... konulu sunumlar: "16.01.2009. İçerik: 1.Dizel motor mucidi kimdir? 2.İlk Dizel motor nasıl yapıldı? 3.Dizel motor nedir?Çalışma prensiplerini incelenmesi 4.Dizel motor."— Sunum transkripti:
1
2
3
4
İçerik: 1.Dizel motor mucidi kimdir? 2.İlk Dizel motor nasıl yapıldı? 3.Dizel motor nedir?Çalışma prensiplerini incelenmesi 4.Dizel motor emisyonları nelerdir? 5.Dizel motor emisyonları nasıl oluşur? 6.AB standartları nelerdir? 7.Dizel motor emisyon azaltma yöntemleri nelerdir?
5
İçerik 2: 8. Türkiye’deki motorlu taşıtların istatistikleri 9. Sakarya Karayolu Taşıt İstatistikleri 10.Belediye otobüslerinin incelenmesi ve grafiksel gösterimleri 11. Belediye Otobüslerinden Kaynaklanan Kirliliğe Etki Eden Faktörler
6
*Dizel Motorların Çalışma Prensibi ilk olarak 1824 yılında Fransız Mühendis Nicholas Leonard Sadi Carnot tarafından ortaya koyuldu. *Carnot yanmanın atmosferik basınç yerine yüksek basınçlarda yapılmasını ve yakıtın pistona sıkıştırma işleminin sonunda gönderilmesini önerdi.
7
*Carnot’un ölümünün ardından 1892 yılında Prof. Dr. Rudolf Diesel,havanın belirli bir oranda sıkıştırılması sonucu oluşan sıcaklığın,yakıtın tutuşma sıcaklığından daha yüksek olduğu makinesının patentini aldı. *Diesel bu makinesinde Carnot çevrimim verimine ulaşmaya çalıştı.
8
*İlk Denemenin 3 yıl ardından 1895 yılında Dr. Diesel ; Dört zamanlı çevrime göre çalışan Sıkıştırma sonu basıncı atm olan Piston duvarları su ile soğutulan Yakıtın yüksek basınçlı hava ile püskürtüldüğü Termik verimi %24 olan makinasını tanıttı. *Ardından Dr. Dieselin MAN firması ile yaptığı işbirliği sonucunda 1897 ‘de günümüzde kullanılan dizel motorların ilk örneği üretildi.
9
* Diesel makineleri bir çeşit içten yanmalı makineler olup, yaktın kimyasal enerjisi makine silindirleri içinde direkt olarak mekanik enerjiye çevrilir. Birkaç beygir gücünden beygir gücüne kadar yapılmakta olan bu makineler bugün en yüksek verimli güç üreticileridir.
10
-Termal verim yüksektir.Dolayısıyla daha az yakıt harcarlar ve benzinli motorlara oranla daha ekonomiktir. -Daha dayanıklıdırlar ve elektriksel bir ateşlemeye ihtiyaç duymazlar. Dolayısıyla benzinli motorlara oranla daha az problemlidirler. -Geniş hız aralıklarında motor torku benzinli motorlardan daha yüksektir.Dolayısıyla, dizel motorlar daha uyumludurlar ve işletim kolaylığına sahiptirler. (Bu özelliklerinden dolayı dizel motorlar ağır vasıtalarda kullanılmaya uygundur.) DİZEL MOTORUN AVANTAJLARI
11
DİZEL MOTORUN DEZAVANTAJLARI -Yanma odasında oluşan maksimum basınç benzinli motorlardakinin yaklaşık iki katıdır.Dolayısıyla dizel motorlar daha sesli ve titreşimlidirler. -Maksimum yanma basıncının çok yüksek olması nedeniyle dizel motorlar yüksek basınca mukavim malzemeden imal edilmiştir.Beygir gücü başına düşen ağırlık benzinli motorlara göre daha fazladır.Maliyeti de yüksektir. -Yakıt enjeksiyon sistemlerinin kusursuz olması gerekir.Dolayısıyla daha sistemlerle donatılmış olup dikkatli bakım ve servis gerektirir. -Yüksek sıkıştırma oranını sağlamak için tahrik kuvveti yüksek olmalıdır.Netice olarak yüksek çalışma kapasitesine sahip marş motoru ve akü gereklidir. Dizelde yanmanın karakteristiğinden dolayı PM emisyonları dizelde daha fazladır
12
Dizel Motor Parçaları
13
Dizel Motor Kesit Görünüm
14
4 Zamanlı çalışan bir dizel motor
15
Dizel Motorun Çalışma Zamanları 1.Emme Zamanı 2.Sıkıştırma Zamanı 3.Yanma Zamanı 4.Egzoz Zamanı
16
Üst Ölü Nokta Alt Ölü Nokta Silindir içerisinde büyüyen hacim ve oluşan vakum Açılan emme supabı EMME ZAMANI Atmosfer basıncındaki hava silindire emilmeye başlanır
17
Üst Ölü Nokta Alt Ölü Nokta SIKIŞTIRMA ZAMANI Kapalı Supaplar Piston içi Basınç Artar
18
YANMA ZAMANI I Üst Ölü Nokta Alt Ölü Nokta Sıkıştırman ın etkisi ile birlikte basıncı ve sıcaklığı yükselen hava Yakıt küçük tanecikler halinde püskürtülür
19
YANMA ZAMANI II Üst Ölü Nokta Alt Ölü Nokta Silindire püskürtülen yakıt belirli bir gecikme ile tutuşur ve yanma gerçekleşir Yanmanın etkisiyle oluşan yüksek basınç pistonu alt ölü noktaya itekler yani yanma genişleyen bir hacim içerisinde gerçekleşir.
20
Üst Ölü Nokta Alt Ölü Nokta EGZOZ ZAMANI Yanma zamanının sonuna doğru silindir içindeki basınçlı hava Açılan egzoz supabından dışarıya atılır
21
-Dizel motorlarda yakıt ile hava karışarak yanması sonucunda yanma ürünleri meydana gelir. Bunlar ; -Normal şartlar altında:CO 2,H 2 O, ve N 2 dir. -Eğer yakıt çevrim sonucu tam olarak yanmamış ise bu bileşenlere ek olarak: PM, NO x, HC, CO eklenebilir. Yakıtda ki S gibi safsızlık SOx emisyonlarına sebep olur
22
-Motorda meydana gelecek olan yanmanın tam olarak gerçekleşip gerçekleşmeyeceği yanmanın gerçekleştiği yanma odasındaki hava miktarına ve mükemmel karışmaya bağlıdır. -Termodinamik hesaplamaları kolaylaştırmak amacı ile yakıt 1 kg olarak kabul edilir. -C+H+O=1 kg yakıt Biçiminde ifade edilirse,burada C,H,O,S sırası ile karbon,hidrojen,Oksijen ve kükürdün 1 kg yakıt içerisindeki kütlesel kesirleridir. *Karbonun tam yanma reaksiyonuna göre: C+O 2 CO 2 +ısı *Hidrojenin tam yanma reaksiyonuna göre: 2H 2 +O 2 2H 2 O+ısı
23
Dizel motorunun PM, NO x,HC,CO,SO x gibi kirletici bileşenleri aşağıdaki yollar ile atmosfere atılmaktadır: 1.Egzoz borusu:Yanma sonucu doğan ürünlerde mevcut zararlı bileşenlerdir.Motor emisyonu’nun %65-85 ini kapsamaktadır. 2.Karter Havalandırması:Bu segman ile silindir yüzeyi arasından kaçan gazlardan ve karterdeki yağ buharlarının atmosfere atılmasından doğmaktadır.Motor emisyonunun %20 si mertebesindedir. 3.Yakıt Deposu Havalandırması:Özellikle sıcak havalarda yakıtın kolay buharlaşan bileşenlerinin atmosfere yayılmasıdır.Motor emisyonunun %5 i kadardır.
24
Partikül Madde (PM) Oluşumu -Normal çalışan bir dizel motorun egzos gazları renksiz olmalıdır.Uygulamada egzoz gazları değişik aksaklıklardan dolayı, beyaz, mavi veya siyah renklerde görülebilir.
25
Beyaz Duman: -Egzoz gazları içerisindeki su buharının bir işaretidir. Normal bir motorda,soğuk havalarda motorun ilk çalıştırılmasında,soğuk egzoz sisteminde yanma ürünleri içerisindeki su buharının yoğuşması sonucu görülür. -Bu durum,motorla birlikte egzoz sisteminin ısınmasıyla ortadan kalkar.
26
Mavi Duman -Yanma odasında geçen yağlama yağının fazlalaşarak yanmaya katılması halinde egzoz gazlarının rengi mavimtrak olur -Yağlama yağına dikkat edilmelidir.
27
Siyah Duman: - Silindir içinde iyi bir yanma olmadığının işaretidir. -İs,yanma odası içerisinde sıcaklığın yüksek olduğu bölgelerde oksijenin bulunmaması sonucu gaz yada sıvı fazındakı moleküllerin karbonlaşarak partiküllere dönüşmesi ile meydana gelmektedir
28
Karbonmonoksit (CO) oluşumu: -Yanma ürünleri arasında CO bulunmasının ana nedeni oksijenin yetersiz olmasıdır. H 2 0+CO H 2 +CO 2 CO 2 +H 2 H 2 O+CO denklemi ile belirlenmektedir. -Dizel motorlarda genellikle fakir karışım oranları ile çalışıldığından CO emisyonu düşük olmaktadır.
29
Azot Oksit (NO) Oluşumu: -Yanma sonucu ulaşılan yüksek sıcaklıklarda havanın içerisindeki azotun oksijen ile birleşmesi sonucu azot oksitler meydana gelmektedir. -NO x oluşumunu etkileyen iki önemli paramatre ; Yanma odası sıcaklığı Hava/Yakıt oranıdır - O 2 20 O+N 2 NO+N O 2 +N NO+O (*NO oluşum hızı N 2 ve O 2 nin oluşum hızından daha yüksektir.)
30
Ağır Taşıtlar NO x (g/kWh)HC (g/kWh)PM (mg/kWh) Euro I Euro II Euro III /160 Euro IV /30 Euro V /30 Euro VI /3 AĞIR TİCARİ TAŞITLAR İÇİN AB STANDARTLARI
31
Euro III kriterlerini sağlamak için dizel motorlarda alınmış tedbirler aşağıdaki gibidir. -Enjeksiyon basıncı 1400 Bar’dan büyük seçilmiştir. -Merkezi Enjektör ve 4 Valf Tekniği: Daha iyi gaz karışımı için. -Elektronik Kontrollü Enjeksiyon Sistemi. -Değişken Geometrili Türbin veya Egzoz BY-PASS -Ventili kullanılarak düşük devirlerde bile yüksek turbo verimi sağlanmıştır. -Oksidasyon katalizörleri kullanılmıştır.
32
Bunlar CO ve HC için Euro III değerlerini sağlamışlardır fakat NOx istenilen değerlere düşürülememiştir. NOx problemini ortadan kaldırmak için alınmış tedbirler de aşağıdaki gibidir; -Amonyak püskürtmeli DENOX katalizatörü kullanılmıştır. -Turboda daha düşük hava sıcaklığı sağlanmıştır. -Enjeksiyon başlangıcının geciktirilmesi gerçekleştirilmiştir. -Valf kumanda süreleri ayarlanarak yanma odasında bir miktar egzoz gazı bırakılması sağlanmıştır. -Soğutulmuş egzoz gazının yanma odasına sirkülasyonu gerçekleştirilmiştir.
33
Dizel motorlarında NOx emisyonlarını azaltmada kullanılan çeşitli yöntemler şu şekildedir; -Yakıt Enjeksiyon Sistemi Özellikleri -EGR-SCR -Su Püskürtülmesi -Sıkıştırma Oranının Arttırılması -Püskürtme Avansının Azaltılması -NOx ve Partikül Emicilerinin Kullanımı
34
-Yakıt enjeksiyon sistemi özellikleri hava ile yakıtın karışması ve yanmasına etkir. -Bunun için enjektör delik çapı küçültülerek, püskürtme süresi uzatılmakta bu sayede yakıt ile hava daha iyi karışacağından daha iyi yanma elde edilmektedir. YAKIT ENJEKSİYON SİSTEMİ
35
-Yanma sırasında oluşan NOX miktarı büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Yanma odası içindeki karışımın egzoz gazları ile seyreltilmesi sonucu yanma sonu sıcaklıkları, dolayısıyla üretilen NOx miktarı azalmaktadır. -Bu sistemin işlevi egzoz gazlarını silindirlere geri göndererek karışım içerisindeki oksijen konsantrasyonunu azaltıp, karışım oranını azaltmak ve silindir gazlarının ısı kapasitesini yükselterek maksimum gaz sıcaklığını azaltmaktır. Egzoz Gazları Resirkülasyonu (EGR) EGR Valfi
36
Egzoz gazı resirkülasyonunun (EGR) iki etkisi bulunmaktadır; 1. Silindir içine geri dönen egzoz gazlan yanma sonu sıcaklığını düşürmektedir. 2. İçeri giren taze Hava/Yakıt miktarını azaltmaktadır. Emme manifolduna giren Hava/Yakıt karışımına direkt olarak etki eden bu egzoz gazları motor gücünü ve NOx miktarım düşürmektedir ve de özgül yakıt tüketimini artırmaktadır.
37
SCR, NOx emisyonlarını kontrol altına almada kullanılan bir yöntemdir. Seçici Katalitik İndirgemenin belirgin bir avantajı, bu katalizörlerin yakıttaki sülfür veya yağlayıcılarla kirlenmemesidir. İki tip SCR vardır: *HC-SCR : NOx indirgeyicisi HC’dir *Üre-SCR : indirgeyici etmen ürenin ürettiği amonyaktır. -SCR sistemi egzoz emisyonlarında % 90 HC,CO ve partikül indirgenmesi sağlarken aynı zamanda % 80 – 90 arası NOx indirgemesi sağlamaktadır. Seçici Katalitik İndirgeme (SCR)
38
39
-Gelişimdeki en yeni emisyon kontrol stratejilerinden biridirler. 90’lı yıllardan itibaren kullanılmaya başlanmıştır. -Temel metal oksitlerin ve zengin metal kaplamalarını kullanarak NOx kontrolüne etki ederler. -Giren NOx gazı temel metal elemanlar ve oksitler ile tepkimeye girerek nirtojen gazı ve su buharı olarak atılır. NOx Emici Katalizörlerin Kullanımı (NAC)
41
Dizel Partikül Filtreleri (DPF) -Dizel partikül filtreleri, dizel kaynaklı partikül emisyonlarının Euro 3 emisyon standartlarına getirilmesinde temel etkendir. -Dizel partikül filtreleri, dizel kaynaklı partikül emisyonlarının Euro 3 emisyon standartlarına getirilmesinde temel etkendir.
42
Türkiye’deki motorlu taşıtların istatistikleri Emniyet Genel Müdürlüğü Trafik Daire Başkanlığından alınmıştır
43
Sakarya Karayolu Taşıt İstatistikleri
44
BELEDİYE OTOBÜSLERİNİN İNCELENMESİ -Sakarya’da bulunan belediye otobüslerinin egzoz emisyon envanterlenmesinin hazırlanması için gerekli olan ve kullanılan verilerin açıklaması bu bölümde yer almaktadır. -Bu araştırma esnasında, emisyon miktarlarını bulma açısından öncelikle taşıtların model, marka, motor gücü ve ağırlık gibi özelliklerine ihtiyaç duyulmaktadır.
45
Belediye Otobüslerinden Kaynaklanan Kirliliğe Etki Eden Faktörler -Yakıt Türü -Taşıtların Markaları -Taşıtların Modelleri -Taşıtların Motor Güçleri -Şehir içi Trafiğindeki Yoğunluk, -Taşıt Kilometreleri -Taşıtların Seyir Şekilleri
46
YAKIT TÜRÜ -Belediye otobüslerinde dizel motor bulunmakta ve yakıt olarak kırsal motorin kullanılmaktadır. -Kırsal motorin, motorin 2000 ve motorin 7000 olmak üzere 2 çeşittir. -Motorin, ham petrolün rafine edilmesiyle ortaya çıkan birçok maddenin fiziksel karışımı sonucunda elde edilir.
55
Ağır ticari taşıtlarda ise 2007 yılında Türkiye’de EURO I standardı uygulanmaktaydı ’den itibaren Türkiye’deki seviye EURO IV standardına yükselmiştir yıllarında Türkiye’de EURO V seviyesine geçebilmek üzere hazırlıklar sürmektedir. Ancak bu standartlar fabrika çıkış değerlerini sınırlamaktadır. Sakarya Büyükşehir Belediyesine ait belediye otobüslerinin taşıt standardı ise EURO II’dir. Yüksek standartlar izin verilen kirletici değerlerini daha aşağıya çekmeyi amaçlamaktadır
56
TAŞITLARIN MOTOR GÜÇLERİ
57
ŞEHİR İÇİ TRAFİK YOĞUNLUĞU -Araştırmada incelenen belediye otobüslerinin güzergah yoğunlukları çevreyi önemli bir şekilde etkilemektedir. Adapazarı merkezi incelendiğinde yaklaşık tüm duraklar belirli alanlara toplanmıştır. Bu alanlardan önemlileri ise gar yanı ve 1nci geçidin orada bulunan Hareket Amirliği’dir.
58
Güzergâhlar Toplam Mesafe (km) Gün İçi Tur Sayısı Gün İçi Araç Sayısı (adet) Bir Tur Süresi (dk) Yakıt Tüketimi (lt) 32 Evler-Ulu Sk.-Adaşehir SSK-Ozanlar- Emirdağ Maltepe-Çarşı Yıldıztepe-Sanayi Karaman- Yenikent Çark cad.- Serdivan-Turnike Kampus-Yenicami Küpçüler Deveoğlu Hızırtepe SGK-Şeker- Yazlık TOPLAM
59
TAŞIT KİLOMETRELERİ
60
TAŞITLARIN SEYİR ŞEKİLLERİ -Ağır motorlu taşıtların yolda seyir şekilleri de hava kalitesini etkileyen bir faktördür. Belediye otobüslerinin hızlanma, yavaşlama, sabit hızda gitme süreleri emisyon faktörünü etkileyen parametrelerdir.
61
Güzergâh Çevri m Süresi (dk) Sabit Hız Süresi (dk) Hızlan ma Süresi (dk) Yavaşla ma Süresi (dk) Durma Süresi (dk) Duru ş Sayı sı Uzunlu k (km) Ort. Hız (km/s a) Mak. Hız (km/s a) 32 Evler-Ulu sk.- Adaşehir 523,3715,797,2220, ,2365 SSK-Ozanlar- Emirdağ 603,417,2712,9220, Maltepe313,2612,348,315, ,2950 Yıldıztepe-Sanayi602,6919,715,3616, Karaman8010,3221,4216,2120, ,590 Serdivan-Çark- Turnike 514,1015,2511,1513, ,6560 Kampus-Yenicami604,4718,4512,0317, Küpçüler503,2713,2311,2515, Devoğlu262,497,124,478, ,7750 Hızırtepe ,2810,4816, SGK-Şeker-Yazlık704,7023,3818,6215,
62
19 y.y. sonlarında üretilen dizel motorları günümüze kadar yakıt tüketimi ve emisyon değerleri geliştirilerek gelmiştir. 20 y.y. ortalarında toplu taşıma araçlarında kullanılmaya başlanmış olup günümüzde de devam etmektedir. Dizel motor, emisyonları kontrol altında tutulduğu ve uygun güzergâhta uygun motor tipi kullanıldığı sürece belediye otobüsleri için uygundur. Dizel motorlarda oluşan emisyonların standartlara uygun şekilde kontrol altına almak için emisyon giderim yöntemlerinden EGR, SCR ve DPF en yaygın ve en etkili olarak kullanılanlardır.
63
Bu çalışmamızda otobüslerin sürüş çevrimleri için gerekli olan parametreler kayıt altına alınmış ve daha sonra Sakarya Otobüs Sürüş Çevrimi yapılabilmesi için bir ön çalışma hazırlanmıştır. Sürüş çevrimlerinin oluşturulması taşıtların yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarının belirlenmesinde günümüzde kullanılan en yaygın yöntemdir. Bu çalışma Türkiye’de henüz gerçekleştirilmemiş olan sürüş çevrimlerinin Sakarya Şehir içi Otobüs Çevrimini gerçekleştirmek için bir ön çalışma niteliği taşımaktadır.