Yüksek devirli, çok supaplı gemi diesel motorlarının termodinamik modellemesi ve deneysel incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada amaç, dizayn edilmiş bir Diesel motorun değişik motor hızlarında (devirlerde), bilgisayar yardımıyla termodinamik simülasyonunu sağlamak ve motor test istasyonunda ölçümü yapılan değişik termodinamik parametrelerle, teorik hesaplamalarda bulunan değerleri karşılaştırmaktır. Çalışmada SAĞ tarafından geliştirilen ve Diesel motorların emme ve egzost periyodlarında türboşarjerlerde, emme ve egzost manifoldlarında ve silindirde oluşan zamana bağlı gaz akımım "homentropik olmayan akım modeli" ile simule eden bir bilgisayar programı kullanılmıştır [1]. Program silindirde, emme ve egzostun çok supaplı yerleşimine uygun hale getirilmiştir. Bir emme ve egzost supapryla başlayan yerleşim, çalışmada üç emme, üç egzost supapını kapsayacak şekilde geliştirilmiştir. Bu gelişmeler, kaynak araştırmasıyla birlikte Bölüm 2'de ele alınmıştır. Bölüm 3'te ise modelleme teorisi açıklanmıştır. Modelleme teorisi, Diesel motorların emme ve egzost manifoldlarında meydana gelen gaz akımının zaman bağlı tek boyutlu ve gaz zerrecikleri arasında değişken antropiye sahip olarak dalgalar halinde ilerlediği düşüncesine dayanmaktadır. Süreklilik denklemi, momentum denklemi ve genel enerji denkleminden hareket ederek elde edilen lineer olmayan, hiperboük kısmi differansiyel denklemler, sınır koşullan teorilerinden de yararlanarak karakteristikler yöntemi ile çözülmektedir. Bölüm 4'te ölçüm tekniği ve rodaj deney düzeneği tanıtılmaktadır. Bölüm 5'te ise geliştirilen bilgisayar programı anlatılmaktadır. En yüksek devri 1900 devir/dakika olan ve 2800 KW güç üretebilen (MTU 538)'un teknik özellikleri Bölüm 6'da verilmektedir. Bölüm 7'de teorik ve deneysel bulgular, Bölüm 8 'de ise elde edilen sonuçlar ve öneriler sunulmuştur. Çalışmayı bir araya toplayabilmek için bilgisayar programlan, giriş dosyalan, simülasyon sonucu, çizdirilen grafikler ve elde edilen sonuçlar EK'lerde verilmiştir.

Diesel engines have been used in the industry and in transportation as power sources. In order to compete with the other power sources, the Diesel engine manufacturers have looked for ways to come up with optimal sizes, to generate more power. Great deals of effort put to reducing the initial cost, reducing the maintenance and the operating costs and production of high performance engines with the lower specific fuel consumption. Today, environmental concerns and standards play an important role in every aspect of industry as well as transportation. Extensive research and development work on high speed, supercharged and modular Diesel engines are still under progress. As the high speed, turbocharger Diesel engines get more and more modular each day, concerns like the geometry, combustion chamber give the least damages to the environment. Optimum fuel spraying and combustion phenomena, reduced emission of NOx, CO, increased combustion efficiency and well-designed intake and exhaust systems present the big importance in the research and development Activities Marine Diesel Engines. By changing the construction of Diesel engines and the shape of cylinders, increasing or decreasing the number of valves, automatic control of the fuel spraying system, researchers accomplish the most effective burning. This will help to achieve both the optimum power output and the compliance with the environmental standards. The experimental methods used in the design of Diesel engines, prototype production and testing, all contribute to the time and money consumption. In addition to the experimental methods, reliable simulation programs used as time saving tools in the engine design. CAD/CAM and CAE methods allow to inspect and evaluate in detail components that make up the engine and the effects of changes in the design parameters on the engine. As well all known, in the Diesel engines, inlet and exhaust are achieved through valves. In this study, the changes in operational parameters of marine Diesel engines of multivalve arrangements researched. Also their effects on changes of gas dynamics in cylinder, inlet and exhaust manifold pipes observed. The researchers through, the use of multiple valves will certainly increase the intake flow capacity, but there are some compelling reasons as well, such as the reduction of temperatures and thermal stresses on the valves and reduced valve-gear stresses at a given piston speed.