Dizel motorlar için plastik malzemeler ile tasarlanan yağ karterinin farklı sıcaklık koşullarındaki darbe dayanımının nümerik olarak incelenmesi

Abstract

Günümüzde gelişen teknoloji ile araç tarafında hem emisyon hem de yakıt tüketimi olarak kısıtlamalar sürekli olarak artmaktadır. Bu kapsamda geliştirilen emisyon sistemleri dışında araç tarafındaki hafifletme gereksinimlerinin karşılanması önemli bir rol oynamaktadır. Araç ağırlığının azaltılması, aracın kullanım süresinde, daha iyi yakıt ekonomisi elde etmenin bir yoludur. Araç üzerinde en ağır bileşenlerden biri olan içten yanmalı motorlar, ağırlık iyileştirmesi yapılması için önemli bir parçadır. Ağırlık olarak dökme demirden önemli ölçüde hafif olan alüminyum ile motor parçaları tarafında önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bununla birlikte dökme demir ve çeliğin, alüminyum ve plastik gibi daha hafif malzemelerle değiştirilmesi; maliyet, performans ve çevresel etki olmak üzere birçok faktörde olumlu yönde ilerleme sağlamaktadır. Bu çalışmada içten yanmalı motorlarda hem yataklarda hem de yağlama kanallarında dönen motor yağını muhafaza eden ıslak tip yağ karteri için termoplastik malzemeden enjeksiyon kalıplamaya uygun tasarım yapılmıştır. Bu tasarımla beraber, içten yanmalı motorlarda genellikle alüminyum ve imalat çeliği parçalarından yapılan yağ karterinde yüksek derecede hafifletme söz konusu olmuştur. Sonlu elemanlar analizi yazılımı olan Hypermesh kullanılarak PA6-GF30, PA66-GF30, PPA-GF30, PBT-GF30 ve PA9T-GF30 malzemeleri ile modellenen yağ karterinin farklı taş çarpma senaryolarına göre dayanımları incelenmiştir. Malzemelerin farklı sıcaklıklardaki davranışının yağ karteri davranışına etkisinin incelenebilmesi için -40°C, 23°C ve 100°C sıcaklıklardaki gerilme – gerinim eğrileri verileri kullanılmıştır. İki farklı tip taş modeli yağ karterine farklı açı ve hızlarda çarptırılarak meydana gelen hasar durumları tespit edilmiştir. Darbe bölgesinde oluşan çökme miktarları ve yağ karteri tarafından darbe anında emilen enerji değerleri irdelenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak yağ karteri tasarımı için PA6-GF30 ve PA66-GF30 malzemelerinin diğer malzemelere göre daha uygun olduğu tespit edilmiştir.Restriction on the vehicle side in terms of both emission and fuel consumption are continuous increase nowadays with the developing technology. Apart from the emission systems developed in this context, lightening requirements on the vehicle side are important. Better fuel economy is achieved during the operating time of the vehicles by weight reduction. Internal combustion engines which one of the heaviest components on the vehicle are an important part for weight reduction. Significant progress was made in engine parts with aluminum that is lighter than cast iron. Replacing cast iron and steel with lighter materials such as aluminum and plastics; it provides positive progress like performance, environmental impact, and expense. In this study, a design suitable for injection molding was made from thermoplastic material for the wet type of oil sump, which preserves the engine oil rotating in both bearings and lubrication channels in internal combustion engines. With this design, a high degree of lightening has been achieved in the oil pan, which is generally made of aluminum and manufacturing steel parts in internal combustion engines. Using the finite element analysis software Hypermesh, the strength of the oil pan modeled with PA6-GF30, PA66-GF30, PPA-GF30, PBT-GF30 and PA9T-GF30 materials was examined according to different stone impact scenarios. In order to examine the effect of the behavior of materials at different temperatures on the behavior of the oil pan, stress-strain curve data at temperatures of -40°C, 23°C and 100°C were used. Damage caused by two different types of stone models hitting the oil pan at different angles and speeds was observed. The amount of collapse occurring in the impact area and the energy values absorbed by the oil pan at the time of impact were examined and the results were compared. As a result, it has been determined that PA6-GF30 and PA66-GF30 materials are more suitable for oil pan design than other materials.