TR201408358A2 - Çift yakıtlı motor. - Google Patents

Abstract

Buluş silindirler (13), dizel yakıt enjektörleri (25), gaz pedalı pozisyon sensörü (16), sıcaklık sensörü (6), manifold basınç sensörü (24), krankşaft pozisyon sensörü (18) ihtiva eden ve dizel yakıtın yardımcı, LPG, LNG, CNG gibi çevreye zararı az ve daha ucuz olan gaz yakıtların ise temel yakıt olarak kullanıldığı bir çift yakıtlı motordur. Araç sürücüsünün gaz pedalına uyguladığı baskının miktarıyla ilişkili bir elektriksel işaret üreten gaz pedalı pozisyon sensörü (16) ile motorda yer alan sıcaklık sensörü (6), manifold basınç sensörü (24), krankşaft pozisyon sensörü (18) ve hava fazlalık katsayısını ölçmek için egzoz borusu üzerine konumlandırılmış bir geniş bant lambda sensöründen (31) içermektedir. Ayrıca bu sensörlerden aldığı bilgileri de kullanarak gaz yakıtı silindirlere (13) gönderen gaz enjektörlerinin (7) açık kalma sürelerini ve dolayısıyla güç elde etmek için motora gönderilecek gaz miktarını belirleyen ve yalnızca gaz enjektörlerinin (7) bağlı oldukları ilgili silindire (13) püskürtme yapılmasını gaz enjektörlerine (7) gönderdiği işaretlerle kontrol eden en az bir gaz EKÜ sü (Elektronik Kontrol Ünitesi) (11) ihtiva etmektedir.

Description

TARIFNAME ÇIFT YAKlTLl MOTOR Teknik Alan Bulus temelde dizel yakit kullanan motorlar üzerinde ilave donanim ve degisiklikler yapilarak ana yakit olarak CNG, LNG, LPG, hidrojen gibi herhangi türdeki gaz yakitlardan birini kullanirken bunun yaninda yanmayi baslatici ve yardimci yakit olarak dizel yakiti kullanabilen, her iki yakiti da ayni anda yakabilen bir çift yakitli tahrik sistemi ile ilgilidir.

Daha belirgin olarak mevcut bulus hali hazirdaki common-rail veya mekanik pompali yakit besleme sistemine sahip sikistirmali patlamali dizel motor sistemlerinde degisiklik ve ilaveler yapilmasiyla motorun ana yakit olarak CNG, LNG, LPG, hidrojen gibi gaz yakitlardan herhangi birini yakabilmesini ve ayrica dizel yakiti baslatici yardimci yakit olarak kullanabilmesini saglayan bir motor sistemi ve söz konusu sistem elemanlarinin bir birleriyle etkilesimi sonucu verimli, ekonomik ve çevreye duyarli bir çalismanin elde edildigi bir motor çalisma yöntemi ile ilgilidir.

Teknigin Bilinen Durumu Dizel yakit tüketen motorlarin daha ekonomik ve çevreci olan alternatif gaz yakitlarla birlikte çalistirilabilmesine motor teknolojilerinin gelistirildigi ilk günden bu yana düsünceler gelistirilmis, bu dogrultuda çesitli sistemler ve çalisma yöntemleri ortaya konmaya çalisilmistir. Günümüzde bunun temel dürtülerinden biri de yakit kaynaklarinin azalmasiyla maliyetlerin artmasinin yaninda çevreye verdikleri zarardir. Insan popülasyonunun hizla artmasiyla kullanilan motorlu tasitlarin hem sayica hem de kullanimca artmasi söz konusu kaynak kitliginin ve çevresel olumsuzluklarin hizlanmasina neden olmaktadir.

Günümüze kadar gelistirilen bir çok çözüm birlikte getirdikleri dezavantajlar ve yetersizlikler nedeniyle tam olarak hayata geçememislerdir. Ancak elektronik kontrol ekipmanlarinin, devre elemanlarinin ve bilgisayar sistemlerinin gelismesiyle araçlarda yüksek hizlarda ve hassasiyette islem yapilabilmesiyle esnek kontrol yapilari mümkün hale geldiginden çift yakitli motor sistemlerinin gelisimi yönünde çalismalar cesaretlenerek hiz kazanmaktadirlar.

CNG (), LNG (), LPG () bir çok gaz yakit arasindan en çok bilinen ve kullanilan gaz yakit türleridir.

Bu gaz yakitlarin dizel motorlarda çalisir hale gelmesi için temelde iki yöntem uygulanmaktadir.

Ilk yöntemde dizel sistem tamamen devre disi birakilir. Sistemde önceden mevcut dizel yakit pompasi, enjektörler, enjektör kütügü gibi birçok temel sistem parçasi motordan çikarilir. Söz konusu çikarilan parçalarin yerine buji atesleme sistemi yerlestirilir. Motorun sikistirma orani düsürülerek motor çalisma prensibi önceki sikistirmali ateslemeli halden kivilcim ateslemeli hale dönüstürülür.

TR 2011 03912 nolu patent basvurusunda bu yöntemi kullanan bir sistem açiklanmaktadir. Bu sistemin en önemli sakincasi motorun yalnizca gaz yakita bagimli kalmasidir. Piston, silindir kafasi gibi motorun temel parçalarinda yapilan degisikliklerden dolayi sistemin eski haline dönüs maliyeti çok yüksektir. Bu yönteme göre çift yakitli bir sistem elde etmek için dizel motor elemanlari üzerinde yapilmasi istenen islemler riskleri ve maliyetleri beraberinde getirmektedir.

Bir dizel motorun gaz yakitlari da kullanabilmesi için uygulanan ikinci yöntemde ilk yöntemden farkli olarak dizel yakit sistemi sürekli olarak devrededir. Buna ek olarak motorun emis havasina belirli oranlarda gaz yakit karistirilir. Silindirlerin emme zamanlarinda emme supabi açilir. Piston üst ölü noktadan alt ölü noktaya inerken Silindirlerin içine hava-gaz karisimi emilir. Sikistirma zamaninda piston tekrar üst ölü noktaya çikarken yanici hava-gaz karisimi sikistirilir. Sikisan karisimin sicakligi yükselir. 400 - 600 dereceler seviyesine çikan sicaklik hava-gaz karisiminin ateslenmesi için yeterli degildir. Ancak söz konusu sicaklik seviyelerinde dizel yakit ateslenebilmektedir. Sonuç olarak söz konusu hava-gaz karisiminin ateslenerek is yapilabilmesi için dizel yakita gereksinim duyulur. Bu durumda bahsedilen anda dizel yakitin püskürtülmesiyle dizel yakit alevlenir. Bu sayede hava-gaz karisimi da ateslenmesi ve ani basinç artisiyla birlikte karisiminda hizli bir yanma meydana gelir.

TR 2013 13251 nolu patent basvuru dokümaninda böyle bir sistem açiklanmaktadir. Söz konusu çalismada gaz yakit olarak CNG veya LNG, dizel yakit ile karistirilarak kullanilir. Burada dizel yakit ve dogal gaz bir yakit karistirma ünitesinde karistirilir. Elde edilen karisima hava ilave edilerek hava girisinden motora iletilir. Ancak dizel yakitin gaz yakitla karistirilarak emme havasi yoluyla motora gönderilmesi sikistirmali yanmali motor çalisma prensibine uygun degildir. Sikistirmali yanmali motor dizel yakitin yanma odasina ancak belirli bir zamanda püskürtülmesiyle düzenli bir biçimde çalisabilir.

Yukarida atif yapilan patent dokümanlarinda sunulan çözümlerin yetersiz kaldiklari ortak husus motora püskürtülen dizel yakit miktarini aktif olarak kontrol eden herhangi bir elektronik veya mekanik düzenege sahip olmamalaridir. Püskürtülen dizel yakit miktarinin kontrol edilememesi sistemin amacina uygun olarak yani pahali ve çevreye daha zararli olan dizel yakitin yalnizca yardimci yakit olarak, daha ucuz ve çevreci olan gaz yakitin ise ana yakit olarak kullanilmasina engeldir. Dizel yakit miktarinin kontrol edilebilmesi yalnizca gaz karisimini ateslemeye yetecek enerjiye sahip miktarda dizel yakitin püskürtülmesini saglamak için büyük bir öneme sahiptir. Söz konusu kontrol olmadan dizel yakitin püskürtülmesi motor çalismasi esnasinda asiri güç artisi ve buna bagli olarak asiri motor sicakligi ve motorun beklenenden daha erken tahrip olmasi problemlerini ortaya çikarir.

TR 2012 04919 nolu patent basvuru dokümaninda motora gönderilen dizel yakit miktarini ayarlamak için dizel yakit hattina baglanan ve egzoz çikisindaki lambda sensöründen aldigi isaretle tetiklenen bir tahrik vasitasi kullanilmaktadir. Ancak dokümanda dizel yakit miktarinin nasil ayarlandigi açiklanmamaktadir. Ayrica bahsedilen egzoz çikisindaki lambda sensörünün ürettigi isareti etkileyen tek parametre yanma esnasinda püskürtülen dizel yakit miktari degildir. Bunun yaninda püskürtülen gaz miktari, motora giren hava miktari, turbo basinci, giris havasi sicakligi, dizel yakit miktari, dizel yakit basinci, motor sicakligi parametrelerinin tümünün bileskesi söz konusu isareti etkilemektedir. Tüm bu parametreleri ölçmeden yalnizca lambda sensöründen elde edilen isaretin degeriyle dizel yakit miktarinin kontrol edilmesi verimli sonuçlar elde edilmemesine neden olur. Sonuç olarak püskürtülen dizel yakit miktarini etkin bir biçimde kontrol eden bir yapiya Ayrica motora gönderilen gaz miktarinin kontrol edilmesi de büyük önem tasimaktadir. Temel amaç motordaki ana yakit olarak gaz yakit tüketimiyle güç elde edilmesi oldugundan, motordan beklenen güç oraninda gaz miktarinin da kontrol edilebilmesi gereklidir. Yukarida açiklanan TR 2012 04919 ile TR 2013 13251 nolu patent basvuru dokümanlarinda açiklanan çözümlerde gaz yakitin nasil kontrol edileceginden de bahsediimemektedir.

Dizel motorlarda özellikle de sikistirmali yanmali motorlarda sistem büyük miktarlarda hava fazlaligina ragmen sorunsuz olarak çalisabilmektedir. Bu nedenle bu taraz dizel motorlarda motora giren hava miktari düzenli olarak kontrol edilmez. Bir baska deyisle hava miktarini denetlemek amaciyla sistemde herhangi bir hava kelebegi veya valf gibi bir hava kontrol vasitasi kullanilmaz.

Ancak bulus konusunda oldugu gibi pilot dizel ateslemeli çift yakitli motorlarda bu durum farklilik arz etmektedir. Hava miktarinin fazla, gaz yakit miktarinin az oldugu düsük yük durumlarinda hava- yakit karisiminin yanma hizi düser, hatta çogunlukla tam olarak yanma gerçeklesmez. Bunun sonucunda büyük oranda yanmamis yakit ve kötü yanma sonucu ortaya çikan zararli duman ve kurum egzozdan atilir. Bu nedenle egzozdaki HC (Hidrokarbon) ve C0 (Karbonmonoksit) emisyonlarinin çevre için belirlenen sinirlarin üzerine çikar. Sonuç olarak motora giren hava miktarinin da kontrol altinda tutulmasi gereklidir.

Yukarida belirtilen üç adet patent dokümaninin yaninda önceden atif yapilan TR 2008 00750, TR US7019626 nolu patent dokümanlarinda açiklanan çözümlerin hiçbirinde motora giren hava miktarinin kontrol edildigine dair bir bilgiye rastlanmamistir.

Motora giden havanin kontrol edilmemesinin getirecegi olumsuz en önemli sonuçlar kismi yüklerde verimsiz çalisma ile yüksek HC ve CO emisyonlaridir.

Ayni biçimde gaz yakitin motora giren hava ile karistirilma ve silindirlere gönderilme yöntemi de sistemin verimli ve güvenli çalismasi için önemlidir. US7225763 patent dokümaninda açiklanan sistemde gaz yakit motora turbo girisinden verilmektedir. Dolayisiyla sicak turbonun iç hacmi, hava borulari, intercooler ve emme manifoldu tümüyle yanici gazla dolar. Normal sartlarda belirtilen bu bölümlerden basinçli hava geçtiginden sizdirmazliklari yanici gaz tasimaya uygun degildir. Bundan dolayi bu bölümlerin yanici gazla dolmasi sonucu gaz sizintilarinin yasanmasi mümkündür. Buda arkasindan patlama ve yangin tehlikelerini beraberinde getirir. yakit motora emme manifoldu girisinden verildigi, yakit miktarinin ise gaz enjektörleri veya oransal vana kontrol edildiginden bahsedilmektedir. Bu sistemlerde tüm emme manifoldu hava-gaz karisimi ile sürekli dolu oldugundan, dizel motorlarda ilave sogutma ve dogal süpürme için genis açili tutulan supap bindirme zamaninda bu karisimin bir kismi emme supabindan geçip egzozdan disari atilir.

Bu durum önemli ölçüde verimsiz çalismaya ve atiklar nedeniyle çevre kirliligine neden olur. Ayni zamanda egzoz içinde de patlamaya neden oldugundan katalizör, DPF, lambda sensörü gibi hassas parçalarin arizalanmasina sebep olabilir. Ayrica bu sistemlerde her silindire esit miktarda ve hassas ölçüde gaz gönderimi mümkün degildir. Egzoz fren sistemi ve EGR sistemi egzoz da olusan sicak gazlari ve ayrica burada olusan kizgin kurum parçaciklarini yanici gazla dolu emme manifolduna geri basarlar. Bu durum ciddi bir patlama ve yangin tehlikesine sebep olur. Sonuç olarak bu risk ve problemlerin olusmadigi bir motor sistemine önemli ölçüde ihtiyaç bulunmaktadir.

Bunlara ek olarak önceki teknik çözümlerinde yer alan sistemlerin çift yakitli çalismalari sirasinda özellikle de tam yük durumlarinda yanma odasinda ani basinç dalgalanmalari nedeniyle motorda vuruntu olarak tabir edilen istem disi çalisma dengesizlikleri meydana gelir. Söz konusu vuruntu motor ömrünün kisalmasina, öngörülen süreden daha kisa sürede yipranmasina ve beklenmeyen zamanlarda sorun olusturmasina neden oldugu gibi çalisma verimini de önemli ölçüde düsürür.

Bazi sistemlerde bahsedilen vuruntunun varligini tespit eden bir piezoelektrik vuruntu sensörü (knock sensor) bulunur. Böylece vuruntunun varligi bir vuruntu kontrol sistemi ile algilanarak gerekli önlemler alinir ve otomatik olarak sistemin çalismasi düzenli hale getirilir.

Mevcut teknikte dizel motorlar yakit besleme sistemlerine göre mekanik pompali yakit besleme sistemli motorlar ve elektronik kontrollü common-rail veya birim pompa enjektörlü yakit besleme sistemli motorlar olmak üzere iki grupta incelenebilir. Çift yakit sisteminin bahsedilen iki dizel motor türüne de uygulanabilmesi endüstriyel açidan daha genis bir kullanim alani bulunmasi anlami açiklanan çözümler genel olarak böyle sistemlerden bahsederken mekanik pompali yakit besleme sistemli motorlara uygulanabilir olmamalari çözümlerin en büyük yetersizligidir. TR 2008 00750, US7019626 nolu patent dokümanlari da genel olarak mekanik kontrollü sistemlere uygulanabilirligi açiklanirken bunlarin elektronik kontrollu common-rail veya birim pompa enjektörlü yakit besleme sistemli motorlara uygulanmasi mümkün görünmemektedir. Sonuç olarak mekanik ya da elektronik yakit besleme sistemine sahip tüm motor tiplerine uygulanabilir olan bir çift yakitli motor sistemlerine ihtiyaç sürmektedir.

Bulusun Amaci ve Kisa Açiklamasi Bulusun amaci dizel yakit kullanan motorlar üzerinde ilave donanim ve degisiklikler yapilarak ana yakit olarak CNG, LNG, LPG, hidrojen gibi herhangi türdeki gaz yakitlardan birini kullanirken bunun yaninda yanmayi baslatici ve yardimci yakit olarak dizel yakiti kullanabilen, her iki yakiti da ayni anda yakabilen bir çift yakitli motor ortaya koymaktir.

Bulusun bir baska amaci hali hazirdaki common-rail veya mekanik pompali yakit besleme sistemine sahip sikistirmali patlamali dizel motor sistemlerinde degisiklik ve ilaveler yapilmasiyla motorun ana yakit olarak CNG, LNG, LPG, hidrojen gibi gaz yakitlardan herhangi birini yakabilmesini ve ayrica dizel yakiti baslatici yardimci yakit olarak kullanabilmesini saglayan bir motor sistemi ve söz konusu sistem elemanlarinin bir birleriyle etkilesimi sonucu verimli, ekonomik ve çevreye duyarli bir çalismanin elde edildigi bir motor çalisma yöntemi gelistirmektir.

Bulusun bir baska amaci ana yakit olarak dizel yakit kullanan, common-rail (elektronik) veya mekanik pompali yakit besleme sistemine sahip sikistirmali patlamali dizel motorlarin, ana yakit olarak CNG, LNG, LPG veya hidrojen gazlarindan birini, buna ilave yanmayi baslatici yardimci yakit olarak da dizel yakiti kullanan, dizel motoru her iki yakiti da ayni anda yakan çift yakitli motor haline dönüstüren, daha pahali ve zararli egzoz emisyonlari olan dizel yakit sarfiyatini düsürerek yerine daha ucuz ve temiz olan gaz yakiti ana enerji kaynagi haline getirerek yakit ekonomisi ve daha düsük egzoz emisyon degerleri amaçlayan bir sistem olusturmaktir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi Sekil 1 de bulus konusu elektronik dizel sistemli çift yakitli motoru olusturan sistem elemanlari ve bunlar arasindaki etkilesimi gösteren sematik bir diyagram verilmektedir.

Sekil 2 de bulus konusu mekanik dizel sistemli çift yakitli motoru olusturan sistem elemanlari ve bunlar arasindaki etkilesimi gösteren sematik bir diyagram verilmektedir.

Sekil 3 de bulus konusu çift yakitli motor sistemine ait gaz püskürtme borusunun yapisini betimleyen perspektif bir görünüm sunulmaktadir.

Sekil 4 de bulus konusu çift yakitli motor sistemine ait dizel yakit kontrol sisteminin sematik görünümü verilmektedir.

Referans Numaralari 1. Gaz yakit tüpü 2. Elektrovana 3. Elektronik manometre 4. Basinç regülatörü . Filtre 6. Basinç ve sicaklik sensörü 7. Gaz enjektörleri 8. Gaz hortumlari 9. Emme manifoldu . Gaz püskürtme borusu 11. Gaz EKÜ sü (Elektronik Kontrol Ünitesi) 12. Dizel EKÜ sü (Elektronik Kontrol Ünitesi) 13. Silindir 14. Emme supabi . Hava emme kanali 16. Gaz pedali pozisyon sensörü 17. Kamsaft pozisyon sensörü 19. Piston . Egzoz supabi 21. Dizel yakit tanki 22. Dizel yakit pompasi 24. Manifold basinç sensörü . Dizel enjektörü 26. Stop kolu 27. Servo kontrollü motor 28. Yakit seçici anahtar 29. Vuruntu sensörü . Servo motorlu hava kontrol kelebek vanasi 31. Genis bant Iambda sensörü 32. Oksidasyon katalizörü 34. Gaz püskürtme delikleri 100. Gaz pedali pozisyon sensörü sinyali 101. Dizel yakit basinç sensörü sinyali 102. Manifold basinç sensörü sinyali 110. Dizel enjektörü açma süresi sinyalini 200. Gaz EKÜ sü tarafindan degistirilmis gaz pedali pozisyon sensörü sinyali 201. Gaz EKÜ sü tarafindan degistirilmis dizel yakit basinç sensörü sinyali 202. Gaz EKÜ sü tarafindan degistirilmis manifold basinç sensörü sinyali Bulusun Detayli Açiklamasi Sekil 1 deki elektronik dizel yakit sistemli çift yakitli motorda görüldügü gibi motorun tahrik gücünü teskil eden temel yakit olan ve basinca dayanikli bir gaz yakit tüpünde (1) depo edilen gaz yakit bir emniyet elektro vanasindan (2) geçirilerek sisteme beslenir. Bahsedilen emniyet elektro vanasiyla (2) bahsedilen gaz yakit tüpünden (1) alinan gaz yakit bir elektronik manometre (3) üzerinden geçerek bir basinç regülatörüne (düzenleyici) (4) uygulanir. Bahsedilen elektronik manometre (3) basinç sinyalini elektriksel sinyale çevirir ve sekil 1 de görüldügü gibi söz konusu elektriksel isareti gaz EKÜ süne (Elektronik Kontrol Ünitesi) (11) gönderir. Elektronik manometrenin (3) görevi bahsedilen gaz yakit tüpündeki (1) yakit miktarini gaz EKÜ süne (11) bildirmektir. Gaz basinci ile miktari arasinda dogru orantili bir iliski oldugundan gaz EKÜ sü (11) manometreden (3) gelen isareti isleyerek bir yakit seçici anahtara (28) iletir. Bahsedilen yakit seçici anahtar (28) ise tercihen üzerinde yer alan isikli bir gösterge ile gaz yakit tüpündeki (1) gaz miktarini sürücüye bildirir.

Bahsedilen yakit seçici anahtarin (28) görevi araç kullanicisina tek yakit dizel çalisma veya çift yakit dizel ve gaz çalisma sistemleri arasinda seçim yapma imkani sunmasidir.

Bahsedilen basinç regülatörü (4) çikisinda elde edilen gaz bir filtreden (5) ve bir gaz basinç ve sicaklik sensöründen (6) geçirilerek gaz enjektörlerine (7) ulasir. Bahsedilen gaz enjektörlerinin (7) her biri tepki süreleri çok kisa olan özel elektro vanalardir. Gaz EKÜ sünden (11) alinan sinyallere göre gaz enjektörleri (7) gaz yakita yol vermekte veya gaz yolunu kesmektedir.

Motor bilinen dizel motorlarda oldugu gibi silindir (13), piston, enjektör gibi bilinen elemanlar ihtiva etmektedir.

Gaz enjektörünün (7) silindire (13) iletecegi gaz miktari, gaz enjektörüne (7) uygulanan isaretin süresiyle kontrol edilir. Her bir silindire (13) karsilik bir veya iki adet gaz enjektörü (7) bulunmaktadir. Böylece her bir silindire (13) iliskin gaz enjektörü (7) digerlerinden bagimsiz bir biçimde kontrol edilebilmektedir.

Bulus konusu tahrik sistemine özel olarak gelistirilen gaz püskürtme borusunun (10) temel yapisi sekil 3 de sunulmaktadir. Gaz enjektörlerinden (7) çikan gaz yakit, gaz hortumlariyla (8) bahsedilen gaz püskürtme borularina (10) tasinir. Sekil 3 de görülen gaz püskürtme borusu (10) gaz yakitin hava ile karisimini saglamak üzere uç kisminda çok sayida küçük gaz püskürtme deligi (34) bulunan bir borudur. Gaz enjektörlerinden (7) çikan gaz yakit gaz hortumlarindan (8) geçerek bahsedilen gaz püskürtme borusunun (10) bir ucundan girerek küçük gaz püskürtme deliklerinin (34) yer aldigi diger ucundan püskürtülür. Gaz püskürtme borusu (10) metal veya plastik olabilir.

Sekil 1 de görüldügü gibi motordaki silindir sayisi kadar gaz püskürtme borusu (10) kullanilir. Gaz püskürtme borusunun (10) konumlandirilmasi için emme manifoldu (9) delinir borunun geçisi kadar bir açiklik olusturulur. Emme manifoldunda (9) her bir gaz püskürtme borusu (10) gaz püskürtme deliklerinin (34) bulundugu uç kismi hava emme kanalina (15) girecek ve emme supabina (14) yakin olacak biçimde konumlandirilir. Gaz püskürtme borusu (10) gaz yakiti bagli oldugu silindirin emme supabina (14) en yakin noktaya tasimakla ve ayni zamanda uç kismindaki küçük gaz püskürtme delikleri (34) gaz yakiti emme havasi içine homojen bir biçimde karistirmakla görevlidir.

Böylece püskürtülen gaz yakitin yalnizca bagli oldugu silindire (13) ulasarak hava ile homojen bir biçimde karismasi saglanirken gazin diger silindirlerin emme havasina karismasi önlenir.

Püskürtülecek gaz miktari gaz EKÜ sü (11) tarafindan gaz enjektörlerine (7) gönderilen isaretle kontrol edilir. Bir gaz pedali pozisyon sensörü (16) araç sürücüsünün gaz pedalina uyguladigi baskinin miktariyla iliskili bir elektriksel isaret üretir. Sürücünün gaza basma miktari araçtan dolayisiyla motordan istenen güç talebiyle orantilidir. Ayni biçimde motordan elde edilecek güç miktari da yanmak üzere püskürtülen gaz yakit miktariyla orantilidir. Bahsedilen gaz pedali pozisyon sensörü (16) sürücünün güç talebini gaz EKÜ süne (11) bildirir. Gaz EKÜ sü (11) aldigi bu bilgi ile birlikte basinç sicaklik sensörü (6), manifold basinç sensörü (24), kranksaft pozisyon sensörü (18) ve genis bant lambda sensöründen (31) aldigi bilgileri de kullanarak motora gönderilecek gaz miktarini belirler. Bunun için gazi gönderecek olan gaz enjektörlerinin (7) açik kalma sürelerine de karar verir.

Gaz enjektörünün (7) bagli oldugu silindire (13) gaz yakiti püskürtmeye baslama zamani da gaz EKÜ sü (11) tarafindan kontrol edilir. Gaz EKÜ sü (11) söz konusu zamanlamayi kontrol ederken kranksaft pozisyon sensörü (18) ve kamsaft pozisyon sensörü (17) isaretlerini kullanir. Böylece motorun her bir pistonunun (19) hangi açilarda ve hangi konumlarda (zamanlarda) oldugu gaz EKÜ sü (11) tarafindan izlenir. Gaz püskürtme kontrolü yapilan silindirin (13) pistonu (19) emme üst ölü noktasini 10 - 40 derece geçtiginde, egzoz supabi (20) kapali, emme supabi (14) açilma pozisyonunda oldugu ve ayni zamanda hava emme kanalinda (15) silindirin (13) içine dogru emme hava akiminin güçlendigi an gaz yakitin püskürtülmesi için en uygun zamandir. Bahsedilen sensörlerden aldigi bilgiler dogrultusunda bu ani tespit eden gaz EKÜ sü (11) püskürtmeyi baslatmak üzere ilgili silindirin gaz enjektörüne (7) püskürtme isareti gönderir. Böylece püskürtülen tüm gaz yakitin hemen silindirlere (13) dolmasi saglanir. Ayrica püskürtülen gaz yakitin ortak emme manifolduna (9) dagilmasi ve diger silindirlerin hava emme kanallarina (15) karismasi engellenirken, her silindire esit ve istenilen miktarda gaz hassas olarak uygulanir. Bunlara ek olarak, gaz egzoz supabi (20) kapaliyken püskürtüldügünden yanmamis kiymetli hava-gaz karisiminin egzoza kaçmasi sonucu israf olmasi engellenir. Aksi halde emme ve egzoz supaplarinin (14, 20) her ikisinin de açik oldugu “supap çakismasi” olarak tabir edilen zamanda hava emme kanalindan (15) giren karisimin bir kismi egzoz supabindan (20) geçerek disari atilacaktir.

Bulus konusu sistemin dizel yakitla ilgili kisminda ise yine sekil 1 de görüldügü gibi dizel yakit tankinda (21) depolanan dizel yakit, yüksek basinç dizel yakit pompasina (22) iletilir. Basinci yükseltilen dizel yakit dizel enjektörlerine (25) veya önce bir yakit kütügü üzerinden enjektörlere (25) gönderilir. Dizel enjektörleri (25) elektronik veya mekanik kontrollü olabilirler. Mekanik kontrollü enjektörlere (25) ve dizel yakit pompasina (22) sahip sistemlere, mekanik pompa enjektörlü yakit besleme sistemleri denir. Böyle sistemlerde dizel enjektörünün (25) yakit püskürtme baslangiç zamani ve püskürtecegi yakit miktari, dizel yakit pompasi (22) tarafindan mekanik olarak kontrol edilir. Elektronik kontrollü dizel enjektörlere (25) ve dizel yüksek basinç pompasina sahip sistemler sistemlerde yakit püskürtme baslangiç zamani ve püskürtecegi yakit miktari dizel EKÜ'sü (12) tarafindan elektronik olarak kontrol edilir. Her durumda dizel enjektörlerinden (25) püskürtülen dizel yakit miktari, gaz EKÜ'sü (11) tarafindan kontrol edilmeli ve sadece silindirlere alinan hava ve gaz karisimini atesleyebilecek miktara düsürülmelidir. Bunun için elektronik kontrollü dizel sistemlerde, dizel sisteme ait bazi sensörlerin sinyalleri gaz EKÜ sü (11) tarafindan degistirilir veya taklit edilerek dizel EKÜ süne (12) gönderilir. Dizel EKÜ'sü (12), motora gönderilecek dizel yakit miktarina karar vermek için gaz pedali pozisyon sensörü (16), manifold basinç sensörü (24), dizel yakit basinç sensörü (23) sinyallerini ana parametreler olarak kullanir. Bunun yaninda diger sensörlerden de bilgi alabilir. Bu sinyalleri kullanarak motora gönderilecek yakit miktarini belirler ve buradan da dizel enjektörüne (25) belli bir anda ve sürede enjeksiyon sinyali gönderir.

Sekil 4 de görülen dizel yakit kontrol sisteminde sensörlerden alinan isaretler ve bunlar arasindaki iliski asagidaki gibi tanimlanabilir.

Sadece dizel ile çalismada, dizel enjektörüne gönderilen açma sinyal süresi (110) fonksiyonuyla ifade edilebilir. Burada X gaz pedali pozisyon sensörü sinyali (100), X' gaz EKÜ'sü tarafindan degistirilmis gaz pedali pozisyon sensörü sinyali (200), Y dizel yakit basinç sensörü sinyali (101), Y' gaz EKÜ'sü tarafindan degistirilmis dizel yakit basinç sensörü sinyali (201), Z manifold basinç sensörü sinyali (102) ve Z' gaz EKÜ'sü (11) tarafindan degistirilmis manifold basinç sensörü sinyalini (202) ifade etmektedir. Çift yakitli çalismada ise dizel EKÜ süne (12) degistirilmis sinyaller gönderilerek T açma _ Fîxbî'vizü fonksiyonu elde edilir. Burada X,, Y, ve Z' degiskenleri gaz EKÜ'sü (11) tarafindan olusturuldugu ve kontrol edildigi için dizel enjektörünün (25) açma süresi (Tarima) (110) de gaz EKÜ'sü tarafindan kontrol edilmis olur. Geri besleme sinyali olarak dizel enjektörü açma süresi sinyali (110), gaz EKÜ süne (11) girilir. Dizel enjektörü açma süresi sinyalini (110) alan gaz EKÜ'sü (11) devir ve eksantrik sensör sinyallerini (18, 17) de alarak dizel yakit miktarini kapali çevrim kontrol sistemiyle kontrol etmis olur. Bu kontrol, dizel enjektörü açma süresi sinyalini (110), gaz EKÜ'süne (11) girmeden, açik çevrim olarak da yapilabilir. Bu kontrol esnasinda gaz EKÜ'sü (11), gaz pedali pozisyon sensörü sinyali (100), dizel yakit basinç sensörü sinyali (101), manifold basinç sensörü sinyalinden (102) en az birini kullanabilir. Ancak bu durum motordan motora degisiklik gösterebilir.

Sekil 2 de mekanik kontrollu dizel püskürtme sistemlerinde mevcut bulusa iliskin yapilanma betimlenmektedir. Burada sistem mekanik kontrollü oldugundan elektronik isaretler bulunmaz.

Böyle sistemlerde dizel yakit pompasinin (22) üzerindeki stop koluna (26) servo kontrollu motor (27) baglanir. Yakit akisini keserek motoru durdurmada kullanilan stop kolu (26) belli kademelerde dizel yakiti azaltmak veya sinirlamak için de kullanilabilir. Servo kontrollu motor (27) gaz EKÜ'sü (11) tarafindan belli konumlara getirilerek dizel yakit kontrol edilir. Tek dizel yakitli çalismada, servo kontrollu motor (27) stop kolunu (26) yakiti sinirlamayacak yani yakit geçisine izin verecek pozisyonda tutar. Stop kolunu (26) tahrik etmek için lineer aktüatör, hidrolik veya pnömatik kontrollu pistonlar, mekanik konum degistirici ve tutucu sikma parçalari kullanilabilir veya tüm anlatilan bu kontrol stop kolu (26) yerine dizel pompanin yakiti kontrol etmeye yarayan gaz kolu ile de yapilabilir. Çift yakitli çalismada iyi bir verim alinabilmesi için yanmada kullanilmak üzere motora giren hava miktari da kontrol edilmelidir. Sekil 1 de görüldügü gibi çift yakitli motorlar, hava fazlalik katsayisinin 1.5 civarinda oldugu sartlarda en verimli çalismaktadir. 1.5 dan büyük olmasi halinde motora giren hava miktari fazla, yanma yavas ve verimsiz, motor güçsüzdür. 1.5 dan küçük degerlerde ise hava azligi sebebiyle yanma verimsiz ve vuruntulu, silindir içi basinçlar siddetli ve motor sicakligi sinirlarin üzerinde olabilir. Hava fazlalik katsayisini ölçmek için egzoz borusu üzerine konumlandirilmis genis bant lambda sensörü (31) kullanilir. Gaz EKÜ sü (11), genis bant lambda sensöründen (31) gelen hava fazlalik katsayisi sinyaline göre servo motorlu hava kontrol kelebegi vanasi (30) ile motora giren hava miktarini oransal olarak kapali çevrim kontrol eder.

Servo motorlu hava kontrol kelebegi vanasi (30) motorun hava girisine baglanmis, hava giris borusunun kesit alanini içerisindeki servo motor milinden tahrik alan bir kelebek ile daraltip genisletebilen ve bu sayede motora giren hava miktarini kisip açabilen bir oransal servo vanadir.

Gaz EKÜ sü (11) hava fazlalik katsayisinin degeri sürekli 1.5 olacak sekilde servo motorlu hava kontrol kelebegi (30) vasitasiyla motora giren hava miktarini ayarlar. Bu kontrol genis bant lambda sensörü (31) olmadan da açik çevrim mantigiyla çalistirilabilir. Tek dizel çalismada kelebek tam açik pozisyonda tutularak hava girisine hiçbir engel uygulanmaz.

Egzozdan çikan hidrokarbon (HC) ve karbonmonoksit (CO) emisyon degerlerini azaltmak için egzoz çikisina oksidasyon katalizörü (32) baglanir. Bu katalizör su kimyasal reaksiyonu gerçeklestirir: Böylece dogaya HC ve co gibi zehirli gazlar yerine su buhari ve (302 gibi görece daha az zararli gaz atilir.

Yakit seçici anahtar (28) ile sistem istendigi zaman tek yakit dizel çalismaya döndürülür ve istendigi zaman çift yakit dizel-gaz çalisma sekline geçirilir. Çift yakit dizel-gaz sistemi çalisirken gaz basinç ve sicaklik sensöründen (6) gelen gaz basinç degeri kritik bir alt degerden daha düsük ise gaz yakit tüpündeki (1) gazin bittigine veya bir ariza neticesinde yeterli gaz beslemesinin yapilamadigini tespit eden gaz EKÜ sü (11) sistemi otomatik olarak tek yakit dizel çalisma sekline alarak gaz valflerini (2) kapatir. Sürücüye bu aksakliktan dolayi sesli veya görüntülü ikaz verir.

Motorun metal gövdesine baglanan bir piezoeiektrik vuruntu sensörü (29) ya da diger adiyla knock sensörü, motordan gelen, yanma olayindan kaynakli sesleri elektriksel sinyale çevirerek gaz EKÜ süne (11) gönderir. Motordan gelen sesler arttigi zaman özellikle de kötü yanmadan kaynaklanan vuruntu ve detanasyon basladigi zaman sinyal seviyesi de yükselir ve gaz EKÜ sü (11) bu durumu engellemek adina gaz yakit miktarini azaltarak dizel yakit miktarini arttirir. Vuruntu kesilinceye kadar kademeli olarak bunu yapar. Vuruntu kesildikten sonra yakit oranlarini kademeli olarak eski durumuna getirir. Bu sekilde motorun vuruntudan kaynakli hasar görmesi önlenir.

Sistem, gaz EKÜ'sü (11) üzerinden bir ara kablo araciligi ile bilgisayara baglanir. Bilgisayardaki özel yazilim ile hata kayitlari, anlik sensör ve çalisma degerleri gözlemlenebilir. Kalibrasyon ve uyarlama islemleri yapilabilir.

Claims (1)

1. ISTEMLER Bulus silindirler (13), dizel enjektörleri (25), gaz pedali pozisyon sensörü (16), basinç ve sicaklik sensörü (6), manifold basinç sensörü (24), kranksaft pozisyon sensörü (18) ihtiva eden ve dizel yakitin yardimci, LPG, LNG, CNG gibi çevreye zarari az ve daha ucuz olan gaz yakitlarin ise temel yakit olarak kullanildigi bir çift yakitli motor olup, özelligi; araç sürücüsünün gaz pedalina uyguladigi baskinin miktariyla iliskili bir elektriksel isaret üreten bahsedilen gaz pedali pozisyon sensörü (16) ile motorda yer alan basinç ve sicaklik sensörü (6), manifold basinç sensörü (24), kranksaft pozisyon sensörü (18) ve hava fazlalik katsayisini ölçmek için egzoz borusu üzerine konumlandirilmis bir genis bant lambda sensöründen (31) aldigi bilgileri de kullanarak gaz yakiti bahsedilen silindirlere (13) gönderen gaz enjektörlerinin (7) açik kalma sürelerini ve dolayisiyla güç elde etmek için motora gönderilecek gaz miktarini belirleyen ve yalnizca bahsedilen gaz enjektörlerinin (7) bagli olduklari ilgili silindire (13) püskürtme yapilmasini gaz enjektörlerine (7) gönderdigi isaretlerle kontrol eden en az bir gaz EKÜ sü (Elektronik Kontrol Ünitesi) (11) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; bahsedilen gaz enjektörünün (7) bagli oldugu silindire (13) gaz yakiti püskürtmeye baslama zamanin bahsedilen gaz EKÜ sü (11) tarafindan kontrol edilerek motorun her bir pistonunun (19) hangi açilarda ve hangi konumlarda (zamanlarda) oldugu gaz EKÜ sü (11) tarafindan izlenmek üzere, gaz EKÜ süne (11) elektriksel isaret gönderen bir kranksaft pozisyon sensörü (18) ve kamsaft pozisyon sensörü (17) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; bahsedilen gaz enjektörlerinden (7) çikan gaz yakit, gaz hortumlariyla (8) gaz yakitin hava ile karisimini saglamak üzere uç kisminda çok sayida küçük gaz püskürtme deligi (34) ihtiva eden gaz püskürtme borulari (10) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 3'e göre bir gaz püskürtme borusu (10) olup; bahsedilen enjektörlerden (7) çikan gaz yakit gaz hortumlarindan (8) geçerek bahsedilen gaz püskürtme borusunun (10) bir ucundan girerek küçük gaz püskürtme deliklerinin (34) yer aldigi diger ucundan püskürtüldügü gaz püskürtme borusu (10) içermesiyle karakterize edilmektedir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; motorda ana yakit olarak kullanilan gaz yakitin bir emniyet elektro vanasiyla (2) bir gaz yakit tüpünden (1) alinan gaz yakitin miktarini bahsedilen gaz EKÜ süne (11) bildiren en az bir elektronik manometre (3) üzerinden geçirildigi en az bir basinç regülatörü (düzenleyici) (4) ve üzerinde yer alan bir gösterge ile gaz EKÜ sünden (11) aldigi miktar bilgisini sürücüye bildiren ve araç kullanicisinin tek yakit dizel çalisma veya çift yakit dizel ve gaz çalisma sistemleri arasinda seçim yapma imkani sunan bir yakit seçici anahtar (28) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; bahsedilen gaz EKÜ sünün (11), bahsedilen genis bant lambda sensöründen (31) gelen hava fazlalik katsayisi sinyaline göre motora giren hava miktarini oransal olarak kapali çevrim kontrol edebildigi ve motorun hava girisine baglanarak, hava giris borusunun kesit alanini içerisindeki servo motor milinden tahrik alan bir kelebek ile daraltip genisletebilen ve bu sayede motora giren hava miktarini kisip açabilen bir oransal servo vana olan en az bir servo motorlu hava kontrol kelebegi vanasi (30) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; egzozdan çikan hidrokarbon (HC) ve karbonmonoksit (CO) emisyon degerlerini azaltmak için egzoz çikisina baglanan ve kimyasal reaksiyonu gerçeklestiren böylece dogaya HC ve C0 gibi zehirli gazlar yerine su buhari ve GÜZ gibi görece daha az zararli gaz atilmasina imkan taniyan en az bir oksidasyon katalizörü (32) içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre çift yakitli bir motor olup, özelligi; motorun metal gövdesine baglanan ve yanma olayindan kaynakli motordan gelen sesleri elektriksel sinyale çevirerek gaz EKÜ süne (11) gönderen ve motordan gelen seslerin artmasi durumunda özellikle de kötü yanmadan kaynaklanan vuruntu ve detanasyonla gaz EKÜ süne (11) gönderdigi isaretin genliginin artmasi sonucu ortaya çikan vuruntu miktarinin arttigi tespit edilerek vuruntunun önlenmesi için gaz yakit miktarini azaltarak dizel yakit miktarini arttiran ve vuruntu kesilinceye kadar kademeli bu islemin yapilmasina imkan veren, vuruntu kesildikten sonra yakit oranlarini kademeli olarak eski durumuna getirmede gaz EKÜ süne (11) ortaya çikan vuruntu isaretini besleyen en az bir piezoelektrik vuruntu (knock) sensörü (29) içermesiyle karakterize edilmesidir. Bulus silindirler (13), dizel enjektörleri (25), gaz pedali pozisyon sensörü (16), basinç ve sicaklik sensörü (6), manifold basinç sensörü (24), kranksaft pozisyon sensörü (18) ihtiva eden ve dizel yakitin yardimci, LPG, LNG, CNG gibi çevreye zarari az ve daha ucuz olan gaz yakitlarin ise temel yakit olarak kullanildigi bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; içerdigi en az bir gaz EKÜ sü (Elektronik Kontrol Ünitesi) (11) vasitasiyla; bahsedilen gaz pedali pozisyon sensörüyle (16) araç sürücüsünün gaz pedalina uyguladigi baskinin miktariyla iliskili üretilen elektriksel isaret ile motorda yer alan basinç ve sicaklik sensörü (6), manifold basinç sensörü (24), kranksaft pozisyon sensörü (18) ve hava fazlalik katsayisini ölçmek için egzoz borusu üzerine konumlandirilmis bir genis bant lambda sensöründen (31) aldigi bilgileri de kullanarak gaz yakiti bahsedilen silindirlere (13) gönderen gaz enjektörlerinin (7) açik kalma sürelerini ve dolayisiyla güç elde etmek Için motora gönderilecek gaz miktarinin belirlenmesi ve yalnizca bahsedilen gaz enjektörlerinin (7) bagli olduklari ilgili silindire (13) püskürtme yapilmasinin gaz enjektörlerine (7) bahsedilen gaz EKÜ sü (11) tarafindan gönderilen isaretlerle kontrol edilmesiyle karakterize edilmesidir. Istem 9 a göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; gaz püskürtme kontrolü yapilan silindirin (13) pistonunun (19) emme üst ölü noktasini 10 - 40 derece geçmesi durumunda, egzoz supabinin (20) kapali, emme supabinin (14) açilma pozisyonunda olmasi ve ayni zamanda hava emme kanalinda (15) silindirin (13) içine dogru emme hava akiminin güçlendigi an gaz yakitin püskürtülmesi ile karakterize edilmesidir. Istem 10 a göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; bahsedilen sensörlerden aldigi bilgiler dogrultusunda bahsedilen püskürtme anini tespit eden gaz EKÜ sü (11) püskürtmeyi baslatmak ve püskürtülen tüm gaz yakitin hemen silindirlere (13) dolmasini saglamak üzere ilgili silindirin gaz enjektörüne (7) püskürtme isareti göndermesi, püskürtülen gaz yakitin ortak emme manifolduna (9) dagilmasi ve diger silindirlerin hava emme kanallarina (15) karismasi engellenirken, her silindire esit ve tam yanmaya imkan verecek miktarda gazin uygulanmasiyla karakterize edilmesidir. Istem 9 a göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; bahsedilen gaz EKÜ sünün (11) hava fazlalik katsayisinin degerini sürekli 1.5 olacak sekilde servo motorlu hava kontrol kelebek vanasi (30) vasitasiyla motora giren hava miktarini ayarlamasi, bahsedilen kontrol genis band lambda sensörü (31) olmadan da açik çevrim mantigiyla çalistirilabilmesi ve tek dizel çalismada kelebek tam açik pozisyonda tutularak hava girisine engel uygulanmamasi ile karakterize edilmesidir. Istem 9 a göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; bir yakit seçici anahtar (28) ile sistemin istendigi zaman tek yakit dizel çalismaya döndürülmesi ve istendigi zaman çift yakit dizel-gaz çalismaya geçilebilmesi ile karakterize edilmesidir. Istem 13 e göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; bahsedilen gaz EKÜ sünün (11) çift yakit dizel-gaz sistemi çalisirken gaz basinç ve sicaklik sensöründen (6) gelen gaz basinç degeri kritik bir alt degerden daha düsük ise gaz yakit tüpündeki (1) gazin bittigine veya bir ariza neticesinde yeterli gaz beslemesinin yapilamadigini tespit eden sistemi otomatik olarak tek yakit dizel çalisma sekline alarak gaz valflerini (2) kapatmasi ve/veya sürücüye bu aksakliktan dolayi ikaz vermesiyle karakterize edilmesidir. istem 9 a göre bir çift yakitli motor çalisma yöntemi olup, özelligi; motor sisteminin bahsedilen gaz EKÜ”sü (11) üzerinden bir ara kablo araciligi ile bilgisayara baglanarak bahsedilen bilgisayarda yürütülen özel bir yazilim ile hata kayitlari, anlik sensör ve çalisma degerlerinin gözlemlenmesiyle kalibrasyon ve uyarlama islemleri yapilmasiyla karakterize edilmesidir.