tutuşma gecikmesi - yarbis - Yıldız Teknik Üniversitesi
advertisement
Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi MOTORLAR-10 HAFTA VURUNTU Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER d-Yanma odasının şekli • Yanma odasının şeklinin vuruntuya etkisi büyüktür. • Vuruntu bujiye en uzak bölgeden başlar. • Alev cephesinin kat etmesi gereken yol mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. • Buji ile dolgu arasındaki mesafe kısaltılmalıdır 1- Motor devir sayısı artırılabilir ve buna bağlı olarak motor gücüde artacaktır. 2- Buji tarafından başlatılmış olan yanma , kısa sürede yanmamış taze dolguyu yanmaya sokar, ve yanmamış taze dolgunun kimyasal hazırlığı tamamlanamadığı için vuruntu meydana gelmez. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • Benzer geometrik şekideki iki yanma odasından, silindir çapı daha küçük olanda alev cephesinin kat etmesi gereken yol daha kısa olduğundan vuruntu olasılığı düşer. • Küçük silindir çaplı motorun sıkıştırma oranı daha yüksek seçilebilir. (a)'da art karışımın hazırlanma süresi b ye göre iki misli fazladır. (b)'deki hazırlanma süresi kısa dolayısıyla vuruntu olasılığı daha azdır. VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi Yanma odasında hava hareketlerinden uzak bölgeler olmamalı; • Köşelerde yanmamış dolgu cepleri oluşur, hava hareketleri bu ceplerde olmadığı için vuruntu olasılığı fazladır. • Küresel şekilli yanma odasında gaz cepleri teşekkül etmeyeceğinden daha mükemmel bir yanma olacaktır. • Yanma odasında yeterli miktarda türbülans oluşacak şekilde dizayn yapılmalıdır. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • Türbülansın yüksek olması halinde primer alev yanma hızı artar ve vuruntu oluşmadan dolgunun tamamı yanmaya katılır. • Ancak türbülansın gereğinden yüksek olması halinde, gazdan cidara doğru olan ısı transferin artması sonucu güç kaybı ve yakıt sarfiyatı artar. • Yanma hızın aşırı yükselmesi sonucunda motor gürültüsünde de artış meydana gelir. • Henüz yanmamış taze dolgu mümkün olduğu kadar yanma odasının daha soğuk bölgelerinde bulunmalı. • Bu şartı yerine getirebilmek için şekildeki gibi bir yanma odası dizaynı yapılabilir. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • Soğuma yüzeyi fazla olması nedeni ile egzoz supapı bölgedeki sıcaklık düşük olur ve bu nedenle bu bölgede vuruntu olasılığı yoktur. • Bu koşulu yerine getirmek amacı ile bujiler mümkün olduğu kadar egzoz supabına yakın olmalıdır (Egzoz supabı çok sıcaktır) • Bujiyi emme supabına yakın yerleştirirsek egzoz supabı alev cephesi ile temas etmemiş art karışım ile temas eder ve ısı vererek sıcaklığının artmasına neden olur. • Emme supabı daima soğuk olduğundan(180-190°C) gazı fazla ısıtmaz. Bujiyi egzoz supabına yakın yerleştirmemiz vuruntu riskini azaltır. VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi İŞLETME FAKTÖRLERİ a)Karışım Oranı • λ>1 ise içeri giren fazla hava karışıma soğutucu etki yapar. • λ<1 ise içeri giren fazla yakıt silindirden buharlaşma ısısı çeker art karışımın soğumasını sağlar. • λ=1 civarında ön reaksiyon maksimumdur ve vuruntu ihtimali azami seviyededir. • Fakir karışımda yanma hızı düşük olduğu için yanma genişleme stroku boyunca devam edebilir ve egzoz gazları silindiri terk ederek egzoz supabı etrafında kızgın noktalar oluşturur. • Emme basıncı artınca sıkıştırma sonu basınç ve sıcaklıkları artar ve vuruntu ihtimali yükselir. • Motor yüksek irtifada daha az vuruntu yapar. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER İŞLETME FAKTÖRLERİ b) Ateşleme Avansı • Ateşleme avansı artınca Pmax ÜÖN civarına yaklaşır. • Belirli bir ateşleme avansından sonra vuruntu başlar. • AA arttıkça vuruntu şiddetlenir ve güç düşmesine neden olur. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER İŞLETME FAKTÖRLERİ c) Devir Sayısı • Motor devri arttıkça vuruntu azalır. • Devir sayısı arttıkça yanma odasında türbülans artar. • Türbülanstan dolayı soğuma da artar vuruntu ihtimali azalır. • Devir sayısının artması volümetrik verimin düşmesine ve bütün basınç ve sıcaklıkların azalmasına dolayısıyla ön reaksiyonların azalmasına neden olur. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • Taşıt sabit bir güçte düz bir yolda giderken aynı güçte yokuşta dirençlerin artması sonucu , motor devri n1’e doğru düşmeye başlar ve vuruntu bölgesine girer. • Vuruntu olmadıkça en yüksek viteste seyretmek en yüksek verimle çalışmayı mümkün kılar. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi VURUNTUYA ETKİ EDEN FAKTÖRLER YAKIT FAKTÖRÜ • Vuruntuya en önemli etkiyi yakıt yapar. Yakıtların vuruntuya direnci aynı değerde değildir. • Bilindiği üzere yakıtlar bir hidrokarbon karışımıdır. • Hidro karbonları vuruntuya eğilimi olmalarına göre sıralarsak; • • • • 1. n-parafinler CnH2n+2 2. naftenler CnH2n 3. izo-parafinler CnHn+2 4. aromatlar CnHn • Bir yakıtın içinde ne kadar n parafin yüzdesi fazla ise vuruntuya eğilimi o oranda fazladır. • Otto motorları yakıtların vuruntuya direnci oktan sayısı ile belirtilir. Oktan sayısı ne kadar yüksekse vuruntuya o oranda dirençlidir. DİESEL YANMASI VE VURUNTU Ricardoya göre Diesel motorlarında yanma dört kademede tamamlanır. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi Diesel motorlarında tutuşma ve yanma; 1- Tutuşma gecikmesi 2- Alevin yayılması (Kontrolsüz Yanma) 3- Kumandalı (Kontrollü) Yanma 4- Art yanma ve genişleme Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi DİESEL YANMASI VE VURUNTU • Yakıt enjektörden çıktıktan sonra yanma odası içinde bir takım fiziksel ve kimyasal değişikliklere uğrayarak tutuşmaya hazırlanır. • Damlacık ilerlerken önce ısınır ,sonra buharlaşır ve kendi kendine tutuşma sıcaklığına ulaşır. • İlk alev nispeten geç oluşur.Püskürtme başlangıcından ilk alevin oluşmasına kadar geçen süreye TUTUŞMA GECİKMESİ denir. DİESEL YANMASI VE VURUNTU Diesel motorlarında yanma: Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi Tutuşma: • Dizel motorlarında yakıtın kendi kendimne tutuşma püskürtmeden sonra 0.0002 -0,002 saniye sonra meydana gelir. Bu süreye tutuşma gecikmesi süresi denir. Tutuşma gecikmesi süresinin oluşmasının nedeni: 1)Yakıt yanma odasının içlerine doğru hareket etmek (dağılmak) zorundadır 2)Yaklaşık olarak stokiyometrik orana yakın hava ile karışım oluşturmak zorundadır. 3)Karışım yakıtın kendi kendine tutuşma sıcaklığına kadar ısınmalı. 4)Bu sürede ani yanmayı tetikleyecek bazı dengesiz ara ürünlerin oluşması gerekir. DİESEL YANMASI VE VURUNTU Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi Ön Karışımlı Yanma: • Püskürtme esnasında yakıtın enjektörden çıkış hızı yaklaşık olarak 150-500 m/s dir • Atomize olan yakıt damlalarının yanma odası içerisinde (oda büyüklüğüne göre) 0,04 – 0,2 ms buharlaşmaktadır. • Tutuşma gecikmesi esnasında püskürtülen yakıtın büyük bir kısmı ilk giren damlacıklar ani olarak tutuşurken ,hava ile karışmaktadır.ve ani olarak yanar. • Böylece tutuşma gecikmesi esnasında giren yakıtın tamamına yakını ön karışımlı yanma periyodunda yanar ve bunun sonucunda büyük miktardaki ısı ani olarak açığa çıkmakta ve basınçta ani olarak artar buda dizel motorundan gelen sesin kaynağıdır. DİESEL YANMASI VE VURUNTU Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi Kontrolsüz yanma: • Yanma olayının ikinci fazıdır.Tutuşma başlangıcından basıncın maksimum değere ulaşmasına kadar geçen süreye kontrolsüz yanma denir. • Bu fazda,önce tutuşma gecikmesi süresi içinde silindire giren yakıtın aniden yanması nedeniyle yanma odası basıncı çok hızlı artar . • Bu fazdaki yanma olayı hızlı yanma olarak tanımlanır.ve patlamalı yanma karakterindedir. • Bu fazdaki basınç artış hızı ,motorun yumuşak veya sert çalışmasını belirtir. • Tutuşma gecikmesi süresincesilindir içerisine giren yakıt miktarı , sabit hacimde yanma oluyormuş gibi birden yanar.Bu yanmaya dışarıdan müdahele edilemez. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi DİESEL YANMASI VE VURUNTU • Tutuşma gecikmesi ne kadar uzun ise o kadar fazla yakıt içeri girer ve ani olarak yanan kısım o oranda fazla olur ve basınç ani olarak artar yani dp/dα hızlı bir şekilde artar. • Meydana gelen ani basınç artışı sonucunda,başta yanma odası olmak üzere tüm motor elemanları oluşan bu dik yöndeki kuvvetle zorlanarak mekanik rezonans oluşmasına ve motorun titremesine neden olur. • Titreşen motor yüzeyinden gelen akustik radyasyon sonucu dizel yanmasının karakteristik sesinin duyulmasına neden olur. • Bu sesin oluşmasında en önemli etkiyi basınç artma hızı (dp/d α ) yapar. dp/dα artarsa motor sert çalışmaya başlar. Bu esnada duyulan sese diesel vuruntusu sesi denir.Bu yüzden tutuşma gecikmesi mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi DİESEL YANMASI VE VURUNTU dp/dα - (2-3).105 (Pa/KMA°) Normal değer dp/dα - (4-5).105 (Pa/KMA°) Fazla sert çalışıyor dp/dα - 10.105 (Pa/KMA°) den fazla olmamalı Kontrollu Yanma( Difüzyonlu Yanma) • Yanma sürecinin hızlı yanma fazından sonra üçüncü faz yavaş yanma fazıdır.Bu faz kontrollü yanma fazı olarak tanımlanır. • Bu sürede basınç değişimi önemsizdir.Yanmanın hızı yakıt buharı ile havanın karışım hızına bağlıdır.Üçüncü fazın süresince piston hareketiyle yanma odasının ortalama sıcaklığı da maksimum değere ulaşır.Maksimum basınçtan sonra gerçekleşir. Makina Müh. Bölümü Yıldız Teknik Üniversitesi DİESEL YANMASI VE VURUNTU Art Yanma: • Yanma sürecinin maksimum sıcaklığından sonra meydana gelir. • Ancak çok zengin karışımlarda eksik yanmış yanma ürünleri art yanmada yanarlar. • Art Yanma genişleme sürecinin önemli bir kısmıdır. • Bu faz üst ölü noktadan sonra 70-80 KMA kadar devam eder.
