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