TEN YANMALI MOTORLAR 03 10 2017 ten Yanmal

İÇTEN YANMALI MOTORLAR 03. 10. 2017

İçten Yanmalı Motorlar Genel kavram ve tanımlar Motor: Isı enerjisini hareket enerjisine çeviren makina topluluğudur. Termik motor: Yakıt enerjisini ısı enerjisine, ısı enerjisini de mekanik işe dönüştüren içten yanmalı motorlardır. Piston: Silindir içerisinde ölü noktalar arasında hareket ederek zamanların oluşmasını sağlayan temel motor parçasıdır. Strok: Pistonun iki ölü nokta arasında almış olduğu yoldur. 2

devam; Strok hacmi: İki ölü nokta arasındaki pistonun taradığı silindir hacmidir. Yanma odası hacmi: Üst ölü nokta ile silindir kapağı arasında kalan hacimdir. Toplam silindir hacmi: Silindir hacmi ile silindir sayısının çarpımı neticesinde hesaplanan hacimdir. Sıkıştırma oranı: Silindir hacminin yanma odası hacmine oranıdır. L : Biyel boyu R : Krank yarıçapı H : Strok A’ : Üst ölü nokta A’’ : Alt ölü nokta Sx : Piston yolu 3

Motorların sınıflandırılması • Kullanım amacına göre • • Sabit tesis motorları (jeneratör, pompa üniteleri) Taşıt motorları (oto, uçak, gemi, tren) • Kullanılan yakıt türüne göre • • Hafif sıvı yakıt kullanan motorlar ( benzin, gazyağı) Ağır sıvı yakıt kullanan motorlar (fuel-oil, mazot, motorin) Gaz yakıt kullanan motorlar (metan, propan, bütan) Çok yakıtlı motorlar • Isı enerjisinin hareket enerjisine dönüşüm biçimine göre • • • İçten yanmalı motorlar Dıştan yanmalı motorlar Bileşik yanmalı motorlar • Karışımın oluşturulması yöntemine göre • • Benzinli yani Karbüratörlü motorlar Dizel motorlar 4

devam; • Çalışma maddesini ateşleme yöntemine göre • • Buji ile ateşlemeli motorlar Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar • İş çevriminin elde edilişine göre • • Dört zamanlı motorlar İki zamanlı motorlar • Dizayn özelliklerine göre • • Pistonlu motorlar Rotorlu motorlar • Soğutma yöntemine göre • • Su ile soğutmalı motorlar Hava ile soğutmalı motorlar 5

Silindir dizilişine göre motorlar 6

Sıra tipi motor 7

V tipi motor 8

H-Boksor tipi motor 9

Yıldız tipi motor Ø 10

Karşı pistonlu tip motor 11

Rotorlu (wankel) tip motor 12

İçten yanmalı motorların temel parçaları A-Kam (eksantrik) mili: Hareketini krank milinden alır. 4 elemana hareket verir; Supaplara, distribütöre , yağ pompasına, yakıt pompasına hareket verir. B/C-Supaplar: Emme ve egzoz supapları olmak üzere iki çeşittir. Emme supapları dizel motorlarda sadece havanın, benzinli motorlarda ise benzin hava karışımının silindire girmesini sağlar. Egzoz supapları ise; yanmış gazların silindir dışına çıkmasını sağlar. D-Buji: Yanma odasına sıkıştırılmış bulunan yakıt - hava karışımını kıvılcımla ateşleyen elemanıdır. 13

devam; E/F-Manifoldlar (Emme–Egzoz): Emme manifoldu, karbüratöre belli oranda karışmış olan benzin-hava karışımını veya havayı silindirlere dağıtır. Egzoz manifoldu, yanmış sonunda meydana gelen egzoz gazlarını toplayarak egzoz borusuna buradan da yanmış gazların dışarıya atılmasını sağlar. G-Silindir kafası H-Piston: Silindir içerisindeki hareketlerinden dolayı zamanların meydana gelmesini sağlar. (Emme-sıkıştırma-ateşleme- egzoz) I-Soğutma suyu J-Silindir (motor) bloğu: İçinde silindirlerin bulunduğu ve motor parçalarını üzerinde taşıyan ana parçadır. 14

devam; K-Piston kolu: Pistondan aldığı doğrusal hareketi krank miline iletir. L-Krank mili: Pistonlardan gelen doğrusal hareketi dairesel harekete dönüştürür. Krank milinin en ucunda bir dişli ve kasnak bulunur. Dişli kam (eksantrik) miline hareket verir. 4 zaman krank milinin 2 devrinde , iki zaman ise krank milinin 1 devrinde gerçekleşir. M-Dengeleme ağırlığı N-Motor yağı: Karterdeki yağı alarak yağlanacak motor parçalarına pompalayan elemandır. O-Karter: Silindir bloğunun al tarafını kapatır. Motor yağına depoluk eder. Altında yağ boşaltma tapası vardır. 15

İçten yanmalı motorların çalışma esasları Dört zamanlı motorların çalışması 16

Dört zamanlı motorların çalışması 17

İki zamanlı motorların çalışması 18

İki zamanlı motorların çalışması 19

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 P 2'den P 3 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 20 anda olmuş gibi gösterilir.

Sabit basınç çevrimi (Diesel 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. 21

Otto ve dizel motorların karşılaştırılması Otto motor Dizel motor Çalışma dolgusu Hava-yakıt karışımı Hava Sıkıştırma oranı 7/1 12/1 14/1 22/1 Sıkıştırma sonu basıncı 10 -15 bar 30 -45 bar Sıkıştırma sonu sıcaklığı 300 -500 o. C 500 -700 o. C Yakıt Benzin, LPG, Doğal gaz, Hidrojen Motorin/mazot, Doğal gaz Ateşleme Buji kıvılcım Sıcak ve sıkıştırılmış hava Ekzoz emisyonu CO miktarı az CO miktarı fazla Yakıt tüketimi Fazla Ekonomik Motor verimi Düşük (%25) Yüksek (%37) Motor hızı Yüksek Düşük Kapladığı hacim Dar Geniş İlk harekete geçmesi Kolay Zor 22

Motor güçleri İndike güç Silindire girmiş olan karışımın yanması ile meydana gelen ısı enerjisinin, mekanik enerjiye dönüşmesi motorun silindirleri içinde olmaktadır. Bu nedenle, motorun silindirleri içinden veya piston üzerinden alınan güce indike güç (İç Güç) denir. İndike gücün ölçümü indikatör adı verilen cihazlarla yapılmaktadır. A: silindir kesit alanı (m 2) N: motor hızı (d/d) z: silindir sayısı 23

devam; Efektif güç Efektif güce, faydalı güç, etkin güç veya fren gücü de denilmektedir. Bu güç motorun gerçek gücüdür. Silindirler içinde elde edilen indike güçten; motorun çalışması için gerekli olarak harcanan güçler çıktıktan sonra, motorun volanından veya kasnağından ölçülen güçtür. İndike güçten % 25 oranında daha küçüktür. Güç ölçümünde kullanılan cihazlara genel olarak dinamometre denir. Ancak dinamometreler direkt olarak gücü değil, gücün hesaplanmasına yarayan kuvveti veya momenti ölçerler. Motorun ürettiği efektif gücü veya döndürme momentini iş veya elektrik enerjisine dönüştürerek yutan iş makinesine fren adı verilir. 24

Motor işletme karakteristik eğrisi Motor dönme momenti (Md) Motor gücü(Pe) Özgül yakıt tüketimi (be) Saatlik yakıt tüketimi (B) 25

devam; Motor devir sayısı artırılarak; daha büyük silindir hacminde motor kullanılmasıyla motorun strok (silindir) hacmi artırılarak; sıkıştırma oranı artırılmasıyla ya da türboşarj gibi aşırı doldurma sistemlerinin kullanılmasıyla silindirlerdeki ortalama iç basınç yükseltilerek ya da dönme momenti artırılarak motor gücünün yükseltilmesi olanaklıdır. Traktör motorlarının karakteristik eğrilerinin arazide çalışılırken değişen koşullara cevap vermesi beklenir. Örneğin silaj makinası ile çalışmada tarlanın bazı yerlerinde ürünün yoğun olması, römorkla ürün taşımada kısa yokuşların çıkılması gibi değişen tarla koşullarında, belirli bir devir sayısı düşüşünden sonra, motorun biraz daha fazla yüklenmesinde, devir sayısının düşmesine karşın motor momenti biraz artarak bu yükü karşılayabilmelidir. Böylece vites değiştirilmeden faaliyet sürdürülebilir. Bu, motor devir sayısının % 20 azaldığı koşullarda motordan anma momentine göre % 10 daha fazla moment elde edilebilmesi anlamına gelir. Görüldüğü gibi yaklaşık olarak sabit dönme momenti değerinde, motor devir sayısı arttıkça motor gücü artar, ancak motorun rölanti devir sayısı geçildikten sonra güç elde edilebilir. 26

devam; Özgül yakıt tüketimi, motor devir sayısı arttıkça genellikle yatay olarak seyreder, motor anma (nominal) devrinin % 70’i civarında en düşük değere ulaşır. Bu eğrinin yatay olmasına bağlı olarak saatlik yakıt tüketimi eğrisi güç eğrisine benzer bir karakter gösterir. Motorların teknik değerlendirmesinde indike güç, indike basınç değerlerinden yararlanılarak indikatör diyagramları da çizilir ve incelenir. Tüm Diesel motorlarında, en uygun özgül yakıt tüketimi değeri anma devrinin %60 -80’inde elde edilir. Tarımsal çalışmalarda motorun ortalama yükleniş miktarı da bu aralıktadır. Bir traktör motorunun düşük yüklenmede (örneğin bir römorkun boş olarak çekilmesi) ve yüksek devir sayısında çalışmada (örneğin yüksek taşıma hızında) özgül yakıt tüketimi değeri yüksek, tesir derecesi düşüktür. Motorların ürettiği enerji genellikle indikatör diyagramlarında gösterilir. 27