Tek silindirli Otto çevrimi ile çalışan bir motorun performansına atkinson çevriminin etkisi
The effect of atkinson cycle to engine performance of single cylinder Otto cycle engine
Yazar: NEVZAT KARA
Danışman: DOÇ. DR. ALP TEKİN ERGENÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Otto çevrimi ile çalışan bir motorun Atkinson çevrimine dönüşümünün motor performansına etkisi araştırılmıştır. Çalışmada tek silindirli deney motorunun performans değerleri ile bu motorun Atkinson çevrimi ile 3 farklı emme subapı kapanma noktasında çalışması durumunda elde edilen motor gücü, tork, özgül yakıt tüketimi ve toplam motor verimi değerleri kıyaslanmıştır. Motorun emme supapı açılma ve kapanma değerleri, krank mili açısına bağlı olarak 10'ar derece ötelenerek 3 farklı emme valfi kapanma gecikmeli Atkinson dönüşümü elde edilmiştir. Yapılan simulasyonlar sonucunda, referenas Otto çevrimine göre ilk 10 derecelik ötelemede motor performans değerlerinde kayda değer bir değişim gözlenmemiştir. Daha sonra 10 derece daha fazla öteleme yapılarak emme supap zamanlaması, toplamda Otto motoruna göre 20 derece ileri alınmıştır. Bu durumda motor gücünde ve momentinde özellikle düşük devirlerde düşüş gözlemlenmiştir. Aynı zamanda yine düşük devirlerde özgül yakıt tüketiminde azalma ve toplam motor veriminde artma gözlenmiştir. Bir sonraki 10 derecelik ötelemede ise yine düşük devirlierde motor gücü ve momentinde düşüş, yakıt tüketimi ve verimde kötüleşme gözlenmiştir.
Analiz çalışmasına ek olarak, emme zamanı 20 derece ötelenmiş Atkison çevrimi ile Otto motorunun güç, tork ve özgül yakıt tüketimi değerleri deneysel yöntemler ile kıyaslanarak analiz sonuçları doğrulanmaya çalışılmıştır.
Her 3 Atkinson çevrimi arasında yakıt tüketimi ve verimlilik açısından en uygun motor çevrimi, krank mili açısına bağlı olarak emme subapı açılma ve kapanma zamanının referans Otto çevrimine göre 20 derecelik öteleme sonucunda elde edilen Atkinson çevrimidir. Bu motor çevrimi özellikle düşük devirlerdeki verimliliğinin yüksek olması ve düşük yakıt tüketimi yapması sonucunda hibrit araç teknolojilerinde veya motor devri sabit çalışma aralığında olan jenaratör sistemleri gibi uygulamada kullanımı aynı motorun Otto çevrimi ile çalıştırılmasından daha uygun olacaktır.

Abstract:
In this study, the effect of Atkinson cycle to single cylinder Otto cycle engine performance has been investigated. Engine performance, torque, specific fuel consumption and total engine efficiency values of the single cylinder test engine were compared with the Atkinson cycle of 3 different intake valve closure points. 3 different Atkinson cycle engines are obtained by shifting 10 degrees of intake valve opening and closing time depending on the crankshaft angle. No significant change in engine performance values was observed in the first 10 degrees shift from the Otto cycle. Afterwards, the intake valve timing was increased by 20 degrees compared to the Otto engine. In this case, a decrease in engine power and torque, especially at low speeds, has been observed. Specific fuel consumption decreased and total engine efficiency increased at low engine speeds. In the next 10 degrees shift, the engine power and torque decreased, fuel consumption and efficiency deteriorated at low engine speeds.
In addition to the simulation study, engine power, torque ad specific fuel consumption values of Atkinson cycle which has 20 degrees shifted intake time and Otto cycle engine have been tested with experimental methods to verify the simulation results.
The most suitable engine cycle in terms of fuel consumption and efficiency in-between the 3 Atkinson cycles is the Atkinson cycle obtained as a result of a 20 degrees offset from the reference Otto cycle of the suction valve opening and closing time, depending on the crankshaft angle. This engine cycle is particularly suitable for use in hybrid vehicle technologies or generator systems with engine speed has constant operating range as a result of its high efficiency and low fuel consumption.