Dıesel otobüs motorlarında soğutma sisteminin modellenmesi, dizaynı ve ekonomik optimizasyonu
Bus diesel engine cooling system modelling, design and economic optimization
Yazar: ALEN MURAT KUYUMCU
Danışman: PROF. DR. EMRULLAH HAKAN KALELİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Otobüs = Bus ; Pervaneler = Fans ; Radyatör = Radiator

Özet:
Motor parçalarının düzgün çalışması için en önemli etkenlerden biri uygun soğutma
performansının elde edilmesidir. Özellikle arkadan motorlu otobüslerde yolda gelen
havadan yararlanma oranı oldukça düşük olmaktadır. Tezin amacı motor
dinamometresi üzerinde yapılan testler ve/veya oluşturulan matematik model
yardımıyla araç üzerinde yapılan testlere göre uygun radyatör ve intercoolerın
seçilebilmesidir. Tezin sonucunda üretici firmanın kullandığı bileşenlere göre araca
uygun radyatör ve intercooler dizayn edilebilecek, bu sayede üretici firmaya olan
bağımlılık ortadan kalkacaktır. Farklı firma alternatifleri oluşturup maliyetlerini
azaltabilecektir. Bu kapsamda önden motorlu ve radyatörlü, ortadan motorlu ve
radyatörlü, arkadan motorlu ve radyatörlü 3 araç grubu üzerinde 5 farklı motor, 6 farklı
radyatör, 7 farklı intercooler ve 3 farklı fan ile klimatik odalı dinamometrede, yolda ve
motor dinamometresinde deneyler yapılmıştır. Ayrıca 3 çeşit motor ve radyatör
yerleşimi durumu için MATLAB programı yardımıyla birer model oluşturulmuştur.
Tez çalışması sonucunda, yol testlerinin klimatik oda testleri ile örtüştüğü, hidrolik fan
kullanılan sistemlerin viskoz fan kullanılanlara göre daha iyi soğutma performansı
sağladığı, arkadan motorlu otobüslerde radyatördeki ısı sığasının önden motorlu
otobüslerdeki radyatörlere göre yarı yarıya düşük olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca uygun
tüp ve kanat boyutlar seçidiğinde aynı dış ölçülerdeki aluminyum malzemeli
radyatörlerin soğutma performansının bakır olanlara göre daha yüksek olduğu,
intercooler boyutlarının radyatör performansına % 20 oranında etki ettiği, motor
dinamometresi deneylerinin önden motorlu araçların yol deneyleriyle örtüştüğü fakat
arkadan motorlu araç testerinde intercooler sıcaklıkları sebebiyle uygun olmadığı ve
CFD programı Fluent yardımıyla yapılan analiz yardımıyla fanın davlumbaz içinde 1/2
oranından fazla dışarda olmaması gerektiği sonuçları çıkmıştır. Model sonuçları da
incelenerek kullanılabilir olduğuna karar verilmiştir.

Abstract:
Engine cooling is one of main factors for a proper working engine. Specially rear engined buses, effect of ram air is very low. The aim of this thesis is to choose suitable radiator and intercooler with the engine dynamometer tests and mathematical model. As a result of this thesis, optimum radiator and intercooler will be designed with the component of the producer, so the dependence on manufacturers will disappear. Bus manufacturer can find alternative producers and reduce costs. In this context, 6 types of radiators, 7 types of intercooler and 3 types of fan were tested with 3 types of buses; front engined and radiator, mid engined and radiator, rear engined and radiator; in chasis dynamometer with climatic chamber tests, road tests and engine dynamometer tests. Also for 3 types of buses were modeled mathematically in MATLAB.
As a result of thesis, results of road tests and climatic chamber tests overlap, systems with hydraulic fan provide better cooling performance then visco fan systems and heat capacity of the radiator and intercooler for the rear engined buses are nearly the half of the front engined bus. For same outer dimensioned radiators with optimum sizes of fin and tubes aluminium radiator has better cooling perofrmance than cupper radiator, intercooler dimensions can effect the radiator performance for 20%, engine dynamometer tests overlap with front engine buses but in rear engine buses tests does not suit, espacially in CAC line. Additionally fan position was investigated with CFD program Fluent and found that if more than ½ of the fan is out of louver fan performance decreases. At last mathematical model was investigated and found applicable.