1

YAKITLAR

Siklo-hexane

Benzen(C6H6)

Mono-olefin (CnH2n)Hexan

Dio-olefin (CnH2n-2)Butadien

İçten yanmalı Motorlarda kullanılan yakıtlar

� Giriş

� Yakıtların sınıflandırılması

� Yakıtların üretilmesi

� Genel yakıt özellikleri

� Benzinli ve Dizel motorlarında kullanılan yakıtların özellikleri

Yakıtlar

İçten yanmalı motorlarda, yakıtın içerisindeki kimyasal enerji yanma odasında yakılmak suretiyle mekanik güce çevrilir.

Silindir içerisindeki kimyasal reaksiyonlar neticesinde ısı açığa çıkar. Kimyasal reaksiyonların tamamlanabilmesi için yakıt hava karışımınının silindir içerisinde yeterli bir süre kalması gerekir.

İçten yanmalı motorlarda kullanılacak yakıtların kimyasal reaksiyon hızlarının yüksek olması gerekir. Motorlarda Kullanılan belli başlı yakıtlar:

Sıvı formda hidrokarbonlarAlkoller( metanol,etanol)LPG (propan ve bütan karşışımı)Doğal gas (metan)Hidrojen

Yakıtların sınıflandırılması

Sıvı hidrokarbonlar:

Yakıtlar, temel olarak hidrokarbon karışımlarından oluşurlar vekarbon-karbon (C-C) ve karbon-hidrojen (C-H) bağlarıyla değişikşekillerde bağlanmışlardır.

Yanma esnasında bu bağlar kopar ve oksijen atomuyla yeni bağlarkurarlar (CO,CO2 gibi bileşikler) ve bu kurulan yeni bağlar esnasındakimyasal enerji açığa çıkar. Tam yanma gerçekleştiğinde temelürünler CO2 ve H2O dur.

Yakıtlar küçük oranlarda da içerirler

mn HC

OHSNO 222 , , ,

2

Parafinler (Alkenler)

Alkenler veya Parafinler genel olarak formülüyle gösterilirler.

Tüm karbon bağları tekli ve yüksek sayıda H atomuyla “doymuştur”.Yüksek ısıldeğere sahiptirler ve yoğunlukları (620 – 770 kg/m3) civarındadır.

Karbon atomları “düz zincir” şekilde dizilmiş olabileceği gibi “dallanmış” da olabilir.

Düz zincir grubu (normal parafinler)

Zincir boyu kısaldıkça, bağı koparmak daha zordur. Bu nedenle kontrolsüz yanmaya neden olabileceğinden benzinli motorlar için uygun değildir.Ana formüldeki n sayısına göre:

n sayısı 1-4 arası ise gazn sayısı 5-15 arasında ise sıvın sayısı 16’ dan büyük ise Katı

halde bulunurlar.Örneğin C2H6 (Etan) gaz parafin, C7H16 (normal Heptan) ise sıvı parafindir.

22 +nn HC

İzo-parafinler

Dallanmış zincirli bileşenler(izoparafinler): C8H18

Bunlar doymuş guruba girmektedirler.Bazı karbon atomları zincir yapınınüzerine çatallı (dallanmış) bir şekilde yerleşmişlerdir. Grubun düz zincirkısmını oluşturan karbon atom sayısına ve dallanma yerlerine göre özelisimler alırlar. Örneğin izo-oktanın (C8H18) yukarıdaki gibi dizilmiş şekline

2.2.4-Trimetil Pentan

denilmektedir. Burada Pentan beş adet karbonun zincir oluşturduğunu,trimetil, üç adet metil (CH3) metil grubunun bulunduğunu, 2.2.4 ise 2 adetdallanmanın 2.nci C atomunda, 3.ncü dallanmanın ise 4.ncü C atomuüzerinde gerçekleştiğini ifade eder.

Naftenler (Siklo parafinler)

Genel formülü CnH2n olan doymuş hidrokarbonlardır.yapıları halka şeklinde kapalı formda olduğu içinparçalanmaları zor ve tutuşma meyilleri normalparafinlerden daha azdır. Yapılarında hidrojen sayısı azolduğu için ısıl değerleri düşük, yoğunlukları yüksektir(740-790 kg/m3).

Grubun başına “siklo”, sonuna ise “an” eki gelir.

Naftenlerin ısıl değeri, aromatlara göre yüksek, parafinleregöre düşüktür. Tutuşma meyilleri normal parafinler ileizo-parafinler arasındadır

Siklo-hexane

Alkinler (Olefinler)

Olefinler olarak da bilinirler.

Bazı karbonları çift bağlı hidrokarbonlardır. Bir adet çift bağ varsa mono-olefin, iki adet çift bağ varsa dio-olefin olarak adlandırılırlar

-Isıl değerleri düşük,

-Yoğunlukları 620-820 kg/m3 arasındadır.

-Tutuşma meyilleri azdır.

-Bu grup ham petrolün damıtılmasıyla çok az eldeedilir. Daha çok, büyük moleküllü ürünlerinparçalanması yoluyla(kraking ) elde edilirler.

-olefinler parafinler kadar kolay parçalanmazlar.Bu nedenle benzinli motor yakıtı olarakkullanılabilirler.

-Tutuşma meyilleri iyileştirildiği takdirde dizelyakıtı olarak da kullanılabilirler.

Mono-olefin (CnH2n)Hexan

Dio-olefin (CnH2n-2)Butadien

3

Aromatlar

Halka şeklinde yapıları, çok sayıda çift bağlı karbonatomları nedeniyle tutuşmameyilleri düşüktür.

Keskin kokuları nedeniyle “aromatlar” olarakadlandırılırlar. Kapalı formülleri CnH2n-6’ dır. Anayapılarını benzen oluşturur.

Daha çok kömürden yapay olarak elde edilirler vevuruntu mukavemetlerini artırmak için benzinekatılırlar.Ancak kansorejen etkileri dolayısıyla katkımiktarları sınırlandırılmaktadır.

Genelde aromatların yuğunluğu yüksek (800-850kg/m3), ısıl değerleri düşüktür.

Karbon atomları arasındaki bağlar sağlam olduğundanvuruntuya karşı dayanıklı olan aromatların oktansayıları yüksektir.

Benzin motoru yakıtı olarak kullanılmaya elverişli olup,setan sayıları düşük olduğu için dizel motoru yakıtıolarak kullanılamazlar.

Benzen(C6H6)

Alkoller-Petrol kökenli olmayıp bitkisel atıkların fermantasyonu (etanol,C2H5-OH ) veya kömürden (metanol, CH3-OH) yapay olarak elde edilirler.

- C atomlarından birisine OH grubu bağlanır.

-En çok bilinen türleri metanol(metil alkol),Etanol(etil alkol), propanol(propil alkol), bütanol (bütil alkol) dür.

-Vuruntu dirençleri yüksektir.

-Buharlaşma gizli ısıları benzinden yüksek olduğu için dolgu sıcaklığını azaltarak hacimsel verimi artırırlar.

-Doğrudan %100 olarak kullanıabileceği gibi, benzine %10-15 oranında katılarakbenzinin özelliklerini iyileştirirler. benzine %10-15 oranında katılmalarıdurumunda yakıt sisteminde herhangi bir modifikasyona gerek yoktur.

-Isıl değerleri benzinden (42 – 43 MJ/kg) daha düşüktür.Methanol (19.7 MJ/kg) Ethanol (26.8 MJ/kg) Etil alkolün stokiyometrik H/Y oranı : 9Metil alkolün stokiyometrik H/Y oranı : 6.4

-Dezavantajları:Karışım oranının artması durumunda karışım zorluğu (faz ayrışması) meydanagelmesi. yakıtın içerisinde su toplanması ve korozyona neden olması sayılabilir.

Alkoller

Metanol :

Kömürden veya doğal gazdan elde edilir. Oktan sayısı yüksektir.Yol Oktan sayısı (YOS) :130Motor oktan sayısı (MOS) :95

Düşük oranlarda karıştırılarak benzinin oktan sayısı artırılabilir.Problemler:-Benzinle karışımın zorluğu(düşük sıcaklıklarda faz ayrışması)-Zehirli (toksik),-Düşük enerji içeriği (benzinin yaklaşık yarısı)-Oksijen içeriğinin yüksekliği ve buharlaşma gizli ısısının yüksekliğinedeniyle aracın kalkış ve sürüşün kabiliyetinde zayıflaması.

Ethanol :

-Bitkisel kökenli maddelerin (biyokütle) fermantasyonu ile eldeedilirler.-Yüksek oktan sayısına sahiptirler-Düşük konsantrasyonlarda benzinle karıştırılabilir( %10-15)-Depolama ve taşıma güçlükleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar

HHC O 52

HCH O 3

Gaz yakıtlar

LPG (Liquefied Petroleum Gas-Sıvılaştırılmış Petrol Gazı)

-%30 propan (C3H8) ve %70 bütan(C4H10) karışımından oluşur

-Temiz bir yakıttır

-Kükürt içeriği düşüktür

-Oktan sayısı yüksektir (YOS:111, MOS=100)

-Yoğunluğu düşük olduğu için karışımın ısıl değeri düşüktür (LPG:23.5 MJ/litre, Benzin: 32 MJ/litre).

* Bu, yakıt ekonomisinde azalmaya neden olur. Ancak yanma veriminin çok iyi olması bu kötüleşmeyi bir miktar azaltır.

4

Sıvı yakıtların genel Özellikleri

� Yoğunluk(özgül gravite)

� Yakıtın yapısal bileşimi

� Yakıtın ısıl değeri

� Yakıtın alevlenme noktası

� Viskozite

� Yakıtın yüzey gerilmesi

� Donma noktası

Yakıtın özgül kütlesi(rölatif yoğunluk)

Yakıtın özgül ağırlığı, 20 OC and 101.325 kPa da belirli hacimdeki yakıtağırlığının aynı hacimdeki suyun ağırlığına oranıdır.

-Yakıtın yapısı ve tutuşma kabiliyeti için bir fikir verir.Moleküller içerisindekihidrojen atomu sayısı arttıkça özgül ağırlık azalmaktadır(H/C oranı arttıkça).

-Amerikan standartlarında API sayısı özgül ağırlık ölçüsü olarakkullanılmaktadır.

Yoğunluk,

Benzinli motorlarda kullanılan yakıtların yoğunluğu

Kurşunsuz benzinlerin yoğunluğu aromatik içeriklerinden dolayı yüksektir.

Dizel yakıtları için:

141.5Ö ağırlık

131.5zgül

API=

+

][kg/m 800700 3−=ρ

][kg/m 950038 3−=ρ

Yakıtın Kimyasal Bileşimi

Genel olarak parafin ve naften tipi yakıtlarda karbon miktarı%86,aromatlarda %89 civarındadır.

Kükürt, yakıt içerisinde istenmeyen bir elemandır. Çünkü yanma sonucuoluşan SO2 su ile reaksiyona girerek H2SO4 oluşturur.Özellikle soğukmotorda silindir çeperi ve egzoz sisteminde yoğuşarak korozyona nedenolur.

Düşük sıcaklıkta tutuşmaya katkısı olduğu için üst limiti 10 ppm ilesınırlandırılmıştır.

Asfalt miktarı, asfaltlar oksijenli ve kükürtlü büyük moleküllerdir.Sert asfaltnormal sıcaklıkta yakıt içerisinde erimez ve piston,silindir, supap yüzeylerineoturarak aşınmaya neden olur.Sert asfalt yakıt içerisinde %0.5-0.7’ yigeçmemelidir.

Benzen, oldukça toksik olduğu için maksimum müsaade edilebilenkonsantrsayonu %5 dir.

Yakıt bileşimi

Sakızlaşma – Doymamış HC içeren benzin, motor içerisinde sakızlaşmayaneden olur. Parafin, naften ve aromatik hidrokarbonlar sakızlaşmayayol açarlar. Sakızlaşma oluşumu segman ve süpapların tutması,manifold kirlenmesi gibi etkiler meydana getirir.

Su – benzin içerisinde hem çözünmüş hemde serbest halde bulunabilir.Serbest halde su donar ve bir takım problemlere yol açar.

Kurşun – yakıt içerisindeki kurşun kirliliğe ve katalitik konverterintıkanmasına neden olur. Günümüzde sadece kurşunsuz benzinkullanılmaktadır.

Manganese – günümüzde vuruntu önleyici olarak kullanılmaktadır(MMT-Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl), maksimum miktarı0.00025 to 0.03 gMn/L

5

Yakıtın Isıl Değeri

Yakıtın ısıl değeri, Hu birim kütledeki yakıtın enerji içeriğinin birölçüsüdür. Birimi kJ/kg veya kcal/kg dır.

Gaz yakıtların ısıl değerleri birim hacme göre verilir(kJ/lt, kJ/m3 veya kcal/m3)

İçten yanmalı motorlarda yanma ürünleri içerisinde su buharı olduğu için alt ısıl değeri ile verilirler

Benzin ve dizel yakıtlarında ısıl değer:

Yanabilir yakıt-hava karışımının ısıl değeri motor performansı için önemlidir.

][kJ/kg 4400020004 u −=H

][kcal/kg 1050002001 u −=H

Yakıtın Alevlenme Noktası

Alevlenme noktası, yakıt buharının açık alev ile temas ettiğinde bir an içinalev aldığı sıcaklıktır.

Marcusson metodu – Yakıt açık bir kap içerisinde ısıtılır. Sıcaklık sürekliölçülür. Bu sırada yakıt buharı, üzerinden kısa aralıklarla açık alevle temasettirilir ve alevlenmenin ilk ortaya çıktığı sıcaklık belirlenir. Bu sıcaklık“alevlenme sıcaklığı”dır. Eğer alevlenme 5 s kadar devam ediyorsa busıcaklığa yanma sıcaklığı denir.

Alevlenme noktası, sıcaklığa, yakıt-hava karışımının tutuşma sınırıyla ilgiliolduğundan yakıtın buharlaşma miktarına, dolayısıyla buharlaşmabasıncına bağlıdır.

Alevlenme sıcaklığı yakıtın depolanma güvenliği açısından önemlidir.

Benzin :25 0C

Dizel yakıtı :55 0C

Ağır yakıt :65 0C

Viskozite

Viskozite, yakıtın akıcılığı için bir ölçü olup, özellikle dizel motorlarınınyakıt besleme ve püskürtme sistemlerinde önemli bir parametredir.

Viskozite küçüldükçe borulardaki akış direnci azalır, ayrıca püskürtme ileoluşan yakıt demeti içindeki yakıt damlacık çapları küçülür, yanmaiyileşir ve is (yanmamış karbon tanecikleri) miktarı da azalır.

Viskozitenin çok küçük olması durumunda ise püskürtme sitemindekikaçaklar artacaktır.

Sıcaklık viskoziteye önemli ölçüde etkidiği için viskozite her zamansıcaklıkla birlikte verilmelidir. Motor yakıtlarının viskozitesi

1.5 – 5.0 Engler/ 50 OC,

olmalıdır.

Donma noktası

Donma noktası

Kış mevsiminde parafin kristallerinin çökelmesi, filitrenin tıkanmasınaneden olur. Kristal oluşumu yakıt içerine katılan katkı maddeleriyleönlenebilmektedir.

Donma özellikleri yakıtın filtre edilebilirliğiyle belirlenir.

Benzin için : –65 OC

Dizel yakıtı için : –10 OC

Dizel yakıtının donma noktasının kış aylarda problem oluşturacağıgörülmektedir. Bu nedenle kışın şiddetli geçtiği bölgelerde yakıt katkılarınailave olarak yakıt ısıtma düzenekleri gerekebilir.

6

Yüzey gerilimi

Yüzey gerilimi, yakıt demetinin parçalanması üzerinde etkilidir.

Yakıtın yüzey gerilimi yoğunlukla artar, demet iyi parçalanmaz. Sıcaklıkla azalır. Parçalanma daha kolay olur.

Yüzey gerilimi azaldıkça damlacık çapı küçülür.

Dizel yakıtı 0.023 – 0.032 N/m

Benzin 0.019 – 0.023 N/m

Benzinli motorlarda istenen yakıt özellikleri

�Uçuculuk

�Vuruntu direnci

Uçuculuk

Benzin, ham petrolün damıtılması esnasında çok çeşitli büyüklük veyapıdaki moleküllerden oluşmaktadır. Her elemanın belli sıcaklıktakibuhar basıncı veya belli basınçtaki kaynama sıcaklığı bilinmeklebirlikte, benzin için tek bir değer vermek mümkün değildir.

Örneğin benzenin 38 0C deki buhar basıncı yaklaşık 0.022 MPa’dır.Kapalıbir kap içerisinde benzen, kısmi basıncı 0.022 MPa oluncaya kadarbuharlaşır. Sıcaklık 80.5 0C olduğunda doyma basıncı 0.1 MPa(atmosfer basıncı) olur. 80.5 0C, benzenin 0.1 MPa’daki kaynamasıcaklığı olup, kaynama süresince sabit kalacaktır.

Benzin için tek bir buharlaşma sıcaklığı verilemez. Benzin yaklaşık 400’eyakın bileşen içerir.

Damıtma(Distilasyon) işlemi Tüm rafinerilerde başlangıç işlemi damıtmadır. Amacı, ham petrolü farklıbuharlaşma sıcaklıklarına kadar çıkararak farklı bileşenleri birbirindenayrıştırmaktır.

Ham petrol binlerce farklı HC bileşenlerinden oluşur. En hafifleri çevreşartlarındaki gazlardır. Ancak Sıcaklık belli bir noktaya kadar çıkarılmadığıtakdirde daha ağır sıvı HC içerisinde çözünmüş olarak dururlar.En ağırlarıkatılardır;fakat sıcaklık düşürülmediği sürece çevre sıcaklığında ham petroliçerisinde solüsyon olarak kalırlar.

Ham petrolden ayrıştırılan yakıtların damıtma sıcaklıkları:

Benzin 35 – 200 OCJet yakıtı 35 – 150Diesel yakıtı 175 – 370Ağır yakıt (fuel oil) ve yağlar 370 – 550

Genel olarak ham petrolün damıtılmasından yaklaşık olarak %30 benzin,%20-40 dizel yakıtı, %20 ağır yakıt ve %10-20 ağır yağ elde edilir.

7

Benzin Damıtma Eğrisi

Benzin bir damıtma düzeneğinde(ASTMdamıtma düzeneği) ısıtılmayabaşlandığında önce kaynama sıcaklığıdüşük olan bileşenler buharlaşır ve Şekildeki damıtma eğrisi elde edilir.

Damıtma eğrisinde görüldüğü gibi yazbenzininin hacimsel olarak %20’ si 730C’ in altında buharlaşırken,bu oran kışbenzini için 60 0C de sağlanmaktadır.Çünkü kış benzini içerisinde düşüksıcaklıkta buharlaşan bileşen dahafazladır.

Şayet benzinin buharlaşma eğrisi dahadüşük sıcaklıklara kayarsa, benzin çokfazla buharlaşacağı için buhar tıkacımeydana gelir, sıcak çalışmalarda ilkhareket güçlüğü meydana gelir.

% Buharlaşma

Sıcaklık, 0C

Benzin Damıtma eğrisi

70 0C’ ye kadar buharlaşan benzin miktarı, ilk hareket kolaylığı ve sıcakhavalarda buhar tıkacı problemlerini kontrol eder.

Orta aralık, soğuk havalarda özellikle ısınma periyodunda aracın sürüşkolaylığını kontrol eder.

Eğrinin kalan kısmı, ağır, kaynama sıcaklığı yüksek ve yüksek ısıldeğerdeki bileşenleri kapsar. Bu kısımda buharlaşan bileşenler tamısınma periyodunda(Rejim hali) yakıt ekonomisi için önem arz eder.

Ağır bileşenlerden bir kısmı kartere kaçarak yağı inceltebilirler.

Benzin damıtma eğrisi

%10 buharlaşma sıcaklığı düşük ortam sıcaklıklarında kolay ilk hareket için, bu nokta sıcaklığı düşük olmalıdır. Sıcak havalarda bu buhar tıkacı problemi meydana getirebilir.

50% buharlaşma sıcaklığı yazın 100 0C’ nin biraz üzerinde, kışın ise biraz altında olmalıdır. Isınma fazında bu nokta önemlidir.

90% buharlaşma sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Yüksekolduğu takdirde emme manifoldu cidarlarına yakıt filmioluşabilir ve yağlama yağını inceltebilirler. Eğrinin kalankısmında sıcaklık 215 OC ‘ yi aşmamalıdır.

Benzinin uçuculuğu mevsim şartlarına bağlı olarakbelirlenmelidir.

Soğuk ilk hareket

Benzin motorlarında H/Y oranı tutuşabilirlik limiti içerisinde olmalıdır.Genel olarak bu sınır ağırlık olarak 7:1 to 20:1 arasındadır.

Motor soğuk iken, fakir karışımları ateşlemek yakıt yeterincebuharlaşmadığı için zordur. Bu nedenle karışımın zenginleştirilmesicigle devresi devreye alınarak veya enjeksiyonlu sistemlerdepüskürtme miktarı artırılmak suretiyle sağlanmaktadır.

8

Vuruntu Direnci

Vuruntu, yanma cephesi ilerlerken yanma odasının basıncı ve sıcaklığıetkisiyle odanın, alevin henüz ulaşmadığı başka bir noktasında ikincibir yanma odağı oluşabilir. Bu iki yanma cephesinin karşılıklıilerlemesiyle yanma hızı 300-350 m/s ve oda basıncı 9-12 MPa gibiyüksek değerlere ulaşır. Bu olaya benzin motorlarında vuruntudenilmektedir.

Güçte düşme meydana gelir. Yanma odası elemanlarında yerel erimeleroluşur.

Yanma odasının şekli, buji konumu, ateşleme avansı, son gaz bölgesisıcaklığı, silindir içi gaz hareketleri, karışımın hava-yakıt oranı, yakıtözellikleri gibi pek çok faktör vuruntuya neden olur.

Sıkıştırma oranı vuruntuyu kuvvetle etkiler. Arttıkça verim artar ancakvuruntu temayülü de yükselir.

Oktan sayısı yüksek yakıt tercihi vuruntuyu azaltır. Dallanmış zincirşeklindeki hidrokarbonlar düz zincire göre daha yüksek vuruntumukavemetleri vardır.genel olarak karbon atomu sayısı arttıkçavuruntu direnci artar. Naftenik ve aromatik yakıtlarında direnciyüksektir.

Oktan Sayısını artırmak

Günümüzde üretilen benzinler yakıt özelliklerini iyileştirici katkı maddeleriiçermektedir.

Bunlar, Oktan sayısı yükseltici, buji kirlenmesinin önlenmesi,sakızlaşma önleyici, pislik oluşumu önleyici, püskürtme sistemlerindedepozit oluşumunun önleyici, emme manifoldunda depozit oluşumunuazaltıcılar, yapışma önleyiciler...

Vuruntu mukavemeti vuruntu önleyiciler kullanılmak suretiyle artırılabilir.

Vuruntu önleyici olarak kullanılan katkılar:

TEL – Kurşun Tetraetil (C2H5)4 PbTML – Kurşun Tetra Metil,MMT- Metil siklo pentan Manganez Trikarbon

Dizel yakıtının parçalanması üzerine etki eden özellikler

� Viskozite (Viscosity)

� Yüzey gerilmesi (Surface tension)

� Setan sayısı (Cetane number)

Yakıtın viskozitesi

Bir sıvının viskozitesi akışa karşı gösterdiği direncin göstergesidir.Viskozite arttıkça akışa karşı direnç artar.

Mutlak viskozite (Poise, P), kinematik viskozite (stoke, St) veyaSec.Redwood I oalarak gösterilebilir.

Viskozite sıcaklıkla ters ilişkilidir. Sıcaklık arttıkça azalır, azaldıkça artar.Verildiği sıcaklık değerine bakmak gerekir.

9

Yakıt viskozite birimlerinin eşdeğerleri

Approximate equivalent viscosities (for information only):

Kinematic viscosity (cSt) at 100 oC 6 10 15 25 35 45 55

Kinematic viscosity (cSt) at 50 oC 22 40 80 180 380 500 700

Sec. Redwood I at 100 oF 165 300 600 1500 3500 5000 7000

viskozitenin etkisi Yüzey gerilme kuvvetinin etkisi

Damlacık çapına vizkozite ve yüzey gerilmesinin etkisi

PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) PÜSKÜRTME BASINCI (MPa)

Damlacık çapına püskürtme basıncı ve delik çapının etkisi

sabit delik çapı sabit L / d oranı

PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) PÜSKÜRTME BASINCI (MPa)

L/d oranı ve enjektör delik çapı küçüldükçe artan püskürtme basıncıyla damlacık çapı küçülmektedir.

Düşük Hızlı Jetlerde Parçalanma

Viskozite nin etkisi :

iç akımı etkilemektedir

Ağır yakıt (solda) 5000 cS

Diesel yakıtı (sağda) 6 cS

10

Yüzey geriliminin parçalanmaya etkisi

Yüzey gerilme kuvvetinin teğetsel bileşeni, Kt bozucu etkiyi arttırmakta ekseneldoğrultudaki bileşeni, Ka kesit daralmasını azaltıcı yönde etki etmekte

Sıvı sütununun liflere ayrılması

Püskürtme açısının yakıt ve silindir içi gaz yoğunluklarına bağlı değişimi

Burada ρρρρg ve ρρρρy sırasıyla gaz ve yakıt yoğunluğunu , A enjektör nozul geometrisiyle ilgili bir sabittir(burada A=4.9 alınmıştır).

6

34

1

2

21

====

y

g

Atan

ρ

ρπ

θ

Yakıt penetrasyon derinliğinin püskürtme basınç ve ortam basıncının fonksiyonu olarak zamanabağlı değişimi

∆p enjektör basınç düşmesi (Pinj – Pg ), t enjeksiyon süresi (s), dn nozul delik çapı (m), S pnetrasyon derinliği

(m) T

)d.t(p

.S

/

g

/n

/

g

41

21

41294

073

∆∆∆∆====

ρ

11

Yakıt demeti

Standart Pinj :200-1700 bar

Püskürtme anındaki Sil basıncı, Pcomp: 50- 100 bar

Nozul delik çapı, d: 0.2-1 mm

L/d : 2 -8

Sıcaklık, Tpüsk.: 1000 K

Yoğunluk ρρρρg : 15-25 kg/m3

Sıvı jeti enjektörü terk ettikçe türbülanslı akış

artmakta, parçalanarak çevresini saran hava ilekarışmaktadır.

Başlangıçta jet hızı 102 m/s hıza ulaşmakta venozulun hemen çıkışında demetin en dışında

damlacık çapı 10 µm çapa kadar düşmektedir.

Yüksek Hızlı Jetlerde Parçalanma

Atomizasyon rejimi :

Enjektör deliğinden çıkan sıvının türbülanslı yapısı (Yüksek Re) ve çıkıştan sonrakarşılaştığı hava direnci nedeniyle daha kolay parçalanmaktadır.

- Sıvının havaya göre bağıl hızı arttıkça

- Püskürtmenin yapıldığı delik çapı küçüldükçe

- Sıvının viskozitesi azaldıkça

- Püskürtmenin yapıldığı ortam yoğunluğu arttıkça

sıvının parçalanması da artacaktır.

·

Segmanlar aşınmışsa

yada kırılmışsaSıvının parçalanması

nasıl olur?

Setan Sayısı

Setan sayısı (SS) dizel yakıtının tutuşma meylinin bir göstergesidir.

Düşük setan sayılı bir yakıtla motorun çalışması özellikle ilk hareketproblemleri meydana getirir. Pik basınç, yanma gürültüsü ve HCemisyonları artar.

Setan Sayısı çok yüksek olduğu takdirde hava ve yakıt yeteri kadarkarışamadan tutuşma gerçekleştiği için güçte düşme ve emisyonlardaartma meydana gelir.

(CA) .

.

,~exp)..(

.

−

−+=τ

630

412

221

19017

11220360

pTREpS A

ni

n

PP

CN

ε=

ε=

+=

−1

25

840618

i

A

TT

Number Cetan :CN

Joule/mole ,

E

EA aktivasyon enerjisi (Yakıt özellikleri önemli):

.

)()(

N

CAms

0060

τ=τ

TG ms cinsinden:

Politropik indeks modeli kullanılarak sıkıştırma

sonu T ve P tahmini:

N: Devir

VURUNTU VE TUTUŞMA GECİKMESİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER

12

4 stroklu bir dizel motorunun soğuk ilk harekette rahat çalışabilmesi için sıkıştırma oranı 18olması gerekmektedir. Yukarıdaki denklemleri kullanarak ve Pi= 1atm, Ti=255 K, n=1.13,N=100 d/d, D=H=120mm, ve CN=45 kabullerini yaparak εεεε=12-20 için bir εεεε- ττττTG grafiğiçiziniz.Şayet güvenli bir ilk hareket için ττττTG <20 0KMA olması gerekiyorsa, Sıkıştırma oranı neolmalıdır?

SORU: Motor devrine göre kabul edilebilir setan sayısı aralıkları

50 – 60 ( Yüksek devirli dizel motorları)

25 - 45 (Düşük devirli dizel motorları)