Otto çevrimi ile çalışan buji ateşlemeli bir motorun atkinson çevrimine dönüştürülmesi ve testleri
Conversion of otto cycle spark ignition engine to  atkinson cycle and tests
Yazar: HALİL ERDİ GÜLCAN
Danışman: PROF. DR. CAN ÇINAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, tek silindirli, dört zamanlı, Otto çevrimine göre çalışan buji ile ateşlemeli bir motorun emme supabı kapanma zamanı geciktirilerek ve sıkıştırma oranı arttırılarak Atkinson çevrimine dönüşümü gerçekleştirilmiştir. Motorda emme supabı kapanma zamanlamasını değiştirmek için dairesel yay eğrisi kullanılarak yeni bir kam mili tasarlanmış ve imal edilmiştir. Emme supabı açılma zamanlaması sabit kalmak üzere, kapanma zamanlaması orijinal değere göre 20 º krank mili açısı (KMA) geciktirilmiştir. Atkinson çevrimi çalışma şartlarında motorun sıkıştırma oranı 8,5'ten 9,5'e çıkarılmıştır. Tam gaz kelebek açıklığında, 1400 – 3400 d/d devir aralığında yapılan deneylerde, motor devrine bağlı olarak moment, güç, özgül yakıt tüketimi, termik verim, CO ve HC emisyonlarının değişimi incelenmiştir. Deneyler standart motor için Otto çevrimi (Otto), 8,5 sıkıştırma oranında emme supabının 20 º KMA geç kapatılması (Atkinson ESGK) ve 9,5 sıkıştırma oranında emme supabının 20 º KMA geç kapatılması (Atkinson ESGK+SO) olmak üzere üç farklı çalışma şartında yapılmıştır. Deney sonuçları incelendiğinde, Atkinson çevrimi çalışma şartlarında düşük devirlerde, geç emme supabı kapanmasına bağlı olarak moment, güç, özgül yakıt tüketimi, termik verim, CO ve HC emisyonlarının kötüleştiği görülmüştür. Yüksek devirlerde Atkinson çevrimi çalışma şartlarında ise özellikle sıkıştırma oranının arttırılması ile Otto çevrimine oranla moment, güç, termik verimin arttığı, özgül yakıt tüketimi, CO ve HC emisyonlarının iyileştiği görülmüştür. 3400 d/d motor devrinde yapılan deneylerde Atkinson (ESGK + SO) çevrimli motorun Otto çevrimli motora göre motor momenti ve motor gücünün % 6,7, termik verimin % 12,8 arttığı, özgül yakıt tüketiminin % 12,7 iyileştiği, CO emisyonlarının % 26,5 ve HC emisyonlarının % 27,6 azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, a single-cylinder, four-stroke, spark ignition engine was converted to Atkinson cycle engine by using the method of late intake valve closing (LIVC) and increasing the compression ratio. A new camshaft was designed and manufactured by using a circular arc curve in order to change the intake valve closing timing of the engine. The intake valve closing timing of the Atkinson cycle engine was delayed by 20 º crankshaft angle (CA). The intake valve opening and closing timings of the Otto cycle engine were not changed. Compression ratio of Atkinson cycle engine was increased from 8.5 to 9.5. The experiments were conducted at 1400 - 3400 rpm engine speed range at wide open throttle. In the tests, the variation of engine torque, power, specific fuel consumption, thermal efficiency, HC and CO emissions with engine speed were investigated. Experiments were carried out in three different operating conditions: Otto cycle for standard engine (Otto), late closing of the intake valve at 20 º CA (Atkinson LIVC) at 8.5 compression ratio and late closing of the intake valve at 20 º CA at 9.5 compression ratio (Atkinson LIVC + CR). It was seen that engine torque, power, specific fuel consumption, thermal efficiency, CO and HC emissions deteriorated at Atkinson cycle conditions at low engine speeds due to the late intake valve closing. On the other hand, it was seen that engine torque, power and thermal efficiency increased and specific fuel consumption, CO, HC emissions improved compared to Otto cycle engine thanks to increased compression ratio at Atkinson cycle conditions at high engine speeds. The motor torque and motor power of the Atkinson (LIVC + CR) cycle engine increased by 6.7 % and the thermal efficiency increased by 12.8 % compared to the Otto cycle engine at 3400 rpm engine speeds. In addition, Atkinson (LIVC + CR) cycle engine fuel consumption, CO and HC emissions decreased by 12.7%, 26.5% and 27.6%, respectively.