Çağın İcadı: Dizel Motor

1

Dizel Motor Nedir?

Dizel motor, yakıtın tutuşması için yeterince yüksek bir sıcaklığa ve basınca kadar sıkıştırılmış havanın üzerine yüksek basınçlı enjektörden dizel yakıt püskürtülmesi sonucunda oluşan patlama ile pistonun aşağı doru hareket etmesi ile oluşan kimyasal enerjinin mekanik enerjiye dönüşmesi mantığı ile çalışan motor tipidir. Otomobiller, yük kamyonları,traktörler, lokomotifler, deniz araçları ve jeneratörlerde kullanılan bir motor çeşididir.

Dizel motor, aralıklı olarak yanma piston silindiri aygıtıdır. İki zamanlı veya dört zamanlı bir çevrimle çalışır. Bununla birlikte, benzinli motorlardaki kıvılcım ateşlemesinin aksine, dizel motor enjektör püskürtmesi ile yanma ve emme şeklinde bir zamanlama gerçekleşir. Dizel motorlar genellikle sıkıştırma oranları saniyede 14  ila 22  arasında değişir. Hem iki zamanlı hem de dört zamanlı motor tasarımları, 600 mm’den (24 inç) daha küçük delikli (silindir çapları) motorlarda bulunabilir. 600 mm’den büyük deliklere sahip motorlar hemen hemen sadece iki zamanlı çevrimli sistemlerdir.

Dizel Motor Çalışma Prensipleri

Dizel motor, enjekte edilen ya da silindir içindeki sıkıştırılmış sıcak hava şarjı içine püskürterek yakıt yakarak enerjisini kazanır. Hava, enjekte edilen yakıtın ateşleyebileceği sıcaklığın üzerinde bir sıcaklığa ısıtılmalıdır. Yakıtın “otomatik ateşleme” sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığa sahip havaya püskürtülen yakıt, havadaki oksijenle kendiliğinden tepki verir ve yanar. Hava sıcaklıkları tipik olarak 526 ° C’yi (979 ° F) aşmaktadır. Dizel motorlara bazen sıkıştırma ateşlemeli motorlar denir çünkü yanmanın başlaması elektrikli bir kıvılcım yerine sıkıştırma ile ısıtılan havaya bağlıdır.

Bir dizel motorunda, piston, vuruşunun üst ölü merkezine yaklaştığında yakıt verilir. Yakıt yüksek basınç altında ya birön ısıtma odasında veya doğrudan piston silindiri yanma odasına yerleştirilir. Küçük, yüksek hızlı sistemler haricinde, dizel motorlar doğrudan enjeksiyon kullanmaktadır.

Dizel motor sistemleri tipik olarak 7 ila 70 megapaskal (1 inç kare başına 1.000 ila 10.000 librelik) enjeksiyon basınçları sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bununla birlikte, bundan daha yüksek basınçlı sistemlerde vardır.

Yakıt enjeksiyonun hassas kontrolü bir dizel motorun performansı için kritik öneme sahiptir. Tüm yakma prosesi yakıt enjeksiyonu ile kontrol edildiğinden, püskürtme, doğru piston konumunda (yani krank açısı) başlamalıdır . İlk önce yakıt neredeyse sabit hacimli bir süreçte yanarken piston üst ölü merkeze yakındır. Piston bu konumdan uzaklaştıkça yakıt enjeksiyonuna devam edilir ve yanma işlemi hemen hemen sabit basınçlı bir işlem olarak gözükür.

Bir dizel motorun yanma süreci heterojentir  yani yakıt ve hava yanma başlamadan önce önceden karıştırılmamıştır. Sonuç olarak, hızlı buharlaştırma ve havadaki yakıtın karışımı, enjekte edilen yakıtı yakma işlemi için çok önemlidir. Bu, doğrudan enjeksiyonlu motorlarda özellikle enjektör başlığı tasarımına büyük önem vermektedir.

Motor çalışması, güç vuruşu sırasında elde edilir. Güç vuruşu hem yanma sırasındaki sabit basınç işlemi hem de yakıt enjeksiyonu bittikten sonra yanmanın sıcak ürünlerinin genleşmesini içerir. Dizel motorlar çoğunlukla turbo şarj edilir ve soğutulur. 

Dizel motorun en göze çarpan özelliği verimliliğidir. Hava-yakıt karışımını kullanmak yerine hava sıkıştırarak dizel motor, yüksek sıkıştırmalı kıvılcım ateşlemeli motorları etkileyen ön ateşleme problemleriyle karşılaşılmaz. Böylece dizel motorlarda kıvılcımla ateşleme çeşitliliğinden daha yüksek sıkıştırma oranları elde edilebilir. Belli bir sıkıştırma oranı için kıvılcım ateşlemeli motorun teorik verimi sıkıştırma ateşlemeli motorunkinden daha büyüktür; Bununla birlikte, uygulamada, sıkıştırma ateşlemeli motorların, kıvılcım ateşleme sistemleri ile elde edilenden daha yüksek verimlilik üretmek için yeterince yüksek sıkıştırma oranlarında çalıştırılması mümkündür. Dahası, dizel motorlar, emme sırasında motor gücüne etki etmez. Bu nedenle dizelin rölanti ve düşük güç verimliliği buji ile ateşlemeli motorunkinden çok daha üstündür.

Dizel motorların temel dezavantajı hava kirliliğidir. Bu motorlar tipik olarak, yüksek seviyede partiküler madde (kurum), reaktif azot bileşikleri ve kıvılcım ateşlemeli motorlarla karşılaştırıldığında daha fazla koku yaymaktadır. Sonuç olarak, küçük motor kategorisinde, tüketici tercihinde benzinliye göre daha düşüktür.

Bir dizel motor, bazı harici güç kaynaklarından motorun kendi gücü ile çalışabileceği koşullar sağlanıncaya kadar faydalanır. En basit başlangıç ​​yöntemi, güç kaynaklarından ilk hareketin sağlanmasından sonra havanın yüksek basınçlı bir kaynaktan (yaklaşık 1.7 ila yaklaşık 2.4 megapaskal) her silindire normal ateş vuruşlarının oluşması ile güç kaynaklarına gerek kalmaz. Motorun normal düzeninde çalışmasından sonra yakıtın daha verimli olması ve patlamanın olması için güç kaynakları tarafından yeteri dereceye ısıtılır.

Dizel Motor  Tipleri

Güç temelli üç küçük boyutlu dizel motor grubu vardır – küçük, orta ve büyük. Küçük motorların güç çıkışı değerleri 188 kilowattan az, yani 252 beygir gücündedir. Bu, en yaygın üretilen dizel motor tipidir. Bu motorlar, otomobiller, kamyonetler, bazı tarımsal ve inşaat araçları  ile küçük durağan elektrik enerjisi jeneratörleri(örneğin tekneler gibi)’nde kullanılır. Bunlar genellikle doğrudan enjeksiyonlu, sıralı, dört veya altı silindirli motorlardır. Bir çoğu aftercoolers ve turbocharged ile çalışır.

Orta motorlar, 188 ila 750 kilovat arasında değişen güç kapasitelerine veya 252 ila 1,006 beygir gücüne sahiptir. Bu motorların çoğu ağır kamyonlarda kullanılır. Bunlar genellikle doğrudan enjeksiyonlu, sıralı, altı silindirli turbo şarjlı ve soğutmalı motorlardır. Bazı V-8 ve V-12 motorları da bu boyut grubuna dahildir.

Büyük dizel motorlar 750 kilowattan fazla güç değerlerine sahiptir. Bu benzersiz motorlar deniz, lokomotif, mekanik uygulamalar ve elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Çoğu durumda direkt enjeksiyonlu, turbo şarjlı ve sonra soğutmalı sistemlerdir. Güvenilirlik ve dayanıklılık kritik olduğunda dakika başına 500 devir kadar düşük bir sıcaklıkta çalışabilirler.

Daha önce belirtildiği gibi, dizel motorlar iki ya da dört zamanlı bir çevrimde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Tipik dört zamanlı çevrimli motorda, alım, egzos valfleri ve yakıt enjeksiyon memesi silindir kafasına yerleştirilmiştir. Çoğu zaman çift supap düzenlemeleri (iki giriş ve iki egzoz supabı) kullanılır. İki zamanlı çevrimin kullanılması, motor tasarımında bir veya iki vana gerekliliğini ortadan kaldırabilir. Temizleme ve emme havası genellikle silindir gömleğindeki bağlantı noktaları aracılığıyla sağlanmaktadır. Egzoz ya silindir kafasında bulunan vanalar vasıtasıyla veya silindir gömleğindeki bağlantı noktaları vasıtasıyla olabilir. Egzoz supapları gerektirmeyen bir port tasarımı kullanıldığında, motor yapımı basitleştirilmiştir.

Dizel Yakıt Türleri

Normalde dizel motorlar için yakıt olarak kullanılan petrol ürünlerinden oluşturulan hidrokarbon  ve molekül başına en azından 12 ila 16 karbon atomudur. Bu ağır distilatlar, hampetrolden üretilir ve benzin gibi uçucu değildir. Bu ağır distilatların kaynama noktaları 177 ila 343 ° C (351 ila 649 ° F) arasında değişir. Bu nedenle, buharlaşma sıcaklığı, molekül başına daha az karbon atomu olan benzininkinden çok daha yüksektir. Dizel yakıtlarda dünya çapında kabul görmüş şartname; ASTM D975 “Dizel Yakıt Yağları için Standart Şartname” beş kademeli dizel yakıtlı yağın özelliklerini kapsar:

  • 1-D-A Sınıfı Düşük Kükürtlü yakıt, düşük dereceli kükürtlü yakıt gerektiren ve 2-D Sınıfı Düşük Kükürt tarafından sağlanana göre daha yüksek uçuculuk gerektiren dizel motorlar için özel amaçlı, hafif distilat yakıt .
  • Düşük kükürtlü yakıt gerektiren otomotiv dizel motorları için genel amaçlı, orta distilatlı bir yakıt olan Grade Low Sulfur No.  Ayrıca otomotiv olmayan uygulamalarda, özellikle de hız ve yük değişen koşullarda kullanım için uygundur.
  • 1-D-A Sınıfı No 2-D yakıtlar tarafından sağlananlardan daha yüksek değişkenlik gerektiren uygulamalarda otomotiv dizel motorları için özel amaçlı hafif damıtık yakıt.
  • Özellikle sık sık değişen hız ve yük koşullarında otomotiv olmayan uygulamalarda kullanım için müsait, otomotiv dizel motorları için genel amaçlı, orta distilatlı bir yakıt olan Sınıf 2-D-A.
  • Ağırlıklı olarak sabit hız ve yük içeren otomotiv olmayan uygulamalarda düşük ve orta devirli dizel motorlar için Sınıf 4-D-A ağır distilat yakıt veya damıtma ürünü ve artık yağ karışımı.

Yakıtlardaki su ve tortu, motorun çalışmasına zararlı olabilir; Temiz yakıt verimli enjeksiyon sistemleri için gereklidir. Yüksek karbon tortusu olan yakıtlar, düşük hızlı dönüşlü motorlarla en iyi şekilde ele alınabilir. Aynı şey, yüksek kül ve kükürt içerikli olanlar için de geçerlidir. Yakıtın ateşleme kalitesini tanımlayan setan sayısı, ASTM D613 “Dizel Yakıt Yağının Setan Numarası için Standart Test Metodu” kullanılarak belirlenir.

Dizel Motorların Tarihi

Alman mühendis Rudolf Diesel, Otto motorunun verimliliğini artırmak için bir çözüm ararken sonrasında onun adını taşıyan yepyeni bir motor fikrini düşünüyordu (Otto Motoru: 19. yüzyılda Alman mühendis Nikolaus Otto tarafından inşa edilen ilk dört zamanlı çevrimli motor). Diesel, piston silindirli bir cihazın sıkıştırma stroku sırasında havayı belirli bir yakıtın kendiliğinden tutuşma sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtabildiğinde, benzinli motorun elektrik ateşleme prosedürünün ortadan kaldırılabileceğini fark etti. Diesel, 1892 ve 1893 tarihli patentlerinde böyle bir döngü önermişti.Aslında, yakıt olarak toz kömür veya sıvı petrol önerildi. Diesel, Saar kömür madenlerinin yan ürünü olan toz kömürü, hali hazırda mevcut bir yakıt olarak gördü. Motor silindirine kömür tozunun girmesi için sıkıştırılmış hava kullanılacaktı; Bununla birlikte, kömür enjeksiyon oranını kontrol etmek zordu ve deneysel motor bir patlama sonucu tahrip edildikten sonra Diesel sıvı petrole döndü. Yakıtın motora basınçlı hava ile girmesi şeklinde dizayn etti.Diesel’in patentleri üzerine  ilk ticari motor St. Louis Motor tarafından yapıldı. (St.Louis Motor; Münih’te bir fuar sırasında dizel motoru gören ve motoru Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’da üretmek ve satmak için Diesel’den lisans satın almış olan bira üreticisi). Motor yıllarca başarılı bir şekilde çalıştı ve Busch-Sulzer motorunun öncülüğünü yaptı. Birinci Dünya Savaşı sırasında Donanması’nın denizaltılarında dizel motor kullanıldı. Aynı amaçla kullanılan başka bir dizel motor, New London Gemi ve Motor Şirketi tarafından Groton, Conn’da inşa edilen Nelseco’ydı. Yakıtın kullanımı sadece ekonomik değildi, aynı zamanda savaş koşulları altında güvenilir olduğu kanıtlandı. Benzinden daha az uçucu olan dizel yakıt, daha güvenli bir şekilde depolandı ve işlendi.

Dizel Motor Enjeksiyon

İlk zamanlardaki dizel motorun sakıncalı bir özelliği, yüksek basıncı sağlamak için enjeksiyonlu hava kompresörü kullanılmasıydı. Hava kompresörünü çalıştırmak için sadece enerji gerekmekle kalmadı, ateşleme geciktiren soğutma etkisi de tipik olarak 6.9 megapaskül (1 inç kare başına 1.000 pound) sıkıştırılmış hava, yaklaşık 3.4 ila 4 megapaskal (493 ila 580 libre / inç inç) basınçta olan silindirin içinde aniden genişledi. Dizel, toz haline getirilmiş kömürü silindirin içine sokmak için yüksek basınçlı havaya ihtiyaç duyuyordu; Sıvı petrol, toz kömürü yakıt olarak değiştirdiğinde, yüksek basınçlı hava kompresörünün yerine pompa yapılmalıydı.Bir pompanın kullanılabileceği çeşitli yollar vardı. İngiltere’de Vickers Company,common-rail yöntemi ile bir pompa yaptı ve her silindire giden yol ile motor uzunluğunda bir boru içinde yakıt basıncını korudu. Bu boru yakıt besleme hattından, bir dizi enjeksiyon valfi, yakıt yüklemesini, döngüsünün sağındaki noktadaki her bir silindire transfer etti. Bir başka yöntemde, her anında silindirin enjeksiyon valfine anlık yüksek basınç altında yakıt dağıtmak için kam veya piston tipi pompalar kullanmaktı.

Enjeksiyonlu hava kompresörünün ortadan kaldırılması doğru yönde atılmış bir adımdı ancak çözülmesi gereken başka bir sorun vardı: Egzostan çıkan aşırı duman. Motorun beygir gücü derecelendirmesindeki çıkışlarda dahi olsa ve normalde aşırı yüklenme belirtileri gösteren, renksiz bir egzoz bırakmadan yakıt yükünü yakmak için yeterli miktarda hava vardı. Mühendisler nihayetinde problemin, motor silindirine patlayan anlık basınçlı enjeksiyon havasının, yakıt kompresörünün yerini alan mekanik yakıt püskürtücülerinin yapabileceğinden daha verimli bir şekilde dağıttığını fark etti ve hava kompresörü olmaksızın yakıtın yanma sürecini tamamlamak için oksijen atomları araştırıldı ve oksijen havanın yalnızca yüzde 20’sini oluşturuyordu. Yakıtın her bir atomu beş oksijen atomuyla karşılaşma ihtimaline sahipti. Sonuç, yakıtın yanlış yakılması oldu.

Yakıt enjeksiyon nozulunun alışılmış tasarımı, yakıtı silindirin içine bir koni püskürtülür, buhar püskürtme veya nozülden ziyade memeden yayılır. Yakıtın daha da yaygınlaşması için çok az şey yapılabilir. Geliştirilmiş karıştırma, çoğunlukla indüksiyonla üretilen hava girdapları veya havanın radyal hareketi ile havaya ilave hareket vererek gerçekleştirilmeli dirsifon veya her ikisini de pistonun dış kenarından merkeze doğru iter. Bu girdapı oluşturmak için çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Hava girdapının yakıt enjeksiyon oranı ile kesin bir ilişkisi olması durumunda en iyi sonuçlar elde edilir. Silindir içindeki havanın etkin kullanılması, sıkışan havanın, püskürtme periyodu boyunca, devreler arasında aşırı gerilemeye maruz kalmadan sürekli olarak bir püskürtmeden diğerine hareket etmesine neden olan bir dönme hızı istemektedir.

1914’te genç bir Amerikalı mühendis, William T. Price, dizelinkinden daha düşük bir sıkıştırma oranı ile çalışacak ve aynı zamanda sıcak ampuller veya tüpler gerektirmeyecek bir motor denemeye başladı. Deneyleri ümit vaat etmeye başlar başlamaz patent başvurusunda bulundu. Price’ın motorunda, yaklaşık 1.4 megapascal’ın (inç kare başına 203 pound) seçilen sıkıştırma basıncı, çalıştırma sırasında yakıt yükünü tutuşturmak için yeterince yüksek bir sıcaklık sağlamıyordu. Ateşleme, yanma odasında ince bir tel bobin ile gerçekleştirildi.Bunun için bir elektrik akımı geçirildiğinde kolayca akkor haline getirilebileceği için Nichrome tel kullanılmıştır. Deneysel motor, 43 cm’lik bir deliğe (17 inç) ve 48 cm’lik (19 inç’lik) stroklu (maksimum piston hareketi) tek bir yatay silindire sahipti ve dakikada 257 devirde çalışıyordu. Nichrome telinin sık değiştirilmesini gerektirdiği için sıkıştırma basıncı, başlatma sırasındaki ateşleme için yeterince yüksek bir sıcaklık sağlayan 2.4 megapaskül (348 pound / inç inç) değerine yükseltildi. Yakıt şarjının bir kısmı sıkıştırma vuruşunun bitiminden önce enjekte edildi, böylece çevrim zamanlamasının arttırılması ve nikrom telin sıcak olmasını sağladı.Bu arada, iki zamanlı çevrimin, semidiesel tipinin birçok motoru kuruluyordu. Bazıları küçük belediyeler için elektrik üretmek için kullanılmışken, bazıları su pompalama tesislerine kurulmuştur. Birçoğu römorkörler, balıkçı tekneleri, trol tekneleri ve iş botları için güç sağlamıştır.

1920’lerin başında General Motor, Fiat’ın çalıştığı Ingersoll-Rand şirketine, bir dizel-elektrik projesi olan lokomotif yapımında işbirliği yapmayı önerdi. O zamanki lokomotiflerin çoğu benzinli motorlarla çalışıyordu. Price’ın motorlu bir dizel-elektrik lokomotifi 1924 yılında tamamlandı. Bu lokomotifin başarısı demiryolları, fabrikalar ve açık ocaklardan gelen taleplerle onaylandı. Sonrasında birçok alanda dizel motor talepleri geldi.

Dizel motor, 1. Dünya Savaşı sırasında karada ve denizde askeri kullanım için en iyi motor çeşidi oldu. O günden bu yana ağır iş makinaları, traktörler, kamyonlar ve otobüslerde kullanılmak üzere benimsenmiştir. Dizel motorlar ayrıca elektrik kesintileri sırasında acil durum güç sağlamak için jeneratörlerde, telefon santrallerinde, havaalanlarında ve çeşitli diğer tesislerde kullanılmaktadır. Buna ek olarak, sınırlı ölçekte olsa da otomobillerde kullanılmıştır. Dizel yakıtlar benzinli motorlara kıyasla daha iyi yakıt ekonomisi sağlamakla birlikte, dizel yakıtlar benzinli motorlar kadar pürüzsüzce çalışmazlar ve daha yüksek kirletici maddeleri yayarlar. Ayrıca dizel motorların bakımı ve arızası yüksek maliyetli olmaktadır.
 

Rudolf Diesel Kimdir?

Tam adı Rudolf Christian Karl Diesel’de 18 Mart 1858’de Paris’te doğdu. İçten yanmayı dizel motoru icat eden Alman mühendistir ve onun ismi dizel motor olarak kalmıştır. Aynı zamanda mühendislik dalında seçkin bir uzman, dilbilimci ve sosyal kuramcıydı.

Almanya doğumlu ebeveynlerin oğlu Diesel, Fransa-Almanya savaşının patlak vermesinin ardından 1870’de İngiltere’ye göç edinceye kadar Paris’te çocukluğunu geçirdi. Babasının memleketi Augsburg’ta ilköğrenim ve lise eğitimine devam etti. Daha sonra Münih’teki Technische Hochschule’de eğitim alarak mühendis oldu. Münih’te, 1880’de Carl von Linde’nin firması olan soğutucu fabrikasında iş hayatına başladı.

Diesel, zamanının büyük kısmını, Carnot döngüsünün teorisine yaklaşan içten yanmalı bir motor geliştirmeye harcıyordu . Bir süre amonyak kullanan bir genleşme motoru denedi. 1890 yılında Linde’nin Berlin fabrikasında yeni bir göreve atandı ve burada dizel motor fikrini tasarladı. 1892 yılında dizel motorun patentini aldı ve ertesi yıl, motorunu Teori ve Konstrüksiyon Fuar’ın da sergiledi. Maschinenfabrik Augsburg ve Krupp firmalarının desteğiyle, 1897’de 25 beygir gücü, dört zamanlı, tek dikey silindir motoru yaptı ve giderek başarılı modeller dizisi üretti. Diesel motorunun yüksek verimliliği, tasarımın karşılaştırmalı basitliği ile birlikte hemen ticari bir başarı kazandı ve mucidine büyük servet getirdi.

29 Eylül 1913’te Diesel, Londra’ya giden Dresden vapurunun güvertesinden kayboldu ve boğulduğu tahmin edilmektedir.

Bu Yazıyı Okuyanlar Bunları da Okudu . . .

Share
Web sitemizden yazı kopyalayıp, başka platformlarda yayınlamak telif suçu kapsamında cezalandırılacaktır. Web Sitemize Hoş Geldiniz.Twitter Takip Edilesi Hesaplar >> @tarihnedio , @SerhatOner24

1 YORUM

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here