Bir Ağır Hizmet Dizel Motorununun Gerçek Zamanlı Yağ Tüketiminin Ölçülmesi

Abstract

İçten yanmalı motorlarda, yağ tüketiminin ölçülmesi emisyon regülasyonları, ürün geliştirme süreci ve müşteri memnuniyetleri açısından büyük önem kazanmaya başlamıştır. Ancak yağ tüketiminin doğru ve hızlı ölçülmesi karmaşık bir iştir. Yılardır konvansiyonel metotlarını, etiketleme metotlarını ve teorik modelleme metotlarını içeren farklı ölçüm teknikeri geliştirilmiştir. Bu tekniklerden konvansiyonel metotlar, belirli şartlarda uzun süre çalışan motordaki yağın kütlesel veya hacimsel olarak ölçülmesi esasına dayanmaktadır. Kolay uygulanabilir bir metot olmasına rağmen uzun süreli çalışmalar gerektiren ve sonuçlarındaki hasiyeti düşük bir metottur. Bir diğer deneysel ölçüm tekniği ise içine tanımlayıcı bir madde katılan yağın, egzoz gazından izlenmesi yöntemidir. Bu metot kısmen daha komplike olmasına rağmen hızlı ve doğru sonuçlar almak mümkündür. Ayrıca bu metot ile gerçek zamanlı yağ tüketimi ölçümleri alınabilmektedir. Teorik modelleme ise bir takım kabuller ve tahminler ile motorun modellenmesi ve kısa sürede motorun yağ tüketimi hakkında bilgi edinilmesini sağlar. Bu tez çalışmasında hızlı ve doğru yağ tüketimi ölçebilmek için sülfür izleme metodu kullanılmıştır. Bu amaçla quadrupol tip kütle spektrometresi ile egzoz gazındaki sülfür dioksit konsantrasyonu gerçek zamanlı olarak analiz edilmiştir. Ayrıca metodun gerekliliği olan yüksek sülfürlü yağ ve düşük sülfür oranlı yakıt kullanılmıştır. Test motorunun değişik hız ve yüklerini kapsayan yağ tüketim haritası çıkarılmıştır. Ayrıca, test motoru AVL Glide programı ile de modellenerek yağ tüketimi hesaplanan test motorunun teorik sonuçları deneysel olarak elde edilen yağ tüketim sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

Lubricant oil consumption measurement of internal combustion engines is getting great importance due to stringent emission regulations, development process, and customer satisfaction. However, accurate and fast measurement of oil consumption is very complicated task. Over the years, different techniques including conventional methods, tracer methods and analytical prediction methods have been developed. Conventional methods are based on mass or volume measurement of lube oil before and after a long engine running under defined conditions. Although these methods are easy to operate, require long periods of engine running and provide low accuracy results. Other experimental technique is tracer methods that include the measurement of tracer material in the exhaust gas due to consumed oil. These methods are complicated but results are very fast and precise. Moreover, real time oil consumption measurement is possible. Analytical prediction methods present idea about oil consumption in short time via using some assumptions and estimations. In order to achieve fast and accurate oil consumption, tracer method was used in this study. Therefore, high sulfur content lubricant oil and low sulfur content fuel was used on a heavy-duty diesel engine. A quadrupol mass spectrometer was employed to analyze the sulfur dioxide concentration of the exhaust gas in real time. Engine mapping of oil consumption of a heavy duty diesel engine over speed and load was executed and experimental results were compared with AVL Glide analysis, which is a theoretical oil consumption prediction program.