Hamit SOLMAZ, Ahmet UYUMAZ, Seyfi POLAT, H. Serdar YÜCESU

Bir Dizel Motorunun Bilgisayar Yardımı Đle Termodinamik ve Performans Analizi

Bu çalışmada, dört zamanlı, tek silindirli, normal emişli, direkt püskürtmeli bir dizel motorunun çevrim analizi için MATLAB programında bir simülasyon geliştirilmiştir. Simülasyon sonucunda; tam yükte krank mili açısına bağlı olarak farklı motor hızlarında (1000 4000 d/d), farklı sıkıştırma oranlarında (16,20,24) ve farklı hava fazlalık katsayılarında (1.3,1.5,1.7) silindir basıncı, sıcaklık ve motor performans eğrileri elde edilmiştir. 1.5 hava fazlalık katsayısı değerinde sıkıştırma oranı arttıkça silindir içi basıncın arttığı, ısı dağılımının azaldığı görülmüştür. Sıkıştırma oranı 20 değerinde hava fazlalık katsayısı arttıkça silindir içi basınç ve ısı dağılımının azaldığı görülmüştür. Sıkıştırma oranı ve hava fazlalık katsayısının silindir içi yanma işlemini ve motor performansını etkilediği görülmüştür. Sonuçta, sıkıştırma oranı arttıkçamotor performansının artmış, hava fazlalık katsayısı arttıkça azalmıştır.

In this study, a simulation was developed in MATLAB program for a single cylinder, normally aspirated, direct injection diesel engine cycle. As a result of simulation engine performance curves have been obtained at full load, range of one degree crank angle, at different engine speeds (1000 4000 d/d), at different compression ratios (16,20,24) and in different air excess coefficients (1.3,1.5,1.7). It was determined that in-cylinder pressure and heat release increased with the increase ofcompression ratio at 1.5 excess air coefficient.It was also seen that in-cylinder pressure and heat release decreased with the increase of excess air coefficient when compression ratio was held constant at 20. It was concluded that compression ratio and excess air coefficient affected combustion process and engine performance. As a result, engine performance improved with the increase of compression ratio while decreasing with the increase of excess air coefficient.

PDF

___

[1] Polat, S., Dört zamanlı, tek silindirli, değişken sıkıştırma oranlı bir dizel motorunun bilgisayar yardımı ile teorik simülasyonu ve performans analizi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-2,(2010).
[2] Çetinkaya, S., Dört zamanlı buji ile ateşlemeli bir motor performansının bilgisayar yardımıyla simülasyonu, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-30,(1987).
[3] Horstman, D., Effects of sparktimingandcompressionratio on engine behavior, CFR Test Engine, 1-7, (2001).
[4] Kodah, Z. H., Soliman, H.S., Quadis, M.A., And Jahmany, Z.A., Combustion in a sparkignition engine, AppliedEnergy, 66 (3): 237-250,(2000).
[5] Alla, G. H.,Computersimulation of a fourstrokesparkignition engine, Energy Conversion & Management,43 (8): 1043-1061,(2002).
[6] Lansky, L., Diesel engine modellingandcontrol, MScThesis, Czech Thecnical University, Prague, 6-58,(2008).
[7] Etiz, U., Simulation of thecombustionprocess in a sparkignition engine on a personalcomputer, MScThesis, Metu Graduate School of Natural And Applied Sciences, Ankara, 1-9,(1994).
[8] Öztürk, E.,İki zamanlı direkt püskürtmeli bir dizel motorunun bilgisayar yardımı ile performans analizi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 3-71,(2003).
[9] Safgönül, B., Ergeneman, M., Arslan, H. E. Ve Sorusbay, C.,İçten Yanmalı Motorlar, Birsen Yayınevi, İstanbul, 38-41, 196-205,(2008).
[10] Heywood, J.B., InternalCombustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, London, 486- 494,(1988).
[11] Borat, O., Balcı, M. Ve Sürmen, A., İçten Yanmalı Motorlar, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Matbaası, Ankara, 85- 197,(1992).
[12] Caudwell, D. R., Trusler, J. P. M., Vesovic, V., AndWakeham, W. A.,Theviscosityanddensity of n-dodeacneand n-octadecane at pressureupto 200 MPaandtemperaturesupto 473 K , International Journal of Thermopysics, 25 (5): 1339- 1352,(2007).
[13] Challen, B., AndBaranescu, R., Diesel Engine Reference Book 2nd ed., ButterworthHeinemann, Oxford, 22-24,(1999).
[14] Winterbone, D.E., Advanced ThermodynamicsForEngineers, McGraw- Hill, Oxford, 164-171,(1996).
[15] Assael, M. J., Trusler, J. P. M. And Tsolakis, T. F., ThermophysicalProperties Of Fluids, ImperialCollegePress, London, 314-320,(1998).
[16] Erduranlı, P., Buji ile ateşlemeli tek silindirli değişken sıkıştırma oranlı bir motorun teorik simülasyonu, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 7-69, (2003).
[17] Galindo, J., Climent H., Plá, B., Jiménez, V.D., CorrelationsforWiebefunctionparametersforcomb ustionsimulation in two-strokesmallengines, Applied Thermal Engineering, 31: 1190- 1199,(2010).
[18] Kannan, K., AndUdayakumar, M., Modeling of nitricoxideformation in singlecylinderdirectınjectiondiesel engine usingdiesel-wateremulsion, AmericanJournal of AppliedSciences, 6(7): 1313-1320,(2009).
[19] Assanis, D. N., Filipi, Z.S., Fiveland, S.B., AndSyrimis, M.,A predictiveignitiondelaycorrelationundersteadystateandtransientoperation of a directinjectiondiesel engine, Journal of EngineerinfforGasTurbinesandPower, 125(2): 450-458,(2003).
[20] Hardenberg, H.O., AnsHase, F.W., An empericalformulaforcomputingthepressurerisedela y of a fuelfromitscetanenumberandfromtherelevantparam eters of directınjectiondieselengines, SAE Paper 790493(1979).
[21] Pulkrabek, W. W.,Engineering Fundamentals of TheInternalCombustion Engine, PrenticeHall, USA, 198-214,(2004).
[22] Eichelberg, G., Somenewinvestigations on oldcombustion engine problems, Engineering,148: 547-550,(1939).
[23] Zeng, P., AndAssanis, D. N.,Cylinderpressurereconstructionanditsapplicatio ntoheat transfer analysis, SAE Paper, 010922(2004).
[24] Seireg,A.A., FrictionAndLubricationInMechanical Design, MarcelDekker, New York, 83-95,(2007).
[25] Blair, G. P., Design andSimulationFourStrokeEngines, Society of Automotive Engineers, Warrendale, 110-118,(1999).
[26] Venkatraman, M.,Devaradjane, G., Experimentalinvestigation of effect of compressionratio, injectiontimingandinjectionpressure on theperformance of a CI engine operatedwithdieselpungammethyl ester blend, Frontiers in AutomobileandMechanicalEngineering,India, 118-119,(2010).
[27] Anand, R.,Kannan, G. R., Reddy, K. R., Velmathi, S., Theperformanceandemissions of a variablecompressionratiodiesel engine fuelledwithbio-dieselfromcottonseedoil, ARPN Journal of EngineeringandAppliedSciences,India, 82- 83,(2009).
[28] Mehdiyev, R., Arsalan, H., Ogün, K., Özcan, E., Teker, H., Babaoğlu, O.,Pollutantemissionsreduction on of tractordieselengines, Scientific Technical Union of MechanicalEngineering, Bulgaria, 10- 11,(2011).
[29] Stewart, J.,Clarke, A., Chen, R., An experimentalstudy of thedual-fuelperformance of a smallcompressionignitiondiesel engine operatingwiththreegaseousfuels, Journal of AutomobileEngineering, 949-954,(2007).
[30] Parlak, A.,Bir diesel motorunda sıkıştırma oranı artışının performansa etkisi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(2): 171-177,(2003).
[31] Roy, M. M.,Performanceandemissions of a diesel engine fueledbydieselbiodieselblendswithspecialattentiontoexhaustodor ,Canadian Journal on MechanicalSciencesandEngineering, 2(1): 1- 6,(2011)