Motor Soğutma Sisteminin Önemi

Motor soğutma sistemleri araçların en önemli parçalarından biridir. Soğutma sistemlerinin performansı; kullanılan yakıt miktarını, motorun ömrünü ve performansını ayrıca motordan elde edilen gücü önemli ölçüde etkilemektedir.
İyi çalışan bir motor soğutma sistemi;
– Motorun performansını ve yanma işleminin verimini artırır.
– Sıcaklıktan kaynaklanabilecek mekanik sorunların oluşmasını engeller.

Aynı zamanda soğutma sisteminin aşırı çalışması da belirli sorunları meydana getirmektedir:
– Aşırı soğutma soğutucu sıvının verimini düşürmektedir.
– Yakıtın buharlaşması yanma odasının verimini azaltmaktadır.
– Düşük sıcaklıklar yağın viskozitesinin artmasına ve sürtünmeden kaynaklı kayıpların artmasına neden olur.

Şekil 1: Su ile soğutulan motor

Motor Soğutma Sisteminin Bir Boyutlu Analizi

Motor soğutma sistemlerinin simüle edilmesinde HAD ( Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ) analizleri oldukça önemlidir. Ancak, HAD analizleri farklı fiziksel bileşenlerin oluşturduğu sistemin dinamik davranışının incelenmesinde yetersiz kalmaktadır.1 Bu dinamik davranışın incelenmesi ise bir boyutlu simülasyon yazılımları ile gerçekleştirilebilir.
Amesim yazılımıyla multi-fizik sistemler bir boyutlu olarak modellenebilir ve dinamik davranışı incelenebilir. Şekil 1’de yer alan motor soğutma sistemi gibi sistemler Amesim ile rahatlıkla modellenebilir.

Amesim motor soğutma modeli
Şekil 2: Motor Soğutma Sisteminin Amesim Modeli

Sisteme kondenser, yağ soğutucu, daldırmalı ısıtıcı, katalitik konvertör gibi bileşenler eklenebilir ve motor soğutma sisteminin performansına olan etkileri incelenebilir. Egzoz gazı geriçevrimi (EGR) ‘nin motor sıcaklığına ve verimine olan etkisi gözlemlenebilir.

detaylı Amesim motor soğutma modeli
Şekil 3: Kompleks Motor Soğutma Sistemi Modeli

Oluşturulan model ile:
– Farklı soğutucuların performansları değerlendirilebilir.
– İstenilen ortam koşulları tanımlanabilir ve bu ortam koşullarında sistemin performansı incelenebilir.
– Farklı sürüş senaryoları simüle edilebilir.

Analizin Gerçekleştirilmesi

Model oluşturulduktan sonra sisteme ait diferansiyel denklemler oluşturulur. Diferansiyel denklemler genellikle zamana bağlı olarak ifade edilmektedir. Bu denklemlerin çözülmesi ile analiz gerçekleştirilir.
Örneğin; motor soğutma sisteminde motor termal olarak kapasitif bir elemandır. Motorun sıcaklığı ısı akısı ve termal iletkenliklere bağlı bir denklem olarak belirtilebilir.2

termal kapasitif denklem

Bu denklemde T motor sıcaklığı, m.cp motorun termal kapasitesi ve Qi ise motora gelen ya da motordan ayrılan ısı akışıdır. Sistemdeki soğutucu akışkanın sıcaklığı ise enerjinin korunumu denklemi ile hesaplanmaktadır.3

Enerji korunum denklemi

h entalpi değeri iken, cp değeri akışkanın sabit basınç altındaki öz ısısıdır.

Sonuç

LMS Imagine.Lab Amesim ile sisteme ait soğutucu sıcaklığı, motor sıcaklığı, sistemdeki basınçlar gibi pek çok değişkenin zamana bağlı değişimi gözlenebilir.

Şekil 4: Motor Sıcaklığının Zamana Göre Değişimi

Şekil 5: Radyatöre Gelen Soğutucunun Giriş ve Çıkış Sıcaklıkları

SIEMENS LMS Imagine.Lab Amesim yazılımı ve diğer hizmetlerimiz hakkında detaylı bilgi için lütfen DTA Mühendislik Nümerik Analizler Bölümü mühendisleriyle iletişime geçiniz.

Referanslar
1- Silva A., Lebrun M., Samuel S., 2000, Modeling and Simulation of a Cooling System Using Multiport Approach, Society of Automotive Engineers
2- Richards C. W., Tilley C. Tomlinson S.P., and Bourrow C.R. Type insensitive integration codes for the simulation of fluid power systems. Number 90WAFSPT6. Procedding ASME Winter, Annual Meeting, Texas, November, 1990.
3- Vries, T.J.A., 1966, Conceptual design of controlled electro-mechanical systems – a modeling perspective -,Thesis Enschede, The Netherlands.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *