Yakıt olarak CH4 kullanan değişken sıkıştırma oranlı buji ile ateşlemeli bir motorun ideal hava-yakıt çevrim analizi ile teorik simülasyonu

Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak içten yanmalı motorların tasarımında teorik modellerin kullanılması ile farklı çalışma ve tasarım parametrelerinin motor performansına etkileri ve gerçek bir motorun performans karakteristikleri daha az maliyetle ve daha kısa sürede tahmin edilebilmektedir.Bu çalışmada, tek silindirli, 4-zamanlı, doğal emişli, ideal hava-yakıt çevrimi üzerinde çalıştığı kabul edilen buji ile ateşlemeli bir motor için matematiksel bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. FORTRAN programlama dilinde yazılmış bir bilgisayar programı yardımıyla sıkıştırma oranı ve motor hızı değişimleri için krank mili açısına (KMA) bağlı olarak silindir basınç ve sıcaklık değişimleri elde edilerek ortalama indike basınç, yakıt ve hava tüketimleri, indike güç, termik verim gibi bazı motor performans parametreleri hesaplanmıştır. Nümerik hesap metodunda yakıt olarak metan (CH4) kullanılmış olup, CH4 ve türlere ait iç enerji ve özgül ısılar ile iki temel ayrışma denge sabitlerinin hesabı sıcaklığa bağlı amprik fonksiyonlarla gerçekleştirilmiştir. Yanma ve egzoz proseslerinin sabit hacimde; sıkıştırma, yanma ve genişleme proseslerinin ise adyabatik olarak gerçekleştiği kabul edilmiştir.

Theoretical simulation of a methane fueled spark igniton engine with variable compression ratio according to the ideal air-fuel cycle analysis

By the using of theoretical model to internal combustion engine design, the effects of different operating and design parameters on engine performance, and performance characteristics of a real engine can be estimated less cost and time relating to improvement of computer technologies. In this study, a mathematical simulation model is developed to a single cylinder, four-stroke and natural aspirated spark ignition engine to be considered of operating on ideal air-fuel cycle. Obtaining the variations of cylinder temperature and pressure with crank angle depend on compression ratio and engine revolution, engine performance parameters such as indicated mean effective pressure, fuel and air consumptions, indicated power, thermal efficiency were calculated using computer program written with FORTRAN. Methane (CH4) is used as a fuel in numerical calculation method, and calculation of internal energy and specific heats belong to CH4 and specifies and calculation of considered two basic dissociation equilibrium constants were achieved as the empiric functions of temperature. It is assumed that combustion and exhaust processes are accrued at constant volume and compression, combustion and expansion processes are adiabatic.

PDF

___

Öğüçlü, Ö., "Thermodynamics Model Of The Cycle Of Spark Ignition Engine", Msc. Thesis, Graduate School Of Natural And Applied Sciences Of Dokuz Eylül University, İzmir, 1998.

Heywood, John B., "Internal Combustion Engine Fundamentals", Mc Graw Hill Book Co., USA.,1988.

Stone, R., "Introduction To Internal Combustion Engines", Macmillan Press Ltd., London, UK, 1999.

Ganesan, V., "Internal Combustion Engines", Mc Graw-Hill Inc., USA, 1996.

Zammit, S.J., "Motor Vehicle Engineering Science For Technicians", Longman Group Ltd., UK, 1987.

Balcı, M., "Dört Zamanlı Türboşarjlı Direk Püskürtmeli Bir Dizel Motorunun Bilgisayar İle Simülasyonu", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü., Ankara, 1986.

Borat, O., Sürmen, A., Balcı, M., "İçten Yanmalı Motorlar, Cilt 1, Uludağ Üniv. Vakfı Yayınları, İstanbul, Bursa, Ankara, 2000.

Çetinkaya, S., "Dört Zamanlı Buji İle Ateşlemeli Bir Motor Performansının Bilgisayar Yardımıyla Simülasyonu", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1987.

Abd Alla, G.H., "Computer Simulation Of A Four-Stroke Spark Ignition Engine", Energy Conversion & Management, Vol 43: 2002.

Blair, P.G., 1999, "Design And Simulation Four Stroke Engines", SAE Inc., USA, 1999.

Benson, R.S., Whitehouse N.D., "Internal Combustion Engines, Volume 2", Pergamon Press, UK, 1979.

Ferguson, C.R., "Internal Combustion Engines", John Wiley And Sons Inc., USA, 1986.

Pulkrabek, W. W., "Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine", Prentice-Hall Inc., USA, 1997.

Benson, R.S., Annand, W.J.D., Baruah, P.C., "A Simulation Model Including Intake And Exhaust Systems For A Single Cylinder Four-Stroke Cycle Spark Ignition Engine", Int. J. Mech. Sci., Volume 17, 1975.

Benson, R.S., Baruah, P.C., "A Generalized Calculation For An Ideal Otto Cycle With Hydrocarbon-Air Mixture Allowing For Dissociation And Variable Specific Heats", IJMEE, 4(1): 1975.

Sekmen, Y., "Buji İle Ateşlemeli Bir Motorda Sıkıştırma Oranının Değiştirilebilir Hale Getirilmesi Ve Performansa Etkilerinin İncelenmesi", Doktora Tezi, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2003.

Heisler H., "Advanced Engine Technology", Edward Arnold Press, London, UK, 1995.

Altaç, Z., Gürkan, İ., "Mühendisler İçin Fortran Programlama", Osmangazi Üniversitesi Yayını, Eskişehir, 1995.

Mccormick, J.H., Salvadori, M.G., "Numerical Methods In Fortran", Prentice Hall, UK, 1964.

Benson, R.S., Whitehouse N.D., "Advanced Engineering Thermodynamics 2nd Edition", Pergamon Press, UK, 1977.

Çelik, M.B., Şubat 1999, "Buji İle Ateşlemeli Bir Motor Sıkıştırma Oranının Değişken Hale Dönüştürülmesi Ve Performansa Etkisinin Araştırılması", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1999.

Erduranlı, P., "Buji İle Ateşlemeli Tek Silindirli Değişken Sıkıştırma Oranlı Bir Motorun Teorik Simülasyonu", Doktora Tezi, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2003.

Parlak, A., "Bir Dizel Motorunda Sıkıştırma Oranı Artışının Performansa Etkisi", Mühendislik Bilimleri Dergisi, Denizli, 9(2), 2003.

Çengel, Y.A., Boles, M.A., "Thermodynamics-An Engineering Approach", Mc Graw-Hill Book Co.,USA, (1989).