Rhombic hareket mekanizmalı buji ile ateşlemeli bir motorun tasarımı ve analizleri

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: EMRE YILMAZ

Danışman: CAN ÇINAR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, tek silindirli, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli bir motor için krank-biyel mekanizmasının dezavantajlarını azaltabilecek alternatif bir hareket mekanizması olarak rhombic hareket mekanizmasının tasarımı, termodinamik ve dinamik analizleri yapılmıştır. Rhombic hareket ve krank-biyel mekanizması kullanılan motorların karşılaştırılmasında kurs boyu, kurs hacmi, silindir hacmi ve sıkıştırma oranı gibi motor parametreleri aynı alınmıştır. Termodinamik modellerde silindir duvarlarından soğutma suyuna konveksiyon yoluyla aktarılan ısı miktarları hesaplanırken Nusselt denkleminden yararlanılmıştır. Isı yayılımı işlemi gerçek çevrime yakın olması amacıyla Wiebe fonksiyonu ile tanımlanmıştır. Yakıt olarak izo-oktan (C8H18) kullanılmıştır. Termodinamik analizler esnasında her iki mekanizma için de hava fazlalık katsayısı (λ) değeri 1, sıkıştırma oranı 8,5 olarak alınmıştır. Hem rhombic hareket mekanizmalı hem de krank-biyel mekanizmalı motor için, krank mili açısına (0-720o) bağlı olarak basınç, hacim, sıcaklık, ısı transferi miktarı, açığa çıkan ısı, kümülatif açığa çıkan ısı, net iş, ısı taşınım katsayısı grafikleri çizilmiş ve açıklanmıştır. Rhombic mekanizmalı motor için dişli hız dalgalanmalarını içeren tek serbestlik dereceli dinamik bir model oluşturulmuştur. Termodinamik analiz sonuçlarına göre, krank-biyel mekanizmalı motorda maksimum silindir basıncı 63,1 bar iken, rhombic-hareket mekanizmalı motorda 64,5 bar olarak elde edilmiştir. Rhombic-hareket mekanizmalı motorda moment 22,26 Nm iken krank-biyel mekanizmalı motorda 23,46 Nm olarak hesaplanmıştır. 3000 rpm'de sürtünmelere harcanan momentin 3,05 Nm olduğu belirlenmiştir. Bu durumda sürtünme gücü 0,96 kW ve efektif güç 6,05 kW olarak hesaplanmıştır. Buradan sürtünme kaybı %15,9 olarak belirlenmiştir. Dayanım analizlerinde piston tepesine etki eden basınç emniyet katsayısı da dikkate alınarak 9 MPa olarak uygulanmıştır. En yüksek gerilmenin 310,41 MPa değeri ile rhombic kollarında meydana geldiği gözlemlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda piston malzemesi olarak alüminyum alaşımı, biyel, bağlantı parçası, rhombic kolları, krank kolları ve dişliler için AISI 1040 çeliği ve burç yataklar içinde bronz malzemeler seçilmiştir.