Tersane Dergisi 45. Sayı (Temmuz-Ağustos 2016)

tersane • temmuz 2016 25 mik konumlandırma – Dynamic Positioning System) ve otomatik pilot sistemleri dizayn etmek söylenebilir. Çalışmanın ilk bölümünde konuyla ilgili genel bilgiler verilmiş, ikinci bölümde dizel motor matematik modeli- nin nasıl oluşturulduğu anlatılmış, üçüncü bölümde motor simülasyonu sonuçları verilmiştir. Dördüncü bölümde sonuçların değerlendirilmesiyle birlikte gelecek çalış- malarda yapılması düşünülenlerin sunulmasıyla metin sonlandırılmıştır. 2. MATEMATİK MODEL Üzerinde çalışılan sistem 12.7 litre hacimli, altı silin- dirli, turboşarjlı bir dizel motordur. Konfigürasyonu Şekil 1’de verilen motorda yakıt sarfiyatını ve NOx emisyon miktarını kontrol etmeye yarayan EGR (Egzost gazı dev- ridaim – Exhaust Gas Recirculation) ve VGT (Değişken geometrili türbin – Variable Geometry Turbine) sistem- leri bulunmaktadır [3,4]. EGR sistemi kullanılarak egzost gazının bir kısmı motora giren temiz hava ile karıştırılarak yeniden yanma odasına gönderilir. Bu sayede yanma işlemi sırasında oksijen konsantrasyonu ve en yüksek alev sıcaklığı düşü- rülerek NOx emisyonlarının azaltılması amaçlanmakta- dır. VGT sisteminde ise türbin kanat açıklığının çalışma esnasında ayarlanabilir olması sayesinde türboşarjer devri, dolayısıyla motora giren taze hava miktarı ayar- lanabilmektedir. EGR valfinin ve VGT kanatçıklarının elektronik olarak kumanda edilmesi sayesinde sistem işleyişi kontrol edilebilmekte ve kontrol amaçları yerine getirilebilmektedir. 2.1 Motor Dönme Dinamiği ve Moment Üretimi Motor devrindeki değişimler aşağıda verilen diferan- siyel denklem çözülerek modellenmektedir: (1) Burada N motor devrini, t e motor tarafından üretilen momenti, t l motordan istenen momenti ve J e motor eylemsizlik momentini ifade etmektedir. Motor tarafından üretilen moment ise gros indike moment ile pompalama ve sürtünme momentlerinin farkı alınarak hesaplanmaktadır: (2) Yukarıdaki bağıntıda t gi gros indike momenti, t p pompalama momentini ve t s sürtünme momentini ifade etmektedir. Bu momentler aşağıdaki bağıntılar kullanı- larak hesaplanmaktadır: (3) (4) (5) Yukarıdaki bağıntılarda u δ [mg/çevrim/silindir] biri- minde sisteme yakıt girişini, n cyl silindir sayısını, Q HV yakıtın kalorifik değerini, η gi gros indike verimi, V d motor hacmini, p em egzost manifoldu basıncını, p hm hava manifoldu basıncını, c 1 , c 2 ve c 3 ise ölçümler sonunda elde edilmiş sabit katsayıları ifade etmektedir [3,4,5]. 2.2 Manifoldlar Manifold basınçlarındaki değişimler kütlenin koru- numu ve ideal gaz kanunları kullanılarak aşağıdaki dife- ransiyel denklemler ile modellenir: (6) Şekil 1. Sistem konfigürasyonu