Tek silindirli bir dizel motorun performans karakteristiklerinin belirlenmesi
Determination of the performance characteristics of a single-cylinder diesel engine
Yazar: AHMET HAŞİM TOSLAK
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN SERDAR YÜCESU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada tek silindirli bir dizel motor için krank biyel mekanizmasının kinematik analiziyle basınç ve tork modellemesi gerçekleştirilmiştir. Termodinamiğin birinci kanunu yardımıyla silindir içi basınç değişimi formülize edilmiştir. Burada silindir duvarından kaybolan ısı için Woschni denkleminden, yanan yakıt kütlesi hesabı için Vibe fonksiyonundan yararlanılmıştır. Daha sonra basınç değişiminin piston üzerine uyguladığı kuvvetten yola çıkarak krank biyel mekanizmasının kinematik analiziyle tork değişimi formülize edilmiştir. Ortalama efektif basınç ile güç hesabı yapılarak farklı girdiler için motor performans verileri elde edilmiştir. Elde edilen matematiksel ifadeler MATLAB/Simulink programında simülasyon ortamında aktarılarak farklı girdiler için analiz imkanı oluşturulmuştur. Farklı sıkıştırma oranları (SO) (16:1, 20:1, 24:1) ve hava fazlalık katsayılarıyla (HFK) (1,3-1,5-1,7) analizler yapılmıştır. Analizlerde özgül ısıların sıcaklıkla değişimi dikkate alınmıştır. Yapılan analizler literatürde yer alan farklı bir çalışma ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucu basınç, sıcaklık ve güç değerlerinin genel olarak uyumlu olduğu görülmüştür. Yapılan analizlerde (2500 rpm) maksimum efektif güç değerleri SO 24:1 ve HFK 1,5 iken 10,45 kW, HFK 1,3 ve SO 20:1 iken 11,08 kW olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, pressure and torque modeling was performed by kinematic analysis of the crank and connecting rod mechanism for a single-cylinder diesel engine. In this context, firstly the change of in-cylinder pressure was formulated with the help of the first law of thermodynamics. The Woschni equation was used for the heat lost from the cylinder wall and the Vibe function was used for the burning fuel mass calculation. Then the torque change is formulated by kinematic analysis of the crank and connecting rod mechanism, starting from the force applied by the pressure change on the piston. It is aimed to obtain engine performance data for different inputs by power calculation with the help of mean effective pressure. The mathematical expressions were transferred to MATLAB / Simulink program in simulation environment and this gives an opportunity to make analysis with different inputs. Analysis were made with the different compression ratios (16: 1, 20: 1, 24: 1) and the excess air coefficients (1,3-1,5-1,7). Variable specific heats related to temperature of air were taken into consideration. The analyses were compared with a different study in the literature. As a result of comparison, pressure, temperature and power values were found to be generally compatible. In the analyzes (2500 rpm), with SO 24:1 and HFK 1.5 was taken, the maximum effective power value was 10.45 kW, with HFK 1.3 and SO 20:1 was taken, the maximum effective power value was 11.08 kW respectively.