internetsayar

MOTOR KARAKTERİSTİKLERİ, İŞ, GÜÇ VE VERİM

MOTOR KARAKTERİSTİKLERİ:

            Benzin motorlarında gaz kelebeğinin konumunun, bir ölçüde yağ ve soğutucu akışkan sıcaklıklarının sabit tutulduğu deney şartlarında krank mili devrine bağlı olarak güç, moment ve yakıt sarfiyatı değişimlerine motor karakteristikleri veya karakteristik eğriler denir.Motor karakteristiklerinin belirlenmesi motor deneylerinin esasını teşkil eder.

ŞEKİL 75-Bir Motorun Karakteristik Eğrileri
1-) İŞ:

            Belli bir ağırlıktaki yükü bulunduğu yerden, başka bir yere bir mesafe katedilerek götürülmesine iş denilir.

L=G.Y

                                         L=İş....................................(kg.m)
G=Ağırlık...........................(kg)
Y=Yol................................(Metre)

2-) GÜÇ:

            Birim zamanda yapılan işe güç denir.Birimi kg.m/sn’dir. Motorlarda güç standart olarak Horse-Power (HP) kullanılır.

2-a-) Motor Güçleri:

     a-) Maksimum Güç: Herhangi bir benzinli motorun, kısa bir süre içinde üretebileceği en yüksek güce maksimum veya zirve gücü denir.

     b-) Sürekli Maksimum Güç: Benzin motorlarının yatak yükleri ve türlü sıcaklıkları artmadan, sürekli olarak üretebilecekleri güce sürekli maksimum güç denir.

     c-) Ekonomik Güç: Benzin motorlarının en az özgül yakıt harcayarak üretebildikleri en yüksek güce ekonomik güç denir.

     d-) İndike (iç) Güç: Silindirlerin içinden veya piston üzerinden alınan güce indike güç denir. İndike gücü ölçebilmek için, özel olarak yapılmış olan bir indikatör aletine (osilokoba) gerek vardır. İndikatör aleti silindir içindeki basıncı (elektronik olarak) piston kursunun her noktasında ölçer.

ŞEKİL 76-İndikatör İle Çizilen Diyagram

ŞEKİL 77-İndike İş Alanı

            Dört zamanlı bir motorun iç gücü şu formüllerle hesaplanır;

     A - B
Pi= ¾¾¾
H

Pi= Ortalama indike basınç.................kg/cm2
H= Kurs boyu
A= Piston yüzey alanı...........................cm2

                                                   Pi.A.H.n.Z
Ni= ¾¾¾¾¾  B.G. (HP) olur.
2.60.75

              H= Piston yolu (kurs boyu).......................................................m
N= Motorun devir sayısı...........................................................devir/dakika
Z= Silindir sayısı..........................................................................adet
2= Dört zamanlı motor sabiti(iki zamanlıda yoktur.)
60.75= Birim eşitliği için katsayı
Ni= iç güç....................................................................................kg.m/sn
Piston alanı;
D=Silindir çapı.............................................................................cm
1 kg.m/sn=1 B.G. (HP)

P.D2
A= ¾¾¾
4

e-) Efektif Güç (Faydalı Güç): Motordan krank miline aktarılan yararlı iş, silindirlerde üretilen indike güçten küçüktür ve bu güce efektif güç denir. Efektif güç üç metotla elde edilir;

• Prony freni,
• Hidrolik frenler,
• Dinamometreler.

Ne= Ni – Ns

Ne= Efektif güç.............................................................(kg.m/sn) (HP)
Ni=İndike güç................................................................(kg.m/sn) (HP)
Ns= Sürtünmeye harcanan güç.................................(kg.m/sn) (HP)

            Efektif güç veya motor fren gücünü başka bir formülle ifade edersek;

      F.L.n
Ne= ¾¾¾¾
716,2

F=Uygulana kuvvet..................................................................kg
L= Eksenler arası uzaklık............................................................m
N= Motorun devri......................................................................dev/dak.

f-) Mekanik Güç: Mekanik verime ilişkin kayıpları içeren güce mekanik güç denir. Mekanik güç, indike güç ile fren gücü arasındaki farka eşittir.

Ns= Ni-Ne........................................................(kg.m/sn) (HP)

g-) Özgül Beygir Gücü: 1metreküp kurs hacminde üretilen indike güce özgül fren gücü denir. Nis ile sembolize edilir.

       Ni
Nis = ¾¾¾
A.L.N

Nis = Özgül beygir gücü..........................................Hp/Lt
Ni =  İndike güç........................................................BG
A = Piston alanı.........................................................m2
L = Kurs boyu.............................................................m
Z = Silindir sayısı..........................................................adet

h-) Litre Güçleri: Çoğu zaman motor yapımcıları güç/hacim olarak,Hp/dm3 yada Hp/Lt oranlarını kullanırlar.Bu tür güce litre gücü verilir. Nil ile gösterilir.

        Ni                                                      Ne
Nil =  ¾¾¾                                   Nel = ¾¾¾
Vd.Z                                                     Vd.Z

 Nil = İndike litre güç................................................................Hp/Lt
Nel = Efektif litre güç..............................................................Hp/Lt
Vd = Kurs hacmi....................................................................dm3
Z = Silindir Sayısı.......................................................................adet

I -) S.A.E. Beygir Güç: Çoğu zaman otomotiv motorları güçleri yönünden vergilendirilmek ve bazen kıyaslama yapabilmek için S.A.E. beygir gücü kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri’nde Society of Automative-Enginers tarafından elde edilmiş güçtür.

            D2.Z
S.A.E. = ¾¾¾
2,5

S.A.E. = Beygir gücü..................................................Hp
Z = Silindir Sayısı..........................................................Adet
D = Silindir çapı..........................................................cm
2,5 = Sabit sayıdır.

Not: Eşitlik fren ortalama basıncının 4,57 bar ve piston ortalama hızının 5,08 m/s değerlerine göre verilmiştir.

j-) Kitlesel Güç: Motorun bir beygir gücü başına düşen ağırlığına, o motorun kitlesel gücü veya güç ağırlığı denir. Genellikle 3-5 kg. dir.NG ile gösterilir.

        G
NG = ¾¾
Ne

NG = Kitlesel Güç...................................................................Kg/Hp
G = Motorun Ağırlığı.............................................................. Kg
Ne = Faydalı Güç...................................................................Hp

2-b-) Motorun ürettiği güce etki eden faktörler:

Motorların güç hesabı yapılırken, her şeyin normal olduğu düşünülerek yapılır.Ancak bazı nedenlerden dolayı, motor gücüne olumlu veya olumsuz yönde etkileri bulunan hususları da göz önüne almak gerekir.Bu hususlar şunlardır:

• Motorun silindiresi(Kurs hacmi)
• Sıkıştırma oranı
• Hava yakıt karışım miktarı oranı ve sıkıştırma derecesi
• Supapların açılma dereceleri
• Ateşleme zaman ayarı
• Yakıt cinsi
• Motordaki mekanik direnç
• Havada bulunan su (nem) miktarı
• Atmoferik basınç ve havanın sıcaklığı

2-c-) Ortalama Basınçlar:
 
     a-) İndike Ortalama Basıncı: İndike ortalama basınç, genişleme kursu boyunca değişmeyen ve indike güce eşdeğer iş veren basınç olarak tanımlanır.

     b-) Fren Ortalama Basıncı:

Pe = Pi.mm ( kg/cm2)

          Pe = Fren ortalama basınç,
mm = Mekanik verim,
Pi = Ortalama indike basınç,

3-) VERİM:

            Verim; kazanılan değerin, bu değeri kazanmak için harcanan değere oranıdır. m ile sembolize edilir.

     3-a-) Motor Verimleri:

            3-a-1-) İndike Isıl (Termik) Verim:

                Motorların silindirleri içinde üretilen gücün(Ni), yakıtın ısı enerjisine uyan güce(Nth) oranına indike ısıl (termik) verim denir.Termik verim genellikle %20-25 arasındadır.

     Ne
mi = ¾¾
Nth

            3-a-2-) Hacimsel (volumetrik) Verim:

                Emme zamanında silindirlere, normal basınç ve normal sıcaklık ( 760 mm hg ve 15°C ) altında girmiş olan karışımın hacminin kurs hacmine oranına hacimsel verim denir.

          V0                                mv = Volumetrik ( Hacimsel ) Verim
mv = ¾¾                              V0 = Silindire girmiş olan karışım hacmi
Vh                                Vh = Motorun silindiresi (Kurs hacmi)

            3-a-3-) Hacimsel Verimi Arttıran Çareler:

• ·        Motor devrini gereksiz yere yükseltmemek,
• ·        Gaz kelebeği açıklık miktarını ayarlamak ve çift egzoz sistemi kullanmak,
• ·        Egzoz gazlarının daha iyi dışarı atılmasını sağlamak,
• ·        Fazla hava sıcaklığına karşı önlem alınması,
• ·        Yanma odalarının iyi soğutulması,
• ·        Supap ayarlarının, fabrika tarafından belirlenen değerlere uygun olması.

4-) MOTOR MOMENTİ:

            Moment; millere, dişlilere ve tekerleklere uygulanan ve onların bir eksen etrafında dönmelerini sağlayan döndürme ve burma çabasıdır. Momentin birimi ( m.kg)’dir.
Md = F.L

Md = Döndürme momenti.........................................m.kg
F = Uygulanan kuvvet.................................................kg
L = eksenler arası uzaklık.............................................m

4-a-) Motorlarda Momentin Oluşması:

            Yanma sonunda elde edilen yanma sonu basıncı, pistonu A.Ö.N.’ ya doğru hareket ettirirken, bu basıncın tümü krank mili dirseğine etki edemez.

ŞEKİL 78-Yanma Sonundaki Toplam Basıncın Bileşenlerine Ayrılması

            Toplam kuvvet A noktasında bileşenlere ayrılır. Bileşenlere ayrılan (R) bileşkesi, pistonu hareket yönünün aksine gitmeye zorlayan eylemsizlik kuvvetinin karşılanmasında, (F) kuvveti ise piston-segman ve silindir yüzeyleri arasındaki sürtünme kuvvetini yaratması nedeni ile harcanır.(P) kuvveti,  piston kolu ekseni doğrultusunda, krank mili dirseğine etki eder.Bu kuvvet en büyük değere, piston kolu ekseni ile, krank mili ekseninin arasındaki açı 90º olduğu zaman ulaşır.
Bilindiği gibi motor fren gücü;

                 F.L.n
Ne= ¾¾¾¾ HP’dir.       Burada;  F.L=Md olduğunu biliyoruz. O halde;
716,2

                 F.L.n         Md.n                                                   Ne.716,2
Ne = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ HP olur. Buradan Md = ¾¾¾¾¾ m.kg bağıntısı
716,2        716,2                                                          n

yazılır.

Md = Döndürme momenti.......................................................m.kg
Ne = Faydalı güç (Fren gücü).................................................HP
716,2 = Sabit sayı
n = Motor devri..........................................................................dev/dak.

4-a-) Momentin Faydalı Güç İle Karşılaştırılması:

            Motor momenti; motorun devri yükseldikçe azalır.Bunun nedeni dakikadaki devir adedi yükseldikçe emme zamanı kısalır. Silindirlere girecek olan karışım miktarı azalır ve motorun hacimsel verimi düşer.Düşük devirlerde ise, gaz kelebeği açık iken silindirlere daha fazla karışım girebilir.Çünkü emme zamanı daha uzun süre devam eder.

            Moment devirle ters orantılı iken güç devirle doğru orantılıdır.Motordan en fazla momentin elde edildiği, dakikadaki devir adedine rejim hızı denir.Çünkü bu devirde hacimsel verim en yüksek değere ulaşır. Bundan sonraki devirlerde sürtünme kayıpları artar ve emme zamanı kısalır.

                Motor devri 3500 dev/dak’yı geçtiğinde güç azalmaya başlar. Çünkü hacimsel verim azalır ve sürtünmeler artar.
Düşük devirlerde, moment daha yüksek olduğu gibi devir yükselince de fazla düşmez. Çünkü silindir çapları ve supaplar daha büyük olduğu için silindirlere daha fazla karışım alınarak hacimsel arttırılır.
Diğer tarafta kurs boyu kısa olduğu için, piston ve segman sürtünmesine karşı harcanan güç daha fazla olur.