Faz Iıı-b Emisyon Standardına Cevap Veren Dizel Traktör Motorunun Tasarımı İçin Gerçek Çevrimin Matematik Modellenmesi Ve Optimum Yanma Kanununun Belirlenmesi

Abstract

Karayolu araçların yanı sıra yol dışı kullanılan hareketli makinelerin, traktör ve diğer ziraat tipi araçların pazarında mevcut olan yüksek rekabet, kullanılan motorların hızla geliştirilmesini ve yüksek performans, düşük emisyon değerlerini sağlayacak yöntemlerin bulunmasını gerektirmektedir. Bu çalışmaya, TÜMOSAN fabrikasında üretilen 4 silindirli 95 BG’deki turbo dizel traktör motorunun araç performansının arttırılması, emisyon değerlerini Stage (Faz) IIIB standartları sınır değerlerine ulaştırılması, motor gürültü seviyesinin azaltılması, yakıt ekonomisinin iyileştirilmesi için İTÜ-OTAM işbirliği ile TEYDEB projesi olarak başlatılmıştır. Bu proje kapsamında geliştirilmesi öngörülen yeni nesil traktör motorun “Yanma Kanununu” belirleyen Vibe fonksiyonu, termodinamiğin I. Kanunu, ideal gaz ve piston hareketine bağlı olarak silindir hacminin değişimi denklemleri esasında oluşturulmuş dizel motorların gerçek çevriminin matematik modeli oluşturulmuştur. Bu modele uygun MATLAB programında algoritma geliştirilmiştir. Oluşturulan modeldeki hesaplarda, geliştirilmiş NO emisyon hesap yöntemi ve mekanik verim yöntemi kullanılarak daha gerçekçi sonuçlara ulaşılmıştır. Bu modelden yararlanarak motorun indike ve efektif büyüklükleri, azot oksit ve gürültü emisyon değerleri hesaplanmış ve teorik incelemelerle “Optimum Yanma Kanunu” (bu yanma kanunu Prof. Dr. Rafig MEHDİYEV patentli MR Proses diye adlandırılan yanma mekanizması ile sağlanmaktadır.) belirlenmiş, yeni nesil motorun hedeflenen Faz IIIB egzoz gaz emisyon standardını sağlayacak performans ve emisyon değerlerinin seviyesi yakalanmıştır. Gerçek termodinamik çevrimin hesap sonuçlarına dayanarak motorun yanma odası, yakıt püskürtme sistemi, turbo şarj, ara soğutucu seçim hesapları yapılmış ve motorun dayanaklılık durumu değerlendirilmiştir. Firmanın hedeflerini karşıladığı düşünülen bu proje TÜMOSAN firması tarafından 2008 tarihinden itibaren programlarına dahil edilmiş ve TÜBİTAK destek süreci ile birlikte bu projenin uygulamasına geçilmiştir.

Market competition at road vehicles as well as non-road mobile machineries such as tractors and the other agricultural type of vehicles forces the producers to develop the engines rapidly, find new methods in order to get low emissions from the exhaust. This study is started with ITU-OTAM cooperation and TEYDEB project aiming to increase the engine produced by TUMOSAN performance and fuel efficiency, decrease the limits proposed by EU Stage IIIB emission standards and the noise emission. Within the study, a mathematic model of the TUMOSAN diesel engine’s actual cycle is formed based on the Vibe equation which is used to determine “the combustion law”, first law of thermodynamic, ideal gas equation, equation for change of cylinder volume by piston movement to carry out the optimization studies on the engine. An appropriate algorithm is improved for the model at MATLAB programme. These calculations include extended methods of calculation of NO formation and mechanic efficiency aiming to achieve more real results. Using this model, engine’s indicated and efficiency values, oxide of nitrogen and noise emission were calculated. After the theoretical investigations, “Optimum Combustion Law” (this combustion law is provided by Prof.Dr. Rafig MEHDIYEV’s patent of combustion mechanism denominated as MR Proses) was determined for this engine. Newly developed engine performans and emisssion values which must answer the limits proposed by EU Stage IIIB emission standards were calculated. Depending on the resuls of the actual thermodynamic cycle, calculations are made to determine the combustion chamber model, fuel injection system, turbo charger, intercooler and engine’s durability situation is reviewed when the optimum combustion law is applied. Since it is thought that this project meets the company’s demands, TUMOSAN included this project in its programme beginning from year 2008 and carried out this project by the support of TUBITAK.