Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü MOTOR KONSTRÜKSİYONU-6.HAFTA Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı ÇEVRE VE ARTIK GAZ PARAMETRELERİ . Aşırı doldurma olmadığında normal atmosfer basınç ve sıcaklığı çevre parametreleri olarak kabul edilirler: po= 0,1 MPa; To = 293 K Taze dolgu yoğunluğu Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Artık gaz parametreleri (Pr, Tr) ya benzer-prototip motor bilgilerinden kabul edilir, ya da aşağıdaki ampirik formulden hesaplanır: MPa

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı K Benzin ve dizel motorlarında artık gaz basıncı: pr = (1,05÷1,25)po sınırlarında, Sıcaklıklar: Benzin motorlarında Tr = 900÷1100 K Diesel motorlarında Tr = 600÷900 K sınırları arasında olmaktadır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı GERÇEK ÇEVRİMLERİN TERMODİNAMİĞİ Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Emme Prosesi Emme süreci sonu iş gazı (yakıt-hava karışımı veya hava) basıncı (pa, MPa) aşağıdaki formül ile hesaplanır (ηv değeri belli ise): MPa 1. denklem

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı ΔT taze dolgunun emme süresince motorun sıcak ceperlerinden aldığı ek ısıdan kaynaklanan sıcaklık artışıdır: benzin motorlarında ΔT = 0÷20 K, Diesel motorlarında aşırı doldurma : olmadığında ΔT = 10÷40 K, olduğunda ΔT = (-5)÷10 K sınırları arasında kabul edilir. ΔT değeri aşağıdaki ampirik formül ile de hesaplanabilir: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 1. denklem

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı 2. denklem Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Emme Kayıpları 2+in : Emme manifoldu kayıp katsayısı ( 2.54.0) arası değer alır. in: akış hızı 50130 m/s (Yüksek devirde yüksek değer alır, düşük devirde düşük değer alır- ortak değerde alınabilir.) An=in/nN

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı pa : basınç kaybı (0.050.2)Po Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Art Gaz Katsayısı ch: Doldurma katsayısı- emme subabı kapanma gecikmesinden etkilenir. (devir sayısına bağlı Kolchin syf 88’de grafiği var ) s : süpürme katsayısı, doğal emişli motorlarda s =1

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Emme sonu iş gazı sıcaklığı Ta: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Volumetrik Verim: Benzin motorlarında pa = (0,80÷0,95)po, Ta = 320÷370 K,

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Sıkıştırma Prosesi Sıkıştırma politrop üssü sabit (n1 = const) kabul edilirse: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Bu denklemlerden yararlanılarak sıkıştırma sonu basınç (pc) ve sıcaklık (Tc) aşağıdaki formüllerden hesaplanır

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Sıkıştırma politrop üssü adyabat üssüne (k1) bağlı olarak aşağıdaki sınırlar arasında değişir: benzin motorlarında n1 = (k1-0,00)÷(k1-0,04) dizel motorlarında n1 = (k1+0,02)÷(k1-0,02). Adyabatik üs: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü burada, - YAKIT-HAVA (TAZE DOLGU) KARIŞIMIN ORTALAMA MOL ÖZGÜL ISISIDIR: kJ/kmol.deg

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı k1 ε :sıkıştırma oranı k1: sayfa 56 da şekil 3.4 den okunacak. Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisi ile çakıştır ve k1 eksenine birleştir, o nokta k1 değeri Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Art gaz: Kolchin syf 25 tablo 1.7 den enterpolasyon ile bulunur. Örneğin; α=0,86 ( hava fazlalık katsayısı için ), tc =480 C α=0,85 için;

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü kJ/kmol.deg

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı İş gazı: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Benzin motorlarında Doğal emişli dizellerde

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Yanma Prosesi: Yanma sürecinin termodinamik hesabı motor tipi ve yakıt-hava karışım oluşturma yöntemine bağlı olarak farklı şekilde yapılır. Ancak bütün hesaplamalar termodinamiğin birinci kanunu ve ideal gaz denklemine ( )bağlı olarak yapılmaktadır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı yakıt-hava karışımın kimyasal moleküler değişim katsayısı kmolhava/kg yakıt Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü α: hava fazlalık katsayısı, ΔHu: eksik yanmadan kaynaklı ısı kaybı λ İş Gazının Yanma Sonucu Açığa Çıkan Isı

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Yanma Ürünleri Ortalama Molar Özgül Isısı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı KOLCHİN syf 23’teki ortalama molar ısı tablosu GAZ Ortalama molar ısı kapasitesi kJ/(kmol deg) 0-1500 oC 1501-2800 oC Hava mcv=20.600+0.002638t mcv=22.387+0.001449t O2 mcv=20.930+0.004641t-0.00000084t2 mcv=23.723+0.001550t N2 mcv=20.398+0.002500t mcv=21.951+0.001457t H2 mcv=20.684+0.000206t+0.000000588t2 mcv=19.678+0.001758t CO mcv=20.597+0.002670t mcv=22.490+0.001430t CO2 mcv=27.941+0.019t-0.000005487t2 mcv=39.123+0.003349t H2O mcv=24.953+0.005359t mcv=26.670+0.004438t Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı ξz = Q/(Hu - ΔHu) yanma süresince ısı iletimi, disosyasyon ve soğuk silindir cidarları yakınında alev cephesinin sönmesinden dolayı ısı kayıplarını hesaba katan ısı kullanım katsayısıdır. statistik bilgilere göre benzin motorlarında KOLCHİN syf 88’teki resim 4.1 sınırları arasında değişmektedir. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Görünür Yanma Sonundaki Sıcaklık =t2z tz tz

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı K. Teorik Yanma Basıncı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü K MPa

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Basınç artış oranı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Pza = 0.85 Pz Kayıp katsayısı

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı GENİŞLEME SÜRECİ Genişleme politropik üssü sabit kabul edilerek: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü n2 'nin değeri k2 adyabatik üssüne göre aşağıdaki şekilde kabul edilir: n2: genişleme politropik üssü, n2 = 1.23 1.30

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisine doğru dik çiz, sıcaklık eğrisi boyunca ilerle α ile çakıştır ve k2 eksenine birleştir, o nokta k2 değeri k2 ε :sıkıştırma oranı α Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı EGZOZ SÜRECİ Hesapların başlangıcında ilk önce Tr ampirik olarak tayin edilir, hesap sonunda ise: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü pb ve Tb parametrelerine bağlı bulunur ve tayin edilen Tr değeri ile karşılaştırılır. %5’ten fazla ise Tr 'nin yerine değeri koyulur ve hesaplar yeniden yapılır, %5’in altına düşene kadar bu işlem tekrar edilir.

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı İNDİKE PARAMETRELERİ Motorun indike parametreleri: ortalama indike basıncı pi, indike gücü Ni, indike verimi i ve indike özgül yakıt tüketimi gi. Benzin motorlarında ortalama indike basıncın teorik değeri; MPa Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü b.oranı Emme ve egzoz süresince pompalama kayıplarının ortalama basıncı:

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Gerçek çevrimin ortalama endike basıncı: MPa burada,  - teorik çevrimin r, c, z, ve b geçiş noktalarında yuvarlatarak gerçek çevrime yaklaştırmak için kullanılan yuvarlatma katsayısıdır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Benzin motorlarında Dizel motorlarında İndike verim: İndike özgül yakıt tüketimi:

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı EFEKTİF PARAMETRELER Motorun efektif parametreleri: ortalama efektif basınç pe, efektif güç Ne, döndürme momenti Me, mekanik verim m, efektif verim e ve efektif özgül yakıt tüketimidir ge. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü MPa mekanik (sürtünme ve yardımcı mekanizmalara giden) ve pompalama kayıpları içeren ortalama mekanik basınçtır. İlk tasarım hesaplarında pm , motor silindir sayısı, S/D (strok/çap) oranı ve ortalama piston hızına bağlı olarak ampirik ifadelerden hesaplanır.

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Örneğin benzin motoru i,z  6 ve S/D ≤ 1 için pm: Örneğin benzin motoru i,z  6 ve S/D >1 için pm: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü = 814 m/s sınırlar arasında olup prototip motora göre seçilir. Efektif güç: Döndürme momenti: Nm kW

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı Mekanik verim: Efektif verim: Efektif özgül yakıt tüketimi: Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü .103, g/kWsaat Saatteki yakıt tüketimi: kg/saat Ne ve e büyüklükleri çevrimin parametrelerine bağlı olarak aşağıdaki formüllerle de hesaplanabilir: , kW

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İçten Yanmalı Motor Tasarımı MOTORUN ESAS BOYUTLARI Motorun Esas Boyutları: silindir çapı D ve piston stroku S. Bu boytlar iki farklı şekilde hesaplanır: 1- Piston hızının , m/s seçilmiş olan değerinden yararlanarak: piston stroku mm silindir çapı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 2- prototip motordan k = S/D = 0.851.10 oranını seçerek: mm silindir çapı mm strok mm