Silindir İçi Deformasyonun Yağ Tüketimi Üzerine Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Silindir içi deformasyonlar, içten yanmalı motorlarda yağlama ve segmanların silindir içine oturmaması gibi problemlerden dolayı yağ tüketimini etkilediği bilinen bir gerçektir. Bu nedenle, yağ tüketimi üzerinde etkili olan silindir içi deformasyonlarının belirlenmesi ve anlaşılması oldukça önem arz etmektedir. Güç silindir sistemlerinin kendine özgü zorluklarından ve test için gereken zamanın ve yüksek meblağlardaki masraflarından dolayı, mühendislerin kendi tasarımlarının eniyileme çalışmalarını ve bunun için gerekli olan bilgisayar ortamındaki analitik ekipmanlardan yararlanmalarını bir ihtiyaç haline getirmiştir. Bu durum, silindir içi deformasyonların ve bunun sonucunda yağ tüketiminin karakteristik özelliklerini, sebeblerini ve bunların altında yatan mekanizmayı ileri düzeyde anlamayı gerektirmektedir. Bahsi geçen bu analitik model, güç silindirlerin performanslarını önceden hesaplamanın yanında sistemin hata mekanizmalarını da önlemek için de kullanılmaya imkan sağlamalıdır Bu çalışmada, bir dizel motor için yağ tüketim modeli oluşturulmuştur. Piston rijitliği, yağ tüketimi modeli için önemli bir parametre olduğu için, çalışma koşullarındaki değerlerini bire bir yansıtması için; test şartları bilgisayar ortamında simüle edilip yağ tüketimi modeline girdi olarak yerleştirilmiştir. Silindir içi deformasyonlar, motorun çalışma şartlarına göre bilgisayar ortamında analizi yapılarak, düz silindir, deforme olmuş silindir ve onun değişik sıklıkdaki şekilleri analiz sonucunda ayrı ayrı elde edilmiştir. Bu şekillerdeki silindirler, yağ tüketimi modeline girilerek sabit rejim çalışma noktalarında incelenmiş ve etkileri karşılaştırılmıştır. Yapılan simülasyonlarda ölçülen silindir içi basınç eğrileri kullanılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda deforme olmuş silindirin değişik sıklıklarda farklı olarak, yağ tüketimi üzerinde farklı etkileri gözlenmiştir.

It is a well-known fact that cylinder bore deformations in engine operation involves a number of problems in terms of lubrication, and the deterioration of piston ring conformability to the bore, in particular, increases the lubricating oil consumption (LOC). Therefore, identification and understanding of bore distortion influencing oil consumption has been an important subject. The inherent complexities in power cylinder system and large amount of testing cost and time necessitates analytical tools which enables engineers to optimize their design prior to any prototype build and testing. This requires the advancement of the understanding of the characteristics, sources, and driving mechanisms of cylinder bore distortion, consequently oil consumption. In this study, analytical lubricating oil consumption model was established for a diesel engine. Piston stiffness was determined as an important input for the oil consumption model and stiffness calculation test-rig is simulated. Also, bore distortion finite element analysis was performed in the engine operating conditions for identifying the distorted bore and its Fourier coefficients which give the deformed bore orders in order to investigate the influences on oil consumption. In addition to distorted liner shape, straight liner and from order 0 to order 4 shape liners which are thought significant for LOC are used as an input in the oil consumption model at certain steady state operating conditions. Measured pressure curves were used for the analyses. Consequently, bore distortion is found to be an effective parameter on oil consumption.