Faz Iıı-b Emisyon Standartlarına Cevap Veren Turbo Dizel Traktör Motorunun 4 Supaplı Silindir Kafasının Tasarımı İle İlgili Teorik İncelemeler Ve Uygulamalar

Abstract

Bu çalışma ile Avrupa Birliği Yoldışı Dizel Motorları Emisyon Standartları olan AB Faz III-B standartına uygun seviyeler elde etmenin radikal bir yolu incelenmiştir. Hedeflenen yol filitre veya katalizör gibi ardıl önlemler yerine emisyonların oluşumlarını frenleyerek hem miktarlarının uygun seviyelere düşürülmesi hem de optimum yanma sağlayarak motor performansının iyileştirilmesidir. Çeşitli yanma odaları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. MR yanma odasının etkilerinin incelenmesi amacıyla vibe fonksiyonu kullanılarak analitik bir model oluşturulmuş ve MATLAB programında optimize edilerek daha önce OTAM laboratuvarında yapılmış deneyler ile karşılaştırılmıştır. Aranan motor performansı ve emisyonları veren parametreler yanma ile doğrudan ilgili geometrilerin tasarımında kullanılmıştır. Yanma odasında döngü oluşumuna imkan veren helisel emme kanalları tasarlanarak döngü oluşumu ve volumetrik verime etkisi olan hava emiş hızı ANSYS CFX programında incelenmiştir. Tasarımın son adımı olarak CATIA programında çizilen silindir kafası, hızlı prototipleme ile üretilmiş, ürünün imalata uygunluğu kontrol edilerek kalıpları ve maçalar tasarlanmıştır. Matematik modelin uygulamada başarılması halinde aynı şartlarda motordan %11,8 daha fazla güç elde ederek NOx emisyonunda %40 ve yakıt tüketiminde %5,5 düşüş mümkün olmaktadır. Yapılan bu çalışma devir sayısı 3000 d/d’yı geçmeyen dizel motorları için elverişlidir. Uygulamalarda sistemlerin maliyetlerini azaltacak bir alternatiftir.

In this study a fundamental way of providing suitable emissions for EU Stage III-B Emission Standards for Nonroad Diesel Engines is investigated. The aim is to avoid the formation of emission during combustion without using indirect precautions like filters or catalysts and to increase the performance of engine by optimizing the combustion. Various combustion chambers are investigated and compared. To research the properties of MR combustion chamber, a mathematical model is constructed and optimized in MATLAB by comparing experimental results taken from tests in OTAM. The determined parameters are used to obtain geometrical design criterias that are directly related to combustion. The swirl effect of helical intake ports and effect of intake air speed on volumetric efficiency is investigated in Ansys CFX. As final step of design the cylinder head modelled in CATIA is formed by rapid-prototype process to be checked for manufacturing, also to be used in mold and core design. The succession of teoritical model in application will bring %11,8 more power, %40 less Nox concentration and %5,5 less fuel consumption in the same working conditions. This study is appropriate for diesel engines that will not overrun 3000 rpm and is an alternative that will reduce total cost of engine systems.