İçten Yanmalı Bir Motorun Dinamik Modellenmesi Ve Analizi

Abstract

Bu çalışmada içten yanmalı bir dizel motor; ana parçaları, güç aktarma organlarının bir kısmı ve aksesuarlarıyla, fiziksel motorun titreşim karakteristiğini en iyi şekilde temsil edebilecek biçimde sonlu elemanlarla dinamik olarak modellenmiştir. Tüm montajda kullanılan modelleme yönteminin doğrulanması için motor montajı içinden rastgele bir parça seçilerek titreşim karakteristikleri incelenmiş; sayısal modelden hesaplanan doğal frekansları ve mod şekilleri, aynı parçaya yapılan modal test sonucunda elde edilen cevaplarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda modelin, gerçek parçayı yeterince iyi temsil ettiğine karar verilmiştir. Daha sonra doğruluğundan emin olunan yöntemle motorun kalan parçaları modellenmiş ve gerçek montaja uygun şekilde birleştirilmiştir. Elde edilen dinamik motor modelinin çalışması simüle edilmiş, bunun için motor çalışırken parçalara uygulanacak olan kuvvetler hesaplanarak, doğru komponentlere uygulanmış ve motor kulaklarından ivme cevapları alınmıştır. Tüm motor montajı modelinin de doğru cevapları verip vermediğinin öğrenilmesi için aynı motora dinamometre üzerinde fiziksel testler yapılarak modeldekine benzer lokasyonlardan ivme verileri toplanmış ve değerler, sayısal modelden hesaplanan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. İvme değerlerinin karşılaştırılmasından, fiziksel motorun titreşim karakteristiğini oldukça iyi yakınsayan bir sayısal model elde edildiği sonucuna varılmıştır.

In this thesis, an internal combustion engine, together with some gearbox components and all accessories, is dynamically modeled with finite elements to most correctly represent the vibrational characteristics of the actual engine. To ensure a correct modeling strategy, before modelling of the entire engine, an arbitrary component is chosen, modelled and dynamic characteristics, namely natural frequencies and mode shapes, are calculated. The calculated values are then compared to the actual values, obtained from the modal testing of the physical counterpart of the modeled component. The results are found satisfactory and it is decided that the model represents the physical part well enough and the modeling strategy is correct. After that the rest of the engine components are modeled using the same strategy and the parts are connected according to the actual assembly. The running of the engine is then simulated on the engine dynamic model. To achieve this, the loads that would be applied on the engine while running are calculated from kinematic formulations and the calculated loads are applied on their respective components. After the analysis engine mount accelerations are obtained. To validate the results, the physical engine is run in a dynamometer and actual engine mount accelerations are measured. The comparison of the acceleration results from the analysis and the test verifies that the model and the analysis are accurate enought to adequately represent the vibration characteristics of an actual engine in running condition.