Dört silindirli bir motorda bir silindirin 
geçici devre dışı bırakılmasının sayısal 
analizi
Numerical analysis of temporary de-activation of 1 
cylinder on 4 cylinder engines
Yazar: HAYRETTİN ATAY
Danışman: PROF. DR. NAFİZ KAHRAMAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
DÖRT SİLİNDİRLİ BİR MOTORDA BİR SİLİNDİRİN GEÇİCİ DEVRE DIŞI BIRAKILMASININ SAYISAL ANALİZİ 

Hayrettin ATAY
Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Yüksek Lisans Tezi, Temmuz 2017
Danışman: Prof. Dr. Nafiz Kahraman

ÖZET

Sürekli artan motorlu taşıt sayısına bağlı olarak, ulaşım sektöründe kullanılan fosil kökenli yakıt miktarının artması, fosil yakıt rezervlerini azaltırken, atmosferde kirletici emisyonları ve karbondioksit (CO2) gazı miktarını artırmakta bu da, ulaşım sektöründe kullanılan motorlu taşıtlarda yakıt tasarrufunu zorunlu kılmaktadır. Motorlu taşıtlarda en fazla yakıt tüketimi, araçların duruş ve kalkış zamanlarında meydana gelmektedir. Özellikle şehir içi kullanımlarda trafik ışıklarında bekleme ve rölanti esnasındaki yakıt tüketimi azımsanmayacak seviyelerdedir. Bunun yanında hız sınırlaması olan yollarda, nominal güçten daha az güce ihtiyaç olduğu durumlarda, sadece motor hacminin büyük olmasından kaynaklanan yakıt tüketimi de boşa harcanan bir enerjidir. Bu sebeple motorda nominal güçten daha az bir güce gereksinim duyulduğunda, güç üretimini sınırlayacak şekilde silindirlerden 1 tanesinin geçici olarak devre dışı bırakılması, yakıt tasarrufu ve emisyon açısından önemli bir iyileşme sağlayacaktır.

Bu tez çalışması ile trafik ışıklarında boşta beklemede, rölanti esnasında, yokuş aşağı inişlerde ve sakin sürüşlerde (düz yolda hız sınırının aşılmaması gerektiği yerlerde) yakıt tüketiminin azaltılması ve motor veriminin artırılması hedeflenmektedir. Bu çalışmada, izo-oktan (i-C8H18) yakıtının, 4 silindirli, 4 zamanlı, sıkıştırma oranı; 10,5:1 olan benzinli bir motorda tek silindir üzerinden Fluent HAD kodu yardımı ile hava fazlalık katsayısı () nın farklı değerlerindeki (1; 1.05; 1.1; 1.15; 1.2) değerleri, farklı devir sayılarındaki (n=1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 dev/dak) ve farklı ateşleme avanslarındaki (Üst Ölü Nokta (ÜÖN)' dan hemen önceki 10, 15, 20, 25, 30˚ KMA'lardaki) analizleri gerçekleştirilmiştir. 

Tez çalışması sonucunda, farklı motor devir sayılarında araç kullanımının sağlanmasıyla, ve ÜÖN' dan 20˚ önce yapılan ateşleme avansı şartlarında, motorun 1000 dev/dak devir sayısında 4 silindirle çalıştırması yerine, 2000 dev/dak devir sayısında 3 silindirle çalıştırmasıyla yapılan hesaplamalar sonucu  %9,62 civarında yakıt tasarrufu sağlanmıştır. Çalışma sonucunda, 4 silindirli bir motorun silindirlerinden birinin geçici olarak devre dışı bırakılması ile yakıt tüketiminin azaltılması ve motor veriminin artırılması sağlanarak daha sonra gerçekleştirelecek deneysel çalışmalara ön bilgi sağlanmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Silindir Geçici Devre Dışı Bırakılması, İçten Yanmalı Motorlar, HAD Fluent

Abstract:
NUMERICAL ANALYSIS OF TEMPORARY DE-ACTIVATION OF 1 CYLINDER ON 4 CYLINDER ENGINES 

Hayrettin ATAY
Erciyes University, Graduate School of Natural and Applied Sciences
M.Sc. Thesis, July 2017
Supervisor: Prof. Dr. Nafiz KAHRAMAN

ABSTRACT

Depending on the ever growing number of motor vehicles, while ascending amount of fossil fuels used in the transport sector reduces the fossil fuel reserves. These increase the amount of pollutants' emissions and carbon dioxide gas (CO2) in the atmosphere so this causes a compulsory fuel economy in motor vehicles used in the transport sector. Maximum fuel consumption in motor vehicles occurs during start and stop times of the vehicles.  Specially, the fuel consumption that appears in the course of waiting at the traffic lights and in idle times is at the levels that cannot be underestimated.  In addition to these; on the roads where there are speed restrictions, and in the situations when the power, less than the nominal power of the engine, is needed; the fuel consumption arising from the large engine volume is also a waste energy. Therefore, when power less than the nominal power of the engine is needed, so as to limit power generation, temporarily deactivation of one of cylinders will provide a significant improvement in terms of fuel economy and emissions.

With this thesis project, it is aimed to increase motor efficiency and reduce the fuel consumption during traffic lights waiting, idle modes, driving down the hill and normal (calm) driving (on straight roads where the speed limit must not be exceeded). In this study, the analysis of iso-octane fuel was carried out at different engine speeds(n=1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 rpm), different values (1; 1.05; 1.1; 1.15; 1.2),  of air excess coefficient () and different ignition advances (at the 10, 15, 20, 25, 30 degrees just before the Top Dead Center (TDC)) in an engine which has 4-cylinder, 4-stroke and compression ratio: 10.5: 1 by using of Fluent CFD code over single cylinder.

As a result of the thesis work, the calculations performed with 3 cylinders at 2000 rpm speed instead of 4 cylinders at the engine speed of 1000 rpm by ensuring the vehicle usage at different engine speeds resulted in a fuel saving of around 9,62% at the ignition advance conditions of 20 degree just before the Top Dead Center and . In the end of  this thesis project, it is provided to increase motor efficiency and reduce the fuel consumption. However, preliminary information is provided for later experimental studies. 

Keywords: Temporary cylinder deactivation, Internal Combustion Engines, CFD Fluent