Yanma Odası Tasarımının Dizel Motor Gürültüsüne Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Gün geçtikçe gelişen teknolojiye paralel olarak artan beklentiler, motor üreticilerini daha yeni tasarımlar yapmaya ve ürettikleri motorları rekabet koşulları da dikkate alındığında performans, emisyon, yakıt tüketimi, titreşim, gürültü vb. birçok parametrede en iyisini yapmaya zorlamaktadır. Dizel motorlarda yanma mekanizması tüm bu parametreleri etkileyen en önemli etken olduğu için yapılacak yenilikler yanma odası tasarımının veya püskürtmenin değiştirilmesiyle mümkün olmaktadır. Bu tez kapsamında ilk olarak ses, titreşim ve dizel motorlarında yanma odaları ile ilgili genel bilgiler verilmiştir. Ardından, dizel motorlarında titreşim ve gürültünün oluşmasına sebep olan kuvvetler anlatılmış ve mevcut motorlar için bu kuvvetlerin büyüklükleri hesaplanmıştır. Dizel motor titreşim ve gürültüsünün bileşenleri ve bu bileşenlerin azaltılma yolları anlatılmıştır. Tezin deneysel kısmında ise Stage III emisyon düzenlemelerini karşılamak üzere tasarlanmış MR-1/V2 yanma odalı dizel motorun klasik ω tipi yanma odalı dizel motorla titreşim ve gürültü yönünden karşılaştırılmaları yapılmıştır. Bunun için İTÜ OTAM’da bulunan yarı-anekoik odada farklı devir sayıları, farklı yükler ve farklı tahrik mekanizmalarıyla dört silindirli bu iki motorun titreşim ve ses gücü seviyeleri ölçülmüş ve indikatör diyagramları çıkartılmıştır. Bu alınan ölçümlerle hangi tasarımın hangi yönünün daha iyi olduğu, hangi frekans aralıklarında titreşimin ve gürültünün daha baskın olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, elde edilen indikatör diyagramları MATLAB’de hazırlanan bir algoritmayla frekans eksenine dönüştürülmüş ve hangi frekanslarda hangi basınçların daha etkin olduğu incelenmiştir. Son olarak da deneylerde elde edilen indikatör diyagramları, titreşim ve ses gücü seviyeleri frekans eksenine dönüştürülmüş ve yine MATLAB’de hazırlanan bir algoritmayla 1/3 oktav bant aralığına çevirilerek gürültü ve titreşim transfer mekanizmaları elde edilmiş ve iki motor için bu değerler karşılaştırılmıştır.

The increase of expectations due to technological developments forces engine producers to make new and better designs in terms of performance, emission, fuel consumption, vibration, noise etc. Since the combustion mechanism of diesel engines is the predominant factor affecting these parameters, innovations are possible with changes on combustion chamber design and injection system. In this thesis, firstly general information is given about sound, vibration and combustion chambers of diesel engines. After that, the forces which cause vibration and noise in diesel engines are explained and these forces are calculated for available engines. Components of diesel engine vibration and noise and attenuation methods of these components are explained. In the experimental part of the thesis, comparisons for vibration and noise are made between two engines which have different types of combustion chamber design. One of the combustion chambers is MR-1/V2 which was developed to meet the Stage III emission regulations and the other is classical ω type combustion chamber. The experiments were made in the semi-anechoic chamber in İTÜ OTAM and repeated for different rpms, different loads and different drive mechanisms and vibration and sound power levels and indicator diagrams of two different four cylinder inline engines were obtained. This obtained data shows which design has better results and the reasons for these results and on which frequency range vibration and noise is more dominant. Besides, obtained indicator diagrams were converted to frequency domain with an algorithm in MATLAB and the dominance of pressure of both engines according to the frequency range is investigated. Finally, indicator diagrams, vibrations and sound power levels obtained in the experiments are converted to 1/3 octave band with an algorithm in MATLAB and noise and vibration transfer functions were obtained and these functions were compared for these engines.