Elektromekanik supap mekanizması ile değişken supap zamanlamasının hava akış parametrelerine etkisinin incelenmesi

İçten Yanmalı Motorlara getirilen zorunlu emisyon kısıtlamaları nedeniyle Ar-Ge çalışmaları her geçen gün daha fazla önem kazanmaktadır. Bu çalışmalar, içten yanmalı motorların yanma verimliliği, güç, tork, emisyon gibi parametrelerinin iyileştirilmesi üzerine yoğunlaşmaktadır. Geçmişte yanma odasına alınan hava miktarını arttırmak için tek supaplı sistemlerden çift supaplı sistemlere geçiş ile ilk adım atılmıştır. İçten yanmalı motorlarda, supap zamanlamaları motorun en ideal çalışma koşulları için optimize edilip, tüm devirlerde sabit açılma ve kapanma zamanlaması ile çalışmaktadır. Bu sebeple optimum devir dışında kalan devirlerde supapların ideal açık kalma süreleri farklılık göstermekte ve beklenen volümetrik verim elde edilememektedir. Volümetrik verimi arttırmak için değişken supap zamanlaması konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Son yıllarda elektronik kontrol ünitelerinin gelişimi ile aktif supap kontrolünün çok daha etkin bir şekilde yapılabildiği kamsız motor teknolojileri konusunda çalışmalar yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada konvansiyonel kam milinin kullanıldığı tek silindirli buji ateşlemeli bir motorda hava debileri, volümetrik verim, hava akış hızları ve silindir içi basınç değerleri deneysel olarak tespit edilmiştir. Deneysel motorun yanma odası, emme ve egzoz portlarının akış hacimleri kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi ile soğuk akış analizleri yapılmıştır. Farklı devirlerde yapılan analizler deneysel verilerle doğrulandıktan sonra elektromekanik supap mekanizması (EMS) durumu için ortaya çıkan kam profilleri kullanılarak analizler tekrarlanmıştır. EMS kullanılması durumunda sağlanabilecek emme supabı açılma (EmSA) zamanının erkene alınması ve egzoz supabının kapanmasının (EgSK) erkene alınması ve geçe alınması durumları HAD analizleri ile modellenmiştir. Her bir devir için farklı kam profillerinin kullanıldığı analizlerde volümetrik verim, hava debisi, silindir içi basınç değerleri, yatay ve dikey girdap, silindir içerisinde kalan toplam kütle ve hava akış hızları sayısal olarak incelenmiştir. Elde edilen veriler neticesinde düşük devirlerde EMS kullanılmasının standart supap kalkma miktarı ve zamanlamasına göre volümetrik verimi düşürdüğü, yüksek devirlerde ise volümetrik verimi arttırdığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre emme supabının kapanma zamanının volümetrik verime olan etkisinin önemli olduğu anlaşılmıştır. Bunun yanında EMS sisteminin yatay girdabı önemli derecede etkilediği bu çalışma ile ortaya konmuştur.