Faz III-B emisyon standartlarına cevap veren turbo dizel traktör motorunun 4 supaplı silindir kafasının tasarımı ile ilgili teorik incelemeler ve uygulamalar
Theoretical investigation and application regarding to 4 valved cylinder head design of a turbo diesel tractor engine suited for stage IIIB emission standart
Yazar: ENİSHAN ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. RAFİG MEHDİYEV
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma ile Avrupa Birliği Yoldışı Araçları ve Traktör Dizel Motorları Emisyon Standartları olan AB Faz III-B standartına uygun seviyeler elde etmenin radikal bir yolu incelenmiştir. Projede hedeflenen yol filitre veya katalizör gibi ardıl önlemler yerine, emisyonların oluşumlarını önleyerek hem miktarlarının uygun seviyelere düşürülmesi, hem de Prof. Dr. Rafig MEHDİYEV'in patentine uygun yeni MR Y.O.(yanma odası) ile optimum yanma sağlayarak motor performansının iyileştirilmesidir. MR Y.O.'nın etkilerinin incelenmesi amacıyla R. Aslıhan POTUR ile birlikte Vibe fonksiyonu kullanılarak analitik bir model oluşturulmuş ve MATLAB programında optimize edilerek daha önce İTÜ'de yapılmış deneyler ile karşılaştırılmıştır. Aranan motor performansı ve emisyonları veren parametreler yanma ile doğrudan ilgili geometrilerin tasarımında kullanılmıştır. Yanma odasında döngü oluşumuna imkan veren helisel emme kanalları tasarlanarak döngü oluşumu ve volumetrik verime etkisi olan hava emiş hızı ANSYS CFX programında incelenmiştir. Tasarımın son adımı olarak CATIA programında çizilen silindir kafası, hızlı prototipleme ile üretilmiş, ürünün imalata uygunluğu kontrol edilerek kalıpları ve maçalar tasarlanmıştır. Teorik hesaplamalara göre kabul edilen şartlarda motordan %11,8 daha fazla güç elde ederek NOx emisyonunda %40 ve yakıt tüketiminde %5,5 düşüş mümkün olacaktır ve Faz IIIB emisyon standartına uyum sağlayan yeni 4 supaplı yeni nesil traktör motoru geliştirilecektir. Proje sonuçları TÜMOSAN fabrikası tarafından değerlendirilmiş ve uygulanmasına karar verilmiştir.

Abstract:
In this study a fundamental way of providing suitable emissions for EU Stage III-B Emission Standards for Nonroad Vehicles and Tractor Diesel Engines is investigated. The aim of project is to avoid the formation of emission during combustion without using indirect precautions like filters or catalysts and to increase the performance of engine by optimizing the combustion with MR C.C(combustion chamber) in accordance with Prof. Dr. Rafig MEHDIYEV?s patent. To research the properties of MR C.C., a mathematical model is constructed with R. Aslıhan POTUR and optimized in MATLAB by comparing experimental results taken from tests in ITU. The determined parameters are used to obtain geometrical design criterias that are directly related to combustion. The swirl effect of helical intake ports and effect of intake air speed on volumetric efficiency is investigated in Ansys CFX. As final step of design the cylinder head modelled in CATIA is formed by rapid-prototype process to be checked for manufacturing, also to be used in mold and core design. According to teoritical model %11,8 more power, %40 less Nox concentration and %5,5 less fuel consumption in the same working conditions will be achieved and a new generation 4 valve tractor engine in accordance with Stage IIIB will be developed. Results of the project are evaluated at TUMOSAN factory and the project is decided to be implemented in application.