1000-1500 HP gücünde V-12 dizel bir motorun konseptüel tasarimi

Yapılan çalışma, 1000-1500 HP güç aralığındaki bir V-12 kısa stroklu motorun konseptüel tasarımıdır. Bütün bir motorun tasarımı büyük bir grup çalışması ve zaman gerektirdiğinden, bu çalışmada 1 boyutlu performans analizi üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu çalışmadaki motor, yüksek devir gerektiren tank ve benzeri araçlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Savunma araçlarında performans ve yakıt tüketimi değerleri önemli olduğundan, emisyonlar ihmal edilmiştir.Bu çalışmada, istenen parametreler bilinmekte, bu parametreler V-12 tipinde tasarım ve 1000-1500 arası güçtedir. 30 litre hacminde bir motor tasarlanmaya karar verilmiştir. Çap, strok ve sıkıştırma oranları, maksimum devirde, 13 m/s'lik piston ortalama hızını geçmeyecek şekilde seçilmiştir. Bu sayede, yüksek hızdan dolayı artacak olan eylemsizlik kuvvetleri azaltılmıştır. Temel ölçüler belirlendikten sonra, sıfır boyutlu termodinamik bir model Matlab programında oluşturularak basit çıktılar elde edilmiştir. Sıfır boyutlu model çözüldükten sonra, bir boyutlu modelin tasarımına GT-Suite programında başlanmıştır. Temel ölçüler programa girilmiştir ve ilk emme ve egzoz manifold geometrileri oluşturulmuştur. Manifoldlardan sonra portlar ve valfler 3 boyutlu olarak SolidWorks programında modellenmiştir. 3 boyutlu modeller ile Ansys Fluent ICE modülüne port flow simülasyonu yapılmıştır ve elde edilen hava geçirgenlik katsayıları GT-Suite programına girilmiştir. Matlab programında, istenen zamanlamada ve açılmada ayarlanabilecek durumda sikloidal kam profili kodu oluşturulmuş ve GT-Suite programına, uygun bir valf profili girilmiştir. Enjeksiyon zamanlaması ve süresi, ateşleme sıraları denenmiş ve seçilmiştir. Simülasyon, geometride bazı modifikasyonlar yapılarak birden fazla kez çalıştırılmıştır. Böylelikle istenen güç aralığı elde edilmiştir. Son simülasyon sonuçlarında 2750 RPM'de 1331 HP gücü ve 239 g/kW.h yakıt tüketimi değerleri elde edilmiş, maksimum torkun 1250 RPM devrinde, 3808 N.m'dir ve özgül yakıt tüketimi 216 g/kW.h değerinde olduğu görülmüştür. This work is about a conceptual design of a V-12 1000-1500 horsepower (HP) oversquare engine. Because of designing a whole engine requires a big group and time, this work is going to be about 1-D performance analysis of the engine. This engine is specifically designed for high RPM uses such as tanks. Since the performance and fuel consumption effects are more important in tanks, emissions are disregarded.In this work, the requirements are known, which is a V-12 30 liter engine with 1000-1500 preferred horsepower range. Bore, stroke and compression ratios are selected without exceeding piston velocity of 13 m/s at highest RPM, because of increased inertial forces. Then an initial zero dimensional model is created in Matlab to see the basic outputs. After the zero dimensional model is evaluated, one dimensional modeling has started in GT-Suite program. The initial intake and exhaust manifold geometries are created. Then, ports and valves are designed and 3-D drawings were performed in SolidWorks. 3-D drawings are imported into the Ansys Fluent ICE module to simulate port flow. The outputs are obtained and discharge coefficients for valves and ports are imported to GT-Suite. A cycloidal cam profile script is created in Matlab and imported to GT-Suite. The injection timing and durations are adjusted, firing orders are selected. The simulation has run and with some modifications and adjustments in the geometries, the power range of the simulated engine met the requirements needed. The final simulation output is 1331 HP and brake specific fuel consumption is 239 g/kW.h @ 2750 RPM. Maximum torque is 3808 N.m and brake specific fuel consumption is 216 g/kW.h @ 1250 RPM. 119