Buji ile ateşlemeli tek silindirli bir motorda krank-biyel ve rhombic hareket mekanizmalarının termodinamik olarak karşılaştırılması

Öz

İçten yanmalı motorlarda güç bir milden alınmakta ve motor hareketi bu milin açısal hareketi ile tanımlanmaktadır. Bu hareket krank mekanizmalı motorlarda krank açısı adını alırken rhombic mekanizmalı motorlarda dişli açışını ifade etmektedir. Bu çalışmada, buji ile ateşlemeli dört zamanlı tek silindirli bir motor için krank hareket mekanizması ile buna alternatif olabilecek rhombic hareket mekanizmasının termodinamik olarak karşılaştırılması yapılmıştır. Hem rhombic hem de krank mekanizmasında maksimum silindir basıncı 371^o’de elde edilmiştir. Krank mekanizmalı motorda maksimum silindir basıncı 63,1 bar iken rhombic mekanizmalı motorda maksimum silindir basıncının 64,5 bar olduğu görülmektedir. Rhombic mekanizmalı motorda bir çevrimde silindir duvarından kaybedilen ısı miktarı 15,27 J iken bu değer krank mekanizmalı motorda bir çevrim için 13,68 J olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Termodinamik analiz,rhombic-hareket mekanizması,krank mekanizması,buji ile ateşlemeli motor,Wiebe fonksiyonuTermodinamik analiz

Thermodynamic comparison of crank-drive and rhombic-drive mechanisms for a single cylinder spark ignition engine

Öz

In internal combustion engines, power is taken from a shaft and motor movement is defined by the angular motion of this shaft. This movement refers to the angle of the gear in rhombic drive mechanism engines while taking the name of the crank angle in crankshaft engines. In this study, thermodynamic comparison was performed in a single cylinder, four-stroke spark ignition engine with crank-drive and alternative rhombic drive mechanisms. Maximum cylinder pressure was obtained at 371º for both rhombic drive and crank mechanism. The maximum cylinder pressure of the crank mechanism is 63.1 bar while the maximum cylinder pressure of the rhombic drive mechanism is 64.5 bar. While in the rhombic drive mechanism engine, the amount of heat lost from the cylinder wall is 15.27 J in one cycle, this value is calculated as 13.68 J with a crank mechanism for a cycle.

Anahtar Kelimeler

• Spark ignition engine,thermodynamic analysis,rhombic-drive mechanism,Wiebe function

Kaynakça

1. Solmaz H., Dört Silindirli Dört Zamanlı Bir Dizel Motorunun Dinamik Modeli Ve Titreşimlerinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2014.
2. Öztürk E., İçten Yanmalı Motorlarda Titreşimlerin İncelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 51-55, 2011.
3. Arabacı, Emre., A Novel Extended Expansion Engine Mechanism. International Journal of Automotive Science and Technology 2 (2): 16-23.
4. Boysal A., and Rahnejat, H. Torsional vibration analysis of a multi-body single cylinder internal combustion engine model. Applied Mathematical Modelling, 21: 481-493, 1997.
5. Rahnejat H., Multi-body dynamics: vehicles, machines and mechanisms. Professional Engineering Publishing, SAE, London, 1998.
6. Wang R., A Study of Vibration Isolation of Engine Mount System. M.Sc Thesis, Concordia University, 25-74, 2005.
7. Heisler H., Advanced engine technology. Arnold Press, London, 79-135, 1985.
8. Hartog J.P.D., Mechanical Vibrations 3rd edition. McGraw-Hill, USA, 100-165, 1947.

9. Song Z., A Dynamics model for automotive diesel engines. Ph.D. Thesis, University of Wisconsin, Madison, 5-68, 1991.
10. Kim M., Friction force measurement and analysis of rotating liner engine. Ph.D. Thesis, The University of Texas, Austin, 2005.
11. Taylor C., Engine Tribology. Elsevier Science Publishers, B.V.J., 1993.
12. Drew, S. J., Hesterman, D. C., & Stone, B. J. (1999). The torsional excitation of variable intertia effects in a reciprocating engine. Mechanical systems and signal processing, 13(1), 125-144.
13. Shendage D.J., Kedare S.B., Bapat S.L., An Analysis of Beta Type Stirling Engine With Rhombic Drive Mechanism, Renewable Energy, 36: 289–297, 2011.
14. Finkelstein T., Allan J. O., Air Engines, The American Society of Mechanical engineers, New York, 2004.
15. Walker G., Stirling Engines, United States by Oxford University Press, 1980.
16. Erol D., Düşük Sıcaklık Farkıyla Çalışan Bir Stirling Motorunun Tasarımı ve İmalatı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2009.
17. Çınar C., Gama Tipi Bir Stirling Motorunun Tasarımı, İmali ve Performans Analizi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2001.
18. Çınar C., Aksoy F., Okur M., Rhombic Hareket Mekanizmalı Bir Stirling Motorunun Tasarımı, İmalatı Ve Performans Testleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 28(4): 795-801, 2013.
19. Yang, HS., Chin C., Shang H. A complete model for dynamic simulation of a 1-kW class beta-type Stirling engine with rhombic-drive mechanism. Energy 161: 892-906, 2018.
20. Kongtragool B, Wongwises S. A review of solar-powered Stirling engines and low temperature differential Stirling engines, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 7: 131–54, 2003.
21. Chin-Hsiang C., Ying-Ju Y., Combining dynamic and thermodynamic models for dynamic simulation of a beta-type Stirling engine with rhombic-drive mechanism, Renewable Energy, 37: 161-173, 2012.