Motorlarda Termodinamik Çevrimler

Termodinamik Yasaları Termodinamik: Isı enerjisi ve mekanik enerjiler arasındaki dönüşümü, bu dönüşümde rol oynayan faktörleri ve bunlar arasındaki ilişkileri inceleyen mühendislik dalı - İçten yanmalı motorlarda çalışma ilkelerinin anlaşılabilmesi için: Hacim, Basınç ve Sıcaklık arasındaki ilişkilerin bilinmesi gerekir

Termodinamik Yasaları Birinci Yasa (Enerjinin Korunumu): Enerji yoktan var edilemez, varolan enerji yok edilemez, ancak enerjinin tüm çeşitleri birbirine dönüşebilir (Örn: mekanik  elektrik) İkinci Yasa: - Isı enerjisi sıcak bir ortamdan soğuk bir ortama kendiliğinden geçtiği halde; - Soğuk bir ortamdan sıcak bir ortama geçmesi için dışardan enerji vermek gerekir

Termodinamik Yasaları Boyle Yasası: Sabit sıcaklıkta: P1.V1 = P2.V2 P1 = Gazın ilk basıncı (N/m2) P2 = Gazın değişimden sonraki basıncı (N/m2) V1 = Gazın ilk hacmi (m3) V2 = Gazın değişimden sonraki hacmi (m3)

Termodinamik Yasaları Charles Yasası: Sabit basınçta: V1.T2 = V2.T1 Sabit hacimde: P1.T2 = P2.T1 V1, T1, P1 = Gazın ilk durumdaki hacim, mutlak sıcaklık ve basıncı (m3, K, N/m2) V2, T2, P2 = Gazın değişimden sonraki hacim, mutlak sıcaklık ve basıncı (m3, K, N/m2)

Termodinamik Yasaları Boyle ve Charles Yasalarının Birleştirilmesi: - Boyle yasasına göre sıcaklık, Charles yasasına göre hacim veya basınç sabit tutularak gazların özellikleri tanımlanır - Bu özelliklerin birlikte değişimleri, iki yasanın birleştirilmesi ile açıklanabilir P1.V1 /T1= P2.V2 /T2 PV/T=R PV = RT (R: Gaz sabiti)

Termodinamik Yasaları Adiyabatik genleşme ve sıkışma: - (Silindir gibi) Kapalı bir ortamda, gazın sıkışma veya genleşmesi - Isı alışverişi olmayan ortamlarda gazların basınç, sıcaklık ve hacmi arasındaki ilişkiler - Birbiri ardına yinelenen olaylardan dolayı, ısı sadece silindir duvarları arasında çok az kayba uğrar Bir gazın adiyabatik değişim eşitliği: P1.V1k = P2.V2k

Çevrim (İndikatör) Diyagramları - Bir çevrim boyunca silindir içindeki basınç (P) ve hacim (V) değişimini gösteren grafiklerdir. İndikatör diyagramı da denir - Otto ve Dizel motorlar için farklı özelliktedir (yakıtın ateşlenme noktasının yeri farklı).

Buji-ateşlemeli (SI) motorlar ve Sıkıştırma-ateşlemeli (CI) motorlar PİSTONLU MOTORLARA GENEL BİR BAKIŞ Sıkıştırma oranı Ortalama Efektif Basınç Buji-ateşlemeli (SI) motorlar ve Sıkıştırma-ateşlemeli (CI) motorlar Pistonlu bir motor için strok hacmi ve ölü hacim

OTTO ÇEVRİMİ: BUJİ-ATEŞLEMELİ MOTORLARIN İDEAL ÇEVRİMİ Buji-ateşlemeli motorların ideal ve gerçek çevrimleriyle P-v diyagramları

1-Sabit Hacim Çevrimi (Otto çevrimi) Sıkıştırma (1-2) Bu safhada, piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya doğru hareket eder. Bu sırada emme ve egzos valfleri kapalıdır, dolayısıyla içerdeki hava sıkışır ve basıncı grafikte görüldüğü gibi artar. Sabit Hacimde Yanma (2-3) Piston üst ölü noktaya ulaştığı sırada bujiden kıvılcım çaktırılarak sıkışarak ısınmış hava – yakıt karışımı yanmaya başlar, bunun sonucunda basınç P2'den P3 değerine sıçrama yapar. Genleşme (3-4) Bu safhada piston aşağı doğru hareketine başlar . Bu durum 4 nolu noktaya kadar böyle devam eder. Piston aşağı doğru hareketine devam ettiğinden silindirdeki basınç da düşmeye başlar. Egzoz (4-1) [ Sistem 4 nolu noktaya (AÖN) geldiğinde egzoz valfi açılır. Silindir egzoz sistemi ile dışarıya açıldığından silindirdeki basınç atmosferik basınca düşer. Sistemden ısının atılması bu safhada gösterilmiştir. Gerçekte, dışarıya ısının atılması pistonun egzoz stroğunu yapmasıyla olur (grafikte yatay çizgiyle gösterilen strok), ancak ideal bir çevrimde egzoz stroğunda negatif veya pozitif bir iş yapılmadığından çevrimde incelenmez, ısının atılması da egzoz valfi açıldığında bir anda olmuş gibi gösterilir.

Dört zamanlı çevrim 1 çevrim = 4 strok = 2 devir İki zamanlı çevrim İki zamanlı motorlar, benzeri dört zamanlı motorlara göre daha düşük bir verime sahiptirler. Buna karşın daha basit yapıda ve daha ucuz olup; güç/ağırlık ve güç/hacim oranları yüksektir. İdeal Otto çevrimininT-s diyagramı İki zamanlı bir pistonlu motorun genel çizimi.

2- Sabit Basınç Çevrimi (Dizel çevrimi) Sıkıştırma (a-b) Bu safhada, piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya doğru hareket eder. Bu sırada emme ve egzoz valfleri kapalıdır, dolayısıyla içerdeki hava sıkışır ve basıncı grafikte görüldüğü gibi artar. Sabit Basınçta Yanma (b-c) Piston üst ölü noktaya ulaştığı sırada ısınmış hava üzerine enjektörden yakıt püskürtülerek yanma başlar, Genleşme (c-d) Bu safhada piston aşağı doğru hareketine başlar . Bu durum d noktasına kadar böyle devam eder. Piston aşağı doğru hareketine devam ettiğinden silindirdeki basınç da düşmeye başlar. Egzoz (d-e) Sistem d noktasına (AÖN) geldiğinde egzoz valfi açılır. Silindir egzoz sistemi ile dışarıya açıldığından silindirdeki basınç atmosferik basınca düşer. Sistemden ısının atılması bu safhada gösterilmiştir. Gerçekte, dışarıya ısının atılması pistonun egzoz stroğunu yapmasıyla olur (grafikte yatay çizgiyle gösterilen strok), ancak ideal bir çevrimde egzoz stroğunda negatif veya pozitif bir iş yapılmadığından çevrimde incelenmez, ısının atılması da egzoz valfi açıldığında bir anda olmuş gibi gösterilir.

P