Geri Dön

Tek silindirli içten yanmalı bir motor için elektromekanik supap sistem tasarımı ve performans analizi

Design and performance analysis of an electromechanical valve system for a single-cylinder internal combustion engine

PDF İndir

  1. Tez No: 979560
  2. Yazar: VOLKAN AYGÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET NECATİ ÖZSEZEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Otomotiv Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Automotive Engineering, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elektromotor kuvveti, Elektromıknatıs, Kontrol sistemleri, Electromotor force, Electromagnet
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, klasik kam tahrikli supap mekanizması ile elektromekanik supap mekanizması (ESM) karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve ESM sisteminin içten yanmalı motorlardaki uygulanabilirliği deneysel olarak değerlendirilmiştir. Geliştirilen ESM sistemi, tek silindirli bir benzinli motor üzerine entegre edilmiş ve farklı motor devirlerinde gerçekleştirilen testlerle sistemin performansı analiz edilmiştir. Supap hareket profilleri, lazer konum sensörleri ve TDC sensörleri aracılığıyla yüksek doğrulukla elde edilmiş; elde edilen veriler, klasik sistemle karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Tez çalışması sonuçları ESM sisteminin sunduğu hassas zamanlama sayesinde özellikle düşük ve orta motor devirlerinde silindir içi hava dolumunun daha etkin gerçekleştiğini ortaya koymuştur. ESM ile elde edilen valf profilleri klasik sisteme kıyasla daha geniş ve esnek bir karakter sergilemiş; bu sayede 800–2400 d/dk aralığında motorun volümetrik veriminde %3,5 ila %5,8 arasında değişen artışlar elde edilmiştir. Ayrıca, emme supabının açılma ve kapanma zamanlarının farklı krank mili açılarına göre ayarlandığı testlerde, valf zamanlamasındaki küçük değişimlerin dahi silindir içi dolum ve basınç karakteristiği üzerinde önemli iyileşmeler oluşturduğu gözlemlenmiştir. Yüksek devirli çalışmalarda, ESM sisteminin klasik supap profillerine yaklaştığı ve bu nedenle volümetrik verimde belirgin bir fark oluşmadığı belirlenmiştir. Bu durum, elektromanyetik sistemin fiziksel sınırlarına işaret etmekte olup, özellikle yüksek devirlerde valfin yeterli hızda açılıp kapanabilmesi için bobin tasarımında güçlendirmeye ihtiyaç duyulduğu tespit edilmiştir. Elektromanyetik kuvvetin artırılmasına yönelik öneriler kapsamında, bobin boyutlarının büyütülmesi ve soğutma stratejilerinin geliştirilmesi gerektiği belirtilmiştir. Bu tez çalışması sonucunda, elektromekanik supap sistemlerinin, klasik kam mekanizmalarına kıyasla önemli yapısal ve işlevsel avantajlar sunduğu tespit edilmiştir. Bu yönüyle çalışma, literatürde eksikliği hissedilen ESM'nin deneysel temelli performans analizine katkı sunmakta ve gelecekteki motor AR-GE çalışmaları için yol gösterici nitelik taşımaktadır.

Özet (Çeviri)

In this thesis study, the classical cam-driven valve mechanism and the electromechanical valve mechanism (EVM) were comparatively examined, and the applicability of the EVM system in internal combustion engines was experimentally evaluated. The developed EVM system was integrated into a single-cylinder spark-ignition engine, and its performance was analyzed through tests conducted at various engine speeds. Valve motion profiles were obtained with high precision using laser displacement sensors and TDC (Top Dead Center) sensors, and the resulting data were evaluated comparatively with those from the classical system. The results of the study revealed that the EVM system enables more effective cylinder filling at low and medium engine speeds, primarily due to its ability to provide precise timing control. Compared to the classical system, the valve lift profiles obtained via EVM demonstrated a broader and more flexible behavior. As a result, an increase in volumetric efficiency between 3.5% and 5.8% was achieved in the speed range of 800 to 2400 rpm. Moreover, in the tests where the intake valve opening and closing times were adjusted to different crank angle positions, it was observed that even small changes in valve timing led to significant improvements in cylinder filling and in-cylinder pressure characteristics. At higher engine speeds, the valve profiles generated by the EVM system tended to converge with those of the classical valve mechanism, resulting in no significant difference in volumetric efficiency between the two systems. This outcome indicates the physical limitations of the electromagnetic actuator, particularly in terms of achieving sufficiently rapid valve actuation at high rotational speeds. To overcome this limitation, it was determined that enhancements in coil design are necessary. Suggested improvements include increasing the coil size, raising the current supply, and developing cooling strategies to manage the associated rise in coil temperature. As a result of this thesis, it has been concluded that electromechanical valve systems offer substantial structural and functional advantages over traditional cam-based mechanisms. In this context, the study contributes to the experimental validation of EVM systems an area still underrepresented in the literatüre and serves as a guiding reference for future R&D efforts in the field of engine technology. The findings demonstrate that EVM provides notable opportunities for optimizing combustion control, air-fuel management, and emission reduction, particularly due to its programmable valve timing and lift capabilities.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    745922

    Tek silindirli, 4 zamanlı kıvılcım ateşlemeli bir motorda elektromekanik kontrollü supap mekanizması tasarımı ve simülasyonu

    Electromechanical controlled valve mechanism design and simulation in a single cylinder, 4-stroke spark-ignition engine

    ASIM AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiErzincan Binali Yıldırım Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT ÇETİN

  2. Tez No

    484475

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

    Investigation of variable valve timing with electromechanical valve mechanism effects on air flow parameters

    ÜSAME DEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN

  3. Tez No

    183388

    İçten yanmalı bir motorda elektro-mekanik supap uygulaması

    An electro-mechanic valve application on internal combustion engine

    OĞUZHAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Bilim ve TeknolojiZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. BÜLENT ÖZDALYAN

  4. Tez No

    372715

    Tek silindirli buji ateşlemeli bir motorda elektromekanik supap mekanizması uygulaması

    Application of electromechanical valve actuator in a single-cylinder spark ignition engine

    VOLKAN AYGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Mühendislik BilimleriKocaeli Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET NECATİ ÖZSEZEN

  5. Tez No

    541304

    Investigation of effect of novel technologies' implementation to future internal combustion engines

    Yeni teknolojilerin geleceğin içten yanmalı motorlarına uyarlanmasının etkilerinin incelenmesi

    ANIL ALAGÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN

Geri Dön