Direkt Püskürtmeli Buji İle Ateşlemeli Motorlar - Delinetciler Portal
+ Hemen Yorum Yap

Direkt Püskürtmeli Buji İle Ateşlemeli Motorlar

  1. sponsorlu bağlantılar
    Günümüzde içten yanmalı motorlarda yapılan çalışmaların temelini, benzin motorlarının yüksek özgül çıkış gücü ile dizel motorlarının kısmi yüklerdeki yüksek veriminin bir araya getirilmesi oluşturmaktadır. Araştırmalar, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli motor yükünün gaz kelebeksiz kontrolü ile direkt püskürtmeli (DP) benzin motorlarında bu hedefin gerçekleştirilebileceğini ortaya koymuştur. Direkt püskürtmeli motorlarda yakıt, emme veya sıkıştırma zamanında direkt olarak silindirin içerisine püskürtülmekte ve karışım burada oluşturulmaktadır. Motor çıkış gücü, silindir içerisine püskürtülen yakıt miktarı değiştirilerek ayarlandığından, bu motorlar dizel motorlarına benzemektedir. Silindirlere hava herhangi bir kısılmaya maruz kalmadan alındığı için pompalama işi en aza indirilmektedir. Karışım buji ile ateşlendiği için, dizel motorlarındaki gibi karışımın kendiliğinden ateşlenmesi şartlarının ortaya çıkmasına gerek yoktur (1-6). Ayrıca fakir çalışma şartları oluşturularak, özgül yakıt tüketimi azaltılmıştır. Kademeli dolgulu bu motorlarda, düşük ve orta yüklerde yakıt bujide kıvılcım çakmadan hemen önce silindir içerisine püskürtülmektedir. Bu durumda silindir içerisindeki yakıt/hava oranı değişmekte bujiye yakın yerlerde karışım zengin, silindirin diğer kısımlarında ise fakir olmaktadır. Dolayısıyla silindirin içerisi bütün olarak düşünüldüğünde motor fakir karışımla çalışmaktadır. Relanti çalışma şartlarında karışım oranı 1/40'lara kadar düşmektedir. Tam yük çalışma şartlarında ise yakıt silindir içerisine emme zamanında püskürtülmeye başlanmakta, böylece karışım homojen dağılımlı ve stokiyometrik oranda olmaktadır.

    DP motorlarda kademeli olarak yakıt, önce emme zamanında silindire püskürtülerek içeriye alınan hava soğutmakta ve volumetrik verimi arttırmaktadır (ön enjeksiyon). Esas püskürtme ise sıkıştırma zamanında piston üst ölü noktaya (ÜÖN) yaklaştığında, ateşlemeden hemen önce yapılmaktadır. Şekil 1'de görüldüğü gibi iç bükey piston tepesi sayesinde, buji çevresindeki yakıt miktarı yoğunlaştırılmakta (zengin karışım) ve iyi bir ateşleme sağlanmaktadır. Bu şekilde DP benzin motorları kısmi yüklerde çok fakir karışımlarda bile (40/1) çalışabilmektedir.

    Name:	1.jpg 
Views:	366 
Size:	13,2 KB (Kilobyte) 
ID:	41926
    40° önce ÜÖN 30° önce ÜÖN 20° önce ÜÖN

    Şekil 1. Sıkıştırma zamanında silindir içerisine benzin püskürtülmesi

    DP benzin motorlarında, özel şekilli pistonlar ve emme manifoldlarının pistonlarla uygun şekilde eşlenmesiyle, yanma odasında türbülans oluşturularak yakıt ile hava mükemmel şekilde karışmaktadır. Böylece yanma verimi iyileşmekte, kirletici emisyonlar azalmakta ve yakıt/hava oranı çok geniş bir aralıkta değiştirilebilmektedir. Düşük relanti devirlerinde bile düzgün bir yanma sağlanmakta ve motor devri geniş bir aralıkta esnek bir şekilde ayarlanabilmektedir. Alışılagelmiş motorlarla karşılaştırıldığında DP benzin motorları, relantide yaklaşık % 40 yakıt ekonomisi sağlamaktadır.

    Name:	2.png 
Views:	218 
Size:	5,1 KB (Kilobyte) 
ID:	41927

    Şekil 2. DP benzin motorları ile relanti çalışma şartlarında yakıt tüketimindeki azalma

    2. DİREKT PÜSKÜRTMELİ BENZİN MOTORLARI

    DP ve emme kanalına yakıt püskürtmeli (EKYP) motorlar arasındaki temel fark karışımın hazırlanmasındadır (Şekil 3).

    Name:	3.png 
Views:	728 
Size:	72,8 KB (Kilobyte) 
ID:	41928
    Şekil 3. Direkt püskürtmeli ve emme kanalına yakıt püskürtmeli motorlar [7,8]

    EMKP motorda yakıt her bir silindirin emme portuna püskürtülür ve püskürtme ile yakıt/hava karışımının silindire alınması arasında bir zaman farkı vardır. Günümüz otomobil motorlarının büyük çoğunluğunda emme supabının kapanma zamanına kadar, supabının arkasına yakıt püskürtülmesi devam eder. Soğukta ilk hareket esnasında, emme supabı port yüzeylerinde sıvı yakıt taneciklerinin oluşturduğu geçici bir film veya birikinti oluşur. Bu durumda yakıtın dağıtılması gecikir ve yakıtın kısmi buharlaşmasından dolayı, doğal bir ölçme hatası olarak ideal stokiyometrik oranı yakalamak için püskürtülen yakıt miktarı önemli miktarda arttırılır. Bu yakıt birikintisi ve zaman gecikmesi, motorun ilk 4-10 çevriminde kısmi yanma sebebiyle yanmamış hidrokarbon (HC) emisyonlarında önemli bir artışa sebep olur. Alternatif olarak yakıtın direkt olarak silindirlerin içerisine püskürtülmesi ile yakıtın port duvarlarını ıslatması problemi tamamen ortadan kaldırılmıştır. Ayrıca yakıtın silindir içerisine gönderilme zamanı kısalmakta ve her bir yanma olayı için yakıt çok daha hassas bir şekilde ölçülebilmektedir. Herhangi bir çevrimde silindirlere giren gerçek yakıt miktarı direkt enjeksiyon sistemi ile EKYP sistemlerine göre, çok daha gerçekçi bir şekilde kontrol edilebilmektedir. DP motorlarda, karışım daha fakir, yakıt/hava karışımının silindirden silindire değişimi daha az ve özgül yakıt tüketimi daha düşüktür. Ayrıca, soğukta ilk harekette yanmamış HC emisyonları daha az ve motorun geçiş tepkisi daha iyidir. DP sisteminde yakıt basıncı daha yüksek olduğundan, EKYP motorlara göre silindir içerisinde daha iyi atomize olmakta ve özellikle soğuk çalışma şartlarında yakıtın çok daha iyi buharlaşması sağlanmaktadır. DP yakıt sisteminde, ortalama tanecik boyutu 16 mikron iken, EKYP sisteminde 120 mikron olmaktadır. DP benzin motorlarında yakıtın silindir içerisine direkt olarak püskürtülmesi, yakıt filmi oluşması problemini tamamen ortadan kaldırmamaktadır. Piston tepesinde ve yanma odasının diğer yüzeylerinde oluşan ıslaklık, geçici film oluşumu ve buharlaşmanın değişimi bakımından önemlidir [1].

    DP yakıt sistemi, port duvarlarının ıslanması probleminin dışında, EKYP motorlardaki bir çok sınırlamaları ortadan kaldırmaktadır. Şekil 4'de DP ve EKYP motorlarda, motor çalışana kadar püskürtülmesi gereken yakıt miktarları görülmektedir [9]. DP yakıt sisteminde motorun ilk harekete geçmesi için gerekli olan yakıt miktarı çok daha azdır ve ortam sıcaklığı azaldıkça bu farkta büyümektedir.

    Name:	4.png 
Views:	356 
Size:	20,8 KB (Kilobyte) 
ID:	41929

    Şekil 4. DP ve EKYP yakıt sistemlerinde, farklı ortam sıcaklıklarında motorun ilk harekete geçmesi için gerekli yakıt miktarı [9]

    EKYP motorlarda diğer bir sınırlama da, yük kontrolünün kelebek vasıtası ile yapılmasıdır. EKYP motorlarda kelebek ile yük kontrolü geçerliliği kabul edilmiş ve güvenli bir mekanizma olmasına rağmen, kısılma ile meydana gelen kayıplar önemli boyuttadır. Düşük motor yüklerinde, yük seviyesini ayarlamak için kelebeğinin kısılması ile pompalama kayıpları ve termik verimde azalma meydana gelmektedir. Günümüz EKYP motorları hala yük kontrolü için kelebek kullanmaktadırlar. Ayrıca bu motorlarda emme portunda sıvı yakıt filmi oluşumu devam etmektedir. Bu iki temel çalışma gereksinimi, EKYP motorlarda yakıt ekonomisi ve emisyonlara karşı yapılan çalışmaların önünde büyük engel oluşturmaktadır. EKYP motor teknolojisinde sürekli iyileştirmeler yapılsa da, hem yakıt ekonomisi hem de emisyonları birlikte iyileştirmek mümkün gözükmemektedir. DP motorlarda teorik olarak, hem bu iki önemli problem ortadan kaldırılmakta hem de performans sınırları genişletilmektedir. DP motorların EKYP motorlara teorik olarak üstünlükleri aşağıda özetlenmiştir:

    Devamı ektedir.

    sponsorlu bağlantılar
    Eklenmiş Dosya

     Konuyu Beğendin mi?
  Okunma: 1500 - Yorum: 0 - Amp