İçten yanmalı buji ateşlemeli motorlarda elektronik kontrollü soğutma sistemi tasarımı ve motor çıkış egzoz emisyon karakteristiklerinin incelenmesi
Design of an electronic controlled cooling system in internal combustion spark plug engines and examination of engine output exhaust emission characteristics
Yazar: HADI GHASEMI ZAVARAGH
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL SOLMUŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde taşımacılık sektöründe içten yanmalı motorların (İYM) kullanımı her geçen gün artmaktadır. Bu artış beraberinde güç ve performans talebini de ortaya çıkarmaktadır. Fakat üreticilerin daha güçlü ve performanslı motor üretmesi motorda yanmanın verimli olmasına bağlıdır. Silindir içerisinde meydana gelen yanmanın mekanik enerjiye dönüşen kısmı kimyasal enerjinin sadece üçte birini oluşturmaktadır. Geriye kalan enerji egzoz ve soğutma sistemiyle dışarı atılmaktadır. Soğutma sistemiyle enerjinin dışarı atılmasına rağmen bu sistemler motorlarda hayati öneme sahip olup motor parçalarının sıcaklığının aşırı derecede artmasını önlemekte ve silindir kapağı, cidarları ile pistonlar gibi mekanik parçaların uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır.
Ticari amaçlarla üretilen araçlarda kullanılan içten yanmalı motorların soğutma sistemi, teknolojinin ilerlemesiyle beraber sürekli olarak gelişen diğer sistemlere nazaran çok fazla değişiklik gösterememiştir. Ayrıca üretici firmalar ve üniversitelerdeki araştırmacılar, güç üretimi ve yanma konuları üzerine odaklanmışlardır. Bu nedenle, güç üretimi ile eşdeğer öneme sahip İYM'lerin termal yönetim sistemleri konusu pek fazla dikkate alınmamıştır. Fakat motorlarda oluşan ısı transfer sisteminin optimum şekilde yönetilmesinin motor performansı, yağlama kalitesi, egzoz emisyonları ve yakıt verimliliği gibi birçok önemli parametreye olumlu etkisi bulunmaktadır. Dolayısıyla soğutma sistemi içerisinde dolaşan sıvının sıcaklık ve debi profilinin değişken koşullara göre oluşturulması ve tasarlanacak denetleyici sistem ile hassas bir şekilde izlenmesi gerekmektedir. Bu amaçla bu tez çalışmasında İYM'ler için motorda oluşan ısı transferinin optimal dağılımını sağlamak amacıyla termal yönetim sisteminin tasarımı ve üretimi hedeflenmektedir.
Tez önerisi kapsamında yer alan çalışmalar doğrultusunda, mekanik su pompası yerine elektrikli pompa, mekanik termostat elemanı yerine açıklığı ayarlanabilen valf kullanılmış ve radyatör fanı kontrolü sağlanarak soğutma sisteminin motora ilişkin tüm parametrelerinin ölçümü yapılmış ve kontrol sisteminde kullanılmıştır.

Abstract:
Using of internal combustion engines in transportation sector increases regularly. Increase in the number of internal combustion engines makes it necessary to develop the engine performance and power characteristics. However, producing more powerful engines depends on the combustion efficiencies. The mechanical energy on the engine output shaft is the one third of the heat energy generated in the cylinder. Remaining portion is dissipated through the exhaust end engine cooling fluid. Although the energy dissipated the cooling system, these systems are one of the most important systems keeping the temperature of the engine parts in a desired band and make the life of these parts longer.
The engine cooling systems in the commercial vehicles have not developed as the other control systems despite the technological improvements. Additionally, researchers in the automotive industry and the universities have focused on the power production and the combustion. Therefore, the thermal management of internal combustion engines, which has the same importance, does not taken into consideration sufficiently. However, optimum management of heat transfer system in the engines has an important effect on many parameters such as the engine performance, lubrication quality, exhaust emissions and fuel efficiency. It is necessary to define the engine cooling fluid temperature and flow rate profiles, and to follow them sensitively by a controller system to be designed. In this thesis study prepared for this purpose, it is aimed to design and to produce a thermal management system for internal combustion engines in order to ensure optimal distribution of the heat transfer.
According to the observations in the studies to be carried out in the thesis, the control of the actuators will be done and the measuring of all the parameters about the engine cooling system will be used in the control applications. Additionally, experiments will be carried out with different control algorithms according the studies.