Buji ateşlemeli motorlarda yakıt-hava çevriminin modellenerek motor performansının teorik ve deneysel analizi
Theoretical and experimental analysis of engine performance by modelling fuel-air cycle in spark ignition engine
Yazar: MEHMET AKİF CEVİZ
Danışman: Y.DOÇ.DR. FİKRET YÜKSEL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yapılan çalışmada matematiksel model kurularak konstrüktif özellikleri bilinen buji ateşlemeli bir motorun yakıt-hava çevrimi kurulmuş, modelden elde edilen sonuçlar ile aynı şartlarda motor çalıştırılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak modelin doğruluğu test edilmiştir. İki alanlı çevrim simülasyonunda emme, sıkıştırma, yanma, iş, blowdown ve egzoz periyotlarında silindir içi basınç, yanmış yanmamış gaz sıcaklıkları, iş ve ısı kaybı hesaplamaları yapılmaktadır. Boyutsuz model, içerisinde yakıt yanma oranı ve krank açısı arasında ampirik ifadeler bulundurmakta ve temelde Termodinamiğin Birinci Yasası'na dayandırılmaktadır. Yanma, düşük ve yüksek sıcaklıklı olmak üzere iki durumda incelenmiştir. Herhangi bir yanma zamanı için silindir, alev cephesi ile yanmış ve yanmamış bölgelere ayrılmaktadır. Her bölgenin termodinamik dengede ve uniform basınca sahip olduğu kabul edilmiştir. Matematiksel model ile elde edilen motor karakteristikleri üzerinde devir sayısı, ateşleme avansı, eqivalans oram ve sıkıştırma oranı gibi farklı motor çalışma parametrelerinin ve alternatif yakıt olarak etil alkolün etkileri araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda, motor performansı, yakıt-hava kontrol stratejisi, silindir geometrisi ve ateşleme zamanı kontrolü gibi genel dizayn uygulamaları için modelin rahatlıkla kullanılabileceği görülmüştür. Modelin kullanımının anlamlı olduğu ve belirli bir zaman için motor test ünitesinde yapılamayacak kadar çok durum için çalışmaların kolayca gerçekleştirilebileceği ortaya konmuştur. 2004, 136 sayfa Anahtar Kelimler: Buji ateşlemeli motorlar, modelleme, yanma, basınç, motor karakteristikleri

Abstract:
In this study, a mathematical model was established for the fuel-air cycle of a spark ignition engine whose constructive parameters were known, and the validity of the model was tested by comparing the model results with those obtained from running the engine under the same operating conditions. The cycle simulation which has two-zone burnt and unburned combustion model was developed to predict the in-cylinder pressure, burnt and unburned zone temperatures of gases, work done and heat loss during the periods of induction, compression, combustion, expansion, blowdown and exhaust. In the simulation, there are empirical relationships between fuel burning rate and crank angle, and based on the First Law of Thermodynamics. Combustion was studied by dividing into low and high temperature stages. At any instant of time during the combustion, cylinder volume was divided into burnt and unburned zones by thin flame front. Each zone was assumed to be in a thermodynamic equilibrium and to have the same uniform pressure. The effects of engine operating parameters such as engine speed, spark timing, equivalence ratio and compression ratio and ethanol as an alternative fuel on the engine characteristics obtained from the tested mathematical model were investigated. The results of this study showed that the model can be used for general design predictions such as engine performance under various conditions, the air-fuel control strategy, cylinder geometry and spark timing control. The use of model is satisfactory and enables many more conditions to be investigated than would be possible in a given time on the engine test bed. 2004, 136 pages Keywords: Spark ignition engines, modelling, combustion, pressure, engine characteristics