ve
22.5° avans, sabit devirdeki (CO) emisyonunun yük art yla de i imleri gösterilmektedir.
M0, M5, Ml0 ve Ml5 yak tlar ile yap lan testlerde en dü ük CO emisyonu de erleri Ml5
yak t nda al nm t r. Ayr ca bu de erleri bütün avans de erlerinde ve yük art lar nda da
göstermi tir. Karbonmonoksit (CO) emisyonlar ndaki azalman n nedeni, metanolün benzine
göre daha az karbondan olu mas ve yap s nda oksijen bulundurmas d r.
66
CO(%)
0,90
M0
0,80
M5
0,70
M10
0,60
M15
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.17. Avans Ü.Ö.N. dan 17.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl Benzin-
CO(%)
Metanol kar mlar ndaki (CO) emisyonlar n n yükle de i imi.
0,80
M0
0,70
M5
0,60
M10
M15
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.18. Avans Ü.Ö.N. dan 20° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki (CO) emisyonlar n n yükle de i imi.
67
CO(%)
0,90
M0
0,80
M5
0,70
M10
0,60
M15
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.19. Avans Ü.Ö.N. dan 22.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki (CO) emisyonlar n n yükle de i imi.
Görüldü ü gibi sabit devir dü ük yükte M0’da en çok 17.5° avansta en yüksek de erine
ula lm sonra s ras yla 20° ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha az de er elde edilmi tir.
Sabit devir dü ük yükte M5’de en çok 17.5° avansta en yüksek de erine ula lm
sonra
s ras yla 20° ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha az de er elde edilmi tir. Sabit devir
dü ük yükte M10’da en çok 17.5° avansta en yüksek de erine ula lm
sonra s ras yla 20°
ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha az de er elde edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte
M15’de en çok 17.5° avansta en yüksek de erine ula lm
sonra s ras yla 20° ve 22.5°
avansta 17.5° avansa göre daha az de er elde edilmi tir. Tüm bu sonuçlara bak ld
nda (CO)
emisyonu 20° ve 22.5° avans de erlerinde daha dü ük ç km t r. Yüke göre (CO) emisyon
de eri için en ideal kar m de eri %15 Metanol-Benzin oran ve 20° avansta elde edilmi tir.
III.2.3.2. Azotoksit (NOX) Emisyon DeEi(imi
Benzin motorlar ndaki azot oksit (NOx) olu umu iki ana nedene ba l d r. Motor içindeki
yanmada olu an yüksek s cakl klarda, havan n içerisindeki azotun oksijenle reaksiyona
girmesi sonucu azot oksitler meydana gelmektedir. Azot oksit olu umunu silindir iç
s cakl
n büyük ölçüde etkiledi i, s cakl k artt kça azotoksitin h zla artt
[17]
68
anla lmaktad r.
Azot oksit olu umunu etkileyen di er bir faktör stokiyometrik orana yanan hava yak t
kar mlar nda yanma s ras nda NOx olu mas d r. NOx olu um h z alevin geçmi oldu u
bölgelerdeki gaz s cakl
na ve kar m oran na ba l d r. Is aç a ç kma h z n n artmas NOx
olu umunu artt racakt r, Stokiyometrik kar mlardaki NOx olu umu maksimum iken kar m
zenginle ip fakirle tikçe olu an NOx miktar da azal r. [17]
0ekil.III.20 ekil.III.21 ve ekil.III.22'de M0, M5, M10 ve M15 yak tlar n n 17.5°, 20°
ve
22.5°
avans,
sabit
devirdeki
(NOX)
emisyonunun
yük
art yla
de i imleri
gösterilmektedir. M0, M5, Ml0 ve Ml5 yak tlar ile yap lan testlerde en dü ük (NOX)
emisyon de erleri M0 yak t nda al nm t r. Yükün artmas ile yanma sonu s cakl klar n n
artmas sonucu NOx emisyonlar artmaktad r.
Metanol-benzin yak t
kar mlar nda NOx olu umu ile ilgili iki farkl
görü
bulunmaktad r. Birinci görü e göre, metanol-benzin yak t kar mlar nda setan say s n n
dü ük olmas na ba l olarak tutu ma gecikmesi art
artmas yla silindir içi ani bas nç art
göstermektedir. Tutu ma gecikmesinin
oran yükselerek maksimum bas nç ve yanma
s cakl klar artmaktad r. Daha önceden bahsedildi i gibi yanma s cakl klar n n artmas yla da
NOx emisyonlar nda art
görülmektedir. kinci görü te, metanolun gizli buharla ma s s n n
yüksek olmas ndan dolay
emisyonlar n n azald
yanma esnas nda alev s cakl
n n dü ürmesiyle NOx
ifade edilmektedir.
450
400
NOX(ppm)
350
300
250
200
150
M0
100
M5
M10
50
M15
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.20. Avans Ü.Ö.N. dan 17.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki (NOX) emisyonlar n n yükle de i imi.
69
500
450
400
NOX(ppm)
350
300
250
200
150
M0
100
M5
50
M10
0
M15
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.21. Avans Ü.Ö.N. dan 20° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki (NOX) emisyonlar n n yükle de i imi.
600
NOX(ppm)
500
400
300
M0
200
M5
100
M10
M15
0
0
20
40
60
80
100
YÜK(%)
ekil.III.22. Avans Ü.Ö.N. dan 22.5° önce 2000 d/d sabit motor devirde farkl BenzinMetanol kar mlar ndaki (NOX) emisyonlar n n yükle de i imi.
Görüldü ü gibi sabit devir dü ük yükte M0’da en çok 17.5° avansta en dü ük de erine
ula lm
sonra s ras yla 20° ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha çok de er elde
edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte M5’de en çok 17.5° avansta en dü ük de erine ula lm
sonra s ras yla 20° ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha çok de er elde edilmi tir. Sabit
devir dü ük yükte M10’da en çok 17.5° avansta en dü ük de erine ula lm
sonra s ras yla
20° ve 22.5° avansta 17.5° avansa göre daha çok de er elde edilmi tir. Sabit devir dü ük
70
yükte M15’de en çok 17.5° avansta en dü ük de erine ula lm sonra s ras yla 20° ve 22.5°
avansta 17.5° avansa göre daha çok de er elde edilmi tir. Tüm bu sonuçlara bak ld
nda
(NOX) emisyonu 20° ve 22.5° avans de erlerinde daha yüksek ç km t r. Yüke göre (NOX)
emisyon de eri için en ideal kar m de eri %0 Metanol-Benzin oran ve 20° avansta elde
edilmi tir.
III.2.4. Osiloskoptan al/nan Silindir Bas/nç DeEerleri
Osiloskoptan ald
m z de erler do rultusunda haz rlanan grafikler 0ekil.III.23 ekil.III.24
ve ekil.III.25'de M0, M5, M10 ve M15 yak tlar n n 17.5°, 20° ve 22.5° avans, sabit devir 7,5
Nm yükteki de erlerini göstermektedir. Görüldü ü gibi sabit devir dü ük yükte M0’da en çok
22.5° avansta en yüksek de erine ula lm sonra s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa
göre daha az de er elde edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte M5’de en çok 22.5° avansta en
yüksek de erine ula lm
sonra s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa göre daha az
de er elde edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte M10’da en çok 22.5° avansta en yüksek
de erine ula lm sonra s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa göre daha az de er elde
edilmi tir. Sabit devir dü ük yükte M15’de en çok 22.5° avansta en yüksek de erine ula lm
sonra s ras yla 17.5° ve 20° avansta 22.5° avansa göre daha az de er elde edilmi tir. Tüm bu
sonuçlara bak ld
nda silindir bas nc 17.5° ve 20° avans de erlerinde daha dü ük ç km t r.
Yüke göre silindir bas nç de eri için en ideal kar m de eri %15 Metanol-Benzin oran ve
22.5° avansta elde edilmi tir.
Metanolün tutu ma enerjisi dü ük ve alev h z n n yüksek olmas ndan dolay benzinmetanol kar mlar n n silindir bas nç de i imlerine göre sola kaymaktad r. Ate leme
geciktirilmesi (Ate leme avans n n azalt lmas ) durumunda silindir bas nç de i imlerinin
mukayeselerinde önemli de i imler olu mamaktad r. Ate lemenin erkene al nmas (Ate leme
avans n n artt r lmas ) durumunda ate lemenin gerçekle ti i andaki silindir bas nc ve
s cakl
dü mektedir. Bunun sonucunda metanolün dü ük tutu ma enerjisi ve yüksek alev
h z özelliklerinin ortadan kalkmakta ve benzin-metanol kar mlar n n silindir bas nç
de i imleri benzin silindir bas nç de i imlerine göre sa a kaymaktad r.
Bu üç ekilden ve ölçülen de erlerden de anla lan silindir bas nc n n artmas do rudan
motor verimini etkiliyor ve artt r yor. Silindir bas nc birde avans miktarlar n n azal p
artmas na göre de erlendirilecek olursa 0ekil.III.23 0ekil.III.24 ve 0ekil.III.25 en çok 22.5°
avans de erinde elde edilmi tir.
71
S L ND R BASINCI(bar)
60
M0
50
M5
40
M10
M15
30
20
10
0
-10
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
ZAMAN(s)
ekil.III.23.17.5° avans 2000 d/d sabit motor devirde farkl Benzin-Metanol kar mlar ndaki silindir bas nçlar n n 7,5 Nm yükte de i imi.
72
S L ND R BASINCI(bar)
60
M0
50
M5
40
M10
M15
30
20
10
0
-10
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
ZAMAN(s)
ekil.III.24. 20° avans 2000 d/d sabit motor devirde farkl Benzin-Metanol kar mlar ndaki silindir bas nçlar n n 7,5 Nm yükte de i imi.
73
S L ND R BASINCI(bar)
60
M0
50
M5
40
M10
M15
30
20
10
0
-10
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
ZAMAN(s)
ekil.III.25. 22.5° avans 2000 d/d sabit motor devirde farkl Benzin-Metanol kar mlar ndaki silindir bas nçlar n n 7,5 Nm yükte de i imi
74
SONUÇLAR
Günümüz dünyas nda enerji politikalar , çevre bilinciyle birlikte insanlar n refah içinde
kullan lacak
ekilde ve ulusal ç karlar göz önüne al narak belirlenmelidir. Biokütle
kaynaklar n yan s ra biokütle kaynaklardan da üretilmesi nedeniyle metanol bir tar m ülkesi
olan ve zengin linyit rezervlerine sahip Türkiye için oldukça önemlidir. Brezilya geni tar m
arazileri ile üretmi oldu u metanolü hem kendi ülkesindeki tüm ula m a nda kullanmakta
hem de d
ülkelere yapt
ihracat ile ülkesinin ekonomisine önemli bir gelir kayna
olu turmaktad r. Ülkemizde de metanol üretiminin devlet taraf ndan desteklenmesi
gerekti ini dü ünmekteyiz. Gerçi alkol fiyatlar n
uan için benzine göre yüksek olsa da
petrol kaynaklar n n tükenebilir kaynak oldu u dü ünüldü ünde gelecekte petrolden daha
ucuz hale gelecektir.
Metanolun enerji de eri benzin yak t na göre dü ük olmas na kar n NOx hariç daha temiz
emisyonlar üretmektedir. Yap lan çal malarda farkl çal ma parametrelerinin de i tirilmesi
ile yak t tüketimi ve motor verimleri incelenmi ve u sonuçlar al nm t r;
Metanol ve de i ik metanol-benzin kar mlar yla yap lan deneyler sonucunda buhar
t kac na rastlanmam t r. Deneylerden sonra yap lan incelemelerde gaz kelebe i mili üzerinde
paslanma görülmü tür. Metanol ve yüksek metanol oranl kar mlar kullan ld
ilk hareke geçi inin zorla t
nda, motorun
, yüksek devirlerde motorun daha düzensiz çal t
tespit
edilmi tir.
Deneyler, benzinle kar t r lan metanol miktar artt kça motor torkunun da artt
göstermi . Metanol ilavesiyle emme dolgusunun s cakl
n
dü mekte ve yo unlu u artmakta
buda motor verimini artt rmaktad r. Motor verimi artt kça tork da artmaktad r. Torkun
artmas yla birlikte, ayn devir için güç de onunla orant l olarak artmaktad r. Benzin-metanol
kar ml yak t metanol oran n artt rarak kulland kça güçte de %10’luk bir art n oldu u
gözlenmi tir.
75
Kar mdaki metanol miktar artt kça özgül yak t tüketimi de artm t r. Metanolün alt s l
de erinin benzininkinin yakla k yar s kadar olmas sebebiyle, kar mdaki metanol miktar
art r ld kça yak t tüketimi artm ve bunun sonucunda özgül yak t tüketimi de artm t r Benzine
kar t r lan metanol miktar artt kça motor verimi de artm , maksimum verime %15 metanolbenzin kar mla 20° avans de eriyle ula lm t r.
Egzoz emisyonu ölçümlerinde ise kar mdaki metanol miktar n n artmas yla CO
emisyonlar n n azald
, M15 de erde minimum seviyeye indi i görülmü tür. Alkollerin
petrol esasl yak tlara göre daha dü ük alev s cakl
na sahip olmalar , yanma i leminin
iyile mesini ve CO emisyonunun azalmas n sa lamaktad r. (NOx) de erlerine bakt
ise kar mdaki metanol oran n artmas yla birlikte yanma s cakl
m zda
da artm olup M0 de erde
minimum seviyeye indi i gözlemlenmi tir.
Deney sonuçlar , metanol-benzin kar mlar n n benzinli motorlarda fazla bir de i iklik
gerektirmeden kullan labilece ini göstermi tir. Metanonun vuruntuya dayan kl
olmas
sebebiyle, s k t rma oran yüksek motorlarda kullan lmas halinde motor gücünde daha fazla
art
elde edildi i görülmü tür. lk harekete geçi kolayl
ve yüksek devirlerde düzenli
çal ma aç s ndan, özgül yak t tüketiminin azalmas ndan, motor veriminin artmas ndan ve
al nan emisyon de erlerinin uygunlu undan dolay
% 15 metanol % 85 metanol-benzin
kar m n n 20° avans 10 N/m de erinde en uygun yak t oldu u tespit edilmi tir.
76
KAYNAKLAR
[1] J.B. Heywood. Internal Combustion Engine Fundamentals. New York: McGraw-Hill
(1988)
[2] Ö.Ö üçlü. Thermodynamic Model of the Cycle of Spark Ignation Engine. Y. Lisans Tezi,
D.E.Ü. Fen Bil. Ens. Mak. Müh. A.B. zmir, (1998)
[3] Uygur, C. çten Yanmal Motor Çevriminin Similasyonu. Y. Lisans Tezi, .T.Ü. Mak. Fak.
stanbul, (1989)
[4] Borat, O. , Balc , M. , Sürmen, A. Yanma ( Aerotermokimya ) Bilgisi. stanbul / Ankara /
Bursa, (1992)
[5] Karal, M. Model Bir Motorun Pistonuna Is Geçi inin Simulasyonu Ve Etkilerinin
ncelenmesi. Y. Lisans Tezi, M.Ü. Fen Bil. Ens. stanbul, (1999)
[6] Borat, O. , Balc , M. , Sürmen, A. çten Yanmal Motorlar. Cilt 1, Teknik E itim Vakf
Yay nlar -2, stanbul / Ankara / Bursa, (1994)
[7] Safgönül, B. , Ergeneman, M. , Arslan, H.E., Soru bay, C. , çten Yanmal Motorlar.
Birsen Yay nevi, stanbul, (1995)
[8] Bayraktar, H. Benzin-Etanol Kar mlar n n Benzin Motorlar nda Yanma ve Motor
Çevrimi Üzerindeki Etkilerinin Teorik Olarak ncelenmesi. Doktora Tezi, K.T.Ü. Fen Bil.
Ens. Trabzon, (1997)
[9] Ayd n, K. Benzin Motorlar nda Is Transferi Hesaplamalar ndaki Hassasiyetin Yanma
Analizi Sonuçlar na Etkisi. Uluslar Aras Yanma Sempozyumu, Bursa, (1995)
[10] Chow, Wyszynski. Thermodynamic Modelling of Complete Engines Systems. (1998)
[11] KUTLAR , O. A; Dört Zamanl Otto Çevrimli Motorlarda K smi Yükte Yak t Tüketimini
Azaltmak çin Yeni Bir Yöntem; Doktora Tezi, stanbul, (1998)
[12] çten Yanmal Motorlar – Muayene Ve Deney Esaslar ;TSE 1231, Ankara Nisan (1991)
77
[13] Karayolu Ta tlar – Otomobiller Yak t Ekonomisi Tayini, TSE 1984, Ankara Eylül
(1991)
[14] YÜCE A.; Günümüzde Otomotiv Teknolojisi, Ankara (1997)
[15] BATMAZ .; SALMAN M.S.; BALCI M.; Ta tlarda Yak t Ekonomisi Geli tirme
Stratejileri. 5. Yanma Sempozyumu (1998)
[16] YOLAÇAN F.; Otomobil Motorlar nda Yak t Sistemleri; GÜTEF. Ankara, (1998)
[17] Okatan, K., Buji Ile Ate lemeli Motorlarda Enjeksiyon Sisteminin Motor
Performans na Etkileri, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Egitimi Anabilim
Dal , Yüksek Lisans Tezi, Agustos Ankara, (1998)
78
EKLER
EK.1. 17.5° Avans de erinde 2000 d/d’da sabit hava ve yak t s s nda elde edilen ve hesaplanan de erler
%85 BENZ N
%90 BENZ N
%15 METANOL %10 METANOL
%95 BENZ N
%5 METANOL
%100 BENZ N
%0 METANOL
MANIFOLD O.E.S.B.(1) MOTOR
TORK
BASINCI(bar)
(kPa)
VER M (%)
(%)
HAVA
DEB S
(m³/s)
Ö.Y.T.(2)
(gr/kWh)
HAVA/YAKIT
M.Y.S.(3)
(°C)
EKZOS
SICAKLI.I (°C)
CO (%)
CO2 (%)
NOx
(ppm)
2,0
0,15
64
10
2,3
1548
0,001
51
404
0,76
7,6
255
2,5
0,14
80
12
2,5
1339
0,002
52
405
0,83
7,4
268
5,0
0,12
160
22
2,6
750
0,003
52
421
0,76
6,6
276
7,5
0,09
240
30
3,0
533
0,006
53
536
0,64
7,8
322
10,0
0,05
320
30
3,7
538
0,007
55
569
0,54
7,6
166
2,0
0,15
64
8
2,1
2145
0,001
51
406
0,66
8,1
257
2,5
0,12
80
9
2,5
1777
0,001
51
419
0,74
8,3
266
5,0
0,10
160
17
2,9
957
0,003
51
428
0,67
8,5
288
7,5
0,09
240
21
3,3
790
0,004
52
466
0,53
7,5
317
10,0
0,05
320
25
4,0
655
0,006
54
521
0,54
7,9
172
2,0
0,17
64
10
2,3
1690
0,001
45
358
0,53
6,2
268
2,5
0,16
80
11
2,5
1429
0,002
46
370
0,52
8,5
295
5,0
0,10
160
22
2,8
735
0,004
49
466
0,44
7,4
325
7,5
0,09
240
29
3,0
556
0,005
50
473
0,37
7,3
357
10,0
0,05
320
29
3,9
568
0,007
52
543
0,28
6,8
242
2,0
0,15
64
7
2,3
2243
0,001
37
358
0,33
5,2
293
2,5
0,14
80
9
2,5
1795
0,001
40
392
0,35
7,4
326
5,0
0,10
160
18
2,8
931
0,003
43
438
0,28
8,4
343
7,5
0,09
240
25
3,2
644
0,005
47
452
0,23
6,3
402
10,0
0,08
320
31
3,5
523
0,007
48
500
0,13
6,3
276
(1) Ortalama Efektif Silindir Bas nc
(2) Özgül Yak t Tüketim
(3) Motor Ya S cakl
79
EK.2. 20° Avans de erinde 2000 d/d’da sabit hava ve yak t s s nda elde edilen ve hesaplanan de erler
%85 BENZ N
%90 BENZ N
%95 BENZ N
%15 METANOL %10 METANOL %5 METANOL
%100 BENZ N
%0 METANOL
MANIFOLD
TORK BASINCI(bar)
(%)
O.E.S.B.(1) MOTOR
(kPa)
VER M (%)
HAVA
DEB S
(m³/s)
Ö.Y.T.(2)
(gr/kWh)
HAVA/YAKIT
M.Y.S.(3)
(°C)
EKZOS
SICAKLI.I (°C)
CO (%)
CO2 (%)
NOx
(ppm)
2,0
0,16
64
7
2,3
2293
0,001
44
437
0,67
1,7
266
2,5
0,15
80
8
2,9
1905
0,002
46
440
0,74
3,6
283
5,0
0,10
160
14
3,3
1179
0,003
47
444
0,67
3,6
335
7,5
0,05
240
18
4,1
917
0,004
48
488
0,52
5,8
388
10,0
0,04
320
22
4,6
728
0,006
53
518
0,48
5,5
173
2,0
0,12
64
7
2,6
2488
0,001
40
441
0,66
4,5
267
2,5
0,11
80
8
2,8
2074
0,001
45
447
0,65
5,3
293
5,0
0,09
160
14
3,3
1131
0,003
47
462
0,54
4,2
347
7,5
0,08
240
21
3,5
790
0,004
49
476
0,49
6,1
395
10,0
0,07
320
21
4,1
778
0,005
50
492
0,41
6,2
175
2,0
0,15
64
8
2,3
2156
0,001
47
408
0,44
5,8
288
2,5
0,11
80
9
2,6
1852
0,001
49
410
0,37
6,8
326
5,0
0,10
160
17
2,8
962
0,003
50
413
0,36
5,2
383
7,5
9,09
240
25
3,3
667
0,005
51
459
0,25
6,4
426
10,0
0,08
320
25
4,0
658
0,006
53
510
0,17
6,4
215
2,0
0,15
64
8
2,1
1963
0,001
51
401
0,28
6,2
308
2,5
0,13
80
10
2,3
1621
0,001
52
402
0,25
6,8
365
5,0
0,10
160
19
2,8
866
0,003
53
439
0,22
5,4
403
7,5
0,09
240
25
3,2
670
0,005
54
478
0,16
7,4
469
10,0
0,03
320
27
4,1
598
0,007
55
550
0,08
7,0
265
(1) Ortalama Efektif Silindir Bas nc
(2) Özgül Yak t Tüketimi
(3) Motor Ya S cakl
80
EK.3. 22.5° Avans de erinde 2000 d/d’da sabit hava ve yak t s s nda elde edilen ve hesaplanan de erler
%85 BENZ N
%90 BENZ N
%95 BENZ N
%15 METANOL %10 METANOL %5 METANOL
%100 BENZ N
%0 METANOL
MANIFOLD
TORK BASINCI(bar)
(%)
O.E.S.B.(1) MOTOR
(kPa)
VER M (%)
HAVA
DEB S
(m³/s)
Ö.Y.T.(2)
(gr/kWh)
HAVA/YAKIT
M.Y.S.(°C)
EKZOS
SICAKLI.I(°C)
CO (%)
CO2 (%)
NOx
(ppm)
2,0
0,19
64
9
2,1
1720
0,001
44
315
0,63
2,2
294
2,5
0,14
80
11
2,3
1415
0,002
46
349
0,77
3,3
339
5,0
0,10
160
22
2,8
750
0,004
47
439
0,63
3,8
393
7,5
0,09
240
31
2,9
516
0,006
49
456
0,36
6,7
454
10,0
0,07
320
35
3,7
459
0,008
51
529
0,39
6,6
262
2,0
0,19
64
9
2,1
1728
0,001
51
388
0,62
4,2
305
2,5
0,13
80
11
2,3
1464
0,002
51
407
0,74
5,4
347
5,0
0,10
160
20
2,6
829
0,003
51
432
0,55
4,4
386
7,5
0,09
240
26
3,0
614
0,005
52
478
0,24
5,8
458
10,0
0,07
320
34
3,5
479
0,007
52
523
0,37
6,2
296
2,0
0,15
64
8
2,1
2084
0,001
49
352
0,44
5,8
348
2,5
0,13
80
9
2,3
1786
0,001
49
388
0,34
7,1
367
5,0
0,11
160
18
2,6
926
0,003
50
400
0,28
8,2
438
7,5
0,10
240
25
3,0
667
0,004
51
430
0,15
8,8
476
10,0
0,08
320
29
3,5
568
0,006
52
466
0,37
9,2
329
2,0
0,15
64
8
2,5
2166
0,001
49
390
0,18
9,5
375
2,5
0,14
80
9
2,6
1733
0,002
50
399
0,22
9,8
388
5,0
0,11
160
18
2,8
931
0,003
50
412
0,19
10,5
466
7,5
0,09
240
25
3,0
644
0,005
51
414
0,14
11,8
553
10,0
0,07
320
30
3,5
546
0,006
52
503
0,11
11,2
369
(1) Ortalama Efektif Silindir Bas nc
(2) Özgül Yak t Tüketimi
(3) Motor Ya S cakl
81
ÖZGEÇM
1977 y l nda Eski ehir de do du. lk, orta ve lise e itimini Eski ehir de tamamlad .1996
y l nda Eski ehir Anadolu Teknik Lisesi Uçak Motorlar bölümünden mezun oldu. 1997
y l nda Marmara Üniversitesi Teknik E itim Fakültesinde lisans e itimine ba lad ve 2001
y l nda mezun oldu. 2002 y l nda Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine
E itimi Anabilim Dal nda tezli yüksek lisans e itimine ba lad . Halen Fen Bilimleri
Enstitüsü’nde yüksek lisans ö rencisi. Ayn zamanda zzet Çakan Gemi Makineleri ve
Malzemeleri malat Ve Pazarlama Ltd. 0ti’de Kalite ve malat Müdürlü ü, Mercedes-Benz
Türk A0. Hases Otomotiv’de Sat
Müdürlü ü yapt ve uanda 2004 y l ndan beri açm
oldu u Akademi Marmara Sürücü Kursu’nda Kurucu ve Müdürlük görevine devam
etmektedir.
82