DİZEL MAKİNELER YAKIT SİSTEMLERİ -1 NEDİR ?
Dizel makineler yakıt sistemleri nedir ? Dizel makineler de kaç çeşit yakıt sistemi vardır ? Dizel makinelerde yakıt sistemleri nasıl kullanılmaktadır ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Dizel Makineler Yakıt Sistemleri Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
DİZEL MAKİNELER YAKIT SİSTEMLERİ-1
Piston tarafından sıkıştırılarak sıcaklığı yükseltilen silindir içerisindeki taze havaya yakıt püskürtülmesi ve yakıtın kendiliğinden tutuşması sonucu ortaya çıkan yanma sonucu oluşan yüksek basıncın etkisiyle pistonlar üzerinde oluşturulan doğrusal itme kuvveti ile iş üretilen dizel makinelerde kullanılan yakıt sistemleri;
Ünit Tipi Yakıt Püskürtme Sistemleri,
Radyal Yakıt Püskürtme Sistemleri
Bosch Tipi Yakıt Püskürtme Sistemleri,
Common-Rail Yakıt Püskürtme Sistemleri olarak 4 grupta incelenebilir.
Her dört sistemde gemi servis sarnıçlarında dinlendirilmiş motorin tulumbalar tarafından basınçlandırılarak silindirlere gönderilir.
Gemi dizel makinelerinde yakıt olarak Heavy Fuel-Oil (HFO Vizkositesi 700 cst’den düşük (50°C)— ISO 8217:1996 and ISO 8217:2005 standarts), F-76 Motorin ve F-55 Motorin kullanılmaktadır.
Yakıt tipine göre sistemde mevcut elemanlar, özellikle enjektörler değişiklikler göstermektedir.Fuel-oil genellikle ticari gemilerde daha uygun maliyet yarattığından tercih edilmekte olup, bu gemilerde genellikle motorin (marine diesel oil) ile birlikte kullanılmaktadır.
Fuel-oil kullanan sistemlerde yakıtın silindire püskürtülmesi esnasında uygun boyutta parçacıklar halinde püskürtülebilmesi maksadıyla ısıtılarak viskozitesi düşürülür.
Dizel makinelerde püskürtülen yakıtın silindirde tam olarak yakılabilmesi için ortam ısısının uygun olması, yakıtın silindir içerisine homojen olarak yayılması ve silindirdeki tüm oksijeni yakabilmesi gereklidir.
Yakıtın, silindirde yanmanın gerçekleştiği yanma odası olarak adlandırılan; üstte kaver altta piston ve çevresinde laynerden oluşan bölüme uygun basınçta püskürtülmesi gereklidir.
Dizel makinelerde yakıt-hava karışımı benzinli motorlardan farklı olarak yanma odasında gerçekleşmektedir.Karışım oluşumunun yanma odasında gerçekleşmesi saykılda bu işlem için zaman ayrılmasını gerektirmektedir.
Karışım oluşumu için gereken bu zaman nedeniyle dizel motorlar benzinli motorlar kadar yüksek devir sayılarına ulaşamamaktadır.Bu yüksek devir sayılarına, benzinli motorlar otomobillerde 7000 rpm’e kadar çıkmaktadır, dizel motorlar bu devir sayısına ulaşamadığından aynı silindir hacmindeki benzinli motorlar kadar güç üretememektedir.
Karışım oluşumu için gerekli olan zamanın kısaltılması için yakıt püskürtme basınçları günümüz makinelerinde 2000 bar’a kadar yükselmiştir.
Dizel motorlarda yanma oluşması için sıkıştırılan hava içerisine yakıt püskürtülür. Yakıt enjektörden çıktıktan sonra ortam ısısı ve yüksek basınçtan daha alçak basınca çıktığından aniden genleşmekte ve faz değiştirerek buhar haline gelmektedir.
Yakıt buharı ve hava içerisinde bulunan oksijen biraraya gelerek yanma oluşur.
Karışım oluşumunun düzgün yapılabilmesi için yakıtın enjektörden yüksek basınçla silindir içerisine püskürtülmesi gereklidir.Yakıtın yüksek basınçla püskürtülmesi sayesinde yakıt daha ufak parçacıklar halinde yanma odasına yayılır.
Daha ufak damlacıklar oluşturulması yakıtın ortam ısısına maruz kaldığı yüzey alanını arttıracağından buharlaşma daha çabuk olmaktadır.
Püskürtme basıncı yakıtın damlacık çapını doğrudan etkilemenin yanı sıra yakıt demetinin yanma odasında maruz kalacağı basınçlı ortamda katedebileceği mesafeyi de belirler.
Uygun basınçta püskürtülmeyen yakıt yanma odasına homojen olarak yayılamaz. Bu durumda silindire püskürtülen yakıt yanma odasındaki tüm oksijen ile birleşemediğinden yanmadan silindiri terk eder. Bu da makineden verilen yakıt doğrultusunda beklenen gücün düşmesine neden olur.
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- YAKIT PÜSKÜRTME KANUNU
FB : Yakıtın gönderilmesi
SV : Enjeksiyon gecikmesi
SB : Enjeksiyonun başlangıcı
ZV : Tutuşma gecikmesi
VB : Yanmanın başlangıcı
SE : Enjeksiyonun sona ermesi
VE : Yanmanın sona ermesi
Dizel makinelerde silindire püskürtülecek yakıt miktarı ve zamanı püskürtme kanunu ile belirlenir. 1000 rpm devirli 4 zamanlı bir dizel makinede 40˚ KMA süresince yakıt püskürtüldüğünde gerçek zaman yaklaşık olarak 6.6 msec sürmektedir.
Bu zaman kısalığı dizel makine devirleri dolayısıyla alınabilecek güç miktarı açısından kısıt oluşturmaktadır.
Yakıtın püskürtülmeye başlanması ile silindire girişi arasında geçen süre “Püskürtme Gecikmesi”, yakıtın silindire girişi ile yanmanın başlaması arasındaki zaman aralığı ise “Tutuşma Gecikmesi” olarak adlandırılır.
Tutuşma gecikmesi süresince yanma odasına püskürtülen yakıt yanmanın başlaması ile birden yandığından silindirde ani bir basınç yükselmesi olur. Bu ani basınç yükselmesi “Dizel Vuruntusu”na neden olur.
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- ENJEKSİYON SİSTEMİNDEN BEKLENENLER
Yakıt püskürtme sistemi yakıtı silindirlere dağıtırken aşağıda belirtilen istekleri karşılamalıdır.
Püskürtülen yakıt miktarını tam olarak ayarlamalıdır. (Ölçüm)
Püskürtmeyi zamanında yapmalıdır. (Zamanlama)
Püskürtme süratini kontrol etmelidir. Püskürtme hangi hızla tekrarlanması gerekiyorsa o hızla tekrarlamalıdır.
Yanma odasının tipine göre püskürtülen yakıtı atomize etmelidir. Yani yakıtı küçük zerreciklere bölerek yanma odasına dağıtmalıdır. (Atomizasyon)
Yakıt silindire homojen olarak yayılmalıdır. Püskürtülecek yakıtı basınçlı ve dağıtıma hazır hale getirmelidir.
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- ENJEKSİYON SİSTEMİ ÇEŞİTLERİ
RADYAL ENJEKSİYON SİSTEMİ
COMMONRAIL ENJEKSİYON SİSTEMİ
UNİT TİPİ ENJEKSİYON SİSTEMİ
BOSCH TİPİ ENJEKSİYON SİSTEMİ
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- RADYAL ENJEKSİYON SİSTEMİ
Radyal enjeksiyon sisteminde makine tarafından çevrilen radyal bir pompa tarafından yakıt basınçlandırılır.
Yakıt gönderme zamanı pompa tarafından ayarlanır.
Pompa tarafından basınçlandırılan yakıt ateşleme sırası gelen silindirin enjektörüne gönderilir.
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- ÜNİT TİPİ ENJEKSİYON SİSTEMİ
Ünit tipi enjeksiyon sisteminde servis sarnıcından gelen motorin filtrelendikten sonra, makineden hareket alan motorin tulumbası tarafından basınçlandırılarak silindirlerin enjektörlerine kadar gönderilir.
Her silindirin enjektöründe basınçlı yakıt hazır olarak bulunmaktadır. Sırası gelen silindirin enjektörü kemşaft tarafından açılarak silindire yakıt püskürtülür. Zamanlama kemşaft tarafından yapılır. Yakıt püskürtme başlangıcı ve sonu kemşaftın ilgili kemi ile ayarlanır.
Püskürtülmeyen basınçlı yakıt dönüş hattından servis sarnıcına geri döner.Basınçlı yakıt her an hazır olduğundan püskürtme gecikmesi ortadan kalkar.
Enjektörde hazır bulunan basınçlı yakıt kem tarafından enjektör yay kuvveti yenilince enjektör gövdesine dolarak yanma odasına püskürtülür.
Kemin baskısı kalktığında enjektör yayı planceri yukarı kaldırır ve püskürtme sona erer.
Bir saykılda püskürtülecek yakıt miktarı, enjektör gövdesinde bulunan rek kolunun hareketi ile ayarlanır.Plancerin rek kolu tarafından kendi etrafında döndürülmesi ile, üzerinde bulunan helezonik boşluğun motor devrini değiştirecek şekilde daha fazla ya da daha az miktarda yakıt gönderilmesine kumanda eder.
Rek kolu plangerin helis kanalının yerini değiştirerek yakıtın by-pass’a kaçma zamanını ayarlar. Devir artışı istendiğinde daha çok yakıt göndermek için rek kolu ileri itilir ve by-pass hattının daha geç açılması sağlanır.
DİZEL MAKİNE YAKIT SİSTEMLERİ- BOSCH TİPİ ENJEKSİYON SİSTEMİ
Sıralı tip pompaların kullanıldığı bu sistemde yakıt tankından alınan yakıt besleme pompası tarafından basınçlandırılarak filtreden geçirilir.Filtrede 5 mikrondan büyük partiküller ve yabancı maddeler tutulur. Ayrıca püskürülecek yakıtta bulunan hava da filtrede ayrıştırılarak geri dönüş devresine iletilir.
Ayrık elemanlı yakıt püskürtme sistemi (Bosch tipi),
APE tipi
APF tipi olarak iki çeşittir.
APE tipinde: Tüm yakıt püskürtme pompaları bir muhafaza içine yerleştirilmiştir ve tüm plancerlere bir rek koluyla kumanda edilir. Genellikle küçük boyutlara sahip dizel makinalarda kullanılır.
APF tipinde: Her silindirin pompası kendi muhafazasındadır ve her plancer için ayrı bir rek kolu mevcutur. Genellikle büyük dizel makinalarda kullanılır.
APE ve APF tipi pompalarda plancer, yakıt kontrol reki ve enjektör aynı şekilde çalışırlar. Plancer bir buşun içerisinde hareket etmektedir. Plancer buşunun üzerinde karşılıklı iki port bulunur. Portlardan biri yakıt giriş portu diğeri geri dönüş portudur.
Bu sistemlerde enjektör tarafından silindire püskürtülecek yakıt miktarı ve zamanı Yüksek Basınç Pompası tarafından ayarlanır.Rek kolunun ileri itilmesi ile planger üstündeki helisel kanalın durumu değiştirilir.Bu şekilde yakıtın silindire gönderilmesinin sonlandırılacağı zaman ayarlanmış olur. Pompa plangeri yakıt gönderse bile yakıt by-pass devresine gidecektir.
Bosch tipi püskürtme sisteminde hareketini krankşafttan alan yüksek basınçlı motorin tulumbası tarafından silindirlere gönderilecek yakıtın zamanlaması yapılır.
Tulumba içerisinde her silindir için ayrı bir plancer mevcuttur.Tulumba şaftında bulunan kemler tarafından sırası gelen silindirin planceri yukarı doğru hareket eder. Motorin servis tulumbası tarafından yüksek basınçlı motorin tulumbasına gönderilmiş olan yakıt yukarı doğru hareket eden plancer tarafından sıkıştırılır.
Plancer tarafından sıkıştırılan yakıtın basıncı artar. Yakıt basıncı pompa çıkışında bulunan kompanzasyon valfinin ayarlanmış olduğu basıncı aştığında kompanzasyon valfi açılır ve yakıt kamçı kanalıyla enjektöre gönderilir.
Enjektöre ulaşan basınçlı yakıt enjektör içerisine dolarak iğne valfi yukarı doğru hareket ettirir. Yakıt yüksek basınç ile enjektör tarafından yanma odasına püskürtülür.
Yüksek basınçlı motorin tulumbası üzerinde bulunan rek kolunun pozisyonu ile plancer üzerindeki helisel kanalın pozisyonu ayarlanır. Plancerin yukarı hareketi esnasında helisel kanalın çıkışı by-pass hattına ulaştığında yakıt by-pass hattına kaçar ve plancer üzerindeki yakıt basıncı aniden düşer.
Bu basınç düşmesi nedeniyle plancer yukarı hareketine devam etmesine rağmen kompanzasyon valfi içerisindeki yay basıncı nedeniyle aniden kapanır ve kamçı yolu ile enjektöre gönderilen yakıt kesilir.
Yakıtın birden kesilmesi önemlidir. Yakıtın aniden kesilmesi ile enjektör iğne valfini yukarı hareket ettiren yakıt basıncı da aniden düşer ve enjektör yay basıncı nedeniyle iğne valf aşağı doğru hareket ederek yakıt püskürtmesini durdurur. Bu şekilde enjektörün düşük basınçla yakıt püskürtmesi engellenir.
Klasik enjektörler iki çeşittir;
Delikli Tip Enjektörler: Üzerlerinde 1-12 adet çapları 0,2-1 mm arasında değişen delik mevcuttur. Yanma odasına homojen yakıt dağılımı için uygundurlar.
Çubuk Tipi Enjektörler: Enjektör deliğinden ileri doğru çıkan pintle adı verilen kısım nedeniyle ortası boş konik tipi yakıt spreyi oluştururlar. Daha çok ön yanma odalı makinelerde tercih edilirler.
Yakıt püskürtme sisteminde yanma odasından önceki son eleman olan enjektörler, yanma kalitesini doğrudan etkilerler. Pompa tarafından gönderilen yakıtın basıncı ile iğne valf yukarı doğru hareket ederek yakıtın silindire püskürtülmesini sağlar.
Yakıt basıncı pompada düştüğünde yay kuvveti iğne valfi yerine getirerek püskürtmeyi durdurur.
DİZEL MAKİNELER YAKIT SİSTEMLERİ -1 NEDİR SONUÇ :
Bugün Dizel Makineler Yakıt Sistemleri -1 adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Dizel makineler ile ilgili seriye kaldığımız yerden devam ediyoruz.
İyi Çalışmalar