DİZEL MOTORUN GÜÇ KONTROLÜ

Dizel motorda yakıt yüksek basınç ile sıkıştırılmış ve ısınmış hava üzerine püskürtülür. Bu da ateşlemeyi ve yanmayı sağlar.

Düşük motor devirlerinde değer yüksek sıkıştırma basıncı elde edebilmek için motor içine fazla miktarda hava girmesi gerekmektedir. İçeri giren havaya kısıtlama getirici içinde gaz kelebeği kullanılmaz (Motorun cinsine bağlı olarak gaz kelebeğine benzer hava emiş darltma mekanizması kullanılabilir.)

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.

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
  • Dizel motorlrda yakıt olarak dizel yakıtı (motorin ) kullanılır.yakıt yanma odasına püskürtülür ve burdaki havanın yüksek ısı nedeni ile kendi kendine yanmaya başlar.Sıkıştırılmış havanın daha yüksek ısılara ulaşması daha hassas bir yanma temin eder.
  • Dizel motorlarda yüksek sıkıstırma oranını kullunılma veya düşük tutuşma noktasına sahip cins yakıt kullanılması yanma performansının iyi olmasını sağlar.
  • Dizel yakıtının yanabilirliliği içerisindeki setan sayısı ile ölçülür.Kamyon ve binek araçlarında kullanılan yüksek devirli dizel motorlarında setan sayısının en az 40 veya 60 olması istenir.
Setan numarasını bulma yöntemi hemen hemen oktan sayısını bulma yöntemiyle ayrılır.Setan numarası aynı ateşleme performansı veren standart yakıt içeresindeki setan yüzdesidir.

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
  • Fiziksel Özellikler
    - Vizkozite (akıcılık derecesi)
    - Özgül ağırlık
    - Uçuculuk noktası
    - Parlama noktası
    - Donma noktası
    - Su ve tortu miktarı
  • Kimyasal Özellikler
    - Ateşleme noktası
    - Kükürt miktarı
    - Kül miktarı
    - Karbon artığı
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.
Viskozite daima ölçüldüğü sıcaklıkla ifade edilir.Örneğin dizel motorlarda kullanılanyakıtların viskoziteleri 100F de 35-70 s.u.s. (saybolt universal saniye) arasındadır.
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.
Yakıtın özgül ağırlığı elde edildiği ham petrolün cinsine göre değişir. Özgül ağırlığı (kg/lt) olarak ifade edilir.
Dizel yakıtların özgül ağırlığı 60F (15,5C) 0,835 ile 0,934 arasındadır.

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.
Uçuculuk kabiliyeti yüksek yakıtlar bilhassa küçük dizel motorlarında eksoz sıcaklığını, yakıt sarfiyatını ve dumanı azaltır.Emisyon değerini düşürür.

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 iyi olan yakıt düşük sıcaklaıklarda yanar.Böylece motor çobuk çalışır,az duman yapar ve vurultu azalır.
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.
Bu nedenlerden dolayı setan sayısı 45-60 arasında olmalıdır.

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.

SO3 + H2O ? H2SO4
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
  • Depo en az 15 günde bir kez temizlenmeledir.
  • Depo daima dolu bulundurulmalıdır.
  • Yakıt depoya konurken süzülmelidir.
  • Depodaki yakıt 48 saat bekletilmeden kullanılmamalıdır.
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.
Motor gücü, devir sayısı ve kurs hacmi bilinirse Ortalama İndike Basınç şu formüllerle bulunur;



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.
Yaklaşık olarak kursun ortalarına doğru en yüksek değerine ulaşır.Bu nedenle hesaplamalarda ortalama piston hızı dikkate alınır.
Ortalama piston hızının hesaplanabilmesi için motor devir sayısını (n) ve kursun (L) bilinmesi gerekir.



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.
  • 1BG = 75 kgm/sn
  • 1BGS = 1 Beygir saat =75.3600=270,000 kgm
  • 1BG = 0,736 KW
  • 1Kcal = 427 kgm
  • 1BGS = 632 Kcal
İNDİKE (İÇ) GÜÇ
Tanımı ve hesaplanması:
Yakıtın ısı enerjisine dönüşmesinde ilk basamak silindirin içidir.Bu nedenle motor silindiri içinde meydana gelen İç Güç denir.

İç gücün bilinmesi enjektör ve yanma odalarının şekillendirilmesi açısından önem arz eder.



Burada:

Ni = İç güç ......... BG
Pmi = Ortalama indike basınç kg/cm2
L = Kurs.......... metre
A = Piston yüzey alanı cm2
n = Devir sayısı ......dev/dak
z = Silindir sayısı......Adet

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:


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 freni
  • Hidrolik dinamomtre
  • Elektrikli dinamometreler
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?



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
  • Mekanik verim
  • Termik verim
  • Hacimsel (volümetrik) verim
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:



2- Termik Verim: Yakıtın yanması sonucunda oluşan ısı enerjisine karşılık, motorun bu enerjiyi faydalı iş haline sokma oranıdır. Yanma sonunda oluşan ısı enerjisinin büyük bir kısmının soğutma ve yalama sistemiyle yanmış eksoz gazları tarafından motordan uzaklaştırldığını ifade ettik. Bu nedenle ancak geriye kalan ısı motorda güce dönüşebilir.

Silindirde yanan yakıtın oluşturduğu ısı miktarını 100 kabul edersek....
  • Fren beygir gücü (faydalı güç)...........................37
  • Soğutma suyu kaybı ........................................27
  • Ekzoz gazları .aybı...........................................28
  • Sürtünme kayıpları......................................... ...8



Ne = Faydalı güç..........BG
632 = 1BGS'nin Kcal olarak ısı eş değeri
B = motorun bir saatte harcadığı yakıt miktarı kg
Hu=yakıtın yanma ısısı .................Kcal / kg
NOT: Motorinin yanma ısısı 10,000 ile 10,500 Kcal /kg dir.

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.

ÖZGÜL YAKIT SARFİYATI
Motorun 1BGS başına harcadığı yakıt miktarına, özgül yakıt miktarı denir.



be = özgül yakıt sarfiyatı gr/BGS
632 = 1BGS.Kcal olarak eş değeri
Hu = yakıtın yanma ısısı

29 = Genel tesir derecesi(Harcanan yakıtın)
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
Ne = Motorun Tren beygir gücü............ BG
N = motor devri.................... dev/dak
Z = silindir sayısı

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
Z = 4
Çözüm: