Dizel Motorlar |
1. DİZEL MOTORLARIN TARİHİ GELİŞİMİ Tarihçesi: İçten yanmalı motorların tarihinin 17. asıra dayanmakta olduğunu, 1678-1680 yıllarında Hollandalı fizikçi Hulgenz'in ilk barutla çalışan makineyi yapmasından anlıyoruz.Ancak dizel motorlarının bulunması ve geliştirilmesinde fikirlerinden ve çalışmalarından faydalanılan kişiler şunlardır.
1892 Yılında içten yanmalı kuvvet makinalarının çalışma şekli ve imalatı hakkındaki 67207 sayılı patenti aldı.Çeşitli aksaklıkları zamanla gidererek
Bugüne kadar bu motorlar üzerinde birçok değişiklikler yapılmasına karşın, Rudolf Dıesel'in koyduğu esaslar değişmediğinden bu motorlara DİZEL motorları adı verilmektedir. Yıl-1918-İngiltere de Royal Aircraft Establishnent fabrikaları mekanik püskürtmeli sistemi geliştirdi.Böylece yüksek devirli dizel motorları oluşturularak hafif taşıtlarda kullanılmasına zemin hazırlandı. 2. DİZEL MOTORLARININ SINIFLANDIRILMASI 1- Çalışma prensiplerine göre
2- Silindir tertip tarzlarına göre
3- Devir sayılarına göre
4- Piston hareketlerine göre dizel motorlar
5- Yakıt Püskürtme sistemine göre dizel motorlar
DİZEL MOTORLARININ KULLANILDIĞI YERLER Çağımızda endüstrinin bir çok dallarında dizel motorları kullanılmaktadır.Bu dalların başlıcalarını ve kullanılma nedenlerini şöyle sıralayabiliriz.
DİZEL MOTORUNUN TERCİH EDİLME NEDENLERİ Yakıt sarfiyatı:Dizel motoru .aynı özelliklere sahip bir benzin motorunun harcadığı yakıtın ½ si kadar yakıt harcar.
Örneğin;
Eksoz gazlarının durumu: Benzin motorlarında eksoz dan zehirli bir gaz olan karbon monoksit (CO) çıkmasına karşın, dizel motorlarında eksoz dan zehirsiz ve zararsız bir gaz olan karbon dioksit (CO2 ) çıkmaktadır. Yangın tehlikesi: Dizel yakıtı olan motorinin tutuşma derecesi(65oC), benzine göre daha yüksek olduğundan yangın tehlikesi daha azdır. Motor gücü: Dizel motor gücü benzinli motorlardan fazladır.Çünkü;
İKİ ZAMANLI DİZEL MOTORLARININ ÇALIŞMA PRENSİPLERİ Motorda bir iş oluşabilmesi için dört zamanın oluşması gerektiğini biliyoruz.Bu motorlarda dört zaman yani çevrim, pistonun iki hareketinde tamamlanır. Krank mili bu sırada bir devir yapar. Dört zaman iki hareketine şu şekilde sıkıştırılmıştır;
Ancak zamanlar dört zamanlı motordaki gibi bu kadar açık değil, birbiri içerisine girmiş şekildedir.Örneğin;eksoz ve emme zamanları ,iş sonu ve sıkıştırma başlangıcındaki kısa aralığa sığdırılmıştır.Bu tanım göre pistonun her Ü.Ö.N: dan A.Ö.N. ya hareketinde bir oluşur. Piston sıkıştırma sonunda Ü.Ö.N: ya yaklaşırken(5-30 derece kala), sıkıştırılmış ve sıcaklığı artmış olan hava içerisine yakıt püskürtülerek yanar.Yanma sonucunda oluşan basınç, pistonu A.Ö.N. ya doğru iter(iş zamanı).Pistonun A.Ö.N. ya inişi tamamlanmadan yaklaşık olarak kursunun ¾ üne geldiğinde eksoz portları açılarak yanmış gazlar dışarı çıkmağa başlar.Hemen arkasından da emme portları açılarak silindire temiz hava(süpürme havası) dolar.Piston A.Ö.N. dan Ü.Ö.N. ya çıkarken de kursunun ¼ üne geldiğinde emme portları, hemen arkasından da eksoz portları kapanır.Silindire alınan hava sıkıştırılır ve böylece çevrim tamamlanır. Eksoz gazları , ya pistonun açıp kapadığı portlarla, ya da kamların mekanik olarak kumanda ettiği supaplarla dışarı çıkar.Temiz havanın silindire girmesi ise, ya önce kartere alınıp sonra silindire göndermekle ,ya da hava pompası ile yapılır ki bu işleme SÜPÜRME denir İKİ ZAMANLI MOTORLARININ SÜPÜRME İŞLEMİNDE DİKKAT EDİLECEK NOKTALAR:
SÜPÜRME SİSTEMİ ÇEŞİTLERİ:
1-ENİNE SÜPÜRME SİSTEMİ Bu tip süpürme sistemlerinde emme ve egzoz silindirin alt tarafında bulunan portlarla olmaktadır.Portlar iki grupta ve karşılıklı bulunur.Süpürme havası bir taraftan girer, silindiri dolaşarak karşı tarafa gelir. Enine süpürme sistemlerinde süpürme havasının silindire girdikten sonra silindiri dolaşabilmesi için bazı yöntemler kulanılmıştır. Bunlar;
DÜZ PİSTON YÖNTEMİ Bu tip motorlara karter den doldurmalı motorlar denir.Piston A.Ö:N. dan Ü.Ö.N. ya giderken daha önce silindire geçen hava sıkıştırılır.Diğer taraftan karterde oluşan alçak basınç etkisi ile klepe veya otomatik supap (1) açılarak kartere temiz.hava dolar.Sıkıştırma sonuna doğru sıkışan ve sıcaklığı artan hava içerisine enjektör (3) ile yakıt püskürtülerek yanma sağlanır.Artan basınç etkisiyle piston, A.Ö.N. ya iş yaparak iner.Piston A.Ö.N. ya yaklaşırken önce eksoz portları (2) açlıarak eksoz gazları dışarı çıkmağa başlar.Bu arada pistonun alt yüzü, daha önce kartere emilen havaya basınç yapar.Dışarı çıkamayan temiz hava biraz sonra açılan emme portlarından silindire dolar.Böylece hem silindir temiz hava ile doldurulmuş, hem de eksoz gazları dışarı atılmış olur. DÖRT ZAMANLI DİZEL MOTORLARI TANIMLAMA Dizel motorlarda, silindirler içerisinde bulunan hava sıkıştırılmak suretiyle ısıtılır ve daha sonra buhar halindeki dizel yakıtı silindirler içine enjekte edilir. Benzinli motorlarda, yakıt küçük parçacıklara ayrılır, hava ile karıştırılır,sıkıştırılır ve daha sonra elektrik kıvılcımları tarafından ateşlenir.Dizel motorlarda ise, dizel yakıtını sıkıştırılmış havanın sıcaklığı ateşler.Bu sebepten dolayı, dizel motorların yanma odalarında sıkıştırılan havanın sıcaklığını yaklaşık 500oC veya daha fazlaya çıkarmak gerekir..Netice olarak, genellikle dizel motorlar benzinli motorlara nazaran daha yüksek sıkıştırma oranlarına sahiptirler.Benzinli motorların sıkıştırma oranı 8:1 ile 11:1 arasında iken, dizel motorların sıkıştırma oranı 16:1 ile 24:1 arasındadır. Dizel motorlar benzinli motorlar ile karşılaştırıldığında aşağıdaki avantaj ve dezavantajlara sahiptir. DİZEL MOTORLARIN AVANTAJLARI
DİZEL MOTORLARIN DEZAVANTAJLARI
3. DİZEL MOTORLARININ TEMEL ÇALIŞMA PRENSİBİ EMME STROKU (ZAMANI): Emme strokunda silindir içine hava alınır.Piston, üst ölü noktadan alt ölü noktaya inerken emme supabının açılmasıyla havanın silindir içine girmesini sağlar.Emme zamanı esnasında egzoz supabı kapalıdır. SIKIŞTIRMA STROKU (ZAMANI): Sıkıştırma strokunda , piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya çıkar.Emme ve egzoz supapları kapalıdır.Silindir içine daha önceden alınmış hava, basıncı yaklaşık 30 kg/cm2 ve sıcaklığı yaklaşık 500-800-oC oluncaya kadar sıkıştırılır. YANMA ZAMANI: Silindir içindeki hava, her yanma odasının üst kısmındaki türbülans odasına doğru itilir.Sıkıştırma stroku sonunda, enjektör memesi açılır ve buhar halindeki yakıt türbülans odası içine doğru püskürtülür.Hava yakıt karışımı basıncın yarattığı yüksek sıcaklıktan dolayı alev alır.Sıcaklık ve basınç aniden artar ve türbülans odasında kalan yakıt pistonun üzerinde kalan esas yanma odasına doğru itilir.Bu, yakıtın küçük taneciklere bölünerek esas yanma odasında kalan hava ile karışmasına ve hemen yanmasına neden olur.Yanma neticesinde ortaya çıkan enerji, silindir içerisindeki gazı çok çabuk genişletir ve aniden genişleyen bu gaz pistonu aşağı doğru iter.Piston aşağıya iten bu kuvvet piston kolu ve krank mili vasıtasıyla araç için gerekli dönme hareketini meydana getirir. EGZOZ ZAMANI: Piston alt ölü noktadan yukarı doğru çıkarken egzoz supabı açılır ve yanmış gaz egzoz supabından dışarı atılır.Piston üst ölü noktaya gelince yanmış gaz tamamen atılmış ve yeni bir emme stroku başlamış olur.Motor 4 zamanı(emme- sıkıştırma-yanma- egzoz) tamamlarken, krank mili iki kez dönmüş olur. Buna dizel çevrimi adı verilir. 4. DİZEL MOTORLARDA YANMA Yakıtın tam enerji alabilmek için yakıtın tamamının yanması şarttır.Bunun için de yeterli miktarda oksijene,dolayısıyla havaya gerek vardır.Dizel motorlarında karışım doğrudan doğruya silindir içinde oluştuğundan hava ile yakıtın karışması tamamlanmadan yanma olayı başlar.Bu durum ise eksoz da yanmamış gazların bulunmasını sonuçlar.Bu nedenle yakıtın tamamen yanabilmesi için silindire,teorik olarak yetecek havadan daha fazla hava gönderilir.Silindire gönderilen hava ile teorik hava miktarı arasındaki orana HAVA FAZLALIK KATSAYISI denir.Dizel motorlarında hava fazlalık katsayısı 1,2 civarındadır. Dizel motorun yanma süreci aşağıdaki grafikten de anlaşılabileceği gibi dört safhada incelenebilir. 1- Birinci Safha; Tutuşma gecikmesi(A-B) Bu safha silindir içerisinde sıkıştırılmış havaya püskürtülen yakıtın hava ile iyice karışması ve buharlaşması için hazırlık safhasıdır.Krank açısına bağlı olarak belirli bir basınç yükselmesi oluşur. 2- İkinci Safha; Alevin yayılması (B-C) Birinci safha sonunda yanabilecek hale gelmiş karışım artık silindir içerisine yayılmıştır ve ateşleme bir kaç noktadan başlamıştır.Bu andan sonra alev çok yüksek bir hızla yayılır ve adeta bir patlama etkisi yaratır.Bu yanma sonucu silindir içerisinde basınç aniden yükselir. 3- Üçüncü safha; Tam yanma (C-D) Bu safhada hala püskürtülüyor durumda olan yakıt silindir içerisinde yer alan alev nedeniyle hemen yanar.Yanma bu safhada püskürtülen yakıtın miktarı ile kontrol edilir.Bu nedenle bu sureye kontrollu yanma süresi denir. 4- Dördüncü Safha; Yanma sonrası(D-E) Yakıtın püskürtülmesi D noktasında sona erer, fakat yakıtın yanması devam etmektedir.Eğer bu safha çok uzun olursa egzoz sıcaklığı artar ve verim düşer. DİZEL VURUNTUSU Eğer tutuşma gecikmesi uzayacak olursa veya çok miktarda yakıt bu sürede buharlaşacak olursa ikici safhada (alevin yayılması) çok miktarda yakıt yanarak çok ani basınç yükselmelerine neden olur.Bu da dikkat çekecek kadar titreşim ve ses meydana getirir.Buna dizel vuruntusu diyoruz. Dizel vuruntusunu önlemek için üşük sıcaklıklarda tutuşabilen yakıtın yarattığı ani basınç yükselmelerinden sakınmak,tutuşma süresini kısaltmak,veya püskürtülen yakıtın miktarını azaltmak gereklidir. Aşağıdaki metodlar bu amaca hizmet eder.
Dizel vuruntusunu azaltmak için kendi kendine tutuşma olabildiğince çabuk olmalıdır.(Benzinli motorlarda ise tam tersi kendi kendine tutuşmayı önlemek için tedbir alınmalıdır.)Dizel ve benzinli motorlarda alınması gerekli önlemler aşağıdadır.
DİZEL MOTORLARININ YANMA ODASI ÇEŞİTLERİ Dizel motorun yanma odası, motorun performansının tayin edilmesinde en önemli noktalardan biridir. Yanma odası içerisine püskürtülen yakıtın, küçük parçacıklara ayrıldığından,buharlaştığından ve hatta hava ile karıştığından emin olabilmek amacıyla dizel motorunun performansını artırabilmek için çeşitli şekillerde yanma odası tasarımları gerçekleştirilmiştir:Silindir içinde türbülanslı hava yaratmak için silindir kapağında özel bir şekil verilmiş emme deliği kullanmak gibi yöntemler uygulanmış veya ilk ateşlemede oluşan gazın genleşmesini kullanan yardımcı bir yanma odası sisteme ilave edilerek yanma verimi artırılmıştır. Araçlarda kullanılan mevcut yanma odası tipleri: Dizel yanma odaları
DİREKT PÜSKÜRTMELİ TİP Enjektör memesi,silindir kapağı ile piston arasındaki ana yanma odasına yakıtı direkt olarak püskürtür.Pistonun üstündeki odanın tasarımı yanma veriminin arttırılması için çeşitli özel şekillerde tasarlanmıştır. Direkt Püskürtmeli Yanma Odası Tipleri Avantajları
Dezavantajları
ÖN YANMA ODALI TİP Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi yakıt, enjektör memesi tarafından ön yanma odasına püskürtülür.Kısmi yanma olur ve kalan henüz yanmamış yakıt daha sonra tam yanma için küçük parçacıklara ayrılmış olarak, ana yanma odası ile ön yanma odasını birbirine birleştiren geçitten geçerek ana yanma odasın gönderilir. Avantajları
Dezavantajları
TÜRBÜLANS ODALI TİP Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi , türbülans odası şekil olarak küreseldir.Piston tarafından sıkıştırılan hava türbülans odasına girer ve yakıtın da içine püskürtüldüğü türbülanslı bir akış oluşturur.Yakıtın büyük bir kısmı türbülans odasında yanar fakat yanmayan yakıt transfer geçidinden geçerek tam yanma için ana yanma odasına ulaşır. Avantajları
Dezavantajları
5. SIKIŞTIRMA ORANI, HESAPLANMASI ve BU ORANA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Dört zamanlı ve içten yanmalı motorlarda ikinci zamanın sıkıştırma zamanı olduğunu daha önce görmüştük.Dizel motorlarında yanmanın kolay ve düzgün olmasının sıkıştırma oranı ile çok yakın bir ilgisi vardır.Ayrıca fazla güç üretmek için havanın yeteri kadar sıkıştırılması da gerekmektedir.
Bu açıklamaya göre sıkıştırma oranı; Toplam silindir hacminin yanma odası hacmine oranıdır.Veya başka bir deyişle, kurs hacmi ile yanma odası hacimleri toplamının, yanma odası hacmine oranıdır.
Sıkıştırma oranın formülle ifadesi:
Problem: 1 - Piston A.Ö.N. da iken silindirin içine enjektör deliği hizasına kadar yağ dolduruluyor.Bu yağın miktarı 1800 cm3 tür.Piston Ü.Ö.N.ya geldiğinde içerideki yağın 1700 cm3 ü eksiliyor.Bu motorun sıkıştırma oranı nedir?
Çözüm:
6. SUPAP AYAR DİYAGRAMLARI Motordan her türlü çalışma şartlarında en yüksek verimin elde edilmesi için, piston kursu ve silindir içindeki basınç durumu esas alınarak, supapların açılıp kapanma noktalarını ve püskürtmenin başlangıç ile bitimini, krank milinin dönüşüne göre gösteren 720o 'lik çift daire şeklindeki çizime supap ayar diyağramı denir. Teorik olarak zamanların ölü noktalarda başlayıp bittiği kabul edilsede pratikte bu durum farklı gerçekleşir. Gerçakte emme supapları daima Ü.Ö.N.' dan önce açılır.A.Ö.N. ' yi geçe kapanır.Ekzoz supaplarıda A.Ö.N. ' dan önce açılır Ü.Ö.N. 'yi geçe kapanır. 7. MOTOR DİYAGRAMLARI Motorlarda dört zaman oluşurken silindir içindeki basınçların atmoeferik basınca göre farklarını göstermek amacı ile çizilen diyağramlara "motor diyağramları" denir. Bu diyağramların çiziminde indikatör aleti adı verilen bir aletten yaralanılır.İndikatör aleti ile çizilen diyağramlardan yararlanılarak; supapların açılıp kapanma durumları, püskürtmenin zamanında olup olmadığı motorun kompresyon durumu öğrenilir ve iç güç hesaplanır. DÖRT ZAMANLI DİZEL MOTORU TEORİK DİYAĞRAMI Dört zamanın teorik anlatılışının çizimle ifadesindir.Burada O-X yatay çizgisi hacim değişikliğini O-Y dikey çizgisi basınç değişikliğini (Po) atmosferik basıncı,(Vh) piston kursunu ve (Vc) yanma odası hacmini göstermektedir. Motor silindirini yatay durumda kabul ederek dört zamanın diyağramdaki yeri şu şekilde oluşur. 1- Emme Zamanı: Pistonun Ü.Ö.N. 'dan A.Ö.N. 2ya doğru hareketide meydana gelen alçak basınç /vakum) nedeni ile temiz hava silindire dolar.Emilen havanın basıncı, atmosferik basınçtan düşük olduğu için diyağramda A-B eğrisi ile gösterilmiştir. 2- Sıkıştırma Zamanı: Piston A.Ö.N. 'dan Ü:Ö.N. 'ya çıkarken her iki supap kapalıdır.Daha önce silindire emilen hava sıkıştırılır.Sıkıştırma sonounda basınç ve sıcaklık artar.Buu durum B-C eğrisi ile gösterilmiştir. 3- İş Zamanı: Piston Ü.Ö.N 'ya geldiğinde enjektörden yakıt püskürtülür.Sıkışan ve sıcaklığı artan hava ile temas eden yakıt sabit basınç altında yanar.(C-1) doğrusu) Kursun geri kalan kısmında genleşen gazlar pistonu üst ölü noktaya doğru iter.(D-E eğrisi) 4- Eksoz Zamanı: Piston A.Ö.N'ya gelince eksoz subabı açılır ve basınç düşer.(E-B) Piston A.Ö.N.'dan Ü.Ö.N'ya giderken yanmış gazları dışarı atar.(B.A.) Böylece çevrim tamamlanır. DÖRT ZAMANLI MOTORLARIN PRATİK DİYAGRAMI Teoride emme ve eksoz subapları ölü noktalarda açılır ve kapanır. Ancak pratilte emme subapları Ü.Ö.N.'dan önce açılır A.Ö.N. geçe kapanır. 1- Emme Zamanı: Piston Ü.Ö.N.'ya gelmeden 10-25 derece önce emme subapı açılır. Silindir içindeki alçak basınç nedeni ile dışarıda bir 1 Atm basınçlı temiz have silindire dolar. Emme zamanında silindire daha fazla hava alabilmek ve motorun gücünü artırabilmek amacıyla emme subapı A.Ö.N.'yı 25-45 derece geçe kapanır.(A-B eğrisi) 2- Sıkıştırma Zamanı: Piston Ü.Ö.N.'ya doğru çıkarken (B) 'den itibaren silindirdeki havayı sıkıştırır. İlk hacmini 14/1...22/1'i kadar sıkışan havanın basıncı 30-45kg/cm'ye sıcaklığı 60 C'den 900 C'ye yükselir. 3- İş Zamanı: Piston Ü.Ö.N.'ya 15-30 derece kala yakıt püskürtülür( C ). Püskürtülen yakıt belli bir süre geçtikten sonra tutuşur ve basınç hacminin genişlemesine rağmen bir süre daha sabit kalır (C-D). Bundan sonra kursun geri kalan kısmında genleşen gazlar pistonu A.Ö.N.'ya doğru iter (D-E). İş zamanında silindir içindeki basınç 60-80Atm (kg/cm). Sıcaklık ise 2000-2500 C'ye yükselir. 4- Eksoz Zamanı: Piston A.Ö.N.^da 30-60 derece kala eksoz subabı açılır.(E). Basınç düşer pistonun Ü.Ö.N.'ya doğru hareketi anında yanmış gazlar dışarı atılır.(E-F). Eksoz subabı Ü.Ö.N.'yı 10-25 derece geçe kapanır. Böylece yanmış gazların temiz emme havası ie dışarı atılması temin edilir. 8. DİZEL MOTORUN GÜÇ KONTROLÜ Dizel motorda yakıt yüksek basınç ile sıkıştırılmış ve ısınmış hava üzerine püskürtülür. Bu da ateşlemeyi ve yanmayı sağlar. Bu nedenle dizel motorlarda motorun güç kontrolü püskürtülen yakıtın miktarını kontrol etmek suretiyle yapılır.
Motor ayarları yapılırken içeri alınan hava yakıt benzinli motorlarda sadece çıkışı etkilerken dizel motorlarda ise sıkıştırma sadece çıkışını etkilemekle kalmaz aynı zamanda yakıtın yanmasına da etkiler.Zira yanma sıkışan havada oluşan ısıya bağlıdır. 9. YANMA ÇEVRİMİ Sıkıştırma basınç ilişkisi: Silindir içerisindeki hava pistonun yukarı doğru hareketiyle sıkıştırılır ve ısısı artar. Grafikte sıkıştırma oranı sıkıştırma basıncı ve ısı arasındaki teorik ilişki görünmektedir. Ancak ısı kaybı ve hava kaçaklarının olmadığı varsayılmıştır. Sıkıştırma oranı 16 olduğunda sıkıştırma basıncı 50 kg/cm ve sıkıştırma sonu sıcaklığıda 560 derece olabileceği görülür. Dizel motorlarda motor içerisinde giren hava miktarı kendi kendine yanma noktasının belirlennmesinde ve motor gücünde son derece etkilidir. Bu nedenle emme sisteminin yeterliliği oldukça önem arz etmektedir. YAKITIN YANABİLİRLİLİĞİ
Setan numarasını bulma yöntemi hemen hemen oktan sayısını bulma yöntemiyle ayrılır.Setan numarası aynı ateşleme performansı veren standart yakıt içeresindeki setan yüzdesidir. 10. DİZEL MOTOR YAKITI Dizel motorlarda kullanılan yakıt motorindir. Motorin, ham petrolün 200-380 C arasında damıtılmasından elde edilir.Mazot ve motorin farklı yakıtlardır. Şöyle ki; Motorin yüksek devirli dizel motorlarında kullanılan, ısıl değeri mazota göre daha fazla, özgül ağırlığı 0,89 kg/dm civarın da olan ve ham petrolü 1. kuledeki damıtılması sırasında elde edilen bir yakıttır. DİZEL YAKITININ ÖZELLİKLERİ Dizel motorlarıda yakıt püskürtme sistemlerinin uzun ömürlü olmasının ve iyi bir yanma temin edlmesinin,yakıtın cinsi ve durumuyla çok yakından ilgisi vardır.Bu nedenle dizel yakıtında bazı özellikler olmalıdır. Yakıtların Özellikleri
Yakıtların fiziksel özellikleri 1- Vizkozite (akıcılık derecesi): Sıvıların akmaya karşı direncini ifade eden bir ölçüdür.Sıvıların bu özelliğini ölçmede kullanılan saybolt vizkozimetresidir. Bir yakıtın saybolt vizkozimetresi; viskozimetreye konulan 70 cm yakıtın 60 cm 'ünün kabın dibindeki belli çapta delikten akması için geçen zaman (saniye) olarak tarif edilir. Burda yakıtın akması için gereken zaman uzadıkça viskozite yüksek yani yakıt kalın, zaman kısaldıkça viskozite düşük yani yakıt incedir. Dizel motorlarında kullanılan yakıtların viskoziteleri, aynı zamanda yakıt sisteminde yağladıkları yüksek, fakat enjektörün küçük deliklerinden püskürtülerek klayparçalanmalrını temin etmek içinde düşük olmalıdır. Birbirine zıt olan bu iki istek, her iki işe uygun olan viskozitenin seçimi ile karşılanır. 2- Özgül Ağırlık: Belli hacimdeki yakıt ağırlığının aynı hacimdeki suyun ağırlığına oranına o yakıtın özgül ağırlığı denir.Yani birim hacminin ağırlığıdır. Genel olarak özgül ağırlığı büyük olan yakıtlar, daha fazla karbon taşıdıklarından büyük ısı enerjisine sahiptirler. 3- Uçuculuk Noktası: Genel olarak sıvıların sıvı durumdan gaz durumuna geçme sıcaklığına 'uçuculuk nokatası' denir.Dizel yakıtının uçuculuğu, damıtım sıcaklığının %90'ı ile ifade edilir.Şöyle ki; bir yakıt damıtım sıcaklığına kadar ısıtılırsa miktarının %90'ı buhar haline geçebilmelidir. 4- Parlama Noktası: Bu iş için yakıtlar, içinde termomete olan bir kaba konur ve alttan ısıtılır. Her 5C derecelik ısnmada üzerine bir alev tutulur ve çekilir. Yakıt belli bir sıcaklığa geldiğinde üst kısmında parlama olur ve söner (devamlı yanmaz). Bu sıcaklık, yakıt içindeki ürünlerin buharlaşmaya başladığı sıcaklık derecesidir. Parlama noktasının dizel yakıtlarında depolama ve yangını çnleme bakımından önemi büyüktür.Genellikle emniyet için yakıtların parlama noktası 65-150 C arasında olmalı 36 C'nin altına düşmemelidir. 5- Donma Noktası: Yakıtın soğuk havalarda kullanılma kabiliyetidir.Belli bir sıcaklığa kadar soğuyan yakıt molekülleri kristalleşir ve sıcaklalık daha fazla düşünce donar. Kristalleşmiş yakıt, yakıt sistemini tıkayarak yakıtın akışına engel olur. Bu nedenle yakıtların donma noktası bölgenin dış hava sıcaklığından 5-10 derece daha düşük olmalıdır. 6- Su ve Tortu Miktarı: Yakıt içindeki su ve tortu, yakıt pompası ve enjektörlerde aşıntı ve paslanmaya yol açar.Normalden fazla su, yakıtın yanması kötü yönde etkiler. Yakıtın içerisindeki su ve tortu miktarı %0,5'ten fazla olmamalıdır. Yakıtların Kimyasal Özellikleri 1- Ateşleme Noktası: Dizel yakıtların silindir içerisindeki şartlarda kendi kendine ateş alma kabiliyetine "ateşleme noktası" denir. Ateşleme noktası yakıtlarda setan sayısı sayısı ve dizel endeksi ile ifade edilir. Setan sayısı: Setan sayısı,dizel yakıtının,kendi kendine tutuşması kabiliyetini gösteren bir ölçüdür.Benzinlerdeki oktan sayısı gibi CFR motorunda fakat ayrı bir metodla (f5 metodu ile)saptanır. Setan sayısı ile oktan sayısının özellikleri tamamen birbirine zıttır Şöyleki;Oktan sayısı yükseldikçe benzinin kendi kendine tutuşma kabiliyeti azalır.Buna Karışımın setan sayısı yükseldikçe motorinin kendi kendine tutuşma kabiliyeti artar. CFR motorunda özel bir düzenle sıkıştırma oranı değiştiilebilmektedir.Setan sayısı saptanırken kullanılan deney yakıtları ise setan ve Alfametil-Naftalindir. Setana tutuşma kabiliyeti çok yüksek olduğundan, yani tutuşma gecikmesi az olduğundan 100 değerlik verilmiştir. Alfametil-Naftalene ise tutuşme kabiliyeti çok düşük olduğundan, yani tutuşma gecikmesi fazla olduğundan (0) değerlik verilmiştir. Yakıtın setan sayısı düşük olursa,motorun ilk hareketi zorlaşır ve motorda vuruntu oluşur.setan sayısı fazla olursada gecikme süresi çok kısalacağından püskürtülen yakıt fazla uzağa gidemeden yani tamamen buharlaşmadan tutuşur. Enjektör memesi fazla ısınarak yakıtta kraking yapar ve bu nedenle yanma odasında karbonlaşma oluşur.Yanma kötüleşir ve emisyonlar artar. 2- Kükürt Miktarı: Yakıtın en önemli özelliklerinden biriside içindeki kükürt miktarıdır.Han petrolün damıtılması anında motorin içine karışan kükürt , yanma zamanında oksijenle birleşerek kükürt dioksit (SO2 ) veya biraz daha oksijen bulmak süreti ile kükürttrioksit(SO3) oluşturur.Bu gazlardan SO2 pek tehlikeli değilse de SO3 gazı yanma artıklarından olan su buharı (H2O) ile birleşerek sülfürik asit(H2SO4) oluşur. Çok şiddetli bir aşındırıcı olan sülfirik asit, motor parçalarının kısa zamanda aşınmasına neden olur.Bu gibi aşınmaları önlemek amacı ile yakıtlardan kükürt temizlenebilir.fakat maliyeti arttıracağından % 1 'e kadar kükürt'e müsaade edilir. 3- Kül Miktarı: Bu özellik yanma sonunda yakıtın bıraktığı artıkları (külleri) ifade eder.Karbon ve hidrojen bileşiklerinden oluşan yakıtlar aslında hiç kül bırakmamalıdır. Yanma sonunda motorda zımpara tozu gibi aşındırıcı etki yapan küller, yakıt içinde yabancı madde olarak bulunan madeni tuzlardan oluşur.yakıtın kül bırakma oranı % 0,01 den fazla olmamalıdır. 4- Karbon Artıkları: Yakıtın havasız bir ortamda ısıtılması sonucunda arta kalan karbon miktarına verilen isimdir. Karbon artığı ,yakıtın eksik yanma şartları altında karbon - is oluşturma özelliğini belirtir.Yakıtın karbon artığı % ' si fazla ise, yanma sırasında tamamı yanmaya iştirak etmez ve iş yapar.Bu da enjektör memelerinin karbon bağlamasına ve meme deliklerinin tıkanmasına neden olur. Yakıtların Depolanması Dizel motorlarda yakıtlar, dinlendirilmiş ve süzülmüş olarak kullanılmalıdır.Çünkü, herhangi bir nedenle yakıt içine girmiş olan toz ve su, çok hassas olan pompa ve enjektör parçalarını aşındırır, paslandırır. Ayrıca yakıt içerisine karışan su, yakıtın donma noktasınıda yükseltir.Bu nedenle yakıtlar kullanılmadan önce depolarda dinlendirilerek toz ve suyun dibe çökmesi temin edilir. Yakıtların depolanmasında dikkat edilecek hususlar
11. DİZEL MOTORLARININ PERFORMANS TERMİNOLOJİSİ VE HESAPLAMASI 1- Piston çapı ve kursu: Bir motorun ölçüleri piston çapı ve kursu (A.Ö.N ile Ü.Ö.N arasındaki piston yolu) ile ifade edilir.Çeşitli hesaplamalarda piston çapı (cm) kurs ise (cm) veya (m) birimleri ile kullanılır. 2- Kurs hacmi: Pistonun A.Ö.N'dan Ü.Ö.N.'ya kadar yaptığı harekete silindir içinde yaladığı hacme, kurs hacmi denir.Kurs hacmini hesaplamak için piston yüzey alanı (A) ve kursu (L) bilmemize gerek vardır.Değişik yapıdaki pistonlarda bile piston yüzey alanı bir daire olarak kabul edilir ve şu formullerle bulunur:
Bir silindirin kurs hacmi
Motorun toplam kurs hacmi
3- Ortalama İndike Basınç: Motorlarda güç hesaplaması yapılırken yanma sonunda meydana gelen en yüksek basınç dikkate alınmaz.Çünkü bu basınç iş zamanında hacim büyümesi ile süratle düşer.Bu nedenle motor gücünün hesaplanmasında Ortalama İndike Basınç (Pmi) kullanılır.
Örnek: 62 beygir gücündeki 4 zamanlı dizel motorunun kurs hacmi 4,4 litredir.Azami devri 2000 dev/dak olan bu motorun Ortalama İndike Basıncı nedir?
4- Piston Hızı: Silindir içinde hareket eden pistonun süratidir.Krank mili, kam mili gibi dairesel hareket yapan parçalarda hızın sıfır olduğu nokta olmamasına rağmen piston gibi doğrusal hareket yapan parçalarda hız, ölü noktalarda sıfırdır.
5- İş ve Güç: Tatbik edilen bir kuvvet etkisi ile cisimlerin yer değiştirmelerine İŞ denir. Güçte ise işin yapıldığı zaman dikkate alınır.Yani birim zamanda yapılan işe GÜÇ denir. Motorun iş yapma hızı beygir gücü ile ölçülür. Beygir Gücü: (BG). Bir saniyede yapılan 75 kgm lik işe denir.
12. İNDİKE (İÇ) GÜÇ Tanımı ve hesaplanması: Yakıtın ısı enerjisine dönüşmesinde ilk basamak silindirin içidir.Bu nedenle motor silindiri içinde meydana gelen İç Güç denir.
Örnek: 2800 Devirle çalışan 98 mm piston çaplı ve 127 mm kurslu 4 zamanlı dört silindirli bir dizel motorunun ortalama indike basıncı 6,6 kg/cm2 olduğuna göre bu motorun iç gücü ne kadardır?
Çözüm:
13. FREN BEYGİR GÜCÜ (FAYDALI GÜÇ) Tanımı ve hesaplanması: Motorun krank mili ucundaki kasnak veya volandan bir fren düzeni ile ölçülen güce Fren Beygir Gücü denir.Bu güç iç güçten daima küçük olur. FAYDALI GÜCÜN BULUNMASI
PRONY FRENİ İLE FAYDALI GÜCÜN BULUNMASI
ELEKTRİKLİ DİNAMOMETRE İLE FAYDALI GÜCÜN ÖLÇÜLMESİ Bu cihaz güç ölçümü sırasında motor tarafından döndürülen bir elektrik dinamosu veya jenarötörüdür.Dinamonun ürettiği akım miktarı, dinamoyu döndüren motorun gücünün ölçülmesini sağlar. -Motor tam yükte iken dinamonun ürettiği akımı volt ve amperini ölçerek watt'ını ve kilowatt'ını buluruz.
Sonucu BG olarak bulmak için 1 Kwatt =1,36 BG olduğu
Örnek: Gücü ölçülecek bir motor, elektrik dinamosuna bağlanarak tam yükte çalıştırılmaktadır.Bu çalışma sonucunda dinamo 5000 volt ve 10 amper lik bir akım üretmektedir.Bu motorun faydalı gücü nedir?
14. MOTOR VERİMLERİ Verim: Elde edilen sonuç ile bu sonucu elde etmek için harcanan çaba arasındaki oranı ifade eder.Motorda alınan gücün verilen güce oranının yüzde olarak ifadesidir.Daima yüzde yüz den azdır. Verim çeşitleri
1- Mekanik verim: Fren beygir gücünün (faydalı gücün) iç güce oranı bize mekanik verimi verir.
Mekanik verimi piston üzerinden elde edilen gücün krank mili ucundan alınıncaya kadar olan kaybını gösterir.Çünkü silindir içinde yanan yakıtın meydana getirdiği iç güç, krank milinden faydali güç alınıncaya kadar bir çok mekanik kayıplara uğrar.Bunlar;silindir cıdarlarına dayanan piston ve sepmanların sürtünmeleri, yataklardaki sürtünmeler, subap sistemleri, su yağ ve yakıt pompaları, turbo şarj ünitelerine yapılan harcamalardır. Örnek: Belirli bir devirde 70 FBG veren bir motor yakıtsız olarak aynı devirde döndürülmek istendiğinde 30 BG'ne gerek duymaktadır. Bu motorun verimi nedir?
Çözüm:
Silindirde yanan yakıtın oluşturduğu ısı miktarını 100 kabul edersek....
Ne = Faydalı güç..........BG 632 = 1BGS'nin Kcal olarak ısı eş değeri Örnek: Bir motor 1 saat boyunca 40 bg lik bir güç verecek şekilde çalıştırıldığı zaman 7 kg motorin harcamaktadır.Motorinin yanma ısısı 10,000 Kcal / kg olduğuna göre bu motorun termik verimi nedir?
Hu = 10,000Kcal/kg Çözüm:
3- Hacimsel Verim: Aşırı doldurma olmayan bir motorda emme zamanında silindire alınan havanın gerçek hacminin pistonun silidirde boşalttığı hacime oranı hacimsel verimi verir.Normal şartlarda bu verim ?80 cıvarındadır.Motordevri yükseldikçe subapların açık kalma zamanı kısalacağı- ndan ?50 ye düşer. 15. ÖZGÜL YAKIT SARFİYATI Motorun 1BGS başına harcadığı yakıt miktarına, özgül yakıt miktarı denir.
be = özgül yakıt sarfiyatı gr/BGS Silindire her çevrimde püskürtülen yakıt miktarı Bütün silindirlere 1 saate püskürtülen yakıt: Ne-be.... gr Motorun devri bir dakikada olduğundan Bütün silindirlere 1 dk'da püskürtülen yakıt : Motor bir dakikada (n) devir yaptığından ve dört zamanlı motorlarda iki devirde bir püskürtme olduğundan Bütün silindirlere bir çevrimde püskürtülen yakıt = Bir silindire bir çevrimde püskürtülen yakıt ise..
Gç = Silindire her çevrimde püskürtülen yakıt ..... gr Örnek: Özgül yakıt sarfiyatı 195gr/BGS olan 250 BG deki 4 zamanlı 4 silindirli bir dizel motoru 750dev/dak'da çalıştırılmaktadır.Silindire her çevrimde püskürtülen yakıt miktarı nedir ?
N = 750 dev/dak Çözüm:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
