Dizel Motor Yağlama Sisteminde Değişken Debili Paletli Pompa Modellemesi Ve Simulasyonu

Abstract

Günümüzde insan sayısının ve makinlerin artmasına paralel olarak enerji ihtiyacı da hızla artmaktadır. Bütün mühendislik sistemlerinde harcanan enerjinin azaltılması ile sistemlerin daha az enerji ile aynı işi yapabilmesi bir çok araştırmacı ve mühendisin önemli bir çalışma alanını oluşturmaktadır. Bu mühendislik sistemlerinden bir tanesi de dünya üzerinde bir çok araçta kullanılan dizel motorlardır. Yeni nesil motorlar üzerinde daha az yakıt tüketimi sağlamak üzere çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Ancak dizel motorların performansları da çok önemli olduğu için yakıt tasarrufunda yapılan geliştirmelerin motor performansına olumsuz yönde etkilememesi gerekmektedir. Geleneksel sabit debi veren yağ pompaları çok fazla yakıt tüketimine sebep olmaktadır. Diğer taraftan değişken debi verebilen yağ pompaları hem sistemin gerektirdiği yağ debisini sağlayabilmekte hem de daha az enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Ancak değişken debili pompalar geleneksel sabit debili pompalara göre daha kompleks geometrilere sahip olduğu için tasarımı çok daha zordur. Bu tezin konusu olan değişken debili paletli pompaların karakteristiği kullanılan yayların yay sabiti, yağ özellikleri gibi önemsiz görünebilecek parametrelerden etkilenerek tamamen değişmektedir. Yapılan her değişikliğin veya yeni bir tasarımda sistem parametrelerinin performansa etkisini görmek için test yapmak çok maliyetlidir ve neredeyse imkansızdır. Birçok mühendislik sisteminde olduğu gibi üç boyutlu analiz programları değiken debili pompaların akışkan analizlerinde de kullanılmaktadır. Ancak üç boyutlu analiz programlarından çıkacak sonuçların kalitesi yapılan ağlama kalitesine bağlıdır. Paletli pompalar karmaşık geometriye sahip olduklarından iyi ağlama (meshing) yapılabilmesi büyük uğraşlar gerektirmektedir. Bu tezde değişken debili bir paletli pompanın tek boyutta MATLAB/SIMULINK programı kullanılarak modellemesi konusu ele alınmıştır.

In global life the energy consumption is rising up rapidly due to the remarkable increase in the number of people and machines. In today’s world reducing energy consumption in all engineering systems is an important field of study. Following this trend one of the main researches on diesel engines is covering the reduction of fuel consumption. This can be achieved by improving the engine subsystems performance. Recent studies have shown that conventional oil pump has a great influence on fuel consumption. It is found that especially using variable displacement oil pump (VDOP) contributes to the decrease on fuel consumption. However variable displacement oil pumps have more complex geometries and operation principle therefore design of a VDOP is quite difficult. In vane pump, even the smallest designing parameters i.e. spring stiffness have great influence on the pump’s performance. Performing the tests for every design parameter is not possible or practical. 3D CAE tools offer a good solution in achieving comparable results with real world performance; however, modelling of the pump in 3D CAE tools is not quite fast in obtaining simulation results. In addition too long simulation times and effort in 3D modelling, precision of results obtained from 3D tools mostly dependent on the meshing quality. On the other hand 1D analysis is being widely used as it supports engineering systems with quicker and reasonably precise results. Sub-parts of the VDOP can be listed as followings: Hydraulic set with control ring and rotor, restrictor, spool valve system with regulation spring. This thesis basically consists of one dimensional modelling of all sub-parts of the VDOP. The VDOP has been modelled using MATLAB/ SIMULINK.