Yeni nesil ağır hizmet dizel motorları için supap sistemi geliştirilmesi ve optimizasyonu
Valvetrain development and optimization for a new generation heavy duty diesel engine
- Tez No: 952792
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ORKUN ÖZENER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Yüksek güçlü ağır ticari dizel motorlar, yolcu ve yük taşımacılığında, inşaat makinelerinde, demiryollarında ve denizcilik sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle dizel lokomotif motorlarının kullanımı, karayolu taşımacılığından kaynaklanan karbon emisyonlarının azaltılması açısından kritik bir rol oynamaktadır. Karayolu taşımacılığına alternatif olarak raylı taşımacılığın teşvik edilmesi, hem çevresel hem de ekonomik açıdan önemli avantajlar sağlamakta olup, bu alanda demiryolu motorlarının geliştirilmesine yönelik çalışmalar büyük bir önem arz etmektedir. Bu çalışmaların temel hedeflerinden biri, yakıt tüketimini optimize ederek motorların daha verimli hale getirilmesi ve zararlı emisyonların azaltılmasıdır. Bu hedeflere ulaşabilmek için dizel motorların hava emiş ve egzoz sistemlerinin, performans gereksinimlerine uygun şekilde tasarlanması gerekmektedir. Motorun çalışma verimliliğini etkileyen en önemli parametrelerden biri, supap açılma profilleridir. Supap hareketlerinin zamanlamasının ve dinamik karakteristiğinin değiştirilmesi, motor performansı üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, supap sisteminde yapılacak optimizasyon çalışmaları, motorun genel verimini artırmaya yönelik önemli bir araştırma alanıdır. Söz konusu hedeflerle uyumlu olarak gerçekleştirilen bu çalışmada, dizel motorların supap grubu dinamik davranışlarını incelemek amacıyla çoklu cisim dinamiği modelleri oluşturulmuştur. Bu modeller kullanılarak, motor işletme devirlerinde ortaya çıkabilecek problemler analiz edilmiştir. Özellikle yüksek devirlerde meydana gelen atalet kuvvetleri ve sönüm elemanlarının tepkileri detaylı olarak incelenmiştir. Modelleme sürecinde tespit edilen olası problemler doğrultusunda çeşitli optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Optimizasyon sürecinde yay sertliği, fil ayağı pozisyonu ve supap zamanlaması gibi parametreler üzerinde değerlendirmeler yapılmıştır. Gerçekleştirilen analizler, bu parametrelerin çalışma koşulları altındaki supap açılma profili davranışına etkilerini ortaya koyarak arzu edilen performansı sağlayan bir supap mekanizması tasarlanmasına olanak sağlamıştır. Ayrıca, modelleme sonuçları deneysel verilerle karşılaştırılarak doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Zamanlama dişli mekanizmasının etkilerini değerlendirmek için supap mekanizmasının tahrik torku belirli motor hızlarında hesaplanarak, bileşenlerin dinamik tepkileri incelenmiştir. Bu doğrultuda zamanlama dişli mekanizmasındaki şaft sayısı belirlenerek, her şaft üzerinde dişliler ve yataklamalar tanımlanmıştır. Dişli çiftleri arasındaki tork aktarımı ve iletim hatası simülasyonla analiz edilmiştir. Bu tez, motorun termodinamik performans değerlendirmesini içermeyip yalnızca supap mekanizmasının çoklu cisim dinamiği analizlerine odaklanmıştır. Optimizasyon sonucunda elde edilen sistem parametrelerinin, farklı devir aralıklarında karşılaşılan sorunların çözümüne katkı sağladığı görülmüştür. Bu çalışma, dizel motorlarının supap sistemi tasarımına yönelik mevcut literatüre bir katkı sunarak, gelecekteki çalışmalar için önemli bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
High-power heavy-duty diesel engines are widely used in passenger and freight transportation, construction machinery, railways, and the marine sector. The use of diesel locomotive engines, in particular, plays a critical role in reducing carbon emissions from road transport. Promoting rail transport as an alternative to road transport offers significant environmental and economic advantages, making the development of railway engines in this area of great importance. One of the primary goals of these efforts is to optimize fuel consumption, making engines more efficient and reducing harmful emissions. To achieve these goals, the valvetrain system of diesel engines must be designed to meet performance requirements. One of the most critical parameters affecting engine operating efficiency is the valve lift. Modifying the timing and dynamic characteristics of valve movements has a direct impact on engine performance. Therefore, optimization studies in the valvetrain system represent a significant research area aimed at increasing the overall efficiency of the engine. In line with these objectives, this study involved creating multi-body dynamics models to examine the dynamic behavior of valvetrain in diesel engines. These models were used to analyze problems that may arise during engine operating conditions. Inertia forces and the responses of damping elements at high speeds were investigated in detail. Various optimization studies were conducted based on the potential problems identified during the modeling process. During the optimization process, parameters such as spring stiffness, rocker arm position, and valve timing were evaluated. The analyses performed revealed the effects of these parameters on the valve lift behavior under operating conditions, enabling the design of a valve mechanism that provides the desired performance. Furthermore, the modeling results were validated by comparing them with experimental data. To evaluate the effects of the timing gear mechanism, the drive torque of the valve mechanism was calculated at specific engine speeds, and the dynamic responses of the components were examined. Accordingly, the number of shafts in the timing gear mechanism was determined, and gears and bearings were defined on each shaft. Torque transmission and transmission error between gear pairs were analyzed through simulation. This thesis focuses solely on the multi-body dynamics analysis of the valvetrain dynamics and does not include a thermodynamic performance evaluation of the engine. The system parameters obtained from the optimization were found to contribute to solving problems encountered across operating conditions. This work contributes to the existing literature on diesel engine valvetrain design, laying an important foundation for future studies.
Benzer Tezler
- Estetik, hafif ve yeni nesil ağır hizmet tipi çelik köprü otokorkuluk sistemi geliştirilmesi
Development of an aesthetic, lightweight and new generation heavy containment level steel bridge rail
MEHMET ONUR ÖZTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN
- Yeni nesil içten yanmalı motorlarda hidrojenin yakıt olarak kullanılmasının modellenmesi ve incelenmesi
Investigation and modelling of hydrogen fueled internal combustion engines
FIRAT AKAR
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORKUN ÖZENER
- Megakentlerde yüksek kapasiteli otobüs taşımacılığına bütünsel bir yaklaşım: İstanbul BRT hattı incelemesi
A holistic approach for the high capacity public bus transit: Study in Istanbul BRT system
OZAN BARAN BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
UlaşımMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHA ERDA
- Design and comparative analysis of an enhanced solid-state power controller for UAVs accommodating wide-band gap semiconductor switches
Geniş bant aralıklı yarı iletken anahtarları destekleyen iyileştirilmiş katı hal güç kontrol cihazı tasarımı ve karşılaştırmalı analizi
ÖMER SOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Viability-based control for robustness in 6G networks: Ensuring efficient communication under extreme conditions
6G ağlarında dayanıklılık için uygunluk temelli kontrol: Aşırı koşullar altında verimli iletişim sağlama
İDİL BENSU ÇILBIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ERÇETİN