Investigation of o-ring seal behavior in gasoline ınjectors under different fuels and optimization of injector hydraulic connection - Tarçın, Hüseyin Gökberk (My University, 2024)
Benzinli taşıtlarda pompada basınçlanan yakıt ortak yakıt borusu ile enjektörlere taşınmaktadır ve enjektör aldığı yakıtı dilenen açı ile silindir bloğunun içerisine muhafaza etmektedir. Bu olgu doğrudan püskürtme olarak adlandırılmaktadır. Enjektörün yer aldığı bu sistemlerde yakıtın ve sıcak hava gazlarının sızdırmazlığı fonksiyon ve güvenlik açısından büyük rol oynamaktadır. Sızdırmazlığın görüldüğü enjektör-ortak yakıt borusu arasındaki bağlantı, endüstride birkaç farklı yöntem ile kullanılmaktadır ve bunlar arasındaki en yaygın teknikler kauçuk O-ringler ve vidalı dişi olan aparatlardır. Otomotiv sektöründe kauçuk bazlı O-ringlerin kullanımı DIN, ISO ve EN standartları ile kurallandırılmıştır. Parçaların kullanılabileceği yüzey geometrileri ve O-ring materyalleri de bu standartlarda belirtilmektedir. Fakat bu değerlerin belirlenmesi doğrudan özel kurumlara bağlıdır. Ülkelerin yakıt standartları arasındaki farklılıklardan dolayı O-ringlerin maruz kaldığı yakıtlar çeşitlilik göstermektedir. Fakat, yakıtların aşındırma oranları kendi içinde değiştiği gibi O-ringler üzerindeki etkileri de farklıdır. Bu tezde benzinli enjektör O-ringlerinin farklı aşındırma değerlerine sahip yakıtlar altındaki davranışları deneysel yakıt testleri ile incelenip, O-ring – yakıt arasındaki aşınma korelasyonu hacimsel, sertlik ve mukavemet değişimleri üzerinden saptanacaktır. Yapılan deney sonuçlarının kıyaslanabilir olması için O-ring malzemesi ve geometrisi bütün tekil değer kabul edilirken, diğer parametreler değişkenlik gösterecektir. Endüstride çoğunlukla yuvarlak kesit alanına sahip O-ringler kullanılmaktadır ve parçanın muhafaza edileceği geometri, radyal izolasyon konfigürasyonun uygun olacak şekilde ayarlanmaktadır ve izolasyonun yapıldığı bu bölge hidrolik bağlantı olarak adlandırılmaktadır. Bu konfigürasyon içerisinde geometrik parametreler, preslenen O-ringin ne kadar şişeceğini belirlemektedir. Preslemeden sonra parça yeterince şişmez ise sızdırmazlık görevi yerine getirilemez, bu da sistemde yakıt kaçağına ve basıncın düşmesine sebep olur. Hidrolik bağlantıda yakıtın sızmayacak şekilde olması başta esas alınırken, parçaların montajı, malzemeleri, ağırlığı ve fiyatı da dikkat edilen değerlerdir. Bu anlamda tez içerisinde hidrolik bağlantının ISO 3601 standardına uygun olacak şekilde farklı konfigürasyonları matematiksel modelleme ile oluşturulup optimal konfigürasyonun sunulması hedeflenmektedir. Yapılan çalışmaların çıktısı, endüstride kullanılan ve kullanılacak benzinli enjektörlerin sızdırmazlık fonksiyonu için hem yol gösterici hem de mevcuttaki parçaların kullanım koşullarının belirlenmesinde fayda sağlayacak bir içerik sunmayı hedeflemektedir.

In gasoline vehicles, the fuel pressurized in the pump is carried to the injectors with the rail and the injector keeps the fuel it receives inside the cylinder block at the desired angle. This phenomenon is called direct injection. In these systems where the injector is located, the tightness of the fuel and hot air gases plays a major role in terms of function and safety. The connection between the injector and the rail where the tightness is seen is used by several different methods in the industry, and the most common techniques among these are rubber O-rings and threaded apparatuses. The use of rubber-based O-rings in the automotive industry is regulated by DIN, ISO and EN standards. The surface geometries and O-ring materials on which the parts can be used are also specified in these standards. However, the determination of these values directly depends on private institutions. Due to the differences between the fuel standards of the countries, the fuels that the O-rings are exposed to vary. However, the wear rates of the fuels vary within themselves and their effects on the O-rings are also different. In this thesis, the behavior of gasoline injector O-rings under fuels with different abrasion values will be examined by experimental fuel tests, and the wear correlation between O-ring and fuel will be determined through volumetric, hardness and strength changes. In order for the test results to be comparable, the O-ring material and geometry will be accepted as the whole singular value, while other parameters will vary. O-rings with round cross-sectional area are mostly used in the industry, and the geometry where the part will be kept is adjusted to suit the radial insulation configuration, and this area where the insulation is made is called the hydraulic connection. In this configuration, the geometric parameters determine how much the pressed O-ring will swell. If the part does not swell enough after pressing, the sealing function cannot be fulfilled, which causes fuel leakage and pressure drop in the system. While the fact that the fuel does not leak in the hydraulic connection is taken as a basis, the assembly, materials, weight, and price of the parts are also the values that are taken into consideration. In this sense, in the thesis, it is aimed to create different configurations of the hydraulic connection in accordance with the ISO 3601 standard by mathematical modeling and to present the optimal configuration. The output of the studies aims to provide a guide for the sealing function of gasoline injectors used and to be used in the industry, and to provide a content that will be useful in determining the conditions of use of the existing parts.
Benzinli enjektörlerdeki sızdırmazlık parçası o-ringin farklı yakıtlar altındaki davranışlarının incelenmesi ve enjektör hidrolik bağlantısının optimizasyonu
Keywords: Benzinli enjektör; fuel test; hidrolik bağlantı gasoline injector; hydraulic connection; Makine mühendisliği; Mechanical engineering; O-ring; ortak yakıt kanalı; rail; sealing; sızdırmazlık; yakıt testi