Şuana kadar bir arabanın kaputunu açıp, “ne oluyor burda ki?” diye merak ettiniz mi ? Deneyimsiz birine, araba motoru, büyük bir karmaşa içinde dağılmış metaller, tüpler ve kablolardan oluşuyor gibi görünebilir. Ama öğrenmek o kadar da zor olmamalı. Orada basitçe ne olduğunu veya birilerinden duyduğunuz bu araba “1.7 litre V4 ve üstten çift egzantrikli” gibi sözlerin ne anlama geldiğini merak ediyorsanız, doğru yerdesiniz.
2013 Subaru BRZ'nin kaputunu açtığınızda karşınıza çıkan boksör motor
Motor arabanın kalbidir. Otomobillerde içten yanmalı motorlar ve şimdilerde yaygınlaşmaya başlayan elektrik motorları kullanılır.Bu başlıkta, bir içten yanmalı motorun arkasında yatan temel mantığın üzerinde duracağız ve çeşitlerini inceleyeceğiz. Sonrasında diğer yazılarımızda motorun bütün parçalarını detaylıca incelemeye çalışacağız.
E90 kasa BMW M5'in V yerleşimli10 silindirli motoru
İçten yanmalı motorlarda amaç, yakıtın içinde barındırdığı kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çevirmektir. Aslında, yanmış gazların oluşturduğu ısıyı ve basıncı, harekete çevirmek için kompleks makinalar gibi görünebilir fakat günümüzde yakıttan hareket elde etmek için kullanılan en kolay method, hâla yakıtı motorun içinde yakmaktır. Yani içten yanmalı motor kullanmaktır.
Birçok içten yanmalı motor çeşidi vardır. İçten yanmalı motorlar, zamanları, ateşlemesi, piston birleşimi, soğutma sistemleri gibi birçok başlık altında sınıflandırılabilir.
Zamanlarına göre içten yanmalı motorlar
İçten yanmalı motorların çalışma mantığını da bu bölümde anlatmaya çalışacağız.
4 Zamanlı motorlar: Nerdeyse bütün araçlarda, yakıtı hareket enerjisine çevirmek için dört zamanlı motorlar kullanılır. Dört zamanlı motorun yanma prensibi, Otto çevrimi olarak da bilinir (1867 yılında, Nikolaus Otto tarafından bulunmuştur, otomobil kelimesi de bu amcamızdan süregelmiştir.).
Bir çevrim 4 strokta(emme, sıkıştırma, iş ve egzoz) yani krank milinin 2 turluk çevriminde tamamlanır. Dört zamanlı motorun bir çevrimi şöyle gerçekleşir:
Emme: Pistonun aşağı hareketiyle hava-yakıt(benzinli motorlarda) karışımı ya da sadece hava(dizel motorlarda) yanma odasına dolar.
Sıkıştırma: Bu esnada emme ve egzoz valfleri kapalıdır. Piston yukarı çıkar, yakıt-hava karışımını veya sadece havayı sıkıştırır.
İş: Sıkışan hava-yakıt karışımı bujiyle ateşlenir(benzinli) veya sıkışan havanın üzerine basınçlı yakıt püskürtülür(dizel). Böylece yakıt ateşlenir ve piston üstünde itme kuvveti oluşur, piston tekrar aşağı iner.
Egzoz: Piston tekrar yukarı çıkarken egzoz valfi açılır yanmış gazlar dışarı atılır. Döngü biter ve motor bir sonraki döngü için hazırdır, yani tekrar hava ve yakıt ile yeni bir patlama işlemi başlatır.
Bir noktaya dikkat çekmekte fayda görüyorum, pistonun hareketi doğrusalken tekerlekler dairesel hareket yapar. Hareketin doğrusaldan dairesel harekete çevrilmesini piston kolu ve bağlı olduğu krank mili sağlar.
Piston tüm bu döngü sırasında her aşağı inişinde karteldeki yağ tarafından soğutulup, yağlanır. Yani piston ile sekman arasındaki sürtünme azaltılır ve motor ısısı korunup pistonun dolayısıyla motorun aşınması önlenir. Piston üzerinde bulunan yağ sekmanı sayesinde de motor yağının yanma odasına ulaşması önlenir ve uzun süre kullanımı sağlanır.
Dört zamanlı motorlar, iki zamanlılara göre daha karmaşık bir yapıya sahip olduğu için üretimi zor yani maliyeti yüksektir. Dört zamanlılarda kullanılan valf sistemleri ve yakıt sistemleri (karbüratör, enjeksiyon sistemleri vs.) dolayısıyla yapıları karmaşıktır. Fakat 4 zamanlı motorlar işletme masraflarının(yakıt ve bakım maliyetleri, motor ömürleri vs.) az olması ve çevreye çok daha az zararlı gaz saldığı için iki zamanlı motorlar karşısında ezici bir üstünlüğe sahiptir. Bu yüzden, günümüzde hemen hemen tüm taşıtlarda dört zamanlı motor bulunur.
Porsche 918 Spyder’ın 4 zamanlı motorunun kesiti(Ayrıca motor V tipidir.)
2 Zamanlı motorlar: Krank milinin her turunda (2 strokta) bir iş yapan içten yanmalı motorlara 2 zamanlı motor denir. 4 zamanlı motorun 4 strokta yaptığı işlemi(emme, sıkıştırma, iş, egzoz) 2 strokta tamamlar.
4 zamanlı motordan daha ilkel bir yapıya sahiptir, çoğunda valf bulunmaz. Emme ve egzoz işlemleri silindir içinde oluşan basınç farkı ile oluşur. Piston yukarı hareket ederken üst kısımdaki karışım sıkışmaya başlar, bu arada kartelde bir vakum oluşur ve kranka hava yakıt ve yağ karışımı dolar, kartelde sürekli yağ bulundurmaz yağlama yakıtın içine katılan yağ ile sağlanır, yukarıda sıkışan karışım ise bujiyle ateşlenir, patlama olur ve iş elde edilir. Pistonun aşağı inerken egzoz çıkışı açılır emme girişi kapanır. Yanan gazların bir kısmı egzoz çıkışından çıkar. Pistonun aşağıya inmesiyle kranka sıkışan karışım taşıma cebinin açılmasıyla karışım yanma odasına dolar ve egzoz çıkışı kapanır ve bir çevrim tamamlanır diğer çevrim başlar.
Egzoz gazı yanma odasını hiçbir zaman terk etmez ve hava yakıt karışımıyla birlikte bulunur. 4 zamanlı motorlardan daha verimsizdir, egzoz gazı salınımları fazladır, yağlama problemlerinden ve piston her yukarı çıktığında yanma gerçekleştiğinden ömürleri azdır. İki zamanlı motorların en büyük avantajı küçük motor hacimlerinden yüksek güç elde etmesidir.
hpi üretimi iki zamanlı küçük benzinli motor
Genelde benzinli versiyonları küçük motorlarda (model araçlarda, motosikletlerde, küçük teknelerde, bahçe makinelerinde vs.) kullanılır. Ayrıca 2 zamanlı motorlar soğuk havalarda ilk çalışmaları daha kolay olduğundan kar motosikletlerinde de kullanılır. Dizel versiyonları ise büyük gemi motorlarında kullanılır. Bunun nedeni gemi motorlarının düşük devirde çalışmasıdır.
MAN'ın ürettiği 2 zamanlı devasa dizel motor
Ateşlemesine göre içten yanmalı motorlar
Kıvılcım ateşlemeli motorlar: Bu tür motorlara halk arasında benzinli motor denilir. Ama LPG, doğalgaz, ethanol, methanol, hidrojen ve nitrometan(drag yarışlarında kullanılan) gibi yakıtlardan da enerji elde edilmesinde de bu tip motorlar kullanılır. Bu tür yakıtların tutuşması için bir tetikleyiciye(buji) ihtiyaç vardır. Sıkıştırılan yakıt-hava karışımı bujiden çıkan kıvılcımla ateşlenir ve patlama gerçekleşir.
Sıkıştırma ateşlemeli motorlar: Diğer adıyla dizel motorlar, yakıt ve hava karışımının sıcaklığın etkisiyle birlikte, yüksek oranda sıkıştırılmasıyla enerji elde eder. Bu tür motorlarda buji gibi ateşleme elemanları bulunmaz.
Piston birleşimine göre içten yanmalı motorlar
Sıralı tip motorlar: En basit ve yaygın kullanılan motor tipidir. Pistonlar, tek sıra halinde dizilir.
V tipi motorlar: V tipi motorlar daha kompakttırlar. Pistonlar 2 sıra halinde, V şeklinde dizilir. Genelde 6, 8 veya 12 silindirli araçlarda boyuna daha az yer işgal etmesi için kullanılırlar. Ayrıca ağırlık merkezini aşağı çekmesi de diğer avantajıdır. 2 silindir sırasının arasındaki açı değişkenlik göstermekle beraber genelde 90 derecedir.
Boksör tipi motorlar: Boksör tipi motorlar V tipi motorların 180 dereceye kadar arası açılmış hali olarak düşünülebilir. Yani motor, birbirine ters olarak çalışan yatık 2 piston sırasına sahiptir. Bu tip motorlar aracın ağırlık merkezini aşağıya çekip, yol tutuşunu arttırmak için kullanılır.
Yıldız tipi motorlar: Diğer adıyla radyal motordur. Silindirleri bir daire merkezine karşı sıralanmış motorlardır. Motor ağırlığı başına düşen güç oranı yüksektir. Ateşlemenin düzgün olması amacıyla, 2 zamanlılarda çift sayıda silindirli, 4 zamanlı motorlarda ise tek sayıda silindirli olarak yapılır.
W tipi motorlar: 2 adet farklı açılı V motorun tek krank milinde birleştirilmişi olarak düşünülebilir. Genelde 12 ve daha fazla silindirli araçlarda bulunur. V tipte olduğu gibi amaç motorun boyuna daha az yer kaplamasıdır.
Wankel motorlar: Rotary veya döner pistonlu motor da denilir. Diğer motorlardan farklı olarak, kenarları yuvarlatılmış üçgen şeklinde pistonlar(rotor) kullanılır. Güç iletimi direktmen piston üzerine bağlı mil yardımıyla gerçekleşir. Diğer içten yanmalı motorlara göre basit ve oldukça kompakt bir yapıya sahiptir. Küçük hacimlerden oldukça yüksek güç elde edebilirler.
Soğutmasına göre içten yanmalı motorlar
Hava soğutmalı motorlar: Motorun çalışması sırasında ortaya çıkan aşırı sıcaklıktaki parçaların soğutulması için doğrudan hava sirkülasyonundan faydalanır. Motor yapısını basitleştirmek, ağırlıktan kazanmak için kullanılır. Bu yüzden, piston motorlu uçaklarda ve motorsikletlerde kullanılır.
VW Beetle'ın hava soğutmalı boksör motoru
Su soğutmalı motorlar: Motorun sıcak parçalarının soğutulması için sıvı(su) sirkülasyonunu kullanır. Modern otomobillerde su soğutmalı motorlar kullanılır. Sıvı motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşarak, motorun ısısını absorbe eder. Daha sonra radyatör yardımıyla sıvı,barındırdığı ısıyı havaya iletir.
Comments