Vehicle Design and Engine Performance

Kutluhan Utku TÜMEN
Yüksek Metalurji ve Malzeme Mühendisi
Otomotiv Mühendisi
2021/ 2022
TAŞIT TASARIMI VE MOTOR
PERFORMANSI

K.U.TUMEN 2021/2022 1
GİRİŞ
Şekil 1’de bir araca ait motor performans haritası (yumurta eğrisi) verilmiştir. Şekilde sağda yer alan dikey eksen
motorun döndürme momenti ve ortalama efektif basınç değerini gösteriyor. Şekilde altta yer alan yatay eksen ise
motorun devir sayısını (motor hızını) göstermektedir. Şekil içerisinde bulunan ve üstten sınırlama yapan kalın çizgi
motorun tam yük altındaki döndürme momentinin ya da ortalama efektif basıncın devir sayısına göre değişimini
göstermektedir. Motor bu eğrinin üzerinde çalışmaz. Bu eğrinin altındaki kalan alanlar (kapalı eğriler meydana
getiren halka eğriler) ise sabit özgül yakıt tüketimini göstermektedir. Bu eğri yardımıyla motorun güç, moment,
yakıt, tüketimi gibi karakteristik özellikleri motor devir sayısı ve yüküne bağlı olarak belirlenebilir.
Araca ait motor performans haritaları

K.U.TUMEN 2021/2022 2
Araç Tipi Otomobil
Araç Cinsi Otto 4 - zamanlı
Yakıt Tipi Benzinli
Dolgu Girişi Doğal Emişli
Silindir Sayısı 4 Silindirli
Strok Hacmi 1596 cm3
Maksimum Güç 175 hp @5000 rpm
Maksimum Tork 200 Nm @2400 rpm
Ortalama Efektif Basınç 10.8 bar@2400 rpm
Yüksüz Ağırlık 1500 kg
Yüklü Toplam Ağırlık 1900 kg
Yüklü Ağırlık 1700 kg
Dinamik Lastik Yarıçapı 0.35 m
Ön Cephe Alanı 2.50 m2
Sürüklenme Katsayısı (Drag) 0.25
Sürtünme Katsayısı (Friction) 0.015
Şanzıman Dişli Oranları Diferansiyel Oranları
1. 3.87
4.00
2. 2.14
3. 1.39
4. 1.00
5. 0.69
Taşıt Tipi
Taşıt Özellikleri
GİRİŞ Kutluhan Utku TÜMEN

K.U.TUMEN 2021/2022 3
HESAPLAMALAR
EFEKTİF GÜÇ
Motorun belirli hız ve yük konumlarında krank milinden elde edilen güce denir. Motor gücü, momentin açısal hız
ile çarpımıdır.
Ne = Me x ω
Motorumuzun tam yükte ürettiği maksimum moment 200 Nm olup bu moment motorun @2400 d/dak. hızla
dönmesi sırasında elde ediliyor. Verilen bilgilere ve eşitliklere göre;
n= 2400 (d/dak), π = 3.14, Me= 200 (Nm)
Açısal hız: ω= 2 x π x n / 60 (rad/san)
ω= 2 x π x 2400 / 60 (rad/san)
ω= 251.33 (rad/san)
Güç: Ne = Me x ω (watt)
Ne = 200 (Nm) x 251.33 (rad/san)
Ne = 50266 (watt)
Bu gücü kW cinsinden yazmak için 1000’e bölüyoruz ve ardından beygir cinsine çevirmek için 1.36 ile çarpım
yapıyoruz.
Ne = 50.266 (kW)
Ne = 50.266 x 1.36 = 68.36 (BG) elde edilir.
Ne Efektif Güç, (Watt)
Me Motorun döndürme momenti, (Nm)
ω Krank milinin radyan cinsinden sn’de dönüşü

K.U.TUMEN 2021/2022 4
HESAPLAMALAR
ORTALAMA EFEKTİF BASINÇ (PME)
Motor silindirlerinin ne kadar yük altında çalıştığı ve motorun hacmine göre ne kadar güç üretebileceğini gösteren
bir parametredir.
Pme =
Motorumuz için maksimum güç 5000 d/dakikada 175 hp (130.5 kW) olarak belirlenmiştir. Verilen bilgilere ve
eşitliklere göre;
Ne= (130.5) x (1.36) = 177.5 BG
Motor dört zamanlı olduğu için i=900 seçiliyor;
Pme =
Pme =
Pme = 19.97 kg/cm2 olarak bulunuyor.
Pme = 19.97 x 0.981 = 19.59 bar (bar cinsinden yazmak için 0.981 ile çarpıyoruz.)
Pme Ortalama efektif basınç, (1 kg/cm2= 0.981 bar)
(Ne) Güç, (BG) (1 kW=1.36 BG)
Vh Strok hacmi, (1 litre=1000 cm3)
N Motor devir sayısı, (d/dak)
İ İki zamanlı motor için, (i=450)
İ Dört zamanlı motor için, (i=900)

K.U.TUMEN 2021/2022 5
HESAPLAMALAR
KAVRAMA BOYUTLARI VE YAY BASKI KUVVETİ
P= 0.15 N/mm2, µ= 0.25 olduğuna göre, 100 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini
aşağıdaki formül ile hesaplarız;
ro =
ro =
ro = 0.099 m = 99 mm
d= 198 mm, Yani dış çapı 200 mm olan bir disk seçilebilir.
ro Dış yarıçap (mm)
P Yüzeye gelen basınç, Pa
µ Sürtünme katsayısı
M Diskin ileteceği moment, Nm

K.U.TUMEN 2021/2022 6
HESAPLAMALAR
KAVRAMA BOYUTLARI VE YAY BASKI KUVVETİ
Kavrama disk ölçüleri
Yay kuvveti ise aşağıdaki formül ile hesaplanıyor;
Fs =
Fs =
Fs = 3090 N olarak yay kuvveti hesaplanır.
Fs Yay kuvveti (N)
µ Sürtünme katsayısı
M Diskin ileteceği moment, Nm
R Dış yarıçap (mm)

K.U.TUMEN 2021/2022 7
HESAPLAMALAR
VİTESTE DÜZ YOLDA 100 km/h SABİT HIZLA GİDERKEN MOTOR GÜCÜ VE DEVİR SAYISI
İvme olmadığı için; a=0, Fe=0, Ne=0
Yokuş olmadığı için; α=0 ֯, Fy=0, Ny=0
Hava direncini m/sn ve m/dak. cinsinden yazalım.
Vtaşıt= 100 km/h= 27.78 m/s = 1666.8 m/dak. (1h= 60 dakika, 1 dakika=60 saniye, 1km=1000m)
Lastiğin çevresi; Id = 2πr = 2xπx(0.35m) = 2.20 m (Dinamik Lastik Yarıçapı: 0.35 m)
Bunların sonucunda; nt= Vtaşıt / Id = (1666.8 (m/dak) / 2.20 m) = 758 d/dak (rpm)
Viteslerdeki motorun dönme hızları; nm = nt x Iv x Id
4. Viteste; nm = nt x Iv x Id = 758 (d/dak) x (1.00) x (4.00) = 3032 d/dak
5. Viteste; nm = nt x Iv x Id = 758 (d/dak) x (0.69) x (4.00) = 2092 d/dak
nm Motorun Dönme Hızı (d/dak)
nt Tekerlek Dönme Hızı (d/dak)
Iv Vites Çevrim Oranı
Id Diferansiyel Çevrim Oranı

K.U.TUMEN 2021/2022 8
HESAPLAMALAR
Bunlara ek olarak hava direncini düşündüğümüzde, ihtiyaç duyduğumuz ekstra güç;
Nh = (0.5 x Cd x A x ρh x V2 ) x V
Nh = (0.5 x 0.35 x 2.50 m2 x 1.293 kg/m3 x 27.782 m2/s2 ) x (27.78 m/s)
Nh = 12128 Watt
Bunlara ek olarak yuvarlanma direnci düşünüldüğünde, ihtiyaç duyduğumuz ekstra güç;
Nr = (f x g x m x V)
Nr = (0.015 x 9.81 m/s2 x 1700 kg x 27.78 m/s)
Nr = 6949 Watt
Cd Aerodinamik Direnç Katsayısı (0.35)
A Taşıtın Alın Yüzey Alanı (m2)
ρh Havanın Yoğunluğu (1.293 kg/m3)
V Taşıt Hızı (m/s)
Nr Yuvarlanma Direnci (Watt)
F Tekerlek-zemin Yuvarlanma Direnci -0.015
G Yerçekimi İvmesi (9.81 m/s2)
M Taşıtın Yüklü Ağırlığı (kg)
V Taşıtın Hızı (m/s)

K.U.TUMEN 2021/2022 9
HESAPLAMALAR
Sonuçta toplam gerekli olan güç ise;
Nt = Nh + Nr
Nt = 12128 watt + 6949 watt
Nt = 19077 W
NOT: Taşıttaki aktarma organlarının verimi, ηa = %90 yani ηa=0.90 ‘dır.
Gerekli olan motor gücü;
Ne = Nt / ηa
Ne = (19077 W) / (0.90)
Ne = 21197 W = 21.20 Kw
Beygir cinsinden yazmak istersek;
Ne = Ne x 1.36 = 21.20 x 1.36 = 28.8 BG
Ne Motor Gücü (Watt)
Nt Tekerlekteki Toplam Güç Gereksinimi (Watt)
ηa Aktarma Organlarının Verimi

K.U.TUMEN 2021/2022 10
HESAPLAMALAR
Ortalama Efektif Basınç (pme);
Pme = (Ne x 900) / (Vh x nm)
Pme = (28.8 BG x 900) / (1.596 x 3032 d/dak)
Pme = 5.4 bar
Pme Ortalama Efektif Basınç (bar)
Ne Gerekli Motor Gücü (W)
Vh Strok Hacmi (l)
nm 4. Vitesteki Motor Dönme Hızı (d/dak)

K.U.TUMEN 2021/2022 10
HESAPLAMALAR
VİTESTE SEYREDEN ARACIN 100 Km MESAFEDEKİ YAKIT TÜKETİMİ
Şekil 1’de aracın motor performans eğrisi verilmiştir. Burada bir önceki alanda gerekli hesaplamalar yapılmıştır.
Bunun sonucunda ise bazı sonuçlara ulaşılmıştır. Bunlar;
3032 rpm ve 5.4 bar basınçta aracın yakıt tüketimi 280 g/kWh ‘tır.
100 km’deki hacimsel yakıt miktarı ise;
G= Ne x BSFC
G = 21.20 x 280 = 5936 g/saat
Hacimsel olarak 5936 / ρb = 5936 / 0.76 kg/l = 7.8 litre/100 km (ρb = Benzinin Yoğunluğu, 0.76 kg/l)
nm (4. Viteste Motorun Dönme Hızı) 3032 d/dak
Pme (4. Viteste Ortalama Efektif Basınç) 5.4 bar

K.U.TUMEN 2021/2022 11
HESAPLAMALAR
LASTİK SEÇİMİ VE BOYUTLANDIRMA
Lastik ISO gösterimi
Aracın yüklü toplam ağırlığı = 1900 kg ve 475 kg/her teker için;
Her bir tekere 475 kg düşüyor bu yüzden endeks 82 olur. Hız Sembolü ise V olarak kabul edilmiştir. Yani
maksimum hızı 240 km/h olarak belirlenmiştir.
195/50 R15 82 V
Uygun değerler aşağıda verilen şekillerden belirlenmiştir.

K.U.TUMEN 2021/2022 12
HESAPLAMALAR
LASTİK SEÇİMİ VE BOYUTLANDIRMA
Uygun değerler aşağıda verilen şekillerden belirlenmiştir.
Binek otosu lastikleri için boyut ve işaretler
Lastik hız sembolleri Lastik yük endeksi

K.U.TUMEN 2021/2022
DİNLEDİĞİNİZ VE KATILDIĞINIZ
İÇİN
ÇOK TEŞEKKÜRLER

Vehicle Design and Engine Performance

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Vehicle Design and Engine Performance