Dizel piezo enjektörlerinin operasyon iyileştirmesine yönelik valf civatası geometrisi tasarımı
Valve bolt geometry design for the diesel piezo injector operation improvement
Yazar: YEŞİM YALNIZCAN
Danışman: PROF. DR. A. ALPER ÖZALP
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Common Rail ?ortak hat? anlamına gelen, dizel motorlarda kullanılan bir yakıt enjeksiyon sistemidir. Bugüne kadar kullanılan aynı türdeki sistemlere göre yakıt sarfiyatı, egzoz gazı emisyonu, çalışma sistemi ve gürültü oluşumu ele alındığında daha üstün bir sistemdir. Bu avantajları ile pazarlama stratejilerinin geliştirilmesinde önemli bir etkiye sahiptir. Müşteriler otomobil satın alırken yakıt sarfiyatı, emisyonu ve gürültüsü daha düşük olan araçları tercih eder hale gelmişlerdir. Bu nedenle üreticilerin bu özellikler üzerine yaptıkları Ar-Ge çalışmaları günden güne artmaktadır.Bu tez çalışması ile common rail 1800 bar piezo enjektörlerinin gerilim ihtiyaçlarının azaltılması hedeflenmiştir. İzin verilen limit değerinden daha yüksek gerilim ile çalışan enjektörler gerilimin temin edildiği elektrik kontrol ünitelerinde (ECU) ani ısınmalara, yüksek enerji kayıplarına ve fonksiyon bozukluklarına neden olmaktadır. Bu nedenle üretilmekte olan yüksek gerilim ihtiyacına sahip enjektörler piyasaya serbest bırakılmamaktadır. Bu enjektörlerin satılmayıp ıskartaya ayrılıyor olması üretimde hem maddi hem de zamansal kayıplara neden olmaktadır.Bu tez çalışmasında gerilim ihtiyacını düşürebilecek bir etken olarak valf pimi kırılma çapının düşürülmesi ele alınmıştır. AMESim simülasyon programı ile farklı valf pimi kırılma çaplarına sahip modellerde common rail 1800 bar piezo enjektör elemanlarının mekanik, hidrolik ve elektriksel davranışları incelenilmiştir. AMESim verilerinin teyit edilebilmesi için hidrolik ölçümler yürütülmüştür. Hidrolik ölçümlerde motorun simüle edildiği test cihazları kullanılmıştır. Bu test cihazları INCA ve Prisma NT yazılım programları ile desteklenirken, püskürtme ölçüm ve analiz aleti olarak hidrolik basınç arttırıcı (HDA) adı verilen ileri teknoloji ürünü bir cihaz kullanılmıştır.HDA ölçüm sonuçları ve AMESim simülasyon verileri ile enjektör fonksiyonuna olumsuz etkide bulunmayıp gerilim ihtiyacını düşüren optimum valf pimi geometrisi tespit edilmek istenmiştir. 1,53 mm ? 1,57 mm kırılma çaplı valf pimleri monte edilmiş enjektörlerin ölçümleri ve simülasyonları gerçekleştirilmiştir.Test ve simülasyon sonuçları değerlendirildiğinde valf pimi kırılma çapının % 2,5 düşürülmesi ile enjektör gerilim ihtiyacının 1,2 V azaldığı tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: INCA, Prisma NT, HDA, AMESim, IQA, IVA, PWC, ECU

Abstract:
Common Rail is a fuel injection system for diesel engines. Compared to the convensional diesel systems, the Common Rail system has the advantage of reduced fuel consumption, exhaust gas emissions and the motor noise. These advantages have a significant influence on the development of the marketing strategies. Customers prefer buying the automobiles with reduced fuel consumption, emissions and noise. For this reason, manufacturers carry out these features day by day with increasing R & D activities.In this study it has been studied how to reduce the common rail piezo injector voltage requirement. Injectors do work with high voltages. This voltage is supplied by the electrical control unit (ECU). With high voltages it is possible to have a sudden warming and high energy losses on the ECU. These can cause malfunctions in the system. Therefore, the injectors which need high voltage requirements are not released after production. The scrap injectors lead to losses in the production and waste of time.In this study the valve bolt geometries which can reduce the injector voltage requirements are examined. With AMESim simulation program the mechanical, hydraulic and electrical behaviour of common rail 1800 bar piezo injectors with different valve bolt geometreies are investigated. To check the accuracy of the simulation programs hydraulic tests are applied. Engine?s real behaviour is simulated with special test equipments. These test equipments are supported by the software programs Prisma NT and INCA. For the injection measurements and analysis a high-tech equipment called HDA is used. The optimum valve bolt geometry which will have not any negative impact on fuel consumption, emissions and noise levels is chosen.The aim with HDA test results and AMESim simulation datas is to define the optimum valve bolt geometry which does not have any negative effect on injection behaviour and reduce the injector voltage requirement. Valve bolts with edge diameters between 1,53 mm and 1,57 mm are tested and simulated.The evaluations of test results and simlautions show that % 2,5 reduction of valve bolt edge diameter reduce 1,2 V injector voltage requirement.Keywords: INCA, Prisma NT, HDA, AMESIM, IQA, IVA, PWC, ECU