Aşırı doldurmalı bir dizel motorunda ara soğutmanın motor performansına etkileri

Abstract

ÖZET Anahtar kelimeler : Turbo doldurmalı dizel motor, volümetrik verim, arasoğutma, arasoğutucu, motor performansı ve parametreleri. İçten yanmalı motorun efektif gücü, motorun ağırlık ve hacmini değiştirmeden, gerekli yakıt ile birlikte motor tarafından emilen hava dolgusunun miktarını arttırmakla yükseltilebilir. Aşırı doldurma, motorun emiş yeteneğini ve dolayısıyla pistonlara etkiyen ortalama efektif basıncı ve doğrudan bununla ilişkisi olan volümetrik verimi arttırmanın en etkili yollarından biridir. Motor performansı artarken, kirletici egzoz gaz emisyonları ve bir ölçüde gürültü kirliliği azaltılmaktadır. Türbo doldurma, egzoz gaz türbini ile döndürülen kompresörde sıkıştırılmış ve oksijen miktarı arttırılmış dolgu havasını yanma odasına göndererek, motor çıkış gücünü arttırmayı amaçlamaktadır. Dolgu havasının kazandığı hız ve basınçtan dolayı sıcaklığı artarak yoğunluğu azalır. Motor emme manifoldu ile türbo doldurma arasına yerleştirilen arasoğutucu (intercooler) vasıtası ile dolgu havası soğutularak sıcaklığı ve basıncı azaltılmaktadır. Soğutma,aynı derecede, sıkıştırma başı sıcaklıklarının, dolayısı ile genel sıcaklık seviyesinin yükselmemesi için de gereklidir. Çalışma prensibi olarak ısı eşanjörlerine benzeyen arasoğutucu, araçlarda genellikle radyatörün önüne monte edilmektedir. Dolgu havası nı hava ve su ile soğutan tipleri mevcuttur. Seyir esnasında, seyir rüzgarı da soğutmaya yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada, türbokompresörlü ve arasoğutuculu bir dizel motorunda arasoğutmanın motor performansına olan etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, Otosan AŞ, Ford Cargo İntercooling motoru test motoru olarak kullanılmıştır. Motor, deneysel çalışmalar esnasında arasoğutuculu ve arasoğutucusuz olarak test edilmiş vesonuçlar kaydedilmiştir. Deneyler esnasında su soğutmalı ısı değiştiricisi kullanılmıştır. Çalışma sonuçları, arasoğutmanın türbo doldurmak motorun performansım belirgin şekilde iyileştirdiğini göstermektedir. Yakıt püskürtme avansının değişmesiyle, bu iyileşmenin devam ettiği gözlemlenmiştir. Motorun en önemli karakteristiklerinden olan özgül yakıt sarfiyatı, volümetrik verim, efektif güç ve verim gibi parametreler olumlu yönde etkilenmiştir. Testler sonucu elde edilen veriler, bilgisayar programı kullanılarak analiz edilmiş ve sonuçlar grafik ve tablo olarak verilmiştir.

EFFECTS OF INTERCOOLING ON PERFORMANCE OF A TURBOCHARGED DIESEL ENGINE SUMMARY Key words : Turbocharged Diesel Engine, Volumetric Efficiency, Intercooling, Intercooler, Performance of Engine and Parameters. Improved fuel economy has to be achieved within cost constraints and due account also has to be taken performance, styling, emissions requirements, reliability and maintability. Increasing motor vehicles used, worsening traffic intensity in cities and decreasing oil reserves in earth causes oil prices to rise from day to day. The reasons for a new design, such as fuel economy, size, weight and cost in proportion yo out put, reliability and durability, are being improved each year (4). The emphasis on fuel conservation in the 1970 's stimulated the use of supercharging (or turbocharging) to improve the fuel economy of those diesel engines that run at or near full load for long periods of time. This category includes marine, stationary and heavy-road vehicle engines. By improving structural desing; many engines in these services are supercharged to high mean effective pressure, often accompanied by reduced piston speed, with resulting improved mechanical efficiency. With turbocharging, air is compressed in a compressor driven by an exhaust gas turbine; the purpose is to increase the power out put of the engine. The performance of a turbocharged diesel may be improved by lowering its inlet air temperature which has been increased by compression in the turbocharger. A charge air cooler (some times termed intercooler or aftercooler) placed between the turbocharged and theinlet ports to the engine cylinders can accomplish this. With charge air cooling, the density of the inlet air is increased, causing an increasse in cylinder changing with higher change density, oxygen content is higher, this making it possible either to burn more fuel or make combustion more complete. A compromise combines both advantages and allows the combustion process to start at a lower temperature thus decreasing peak temperature and pressure (37). In vehicles, a charge air cooler system mounted in front of the radiator. In air-to- water charge cooling the compressed air is cooled in a heat exchanger either separate from or built into the intake manifolt. In air-to air charge coolers, the lower- temperature ambient air is utilized directly for cooling rather than using engine coolant as the intermediate system. During move for vehicles, the coolant must be the atmosphere and space ( 7). Whether it is used depend on space, weight, cost and availability of a suitable cooling medium. The result in practice in that intercooling is more often used in the larger and more expensive passenger cars and is used more widely in heavy wehicles. The purpose of this thesis is to study the effects of intercooling on performance parameters of a turbocharged diesel engine. For this aim, a four-stroke, direct- injection, six cylinder, turbocharged, intercooling diesel engine was selected as test engine. First, this engine was tested as equipped with a water-cooler intercooler, at different speeds and loads conditions. Then, this engine was again tested without intercooler at the same conditions. The test data of the both cases were analysed by used a computer programme and the results were compared as diagrams. The experimental and computational results show that, intercooler greatly affects performance parameters of a turbocharged diesel engine.