İki Zamanlı Wankel Motoru Çevrim Analizinin Geliştirilmesi

Abstract

Döner pistonlu bir motor çeşidi olan Wankel motorları, günümüzde dört zamanlı çalışma prensibine dayalı olarak üretilmektedir. Bu tezde, dört zamanlı Wankel motorunu iki zamanlı çalışır hale getirme durumu üzerine durulmuştur. İki zamanlı motorun avantajı, şu anda da kullanılan dört zamanlı Wankel motoruna göre daha fazla verim elde etmek olacaktır. Bu tezde motoru iki zamanlı çalıştırmak için, dolgu değişiminin sağlandığı süpürme ve egzoz pencerelerinin konumları ve şekilleri değiştirilmiştir. Bunun için, 3 adet farklı pencere konfigürasyonu, Wankel motorunun gövdesine bağlı kapaklarda olacak şekilde, Wankel motoru geometrisine uygun olarak tasarlanmıştır. Geometrik tasarım aşamasından sonra, motorun termodinamik çevrim analizine geçilmiştir. Pencerelerden dolgu değişimi, yanma odası içi kütle değişimi, yanma odasına ısı girişi ve yanma odasından ısı çıkışının hesabı anlatılmıştır. Bu yöntemler, motorun yanma odası içindeki sıcaklık, basınç, hacim, kütle değerlerini, rotorun dönme açısına bağlı olarak ve her rotor açısı bir adım olarak kabul edilerek, hesaplanmasında kullanılmıştır. Süpürme ve egzoz pençelerinden sağlanan dolgu değişimi, tek boyutlu gaz dinamiği denklemi ilkelerine bağlı olarak kütlesel olarak hesaplanmıştır. Daha sonra, hesap adım aralığının çevrim sonuçlarına etkisi incelenmiştir. Termodinamik analiz sonucunda, yanma odası içindeki basınç, sıcaklık, kütle, hacim değerleri, bir çevrim boyunca, her adım aralığı için, dolgu değişimi, hacim değişimi ve ısı girişi-çıkışı da göz önüne alınarak saptanmıştır. Sonuç olarak motora ilişkin indike ve efektif parametreler elde edilmiştir. Tez sonucunda, motora ve çevreye ait bazı parametrelerin indike ve efektif güç, özgül yakıt tüketimi üzerine etkileri incelenmiştir.

Wankel engine has derived its name from its inventor, Felix Wankel. A type of rotary piston engine, Wankel engines are produced and utilized in various areas according to four stroke cycle principal. In this study, changing the cycle type of four stroke Wankel engine to two stroke cycle has been investigated. With this application, twice the power of Wankel engine could be achieved from the same engine volume. Information about Wankel engines from various sources have been gathered and investigated in detail. The necessary information about dimensions, volume and other geometrical parameters have been calculated and derived by further investigation. Later, in order to provide gas exchange in the cylinder, scavenging and exhaust ports’ locations and shapes have been altered. Three different port configurations, which the ports are located in the engine covers, have been adjusted and designed according to Wankel engine operating principals. After geometrical designing stage, calculations of gas exchange through ports, the mass exchange in cylinder, heat input to the cylinder and heat output from the cylinder have been explained. In further analysis, with taking the gas exchange process, volume change and heat input-output into account; for every step in one cycle, the pressure, temperature, mass and volume inside cylinder have been calculated. From these values, indicated and brake mean effective parameters have been determined. As for results, the effects of different engine speeds, port geometries, charger pressures on imep and bmep have been investigated.