OTO 142 MOTOR TEKNOLOJİSİ DERS NOTLARI

Transkript

1 OTO 142 MOTOR TEKNOLOJİSİ DERS NOTLARI Prof. Dr.H. Serdar YÜCESU Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalı

2 2

3 BÖLÜM 1 MOTORLAR Isı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makineler motor olarak tanımlanmaktadır. Isı makinesi olarak motorlar yakıtın içerisindeki kimyasal enerjiyi ısı enerjisine ve ısı enerjisi de mekanik enerjiye dönüştürülürler, bu genellikle motorlardan elde edilen döner bir mil işidir. Motor Çeşitleri Motorlar çeşitli özelliklere göre sınıflandırılmaktadır. Bunlar: a-) Yanmanın başlama şekline göre 1) Buji ile ateşlemeli motorlar (Benzin motorları) 2) Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar (Dizel motorları) b-) Silindir Tarzına göre motorlar 1) Sıra tipi motorlar 2) V tipi motorlar 3) Boksör tipi motorlar 4) Yıldız tipi motorlar 5) X tipi motorlar 6) W tipi motorlar 7) Wankel tipi motorlar c-) Supap Sistemine Göre Motorlar 1) L tipi motorlar 2) F tipi motorlar 3) T tipi motorlar 4) İ tipi motorlar (Bugün çoğunlukla bu tip kullanılmaktadır.) d-) Emme sistemine göre 1) Tabii emişli motorlar 2) Aşırı doldurmalı motorlar (Turboşarj, Süperşarj) e-) Soğutma Sistemine Göre Motorlar 1) Sıvı ile soğutmalı 2) Hava ile soğutmalı f-) Yağlama Sistemine Göre Motorlar 1) Çarpmalı yağlama sistemi 2) Basınçlı yağlama sistemi g-) Isının Açığa Çıkış Biçimine Motorlar a-) İçten yanmalı motorlar: Bu motorlarda hava yakıt karışımı kapalı bir yanma odasında yakılarak ısı açığa çıkar. (Benzin motorları, dizel motorları ve gaz türbinleri gibi.) b-) Dıştan ısıtmalı (yanmalı) motorlar: Isı dış bir kaynaktan çalışma gazına aktarılır. (Buhar makineleri, Stirling motorları gibi) İçten yanmalı motorlar kullandıkları yakıt türüne göre genel olarak iki gurupta sınıflandırılabilir. Bunlar: Benzin motorları (Bu motorlarda benzinin yanı sıra LPG, doğal gaz, etil ve metil alkoller ve hidrojen de yakıt olarak kullanılabilmektedir.) Dizel motorlarıdır (Bu motorlarda standart dizel yakıtının yanı sıra bitkisel yağlar, doğal gaz da yakıt olarak kullanılabilmektedir.) 3

4 Benzin ve dizel motorları yakıt hava karışımının tutuşturulması şekline göre de sınıflandırılmakta; Benzin motorlarına aynı zamanda buji ile ateşlemeli motorlar, dizel motorlarına ise sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar denilmektedir. İçten yanmalı motorlarda, hava/yakıt karışımının oluşturulması, silindire alınması ve yakılması, iş elde edilmesi ve yanmış gazların dışarıya atılması olayları art arda meydana gelmektedir ve bu olayların tamamı çevrim olarak isimlendirilmektedir. Buji ile ateşlemeli motorların çalışması Otto çevrimine göre olmaktadır. Dizel motorları ise dizel yada karma (Seliger) çevrime prensibine göre çalışmaktadır. h-) Emme havasının alınış tarzına göre motorlar a-) Normal emişli motorlar: Orta sınıf otomobillerde kullanılan tüm benzin motorları normal emişlidir. Bu motorlarda havanın emme zamanında silindire doğru akışı silindir içerisinde meydana gelen vakum ile atmosfer basıcı arasındaki basınç farkı ile olmaktadır. b-) Süperşarj veya türboşarjlı aşırı doldurma sistemli motorlar: Süperşarj ve türboşarj uygulamalarının her ikisinde de silindir içerisine emme havasının giriş basıncı atmosfer basıncının üzerindeki bir basınçta gerçekleşmektedir. Süperşarj mekanik bir düzenek ile motor milinden hareket alarak çalışmaktadır. Türboşaj ise egzoz gazalarının kinetik enerjisinden faydalanılarak tahrik edilmektedir. Dört Zamanlı Benzinli Motorlar Çalışma Prensibi Dört zamanlı motorlarda krank milinin iki devrinde (720 KMA) bir kez iş yapılmaktadır. Silindire hava-yakıt karışımının alınması emme supabı vasıtasıyla, egzoz gazlarının silindirden atılma işlemi de egzoz supabı yardımıyla yapılmaktadır. Çevrimin tamamlanması için emme, sıkıştırma, iş ve egzoz işlemlerinin gerçekleşmesi gerekmektedir. Teorik olarak her bir işlem krank milinin 180 dönüşünde gerçekleşmektedir. a-) Emme zamanı: Piston ÜÖN da iken emme supabı açılmaktadır. Piston AÖN ya doğru hareketine devam ederken silindir içerisindeki basınç atmosfer basıncının altına düşmekte ve vakum oluşmaktadır. Meydana gelen vakumun tesiri ile hava-yakıt karışımı silindirin içerisine dolmaya başlar. Piston AÖN ya vardığında silindirin içerisi hava-yakıt karışımı ile dolar ve emme supabı kapanır. b-) Sıkıştırma zamanı: Piston AÖN dan ÜÖN ya doğru hareket ederken silindir içerisine alınan hava-yakıt karışımı sıkıştırılmaya başlanır. Sıkıştırma işlemi esnasında silindir içerisinde bulunan hava-yakıt karışımının basıncı ve sıcaklığı artar. Piston ÜÖN ya geldiği zaman sıkıştırma işlemi sona erer. c-) İş (genişleme) zamanı: Piston ÜÖN da iken bujiden kıvılcım çakar. Yanma odasına sıkıştırılmış hava-yakıt karışımı yanmaya başlar ve silindir içerisinde sıcaklık ve basınç artmaya başlar. Basıncın tesiri ile piston ÜÖN dan AÖN ya doğru hareket etmeye başlar. Motor krank milinden iş elde edilmiş olur. İş zamanı piston AÖN ya vardığında sona ermiş olur. d-) Egzoz zamanı: İş zamanı sonunda piston AÖN da iken egzoz supabı açılır. Piston AÖN dan ÜÖN ya doğru hareket ederken silindir içerisinde bulunan egzoz gazlarını süpürür ve silindirden atılmalarını sağlar. Piston ÜÖN ya geldiğinde egzoz işlemi tamamlanır ve egzoz supabı kapanır.bir çevrim bu şekilde tamamlanmış olur. Şekil 1.1 de dört zamanın oluşumu şematik olarak görülmektedir. Gerçek bir motorda supapların açılma-kapanma işlemleri tam ÜÖN ve AÖN da gerçekleşmez. Motordan en yüksek performansı elde edebilmek için supaplar ÜÖN ve AÖN dan önce ve sonra açılıp-kapanmaktadır. Şekil 1.2 de gerçek bir motora ait klasik supap diyagramı görülmektedir. 4

5 Şekil 1.1. Dört zamanın oluşumu Ateşleme avansı Üst ölü nokta (ÜÖN) Egzoz kapanma gecikmesi Emme açıl. av Emme kapanma gecikmesi Egzoz açılma avansı Alt ölü nokta (AÖN) Şekil Klasik bir motora ait supap diyagramı 5

6 İKİ ZAMANLI MOTORLAR İki zamanlı motorlarda krank milinin her devrinde (360 lik Krank Mili Açısı, KMA) bir defa iş yapılmaktadır. İki zamanlı motorların en belirgin özelliği genel olarak supap bulunmamasıdır. Silindire emme dolgusunun alınması yada yanmış gazların atılması emme ve egzoz portlarından olmaktadır. Taze havanın yada yakıt-hava karışımının silindire alınması ve egzoz gazlarının silindirden atılması süpürme sistemi ile gerçekleşmektedir. İki zamanlı motorların çalışması esnasında olaylar pistonun iki kursunda meydana gelir. Şekil 1.3 te iki zamanlı motorun çalışması şematik olarak gösterilmiştir. Sıkıştırma zamanı (1. strok) Şekil 1.3. İki zamanlı motor çalışmasının şematik görünümü Piston alt ölü noktadan (AÖN) üst ölü noktaya (ÜÖN) doğru hareket ederken önce süpürme (emme) portunu, daha sonrada egzoz portunu kapatır. Sıkıştırma işlemi 1 noktasında başlar. Piston 2 noktasına doğru hareket ederken hava-yakıt karışımını sıkıştırır. Sıkıştırma sonunda basınç 9-15 bar, sıcaklık ise K civarlarında olmaktadır. Şekil 1.4 te iki zamanlı benzin motoruna ait gerçek p-v diyagramı görülmektedir. Yanma ve genişleme (iş) zamanı (2. Strok) Piston ÜÖN ya vardığında bujiden kıvılcım çakar ve hava-yakıt karışım tutuşur, silindir içerisinde basınç ve sıcaklık artar. Basıncın etkisi ile piston ÜÖN dan AÖN ya doğru hareket eder ve iş yapılmış olur. p-v diyagramındaki 2-3 noktası boyunca yanma işlemi devam eder. Piston AÖN ya doğru hareket ederken silindir içerisinde basınç azalır. Piston AÖN ya gelmeden KMA kadar önce egzoz portu açılır (4 noktası). Bu esnada yanma odası içerisindeki yanmış gazların basıncı 4-6 bar dolaylarındadır. Egzoz portunun açılmasıyla silindir içerisindeki basınç düşer. Daha sonra doldurma (emme) portu açılır (5 noktası). Hava-yakıt karışımı silindire, pistonun yaptığı basınç ile dolmaya başlar. Bu esnada emme portundan silindir içerisine dolan hava-yakıt karışımının basıncı 1,1-1,3 bar civarındadır. Karterde bulunan hava-yakıt karışımının üzerine basınç piston tarafından uygulanarak oluşturulmaktadır. Silindire dolmaya başlayan hava-yakıt karışımı yanmış gazları egzoz portuna doğru sürükleyerek dışarı atılmasını sağlar. Bu esnada piston AÖN ya ulaşmıştır. Şekil 1.5 te 2 Zamanlı motora ait port açılma-kapanma diyagramı görülmektedir. Piston AÖN dan ÜÖN ya doğru hareket ederken önce emme portunu daha sonrada egzoz portunu kapatır. Yapılan açıklamalardan da anlaşılacağı üzere silindirin içerisine hava yakıt-karışımı alınması ve egzoz gazlarının dışarıya atılması (dolgu değişim olayları) AÖN civarında olmaktadır. 6

7 p 3 2 V h V eg V c V h 4 5 a 1 A dol V A w A eg Egzoz portu Doldurma portu Şekil 1.4. İki Zamanlı motora ait P-V diyagramı ÜÖN Egzoz kapanması Emme kapanması Egzoz açılması Emme açılması AÖN Egzoz portu açılma avansı KMA AÖN dan önce Egzoz portu kapanma gecikmesi KMA AÖN dan sonra Emme portu açılma avansı KMA AÖN dan önce Emme portu kapanma gecikmesi KMA AÖN dan sonra Şekil 1.5. İki Zamanlı motora ait port açılma-kapanma diyagramı 7

8 Teorik Otto Çevrimi Buji ile ateşlemeli (benzin) motorların çalışma prensibi Otto çevrimi olarak bilinmektedir. Otto çevrimi iki adyabatik (izoentropik) ve iki sabit hacim (izohorik) işlemden meydana gelmektedir. Şekil 1.6 da p-v (basınç-hacim) ve T-S (sıcaklık-entropi) diyagramı görülen çevrimde 1-2 arası adyabatik sıkıştırma, 2-3 işlemi sabit hacimde çalışma gazına ısı aktarılması, 3-4 işlemi adyabatik genişleme ve 4-1 işlemi ise sabit hacimde çalışma gazından ısı çekilmesi işlemi olarak tanımlanmaktadır. Çevrim analiz edilirken bazı kabuller yapılmaktadır. Bu kabuller: 1. Çalışma gazı havadır. Hava teorik işlemlerde ideal gaz olarak kabul edilmektedir. 2. Çevrim boyunca silindir içerisindeki çalışma gazının kütlesi sabittir. Yani silindirden dışarıya yada silindirin içerisine çalışma gazı geçişi yoktur. (Segmanlar dahil gaz kaçakları yoktur) 3. Sıkıştırma ve genişleme işlemleri adyabatiktir. Yani silindire yada silindirden dışarıya ısı transferi (geçişi) söz konusu değildir. 4. Yanma işlemi silindirin içerisinde olmamaktadır. Isı dış bir kaynaktan silindirin içerisine verilmektedir. 5. Silindirden ısının çekilmesi (alınması) işlemi de aynı şekilde bir dış kaynak yardımıyla gerçekleştirilmektedir. P 3 T 3 S=sabit 2 S=sabit V S Şekil 1.6. Otto çevrimine ait p-v ve T-S diyagramları Çevrim ile ilgili hesaplamalardan önce bazı tanımları yapmak gerekir. Şekil 1.7 de piston-silindir mekanizması üzerinde boyutlar ve hacimler şematik olarak gösterilmektedir. 8

9 D ÜÖN V 2 V k V 1 AÖN AÖN ÜÖN D V k V 2 V 1 Şekil 1.7. Piston-silindir mekanizması. Alt Ölü Nokta (pistonun silindirde indiği en alt nokta) Üst Ölü Nokta (pistonun silindirde çıktığı en üst nokta) Silindir çapı Kurs hacmi (Pistonun AÖN ile ÜÖN arasında süpürdüğü hacim) Yanma odası hacmi (Piston ÜÖN ya geldiğinde üzerinde kalan hacim) Toplam silindir hacmi (Kurs hacmi ile yanma odası hacminin toplamı.)dir. Teorik hesaplamalarda AÖN ile ÜÖN arasındaki silindir hacmi kurs hacmi olarak tarif edilmektedir ve V k ile temsil edilmektedir. Yanma odası hacmi ise V 2 ile temsil edilmektedir. Motorun bir silindirinin kurs hacmi; 2 π D V k = L k eşitliği ile hesaplanmaktadır. 4 Sıkıştırma oranı ise; r V + V k 2 v = eşitliği ile hesaplanır. Çevrimdeki durum noktaları cinsinden sıkıştırma oranı; V2 V 1 r v = olmaktadır. Burada V 1 =V k + V 2 yani toplam silindir hacmidir. V2 İdeal gazların hal denklemi; p 1 V1 = m R T1 Çevrimdeki çalışma gazının kütlesi; p1 V m = R T 1 1 9

10 10 Çevrimin bütün noktaları için; T V p T V p T V p T V p = = = yazılabilir. 1-2 İşlemi adyabatik sıkıştırma k 2 2 k 1 1 V p V p = k V V p p = k k V V V V V V V V V P V P T T = = = 1 k V V T T = Burada v 2 1 r V / V = motorun sıkıştırma oranını temsil etmektedir ve r v ile gösterilmektedir. İşlem adyabatik olduğundan ısı transferi olmamaktadır. Yani 0 Q 2 1 = dır. Termodinamiğin 1. Kanununa göre; U 2 U 1 W Q = dir ve Q=0 olduğundan; U 2 U 1 W = olur. Sıkıştırma işi; 1 k ) T (T R m 1 k V p V p W = = olarak yazılabilir. Burada k adyabatik üs olarak tanımlanmakta ve; v p C C k = ye eşit olmaktadır. C p C v R = dir. C p sabit basınçta özgül ısı (kj/kgk) C v sabit hacimde özgül ısı (kj/kgk) R gaz sabiti (kj/kgk) dir. 2-3 sabit hacim işlemi 2-3 işleminde sabit hacimde çevrime ısı sürülmektedir. U W Q Δ = olmakta ve hacim değişimi olmadığından 0 W = dır. Bu nedenle çevrime sürülen ısı çevrimdeki çalışma gazının sadece iç enerjisinde artışa sebep olmaktadır. Yani; U 3 U 2 U Q = Δ = dir. 2 ve 3 durum noktalarındaki basınç ve sıcaklıklar ideal gazların hal denkleminden; T R m T R m V p V p =

11 11 yazılabilir. Kütle ve gaz sabiti aynı olduğundan eşitlik; T T p p = olmaktadır. İç enerji değişikliği ise ) T (T C m U U Q 2 3 v = = olmaktadır. 3-4 adyabatik genişleme işlemi 1-2 işleminde olduğu gibi 2-3 işlemi boyunca da çevrimde ısı transferi olmamaktadır; k 4 4 k 3 3 V p V p = ; k V V p p = ve k v 3 4 r 1 p p = 1 k V V T T = ve 1 k v 3 4 r 1 T T = olmaktadır. 1 k ) T (T R m 1 k V p V p W = = yazılabilir. 4-1 sabit hacim işlemi 4-1 sabit hacim işleminde çevrimden dışarıya ısı atılmaktadır. İşlem sabit hacimde olduğundan iş yapılmamaktadır U U U Q = = Δ ) T (T C m Q 1 4 v 1 4 = olmaktadır. Çevrimin durum noktalarında basınç ve sıcaklıklar; T T p p = olmaktadır. Çevrimin net işi ve verimi Çevrimin net işi 2-3 ve 4-1 adyabatik işlemlerin farkına eşittir; NET W W W = ve aynı zamanda çevrimdeki net ısı transferi miktarı; NET Q Q Q = çevrimin net işine eşit olmaktadır. Yani; NET W NET Q = olmaktadır. Çevrimin termik verimi ise çevrimin net ısısının çevrime sürülen toplam ısıya oranı olarak tanımlanmaktadır ve termik verim T η ile gösterilmektedir. Diğer bir deyişle çevrimin net işinin çevrime sürülen toplam ısıya oranı olarak ta tarif edilmektedir. Çevrime ısı yalnızca 2-3 sabit hacim işleminde sürülmektedir. Yani çevrime sürülen toplam ısı Q 2-3 e eşit olmaktadır NET 3 2 NET T Q Q 1 Q Q Q Q W Q Q = = = = η ;

12 m C v (T4 T 1) η T = 1 ve η m C (T T ) yazılabilir. T 4 = 3 olduğundan T 1 T T 2 T 1 η T = 1 olur. T2 T T 1 2 T 1 = ve termik verim; r k 1 v 1 η = olmaktadır. 1 k 1 rv Ortalama çevrim basıncı v 3 2 T T = 1 T 4 3 T T 1 2 η T T1 = 1 T 2 {( T4 T1 ) 1} {( T T ) 1} Ortalama çevrim basıncı önemli bir performans parametresidir. Gerçek çevrimde pistonun AÖN dan ÜÖN ya hareketi ve ÜÖN dan AÖN ya hareketi sırasında piston üzerine etki eden farklı basınçların bir ortalaması olarak çevrim boyunca tek bir sabit basıncın piston üzerine etki ettiği kabul edilmektedir. Ortalama çevrim basıncı, net işin kurs hacmine oranı olarak ta tarif edilmektedir. Ortalama çevrim basıncı: W net p mi = yada Vk eşitliği ile hesaplanmaktadır. p W net mi = kpa ya da Pa V1 V2 Günümüzde kullanılan motorlara ait ortalama çevrim basınçları genel olarak aşağıda belirtilen sınırlar içerisinde olmaktadır: Buji ile ateşlemeli motorlarda ortalama çevrim basıncı maksimum 850 kpa ~ 1050 kpa aralığında olmaktadır, bu motorlarda maksimum motor momenti 3000 devir/dakika civarlarında elde edilmektedir. Maksimum güç devrinde ortalama çevrim basıncı bu değerden yaklaşık % daha azdır. Türbo şarjlı buji ile ateşlemeli motorlarda maksimum ortalama çevrim basıncı 1250 kpa ile 1700 kpa aralığında olabilir. Bu motorlarda maksimum güç devrinde ortalama çevrim basıncı 900 kpa ile 1400 kpa aralığında gerçekleşir. Normal emişli dört zamanlı dizel motorlarında maksimum ortalama çevrim basıncı 700 kpa ile 900 kpa aralığında gerçekleşir. Maksimum güç devrinde ise ortalama çevrim basıncı yaklaşık 700 kpa civarındadır. Türbo şarjlı, dört zamanlı dizel motorlarında genel olarak ortalama çevrim basıncı 1000 kpa ile 1200 kpa aralığında değişir. Türbo şarjlı, aftercooled (ara-soğutmalı) dizel motorlarında ortalama çevrim basıncı 1400 kpa a kada yükselebilir. İki zamanlı dizel motorlarının ortalama çevrim basınçları dört zamanlı dizel motorları ile benzerlik göstermektedir. Büyük hacimli, düşük hızlı dizel motorlarının ortalama çevrim basınçları 1600 kpa a kadar yükselebilmektedir. Motor gücü Güç birim zamanda yapılan iş olarak tanımlanmaktadır. İndikatör diyagramından elde edilen ortalama çevrim basıncı ile hesaplanan güç indike (iç) güç olarak tanımlanmaktadır ve P i ile gösterilir. Faydalı güç ise motor milinden elde edilen güçtür ve fren gücü yada efektif güç olarak isimlendirilmektedir. P e ile gösterilir. İndike gücün bir kısmı sürtünme kuvvetlerini yenmek için harcanır. (Supap yayları, kam mili, krank mili, pistonlar, yağ ve su pompası ve diğer hareketli parçalar için harcanan güçtür.) Bir pistona etki eden kuvvet: p mi 2 π D (Newton)

13 Her kursta yapılan iş: Ortalama indike basınç p mi Pascal olmak kaydıyla; 2 π D p mi L k (Newton x metre) (Joule) 4 Her devirde yapılan iş; p 2 π D L k f (Joule) 4 mi Burada f iş yapan kurs sayısıdır. f=1 iki zamanlı motorlar için, f=1/2 dört zamanlı motorlar için alınacaktır. Birim zamanda yapılan iş; p 2 π D L k f n (Joule/dakika) 4 mi SI birim sistemine güç Watt tır. Her silindirden elde edilen güç; p mi 2 π D L 4 60 k f n (Watt) motordan elde edilen toplam güç (z silindir sayısı olmak üzere); 2 p mi π D L k f n z Pi = (Watt) 4 60 elde edilir. Ortalama çevrim basıncı p mi kpa olması durumunda indike motor gücü kilowatt (kw) olarak hesaplanır. Mekanik verim Efektif gücün indike güce oranı olarak tanımlanmaktadır. η m ile gösterilir. Efektif motor gücü P e η m = = eşitliği ile belirlenmektedir. İndike motor gücü Pi Sürtünme gücü indike güç ile efektif gücün farkına eşittir; Burada; P = P P f i e olur. Örnek Problem 1-Silindir çapı 90 mm, kursu 80 mm, sıkıştırma oranı 10 olan 4 zamanlı 6 silindirli bir benzin motorunda maksimum çevrim sıcaklığı 2300 K ve maksimum motor devri 7000 devir/dakikadır. Çevrimin başlangıcında basınç 100 kpa ve sıcaklık 295 K olduğuna göre: a) Çevrimin her noktasındaki basınç, sıcaklık ve hacimleri, b) Çevrime alınan ve çevrimden atılan ısılar ile çevrimin ısıl verimini ve ortalama çevrim basıncını, c) İndike motor gücünü hesaplayınız. d) Mekanik verim % 90 ise efektif güç ne kadar olur? 13

14 Hava için: Cv=0,718 kj/kgk, R= 0,287 kj/kgk, k=1,4 alınacaktır. Sonuçları verilen çizelge içerisine yazınız P (kpa) ,9 7796,7 310,4 T (K) ,65 V (m 3 ) 5,65487x10-4 5,656x10-5 5,656x10-5 5,65487x10-4 Cevap Kurs hacmi: 2 2 π D π 0,09 Vk = L = 0,08 = 5, Sıkıştırma oranı 10 olduğuna göre yanma odası hacmi, V r v = V 1 2 r V + V 2 k v = 10 V2 V2 = Vk V2 4 3 m 4 5, V2 = = 5, Toplam silindir hacmi kurs hacmi ile yanma odası hacminin toplamına eşittir. V 4 1 = V2 + Vk = 5, m Çevrimde bulunan çalışma gazının kütlesi ideal gazların hal denkleminden; p 1 V1 = m R T1 m p V R T = = 6, kg , m = 0, işlemi adyabatik sıkıştırma işlemidir: İki noktasındaki basınç; p p V k 2 1 k 1,4 = 1 V p 2 = p1 rv = = 2511,9 kpa 2 İki noktasındaki sıcaklık; T T V k k 1 0,4 = 1 V T2 = T1 rv = = 741 K işlemi çevrime sabit hacimde ısı verilmesi işlemidir; Üç noktasındaki basınç; p 3 T3 T = p3 = p 2 = 2511,9 = 7796,7 kpa p 2 T2 T2 741 Çevrime sürülen ısı; Q 2 3 v = m C (T T ) Q 2 3 = 6, ,718 ( ) = 0,74763 kj 3-4 işlemi adyabatik genişleme işlemidir; 5 3 m T T 4 3 V = V 3 4 k 1 T T 4 3 k 1 1 r 1 = T4 = 2300 = 915,65 K v 10 0,4 14

15 p p 4 3 V = V 3 4 k p p 4 3 k 1 1 = r p 4 = 7796,7 = 310,4 kpa v işlemi çevrimden sabit hacimde ısı atılması işlemidir; Q 4 1 v = m C (T T ) Q = 6, ,718 (915,65 295) 0,29764 kj Çevrimin net işi çevrimdeki net ısı değişimine eşittir; Q NET = W NET Q NET = Q 2 3 Q 4 1 Q NET = WNET = 0, ,29764 = 1,4 4 1 = 0,44999 kj Isıl verim net işin harcanan enerjiye oranıdır; Q W Q Q NET NET η T = = = = 1 η T = = 0,602 %60, 2 Q 2 3 Q 2 3 Q 2 3 Q 2 3 0, η T = η T = 1 = 0,602 %60, 2 0, k 1 rv Ortalama çevrim basıncı net işin kurs hacmine oranıdır; W 0,44999 net p mi = p mi = = 884,17 kpa 4 Vk 5, İndike güç; 2 p mi π D L k f n z Pi = yada Pi ,17 5, P = Q 0,44999 p mi Vk f n z = yada Pi , = 2 60 i = 157,5 mekanik verim %90 olduğuna göre efektif (motor milinden alınan) güç; Efektif motor gücü e η m = = ise e P i m İndike motor gücü Pi P Sürtünme gücü indike güç ile efektif gücün farkına eşittir; P f = P P P f = 157,5 141,75 = 15,75 kw elde edilir. i e P W = kw NET = η P e = 157,5 0,90 = 141,75 kw f n z 60 15

16 Gerçek Çevrim Gerçek çevrime ait p-v diyagramı teorik çevrime ait p-v diyagramından farklılık göstermektedir. Teorik çevrimde sıkıştırma ve genişleme esnasındaki sürtünme ve ısı kayıplarının olmadığı, ısının alınması ve atılması bir dış kaynak yardımıyla olduğunu ifade edildi. Gerçek çevrimde meydana gelen bütün hal değişimleri tersinmezdir. Yani hal değişimi hiçbir şekilde başlangıç noktasına geri dönmez. Bunun sebebi hal değişimi esnasında meydana gelen kayıplardır. Ayrıca çevrimde kullanılan çalışma maddesi de ideal gaz değildir. Şekil 1.8 de gerçek bir motora ait p-v diyagramı görülmektedir. Şekil Gerçek çevrime ait p-v diyagramı Gerçek motor çalışmasında sürtünme ve ısı kayıpları vardır ve silindir içerisindeki çalışma gazı da benzin hava karışımıdır ve ısı bu karışımın yanması ile açığa çıkmaktadır. Şekil 8 deki diyagramda görülen 1-5 eğrilerini emme ve egzoz işlemlerini, çizgiler arasındaki küçük alan ise bu işlemler sırasında kaybedilen iş alanıdır Bu kayba pompalama kaybı da denmektedir. 1-5 eğrileri arasındaki basınç farkı o kadar azdır ki, normal diyagramlarda düz, kalın bir çizgi olarak görünür. Bu nedenle de çoğu hesaplamalarda ihmal edilmektedir. Sıkıştırma kursunda gazlar üzerine yapılan iş 3 eğrisinin üstünde kalan alanla, yanma ile birlikte genişleyen gazların yaptığı iş ise 4 eğrisinin altında kalan alanla belirtilir alanı pozitif iş alanı dır. Pozitif iş alanı ile pompalama kayıp iş alanının farkı, net iş alanı olarak tanımlanır. 3 eğrisi ise, gerçek yanma sırasındaki sabit hacimde olmayan basınç değişimini göstermektedir. Gerçek Çevrim Kayıpları Gerçek çevrim ile teorik çevrim arasındaki farklılıklar aşağıda açıklanan sebeplerden meydana gelmektedir. 1. Özgül ısıların değişmesi Gerçekte çalışma maddesinin özgül ısıları sıcaklıkla değişmektedir. Sabit basınç ve sabit hacimdeki özgül ısılar sıcaklığa bağlı olarak artarken, bunların oranı olan k nın değeri küçülmektedir. Özgül ısıların artmasına bağlı olarak maksimum sıcaklıkların azalması nedeniyle, gerçek çevrimin net işi ve ısıl verimi azalmaktadır. 2. Yanma süresi Teorik çevrimlerde ısının sisteme sabit hacim ve sabit basınç verildiği varsayılmıştı. Gerçekte ise, yanmanın ölçülebilir bir zaman içerisinde olduğu bilinmektedir. Bu nedenle diyagramdaki net iş alanı küçülmektedir. Erken ve geç ateşlemede motor verimini düşürmektedir. Isının tam olarak sabit basınçta verilmesi de mümkün değildir. 16

17 3. Ayrışma Gerçekte, tam yanmanın teorik sıcaklıklarına hiçbir zaman ulaşılamaz. Çünkü reaksiyon hiçbir zaman tam değildir. 4. Homojen olmayan karışım Yanma öncesinde, silindir içerisinde bulunan yakıt buharı, hava ve bir önceki çevrimden kalan artık gazların tam homojen karışması mümkün değildir. Bu durumda, silindirin bir kesiminde oksijen fazlalığı diğer bir kesiminde de yakıt fazlalığı olabilir. Yeterli oksijeni bulamayan yakıt tam olarak yanamaz. 5. Gaz kaçakları Yanma odasında bulunan gazlar, sıkıştırma ve genişleme zamanları sırasında, supaplardan, silindir kapak contasından ve piston ile silindir arasından olmak üzere dışarı sızarlar. Supap ve contalardan olan kaçakları yenileştirme ile giderilmekte ise de, piston ile silinidir arasındaki kaçaklar, segmanlarla azaltılsa bile önlenememektedir. Bu da kritik hızlarda yağ tüketimi artarken, güç hızla düşmektedir. 6. Isı kayıpları Teorik çevrimlerde ısı kayıplarının olmadığı kabul edilmektedir. Gerçek bir motorda ise soğurma nedeniyle dikkate değer oranda ısı kaybı olmaktadır. Yaklaşık olarak bu değer, motora verilen enerjinin % 8 kadarı, egzoz supabı açılmadan önce, soğutma nedeniyle kaybedilmektedir. 7. Art gazların etkisi Gerçek bir motorda, yanma sonunda silindirde kalan gazların tamamı dışarıya atılamadığından,hem silindirde yer işgal etmekte, hem de emme zamanında silindire alınan taze dolguya karışarak onu ısıtmaktadır. Bunun sonucunda, silindire alınacak taze dolgu daha az olmakta, bu da çevrimin net işini azaltmaktadır. 8. Isı Atma kayıpları Teorik çevrimde ısının dışarıya ani olarak atıldığı kabul edilmişti. Gerçek bir motorda ise; egzoz supabının ve gazların ataletleri nedeniyle ısının sistemden atılması tam AÖN da yapılmaz. 9. Pompalama kayıpları Emme zamanında dolguyu silindire emmek ve egzoz zamanında yanma artıklarını silindirden atmak için gerekli işe, pompalama işi ( pompalama kaybı denmektedir. Silindirden dışarıya veya dışarıdan silindire gaz akışının olabilmesi için, ortamlar arasında basınç farkının olması gerekir. 17

18 İçten Yanmalı Motorlar için genel tasarım ve işletme bilgileri Çevrim Z:zaman Sıkıştırma oranı Çap m Buji ile ateşlemeli motorlar Küçük Motosiklet vb. 2Z, 4Z ,05-0,0085 Kurs/Çap oranı Motor hızı min -1 FOEB atm Litre gücü kw/dm 3 Ağırlık/güç oranı (kg/kw) 1,2-0, ,5-2,5 350 Otomobiller 4Z ,07-0,1 1,1-0, Kamyonet 4Z 7-9 0,09-0,13 1,2-0, , ,5-2,5 300 Büyük gaz motorları 2Z, 4Z ,22-0,45 1,1-1, , Wankel motorları 4Z 9 0,57 dm ,5-10, ,6-0,9 300 her boşluk Dizel motorları Otomobiller 4Z ,075-0,1 1,2-0, , ,5 250 Kamyon (Normal emişli) 4Z ,1-0,15 1,3-0, Kamyon (Türbo) 4Z ,1-0,15 1,3-0, ,5 200 Lokomotif, Endüstri, 4Z-2Z ,15-0,4 1,1-1, Deniz Büyük motorlar, Gemi ve Sabit tesis 2Z ,4-1 1, FOEB: Fren Ortalama Efektif Basıncı ÖYT: Özgül Yakıt Tüketimi Yaklaşık ÖYT g/kwh 18

19 BÖLÜM 2 MOTORUN YAPISI Klasik bir motorun kesit resmi Şekil 2.1 de görülmektedir. Günümüzde bu motorlarla birlikte yakıt enjeksiyon sistemli ve elektronik ateşleme sistemine sahip motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Yine yeni nesil motorlarda kam milleri de motorun silindir kapağına yerleştirilmiştir. Bütün bu değişikliklere rağmen temel parçalar, fonksiyonları ve çalışma prensipleri hep aynıdır. Şekil 2.1. Motorun ana kısımları 19

20 Motor (silindir) Bloğu Motor bloğu motorun bütün parçalarını üzerinde taşıyan ana gövdedir. Genel olarak dökme demir veya alüminyum dökümden yapılırlar ve daha sonra çeşitli talaş kaldırma işlemi ile şekillendirilirler. Küçük hacimli motorlarda, önceleri dökme demirden yapılan motor bloğu günümüzde daha çok alüminyum alaşımından yapılmaktadır. Alüminyum alaşımı motor blokları bazı avantajlara sahiptir. Alüminyum alaşımı motor blokları dökme demire nazaran daha hafif olurlar ve böylece güç/ağırlık oranları daha düşük olur, ısı iletimleri daha iyi olduğundan daha etkili soğutma sağalar. Alüminyum alaşımı motor blokları içerisine katılan katıklar ile dökme demir kadar dayanıklı olmaktadırlar. Alüminyum alaşımı blokların içerisine dökme demir veya çelik gömlekler takılmaktadır. Hava ile soğutmalı motorlarda ise silindirler genellikle ayrı ayrı imal edilmekte ve bir gövde üzerine takılmaktadırlar. Bununla birlikte ağır hizmet amacıyla üretilen motorlar bugün de dökme demirden yapılmaktadır. Dökme demirin kalitesini artırmak için içerisine nikel ve krom gibi bazı katıklarda katılır. Bu malzemeden yapılan silindir bloklarının darbelere ve aşıntıya karşı dayanımı daha yüksektir. Motor bloklarının dökümü oldukça karmaşık bir işlemdir. Hazırlanmış kum kalıplara dökme demir eritilerek dökülür. Blok içerisinde bulunan yatak, yuvalar ve su kanaları için gerekli şekil ve ölçüde hazırlanan maça kalıpları esas kalıp içerisine maden dökülmeden önce yerleştirilir. Döküm yapıldıktan ve parça soğuyup yeterli sertliği aldıktan sonra, blok içinde bulunan kumlar maça kalıpları kırılarak bloğun yan tarafından dışarı boşaltılır. Motor bloğu alt kısmından krank miline yataklık etmektedir. Ana yatakların bulunduğu bölgelerde ana yatak yuvaları etrafına kaburgalar yerleştirilerek yatak yuvalarına sağlamlık verirler. Krank mili darbeleri ve titreşimleri bu şekilde karşılanmış olur. Motor bloğunun alt tarafı karter ile kapatılmaktadır. Üst tarafında ise silindir kapağı bulunmaktadır. Ayrıca alternatör, marş motoru ve ateşleme sistemi gibi ilave ünitelerin taşıyıcısıdır. Su ile soğutmalı motorlarda motor bloğunun çeşitli kısımlarından soğutma suyu dolaşarak ısınan kısımlarının soğuması sağlanmaktadır. Bu amaçla blok içerisinde bulunan silindirlerin etrafında su ceketleri bulunmaktadır. Su ile soğutulan motorlarda suyun donmasına durumunda motor bloğunun patlamasını önlemek amacıyla emniyet tapaları bulunmaktadır. Bu tapalar pres edilmiş saçtan yapılır ve blok üzerinde uygun yerlere yerleştirilirler. Belirli aralıklarla bu tapaların sökülüp temizlenmesi gerekir. Çünkü kireçlenme ve paslanma etkisi ile tapalar yerinde sıkışabilir, bu durumda donma esnasında tapalar yerinden çıkamaz ve motor bloğunun patlamasına sebep olabilir. Yine bazı motor bloklarında kam mili motor bloğu içerisine yataklanmaktadır. Son zamanlarda özellikle küçük hacimli motorlarda bu uygulamadan vazgeçilmiş, bunun yerine kam milleri silindir kapağının üzerine yerleştirilmektedir. Yine motor bloğu üzerinde yağlama yağının geçişini sağlayacak kanallar da bulunmaktadır. Blok üzerinde bir ana yağ kanalı ve bu kanaldan beslenen diğer kanallar bulunmaktadır. Ana yağ kanalı blokta her iki uçtan özel tapalarla kapatılmıştır. Şekil 2.2 de çeşitli motor tiplerine ait motor blokları görülmektedir. Motorlar kullanılan blokların tipine göre isimlendirilirler. 20

21 Sıra tipi W tipi V tipi Wankel tipi Boksör tipi Şekil 2.2. Çeşitli motor blokları Yıldız tipi 21

22 KRANK MİLİ Krank mili motorun ana milidir. Piston, pim ve biyel vasıtasıyla krank miline bağlanır. İş zamanında yanmış gazların basıncı ile piston ÜÖN dan AÖN ya doğru itildiğinde yapmış olduğu doğrusal hareket krank milini dönmeye zorlar ve pistonun silindir içerisinde yapmış olduğu doğrusal hareket krank milinde dairesel harekete dönüştürülür. Böylece pistonların doğrusal hareketi, biyel yardımıyla dairesel harekete çevrilir. Bu dönüş hareketi kavrama ve diğer aktarma organları vasıtasıyla aracın tekerleklerine iletilir. Krank mili ana muyluları ile motor bloğuna bağlanır. Kol muylularına ise biyel bağlanır. Krank mili güç aktarma tarafına volan dişlisi, karşı tarafta ise mil ucunda dişli yada kam mili hareketi için dişli kayış çarkı, distribütör ve yağ pompası hareketi için helisel dişli vantilatör - su pompası hareketi ve diğer yan ünitelerin hareketi için kayış kasnağı yer alır. Krank mili etki eden kuvvetleri sarsıntısız üzerine alması, statik ve dinamik dengede olması gerekir. Dönüş sarsıntılarını krank miline takılan damperler vasıtası ile yumuşatmak mümkündür. Özellikle fazla silindirli motorlarda her biyel muylusunun iki tarafına ana yatak konularak karşı kuvvetler dengeye getirilir. Bu tür krank millerinin maliyeti yüksek olur fakat sarsıntıyı azaltır ve yatak ömürlerini uzatır. Maliyet artışını önlemek amacıyla fazla silindirli motorlarda yatak sayısı asgari tutulmaya çalışılır. Krank milinde bulunan ana muylu sayısı motorun konstrüksiyonu, çalışma şartları, taşıdığı yük ve krank mili malzemesi gibi faktörlere göre değişiklik gösterebilir. Küçük ve dört silindirli motorların krank milleri genellikle üç veya beş ana muyluya sahiptirler. Nadir olarak iki veya dört yataklı olarak ta imal edilebilirler. Biyellerle aktarılan kuvvet fazla olduğundan yataklar arasındaki mesafeyi azaltmak suretiyle bükülme miktarı azaltılır. Aynı motorun krank mili beş yatakla da yataklandırılabilir. Bu tip motorlar daha sessiz ve titreşimsiz çalışırlar. Altı ve sekiz silindirli motorlarda genellikle dört ana muylu ile yataklandırılmışlardır. Beş ve yedi yataklı yapılan krank milleri daha iyi çalışırlar. Sekiz silindirli V tipi motorları üç yatakla çalıştırmak mümkündür, fakat dört yataklı olanlara da rastlamak mümkündür. Krank miline gelen atalet kuvvetlerinin yok edilmesi gerekir. Oluşan statik ve dinamik kuvvetlerinin azaltılarak motorun yüksek devirlerinde gürültüsüz çalışmasını sağlaması gerekir. Yüksek devirlerde doğan merkez kaç kuvvetleri karşı ağırlıklar yerleştirmek suretiyle dengeye getirilir. Bu ağırlıklar biyel muylusunun karşısına gelecek şekilde konulurlar. YAPISI VE İMAL USULLERİ Krank milleri genelde tek parça halinde dökülerek veya dövülerek, çelik alaşımından yapılır. Darbelere karşı dayanımını arttırmak ve muyluların aşınmalarını azaltmak için, sertleştirme işlemine tabi tutulurlar. Bir krank milinde, yapım şekline göre birden çok krank kolu (dirsek) bulunur. Biyeller bu iki krank kolu arsındaki biyel muylularına bağlanırlar. Krank milinin her iki ucunda ana yatak muyluları bulunmakla beraber, silindir sayısı ve motor tipine göre, biyel muyluları arsında da bir veya daha fazla ana yatak muylusu olabilir. Ana yatak muylularının bir tanesinin her iki kenarında, krank mili eksensel gezintisini sınırlayan, temiz işlenmiş tutucu yatak (kılavuz yatak) dayanma yüzeyleri vardır (Şekil 2.3). Krank milinin yapımında en çok düşünülmesi gereken problemler krank milinin durma (statik) ve dönme (dinamik) dengesiyle burulma titreşimleridir. Şekilde de görüldüğü üzere, krank milindeki biyel muyluları krank mili ana ekseninden kaçık yapılmaktadır. Bu durum krank milinin dengesini bozmaktadır. Bu haliyle dönen bir krank milinde, biyel muylularının tam karşısına biyel muylu ağırlıklarını dengeleyen eşit karşı ağırlıklar konulmayacak olursa, krank milinde çok tehlikeli titreşimler görülür. Bu karşı ağırlıklar krank milini kolayca dengeye getirir (Şekil 2.3). Krank millerinde, ana yataklara gelen yağların, biyel yataklarına akabilmesi için çapraz şekilde delinerek elde edilen yağ kanalları vardır (Şekil 2.4. a ve 2.4.b). 22

23 Şekil 2.3. Bir krank milinin yapısı ve parçaları Şekil 2.4.a. Tipik bir krank milinin çizilmiş şeklinde kısımlarının isimleri Şekil 2.4.b. Yağ geçitleri ve birikinti tutma hazneleri için delinmiş krank mili 23

24 Krank mili ana yatak muyluları, biyel muylularında her biyel için ayrı ayrı delinmiş olan yağ kanalları ile birleşecek şekilde delinmiştir. Bazı krank millerinde biyel muylularının ağırlıklarını azaltmak ve birikinti tutma haznesi olarak kullanılmak üzere, biyel muylularına daha büyük delikler açılmıştır. Bu birikinti haznelerinin ağzına kaçırmaz tapalar yerleştirilmiştir. İmalat esnasına krank millerinin muylu köşeleri yuvarlak yapılır. Krank milleri taşlanacağı zaman bu yuvarlak köşelerin bozulmamasına dikkat etmek gerekir. Çünkü bu yuvarlak dolgulu köşeler muyluların kenarlarındaki dayanımı arttırarak, zorlanma sonucu bu kısımlarda çatlaklık meydana gelmesini önlerler. Krank Mili Malzemeleri Krank mili malzemeleri imalatçı firmalara göre farklılıklar göstermektedir. Aşağıda çeşitli firmalara ait krank mili malzeme örnekleri ve özellikleri görülmektedir. Çelik Krank Milleri Manganezli çelikler Çizelge 2.1 de verilen elementlerden meydana gelmiştir. Çizelge 2.1. krank mili imalatı için kullanılan manganezli çeliğin özellikleri Karbon Manganez Silisyum Fosfor Kükürt %0,35-0,40 %0,7-0,9 %0,007-0,15 %0,3 max %0,05 max. Krank milli üretiminde kullanılan krom molibdenli çeliklerin çeşitli dayanım özellikler Çizelge 2.2 de görülmektedir. Çizelge 2.2. Krom molibdenli çeliklerden üretilen krank millerine ait çeşitli dayanım özellikleri Deneme hali Uzama Sınırı N/cm 2 Kopma sınırı Uzama Miktarı L=5 d% Uzama Miktarı L=10 d% Kopma uzaması Darbe Dayanımı g/cm 2 Tavlanmış Sertleştirilmemiş Sertleştirilmiş Yüzey sertleştirilmesi yapılan krank millerinde Brinell sertliği arasında Rockwell sertliği 45 ile 52 civarındadır. Çekme mukavemeti 2000 ile 2100 N/cm 2 civarındadır. Sertleştirilmemiş iç kısmın çekme mukavemeti ise 800 ile 1000 N/cm 2 arasındadır. Krank kolları sertleştirilemez. Döküm Krank Milleri Motorun çalışma şartlarına göre krank milleri dövülerek veya dökülerek yapılır. Dökme krank millerinde işleme payı 0,8 mm kadar bırakılır. Dökme krank millerinin malzeme özellikleri Çizelge 2.3 te verilmiştir. Çizelge 2.3. Dökme demir krank mili malzemesinin özellikleri Karbon % Manganez % Silisyum % Bakır % Cr% ph% S 1,25-1,40 0,50-0,60 1,90-2,10 2,50-2,75 0,35-0,40 0,10 0,06 Karbon demir alaşımına silisyum ve bakır karıştırılırsa bu döküme çelik döküm denir. Malzemenin %40 ını çelik parçaları diğer kısmını ham demir ve diğer maddeler oluştururlar. Gri döküm materyal katiyen kullanılmamalıdır. Döküm yapmadan önce optik pirometre ile sıcaklığın dikkatle 24

25 kontrol edilmesi gerekir. Dökümden sonra soğuyuncaya kadar kum kalıbında kalmalı sonra kalıptan çıkarılmalı ve temizlenip muayene edilmelidir. Bundan sonra aşağıda belirtilen muameleye tabi tutulmalıdır ºC ye kadar ısıtılıp 20 dakika bekletilir ºC ye kadar soğutularak 1,5 saat bu sıcaklığında tutulur ºC ye ısıtılıp 9 dakika bekletilir ºC ye kadar yavaş yavaş soğutularak 2 saat bekletilir. 5. Hava ile oda sıcaklığına kadar soğutulur. Döküm krank milleri Brinell sertliğinde olmalıdır. Temper döküm krank millerinde ise sertlik Brinell arasındadır. Burada verilen rakamlar firmalara ve malzeme türüne göre değişiklik gösterebilir. A stotz firması tarafında imal ettiği döküm krank ve kam millerinin malzemesi ve özellikleri Çizelge 2.4 de belirtilmiştir. Çizelge 2.4.Döküm krank ve kam mili malzemesinin özellikleri Proferall-3x % Caterpiller % Frankite % Karbon 2,40-2,80 2,95-3,05 2,75-3,00 Nikel 1,00-1,20 1,50-1,60 1,50-1,00 Manganez 0,80-1,20 0,70-0, Molibden 1,00-1,20 0,75-0,85 0,75-0,50 Silisyum 2,25-2,75 2,00-2,10 1,90-2,30 Krom Bakır Kükürt 0,10 max 0,06-0,08 0,08 max Fosfor 0,15 max 0,05-0,07 0,02 max Çekme dayanımı 42,0-56,0 35,0 35,0 Sertlik Brinell Döküm krank milleri imalatı ucuza mal olduğu ve çalışma esnasında iyi netice verdiğinden birçok firma döküm krank milleri imal etmişlerdir. Chomol firmasının imal ettiği krank millerinin malzemesine ilişkin değer çizelge 2.5 te verilmiştir. Sertlik Brinell dir. Çizelge 2.5. Çeşitli krank mili malzemeleri (ağırlık %) Toplam karbon 3,15 3,35 % Silisyum 1,70 1,95 % Manganez 0,60 0,85 % Krom 0,30 0,50 % Molibden 1,00 1,35 % Kükürt 0,10 max % Fosfor 0,10 max % Motor Silindir Sayısına Göre Krank Milleri Krank milinin yapısına ve modeline tesir eden bir çok faktör vardır. Krank milinin uzunluğunu belirleyen faktörlerin başında muyluların sayısı ve krank kollarının durumu, motorun silindir sayısı gelir. Aynı zamanda, krank milindeki biyel muylularının durumu ve kam milindeki kamların sıralanışı motorun ateşleme sırasını belirler. a) İki Silindirli Motorların Krank Milleri İki silindirli bir motorun krank mili Şekil 2.5 te görülmektedir. Bu milde her iki muylu 180º farkla birbirinin karşısına gelmektedir. Bu tip bir krank mili dört zamanlı ve silindirleri karşılıklı çalışan bir motorda kullanıldığı zaman, krank mili her devirde bir iş meydana gelecek şekilde, eşit aralıklarla iş zamanı temin eder. 25

26 Şekil 2.5. İki silindirli bir motorun krank mili Silindirleri karşılıklı çalışan, iki silindirli bir motorun zaman sırası ve ateşleme süreleri Şekil 2.6 da görülmektedir. Dört zamanlı ve iki silindirli sıra motorlarda bu tipte bir krank mili kullanmak, silindirlerin 180º farkla ateşleme yapmasını ve yine silindirlerden birinin ikinci defa ateşleme yapabilmesi için krank milinin 540º lik bir dönüş yapmasını gerektirir. Krank mili bu tipte olan iki zamanlı, sıra silindirli bir motorda iş zamanları arasında eşit bir fark bulunur ve ateşleme anı krank milinin her 180º dönüşünde bir defa medyana gelir. Şekil 2.6. İki silindirli bir motorun zaman sırası ve ateşleme konumu Dört Silindirli Motorların Krank Milleri Dört silindirli motorlarda kullanılan krank millerinin bütün muyluları bir düzlem üzerinde bulunur. Uçlarda bulunan her iki biyel muylusu ortada bulunan iki biyel muylusundan 180º farkla dönerler. Dört silindirli motorların krank milleri genellikle üç ana yatak üzerine otururlar. Bazı motorlarında ana yatak sayısı beş olabilir. Krank millerinde muyluların ağırlığı karşı ağırlıklar denge ağırlıkları ile karşılanmadıkça, krank mili yüksek devirlerde döndüğü esnada milin salgı yapmasına yol açan atalet kuvvetleri (muylulara tesir eden merkezkaç kuvvetlerinden dolayı) meydana gelir. Bu gibi kuvvetler motorun sarsıntı yapmasına ve krank milinin mekanik dayanımının azalmasına sebep olurlar. Üzerinde merkezkaç kuvvetleri karşılayan ağırlıkları bulunan çalışma sırasında meydana gelebilecek zararlı kuvvetleri azaltarak motorun daha düzenli çalışmasını sağlarlar. Dört zamanlı ve dört silindirli bir motorda krank milinin her iki devrinde dört iş zamanı veya diğer bir deyişle her 180º dönüşünde bir iş zamanı meydana gelir. İş zamanın takriben 140º sürdüğü düşünülürse, iki iş zamanı arasında da 40º lik bir gecikme meydana gelir (Şekil 2.7). 26

27 Şekil 2.7. Dört silindirli bir motorun zaman sırası ve ateşleme anı Silindirlerde meydana gelen ateşleme sırası krank mili ve kam milinin yapısına bağlıdır. 1 numaralı piston iş zamanı esnasında aşağı doğru inerken, 2 ve 3 numaralı pistonlarda silindirleri içinde yukarıya doğru hareket ederler. Motor, krank milinin her 180º dönüşünde bir iş zamanı meydana getirdiğine göre, bu iki silindirlerden birinin sıkıştırma zamanını tamamlamakta olması gerekir. Kam milindeki kamların tertip şekline bağlı olmak şartıyla, silindirlerin ateşleme sırası veya şeklinde olabilir. Gerekli ateşleme sırasını sağlamak amacıyla dört silindirli motorlarda, iki ayrı yapıda kam mili kullanılır. Kam millerinin üzerindeki kam çıkıntıları kam milinin yapıldığı ateşleme sırasına ve motordaki pistonların durumuna göre, her silindirde mevcut bulunan supapları gerekli anda açıp kapayabilecek şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, ateşleme sırası olan bir motorun kam mili üzerindeki kam çıkıntıları 1 numaralı silindir iş zamanında iken 2 numaralı silindirin sıkıştırma zamanında, 4 numaralı silindirin emme zamanında ve 3 numaralı silindirin egzoz zamanında bulunduğu esas alınarak tasarlanmıştır. Ateşleme sırası olan bir motorda ise kamlar, 1 numaralı silindir iş zamanındayken 3 numaralı silindir sıkıştırma zamanında, 4 numaralı silindir emme zamanında ve 2 numaralı silindirin egzoz zamanında bulunduğu esas alınarak tasarlanmıştır. Altı Silindirli Motorların Krank Milleri Altı silindirli motorlarda kullanılan krank millerinin muyluları birbiriyle 120º lik açı teşkil edecek şekilde, üç ayrı düzlem üzerinde bulunurlar. Her bir düzlem üzerinde iki muylu vardır. 1 ve 6 numaralı muylular bir düzlem üzerinde, 2 ve 5 numaralı muylular diğer düzlem üzerinde, 3 ve 4 numaralı muylular ise üçüncü düzlem üzerinde bulunurlar. Altı silindirli motorların krank milleri 4 veya 7 ana yatak üzerine oturur. Altı silindirli motorlarda kullanılan krank milleri sağ kollu veya sol kollu olarak sınıflandırılırlar. Burada sağ ve sol terimleri krankın dönüş yönünü göstermez. Başta ve sonda bulunan 1 ve 6 numaralı biyel muyluları yukarıda bulunduğu sırada 3 ve 4 numaralı biyel muylularının hangi tarafta bulunduğunu gösterir. Sağ ve sol kollu krank millerindeki yapılış farkı Şekil 2.8 de görülmektedir. 27

28 Şekil 2.8. Altı silindirli bir motorun krank mili (sağ ve sol kollu) Altı silindirli bir motorda, krank milinin her 120º lik dönüşünde bir iş zamanı meydana gelmektedir. Böyle bir motorun iş zamanları arasında, takriben 20º lik bir zaman bindirmesi (karşılaşması) meydana gelmektedir (Şekil 2.9.). Şekil 2.9. Altı silindirli motorlarda güç karşılaştırılması (bindirmesi) İş zamanlarının karşılaşması, kendinden önceki pistonların iş zamanını tamamlamadan, bir sonraki pistonun iş zamanına geçmesi sebebiyle meydana gelir. Bu durum motorun daha düzgün ve sarsıntısız çalışmasını sağlar. Silindirlerin ateşleme sırası motordaki krank milinin sağ veya sol kollu krank mili olmasına bağlıdır. Bu her iki tip krank milinin, muhtelif şekilde ateşleme sıraları varsa da en çok kullanılan ve standartlaşmış birer ateşleme sırası vardır. Sağ kollu krank mili için ateşleme sırası ve sol kollu krank milleri için ise ateşleme sırası tir. Sekiz Silindirli Sıra Tipi Motorların Krank Milleri Sekiz silindirli sıra tipi motorlarda iki tip krank mili kullanılır. Bu tipler 4-4 ve tipi kranklar olarak bilinirler. Bu tip krank milleri motorda beş veya dokuz ana yatak üzerine otururlar. 4-4 tipi krank milleri şekil bakımından 4 silindirli motorlarda kullanılan iki krank milinin uç uca birbirine 90º açıyla bağlanmış şeklidir. Bu durumda muylular birbirinden 90º açıyla bağlı bulunan 28

29 dört düzlem üzerinde bulunurlar ve her bir düzlem üzerinde ise iki muylu bulunur. Bu tip krank milleri günümüzde çok az kullanılmaktadır tipi krank milleri ise şekil bakımından yine dört silindirli motorlarda kullanılan iki krank milinden birinin orta ana yataktan ikiye bölünüp, diğer krank milinin uçlarına bağlanmış şekline benzer. Eğer yekpare krank mili yatay durumda ise ikiye bölünen krank mili, her iki uca bu defa dik olarak bağlanır. Uçtan bakıldığında muyluların birbirinden 90º açı ile bağlı bulunan dört düzlem üzerinde, ikişer ikişer bulunduğu görülür. Bu tip krank milleri genellikle sağ kolludur, çünkü 1 ve 8 numaralı biyel muyluları dik durumda iken, 4 ve 5 numaralı biyel muyluları sağ tarafta bulunurlar (Şekil 2.10.). Şekil Sekiz silindirli bir motorun krank mili Sekiz silindirli, dört zamanlı, krank milinin her 90º lik dönüşünde bir iş zamanı meydana gelir. Bunun sonucu olarak iş zamanları arasında karşılaşma takriben 50º yi bulur. (Şekil 2.11.). Şekil Sekiz silindirli sıra tipi bir motorda, iş zamanlarının karşılaştırılması 29

30 Silindirlerin ateşleme sırası ne olursa olsun, iş karşılaşması çoğalıp, azalması. Her ne kadar sekiz silindirli motorlarda ateşleme sırası pek çok değişik şekillerde olabilirse de krank millerinde ateşleme sırası ekseriye (sağ kollu) veya (sol kollu) şeklinde olur. Sekiz Silindirli V Tipi Motorların Krank Milleri V tipi sekiz silindirli motorlarda kullanılan krank millerinde yalnız dört muylu vardır. Karşılıklı iki silindirin biyelleri, aynı muyluya bağlanır. Bu tip krank milleri genellikle üç veya beş ana yatak üzerine oturur. Bu gibi motorlarda iki tip krank mili kullanılır. Bunların arasındaki başlıca fark muyluların tertip şeklindedir.bu tertiplerden birisinde muylular birbirinden 180º farkla bir düzlem üzerinde bulunurlar ve şekil itibarıyla da dört silindirli sıra motorlarda kullanılan krank millerine benzerler. İkinci tip krank milinde muylulardan her biri, 90º lik farkla, dört ayrı düzlem üzerinde bulunurlar. (Şekil 2.12.). Bu ikinci tip krank milleri motora daha iyi denge ve sarsıntısız bir çalışma temin ederler. Şekil Sekiz silindirli V tipi bir motorun krank mili Silindir blokları arsında 90º lik bir açı bulunan ve krank milleri merkezi olarak yerleştirilmiş V-tipi sekiz silindirli motorlarda iş zamanı, krankın her 90º lik dönüşünde meydana gelir. Bu motorlarda iş zamanları arsındaki karşılaşma (bindirme) Şekil 2.11 de gösterilen sekiz silindirli sıra motorlardaki karşılaşmanın aynısıdır. Bazı V tipi motorların iş zamanları arasındaki karşılaşma, zaman bakımından eşit değildir. Bunun amacı, iş zamanlarının eşit olması sonucu motorda meydana gelen periyodik ve düzgün titreşim hareketlerine engel olmaktır. Bu da krank milini motorun merkez ekseninden biraz sağa veya sola yerleştirmek suretiyle yada silindir blokları arsındaki 90º lik açıyı değiştirmek suretiyle temin edilir. Bu hususta bir örnek verilecek olursa: Silindir blokları arsında 60º lik açı bulunan bir V tipi motorda ikinci silindirdeki iş zamanı birinci silindirdeki iş zamanından 60º sonra başlayacaktır. Böyle olmasına rağmen üçüncü silindirde iş zamanı ikinci silindir iş zamanının 120 derecelik bir süreyi geçmeden başlamayacak ve iş zamanları arasındaki zaman karşılaşması da eşit olmayacaktır (Şekil 2.13.). Şekil Sekiz silindirli V tipi bir motorda iş zamanlarının karşılaştırılması 30

31 Silindirleri numaralamakta çeşitli usuller kullanılır. V tipi motorların bazılarında 1 nolu silindir, sağdaki silindir bloğunun birinci silindiridir ve diğer usulde ise 1 nolu silindir soldaki silindir bloğunun birinci silindiridir. Aynı tipte krank mili kullanan iki V tipi motorun birinin silindirleri ilk usule göre numaralanacak olursa bu motorun ateşleme sırası olacaktır. Diğer motorun silindirleri ise ikinci usule göre sıralanacak olursa, birinci motordan hiçbir farkı olmayan ikinci motorun ateşleme sırası olacaktır (Şekil 2.14). Şekil Sekiz silindirli bir motorun değişik ateşleme zamanları Kam Milleri Kam milleri içten yanmalı motorlarda supapların açılıp kapanmasını sağlayan millerdir. Silindirik döner mil üzerindeki kam ismi verilen çıkıntılar, çeşitli mekanizmalar ile birlikte yada doğrudan supap saplarına basarak supapların açılmasını sağlarlar. Kam milleri dişli, zincir yada dişli kayış (triger kayışı) yardımıyla krank milinden hareket alırlar. Krank milinin iki devrine karşılık kam milleri bir devir dönerler. Şekil 2.15 te klasik motorlara ait çeşitli kam milleri görülmektedir. Şekil Kam milleri Kam milleri de krank milleri gibi döküm yada dövme malzemeden yapılırlar. Kam çıkıntıları özel sertleştirme işlemi ile sertleştirilirler. Kam yüzeyleri kam taşlama tezgahlarında taşlanarak hassas kam yüzeyi elde edilir. Kam mili üzerinde her silindire ait bir emme birde egzoz supabını açan kam çıkıntıları vardır. Günümüzde motor performansını geliştirmek amacıyla bir silindirdeki supap sayısı artırılarak silinire alınan dolgu miktarını artırmak motor üreticilerinin başlıca hedeflerindendir. Bu, belirli bir hacimdeki motordan daha yüksek güç ve moment elde etme anlamına gelmektedir. Bu amaçla bazı silindirlerde bir egzoz kamına karşılık çift emme kamı bulunmaktadır. Bazılarında ise bir silindire ait iki egzoz ve iki de emme kamı bulunmaktadır. Klasik ateşleme sistemi kullanılan motorlarda yaygın bir uygulama olarak distribütör kam milinden hareket almaktadır. Bu amaçla kam milinin üzerine bir dişli yerleştirilmektedir. Bu dişli aynı zamanda 31

32 yağ pompasına da hareket vermektedir. Yine çoğu motorda kam mili üzerinde bir diğer kam da yakıt otomatiğini hareket ettirmek amacı ile kullanılmaktadır. Son yıllarda motor momentini artırmak ve motor devri ile motor momenti değişimini belirli sınırlar içerisinde tutabilmek amacıyla değişken supap zamanlaması (Variable Valve Timing, VVT) uygulamaları yaygın olarak benzin motorlarında kullanılmaktadır. Değişken supap zamanlaması uygulanan bir motora ait kam mili Şekil 2.16 da görülmektedir. Şekilde görülen kam milinde bir silindirdeki emme kamlarını açmak için iki farklı kam uygulanmaktadır. Burada düşük ve orta devirler için kenarlardaki çıkıntısı daha az olan kamlar, yüksek devirler için ortadaki çıkıntısı daha büyük olan kam kullanılmaktadır. Şekil Değişken supap zamanlaması uygulanan bir motora ait kam milleri Supabın açık kalma süresi, açılma başlangıcı ve kapanma noktası kam profilinin şekline bağlıdır. Şekil 20 de farklı profillere sahip iki kam görülmektedir. Şekil 2.17(A) daki kam profili supabın daha hızlı açılmasını sağlamakta kamın uç kısmının genişliğinden dolayı daha uzun süre açık kalmakta ve daha hızlı kapanmasını sağlamaktadır. Bu profil silindir içerisine giren gaz miktarının artırılması ve silindirdeki gazların kolayca dışarı atılması için daha uygundur. Şekil 2.17(B) deki kamın açısı daha küçük olduğundan hareket ettirdiği supap daha kısa süre açık kalacaktır. Supabın kalkma yüksekliği ise temel dairesinin çapı ve kam profilinin yüksekliğine bağlıdır. Şekil Çeşitli kam profilleri Şekil 2.18 de bir kam milinin önden kesiti görülmektedir. İki kam arasında kalan açı üst ölü nokta tarafında alt ölü nokta tarafına nazaran daha küçüktür. Kam milini karşımıza aldığımızda dönüş yönünde döndürerek kamları tespit etmek mümkündür. Kam mili dönüş yönünde döndürüldüğünde bir kam üste geldikten hemen sonra diğeri geliyorsa önce gelen kam egzoz kamı, arkasından gelen kam da emme kamıdır. Eğer bir kam üste geldikten sonra aradan zaman geçtikten sonra diğeri üste geliyorsa önce üste gelen kam emme kamı, arkasından gelen kamda emme kamıdır. Çünkü emme işleminden sonra sıkıştırma ve iş zamanında her iki supap ta kapalıdır. Bu da emme kamından sonra bir süre geçmesi anlamına gelmektedir. 32

33 Şekil Kam mili profilinin önden görünümü Şekil 2.19 da klasik bir motora ait supap açılma diyagramı görülmektedir. Diyagramda bir motor çevrimi oluşumu süresince (720 KMA) emme ve egzoz kamlarının supapları açma süreçleri ve supap bindirme periyodu görülmektedir. Supapların açık kalma süresi kam mili üzerinde emme ve egzoz kamlarının profiline bağlıdır. ÜÖN civarında egzoz supabı kapanırken emme supabı açılmaya başlamakta ve her iki supap bir süre beraberce açık kalmaktadır. Supap bindirme periyodu her motorda farklı olmaktadır. Değişken supap zamanlaması kullanan motorların kam milleri supabın kalkma yüksekliğini değiştirdikleri gibi supabın açılma başlangıcını avansa veya rotora (normal konumundan önceye ve sonraya) da almaktadır. Bu mekanizmalar motorun moment değişimini azaltarak moment devir aralığını uzatmakta yani motor belirli bir devir aralığında yaklaşık olarak hep sabit moment üretmekte ve bu şekilde motordan daha yüksek performans elde edilmektedir. Şekil 2.20 de değişken supap mekanizması bulunan bir motora ait kam diyagramı görülmektedir. Şekil Klasik bir motora ait emme ve egzoz supları açılma diyagramı 33

34 Şekil Değişken supap mekanizması kam milinde supap zamanlaması Şekil 2.21 de bir kam kısımlarının isimleri görülmektedir. Kamın üzerinde bulunduğu silindirik mil bölümü temel dairesi olarak adlandırılmaktadır. Kam çıkıntısının uç kısmı burun, sağ ve sol tarafındaki düzlemler de dönüş yönüne göre açılma veya kapanma rampası olarak adlandırılmaktadır. Şekil Kamın kısımları Volan Krank milinin arka ucundaki flanşa cıvatalarla bağlanan metal bir tekerdir. Motor silindir sayısına göre volanın büyüklüğü değişir. Volan ataletinden dolayı ani devir değişikliklerine engel olarak düzgün bir güç akışı sağlar. Atalet, kütlenin devrini ve hareketinin yönünü değiştirmek isteyen kuvvetlere karşı koyan direnç olarak ifade edilmektedir. Volansız bir motorda düzgün güç akışı sağlamak mümkün değildir. Silidir sayısı arttıkça oluşan iş bindirme süresi de arttığından, silindir sayısı fazla olan motorlarda daha küçük volana ihtiyaç duyulur. Krank miline geçen güç arttıkça krank mili devri artar, geçen güç azaldıkça krank mili devri azalır. Volan krank mili devri artma eğilimi gösterdiğinde bir 34

35 kısım enerjiyi üzerinde depo eder ve motor devri düşme eğilimi gösterdiğinde depoladığı enerjiyi krank miline vererek düzgün ve dengeli dönmesini sağlar. Volan genellikle dökme demirden yapılır. Motorun ilk harekete geçişini sağlamak amacıyla volanın üzerine uygun bir çember dişli preslenerek yada vida ile takılır, marş esnasında marş motorundan alınan hareket ile volan döndürülerek motorun ilk harekete geçmesi sağlanır. Volanın dışa bakan yüzeyi düzgün bir şekilde tornalanarak debriyaj balatasının temas yüzeylerinden birinin oluşması sağlanır. Volan yüzeyine bağlanan kavrama tertibatı baskı yüzeyi ile volan arasına sıkışan debriyaj balatası motorun hareketinin aktarma organlarına iletilmesini sağlar. Şekil 2.22 de volan ve kavrama mekanizması elemanları görülmektedir. Şekil 2.22.Volan ve debriyaj baskı-balatası 35

36 Silindir Kapağı Silindir kapakları motor bloğunun üst tarafını kapatarak piston ile birlikte yanma odasını oluşturmaktadır. Üzerinde bulundurduğu yardımcı kısımlarla birlikte karmaşık bir yapısı vardır. İ tipi motorlarda emme ve egzoz supapları silindir kapağında bulunmaktadır. Ayrıca üzerinde emme ve egzoz kanalları bulunmaktadır. Emme ve egzoz kanallarının silindir kapağı dışındaki uzantısı ise emme ve egzoz manifoltlarıdır. Genellikle dizel motorlarında enjektörler, benzin motorlarında ise bujiler ve enjektörler silindir kapağına yerleştirilmektedir. Kam milini silindir kapağı üzerine yerleştirilmesi de günümüzde yaygın bir uygulamadır. Silindir kapağının üzeri ise külbitör kapağı ile kapatılmaktadır. Silindir kapakları piston ile birlikte yanma odasını oluşturduğundan yüksek ısı tesirine maruz kalmaktadır. Malzemesinde herhangi bir şekil değişikliği (deformasyon) meydana gelmesini önlemek amacıyla soğutulması gerekmektedir. Hava soğutmalı motorlarda silindir kapaklarını soğutmak amacıyla kapak yüzeyine etkin bir soğutma sağlayacak biçimde kanatçıklar yerleştirilir. Sıvı ile soğutulan motorlarda silindir kapağı içerisinden soğutma suyu geçirilerek motorun soğutulması sağlanır. Silindir kapakları dökme demir yada alüminyum alaşımından yapılmaktadır. Alüminyumun ısı iletimi dökme demirden daha iyi olduğundan daha iyi soğutulmaktadır. Aynı zamanda dökme demire oranla daha hafif olan alüminyum alaşımlı silindir kapakları özellikle benzin motorlarında ve küçük hacimli motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Silindir kapaklarında bulunan yanma odası geometrisi motor performansını doğrudan etkilemektedir. Yanmanın kalitesi, motorun güç durumu, önemli ölçüde yanma odasının şekline bağlıdır. Tepesi düz piston kullanılan motorlarda yanma odası tamamen silindir kapağı içerisinde olmaktadır. Bazı motorlarda yanma odasının bir kısmı silindir kapağında bir kısmı da piston üzerinde olabilir. Bir diğer uygulamada ise silindir kapağı düz yapılmakta ve yanma odası tamamen piston üzerindeki oyuktan meydana gelmektedir. Şekil 2.23 te bir silindirinde 3 emme ve 2 egzoz olmak üzere toplam 5 supabı bulunan bir silindir kapağı ve bir emme-bir egzoz supabı bulunan bir silindir kapağı görülmektedir. Dört silindirli olan bu motor toplam 20 supaplıdır. Yan tarafta ise her silindire ait bir emme ve bir egzoz supabı bulunan altı silindirli bir motora ait silindir kapağı görülmektedir. Şekil 2.23 ten de görüleceği gibi buji yuvası supapların ortasında olup egzoz supabına yakındır. Şekil Dört ve altı silindirli motorlara ait silindir kapakları Silindir kapakları söküldüğünde yüzeyinde biriken karbonlar temizlendikten sonra eğrilik ve özellikle dökme demir silindir kapaklarında eğrilik kontrolünün yanı sıra çatlaklık kontrolü de yapılmalıdır. Çatlaklık ve eğrilik oluşumunun en önemli sebebi aşırı ısıdır. Çatlak kontrolü basınçlı su ile yada demir tozu kullanılarak yapılır. Basınçlı su uygulandığında çatlak varsa su çatlak boyunca terleme yapar. Yine demir tozu ile muayenede demir tozu kapak yüzeyine dökülür ve bir çekiç ile hafifçe vurulur. Çatlak varsa demir tozu çatlak boyunca dizilir. Eğrilik kontrolü ise mastar ve sentil ile yapılır. Genel olarak kapak yüzeyindeki eğrilik 0,10 mm yi geçiyor ise silindir kapağının taşlanması gerekir. Silindir kapağını sökülmesi ve takılması sırasında elimizde motor katalogu yok ise sökülmesi esnasında kenardaki silindir kapak cıvata veya saplamalarından sökülmeye başlanarak ortaya doğru 36

37 gidilmesi, takılması esnasında ise ortadan başlanarak kenara doğru sıkılması tavsiye edilen genel bir kuraldır. Yanma odasında bulunması gereken özellikler: Yanma odasının pürüzsüz ve küçük yüzeyli yekpare bir hacme sahip olması gerekir. Tek parça yanma odaları, kursa (stroka) göre oranı daha küçük olan bir çapı gerektirir. Ateşleme bujilerinin merkezi konumda uygun şekilde yanma odasına yerleştirilmesi, alevlerin bir engelle karşılaşmadan yayılmasını ve alev yollarının kısa olmasını mümkün kılar. Yanma odası silindir kapağı ve piston tepesinin şekline göre biçimlendirilir. Bazı motorlarda piston tepesi düz olup yanma odasının bir tarafını oluştururken esas yanma odası silindir kapağının içerisindedir (Şekil 2.24). Şekil Yanma odası Bazı motorlarda ise silindir kapağı düzdür. Yanma odası piston tepesindeki oyuk kısım vasıtasıyla oluşturulur. Özellikle dizel motorlarında bu uygulamaya yaygın olarak rastlanmaktadır. Şekil 2.25 te yanma odası piston tepesinde olan bir dizel motoru yanma odası görülmektedir. Şekil Piston tepesi boşaltılarak oluşturulmuş yanma odası (dizel) En az kayıpla taze gazın içeriye akışını sağlamak; Büyük çaplı emme supapları ile iyi bir doldurmayı sağlamak en önemli amaçlardandır. İyi karışım (türbülans) yönlendirici karışım türbülansı, yansıtıcı yüzeyler aracılığıyla iyileştirilir. Üst ölü noktada yansıtıcı yüzeylerin ara mesafesi onda bir milimetreden daha az olan bir düzeye iner. Karışım hızla kırıcı bölgeden dışarıya gönderilir ve yanma odasında türbülans meydana gelir. Karışımın girdaplaşması yumuşak bir yanmayı oluşturur ve vuruntu belirtisi göstermeyen yüksek sıkıştırmanın oluşmasını sağlar. Yanma odası şekli ilk aşamada supapların konumuna göre belirlenir. 37

38 Pistonlar Pistonlar silindir kapağı ile birlikte yanma odasını oluştururlar. Piston pimi ile biyel koluna bağlıdır. Zamanların oluşmasını diğer yardımcı elemanlar ile birlikte sağlarlar. Yanma esnasında oluşan basınç kuvveti piston tarafından biyel koluna ve oradan da krank miline iletilir. Silindir içerisinde AÖN ve ÜÖN arasında doğrusal hareket yaparak çalışırlar. Piston üzerinde sıkıştırma ve genişleme esnasında oluşabilecek gaz kaçaklarını önlemek amacıyla kompresyon segmanları bulunur. Segmanlar piston üst eteğinin üst kısmına uygun aralıklarla yerleştirilirler. Genellikle bir piston üzerinde iki yada üç kompresyon segmanı bulunur. Kompresyon segmanının alt kısmında ise yağ segmanı için bir kanal açılmıştır. Bu kanal uygun delik yada kısa kanallarla pistonun iç kısmına açılır. Yağ segmanının silindir yüzeyinden sıyırdığı yağın bir kısmı pistonun iç kısmına geçer. Böylece hem pistonun yağlanması hem de kısmen soğutulması sağlanır. Şekil Pistonun üstten ve yandan görünümü Pistonlar önceleri dökme demirden yapılmıştır. Dökme demir pistonların ısı iletimi iyi değildir. Dökme demir grafit içerdiğinden aşınma direnci yüksektir, basınca karşı daha dayanıklıdır. (Dökme demir pistonların çalışma sıcaklığı C, alüminyum alaşımlı pistonların çalışma sıcaklığı ise yaklaşık C civarındadır). Dökme demir pistonların en önemli dezavantajı ise ağırlığıdır. AÖN ve ÜÖN arasında hareket ederken çok büyük atalet kuvvetleri oluştururlar. Günümüzde pistonlar çoğunlukla alüminyum alaşımından yapılırlar. Alüminyum alaşımı pistonlarını ısı iletimleri iyi olduğundan soğutulması kolaydır. Hafif oldukları için meydana getirmiş oldukları atalet kuvvetleri daha azdır. İki zamanlı motorlarda piston tepesine özel bir biçim verilmek suretiyle (deflektör) silindir içerisine alınan taze benzin hava karışımını yukarıya doğru yönlendirilerek egzoz kanalından dışarıya çıkması engellenmeye çalışılmaktadır. Çünkü emme ve egzoz kanalları belirli bir süre beraber açık kalmaktadır. Bu uygulama ile aynı zamanda yanmış gazların egzoz portuna yönlenmesi de sağlanmaktadır. Görevleri Piston alt tarafı açık, üst tarafı kapalı silindirik bir parça olup hareketini alt tarafındaki açık kısmın ortasından bağlanmış olan biyelden almaktadır. Pistonun görevleri; Silindir içinde iki ölü nokta arasında hareket ederek zamanları meydana getirir. Çalışma maddesinin silindire alınmasını, sıkıştırılmasını, yanma sonucunda silindirde meydana gelen gaz kuvvetinin biyel yardımı ile krank miline iletilmesini ve yanmış gazların silindirden atılmasını sağlar. Hareket eksenine dik etki eden kuvvetleri yan (kayma) yüzeyleriyle silindir yüzeyine iletir. 38

39 Piston yanma odasının bir tarafını oluşturur. Segmanlar yardımı ile gaz kaçırmayacak şekilde yanma odasını kapatması gerekir. Yanma sonucu piston yüzeyine verilen ısının büyük bir kısmı piston cidarlarından silindir duvarlarına ve oradan da soğutma sistemine iletilir. Piston, silindir duvarlarının yağlanmasını sağlar, bu yağın piston yüzeyine çıkıp, orada yanmasını önler. Piston, iş zamanında meydana gelen yüksek sıcaklığa dayanabilmeli ve bu sıcaklık karşısında şekil değiştirmeden, sıkışıp kaynamadan görevine devam edebilmelidir. Ayrıca piston yanma sonunda meydana gelen yüksek basınca da dayanabilmeli, uzun süre sıcaklık ve basınç altında normal şeklini koruyabilmelidir. Bunun için piston yeteri kadar kalın ve ısı iletimi yüksek malzemeden yapılması gerekir. Bununla birlikte atalet kuvvetlerini yenerek ölü noktaları kolayca aşabilmesi için mümkün olduğu kadar hafif olmalıdır. Birbirine zıt bu özelliklerin piston üzerinde toplanabilmesi için, piston malzemelerinin özenle seçilip şekillendirilmesi gerekir. Pistonun kısımları: 1-Piston Tabanı: Piston taban kalınlığı yanma basıncına bağlıdır. Piston tabanı benzinli motorlarda düz veya bombeli biçimdedir. Bazı motorlarda piston tabanı oyuk yapılmaktadır. Bu oyuk kısım yanma odasını oluşturmaktadır. Bu uygulama daha çok direk püskürtmeli dizel motorlarında görülmektedir. Ayrıca yakıt hava karışımının sirkülasyonun iyi bir şekilde sağlanması için çıkıntılı pistonlarda vardır. 2-Piston Başı: Piston başı piston tabanı ile piston segmanı arasındaki kısımdır. Bu birinci piston segmanın korunmasını sağlar. 3-Segman Bölgesi: Piston segman bölgesi hareket sırasında sızdırmazlığı sağlar. Bu kısım yüksekliğini, segmanların sayısı ve yüksekliği belirler. 4-Piston Eteği: Piston eteği silindir içinde piston hareketini üstlenir ve biyel kolu eğik konuma geldiğinde yanal kuvvetleri silindir duvarına aktarır. 5-Pim Yuvası: Pim yuvaları pistona etki eden kuvvetleri piston pimine iletirler. Bundan dolayı piston tabanı ve eteğine karşı donanımı daha iyi bir şekilde artırılmıştır. Ana Ölçü Yerleri 1- Piston çapı: Piston çapı, piston eteği üzerinden piston pim eksenine dik olarak ölçülür ve ölçüm piston tabanına markalanır. 2- Kompresyon yüksekliği: Bu değer sıkıştırma yüksekliğini belirler. 3- Piston boyu: Piston boyu pistonun silindir içindeki hareketini belirler. 4- Pim yuvaları aralığı: Pim yuvaları aralığı piston kolu (biyel) burcu genişliğinden biraz büyük olmalıdır. Böylece pistonun silindir ekseninde ayarlanması sağlanmış olur. Piston silindir içinde boşluklu olarak takılır. Bu boşluklar şu şekilde sıralanır: 1-Montaj Boşluğu: Montaj Boşluğu, 20 C de pistonun en büyük çapı ile silindirin en küçük çapı arasındaki farktır. Bu boşluk ölçüsü piston tabanına markalanır. 2-Hareket boşluğu: Hareket boşluğu çalışma sıcaklığında oluşan boşluktur. Bu boşluk pistonun silindir içerisinde sıkışmadan hareket etmesini sağlayacak ölçüde olmalıdır. Yapım Özellikleri ve Malzemesi Piston malzemesi seçiminde dikkate alınacak başlıca faktörler ağırlık, ısı iletkenliği ve çalışma şartlarıdır. Piston malzemelerinde aşağıda belirtilen özellikler bulunması beklenir; Hafif olmalıdır, Pistonun normal çalışma sıcaklığında kalabilmesi için ısı iletimi iyi olmalıdır, Malzemenin sıcaklık tesiri altında dayanım özelliği kaybolmamalıdır, 39

40 Motor soğukken çok büyük piston aralığından kaçınmak için malzemesinin genleşme katsayısı küçük olmalıdır, Malzemenin işlenmesi kolay ve ekonomik olmalıdır, Malzeme kolay dökülebilir olmalı yani katılaşmasının başlangıcı ve sonu arasında büyük sıcaklık farkı bulunmamalıdır. Isı iletkenliği en yüksek olan malzemeler saf maddelerdir. Bununla birlikte saf maddelerin mukavemetleri, sertlikleri ve aşınmaya karşı dirençleri azdır. Piston malzemesinden istenilen özelliklerin hepsini tek bir elementten temin etmek çok zordur. Bu sebepten dolayı piston malzemesi seçilirken istenilen her özelliğin karşılanması beklenir. Motorlarda kullanılan pistonlar genellikle; a. Gri dökme demir, b. Yumuşak dökme çelik, c. Alüminyum alaşımı, d. Krom nikelli çelik gibi malzemelerden, genellikle döküm veya pres döküm yöntemiyle imal edilmektedir. Günümüzde motorlu kara taşıtlarının neredeyse tümünde alüminyum alaşımı pistonlar kullanılmaktadır. Gri dökme demirden yapılan pistonlar aşınmaya dayanıklı olmakla beraber, gri dökme demire az miktarda çelik katıldığı zaman, dökme yumuşak çelik elde edilir. Bu malzeme dayanıklılığı, aşınmaya karşı drenci ve nispeten hafifliği nedeniyle piston yapımında tercih edilmektedir. Alüminyum alaşımdan yapılan pistonlar hafif olduklarından bu pistonlarla motor daha dengeli çalışmaktadır. Ayrıca alüminyumun ısı iletimi yüksek olduğu için ısıyı bünyelerinde tutmadan geçirirler. Bu nedenle daha düşük sıcaklıklarda çalışırlar. Alüminyum alaşımından yapılan pistonların genleşme katsayısı fazla olduğu için bu tip pistonlarda silindirle piston arasında dökme demdir pistonlara nazaran daha fazla boşluk verilir. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlar ısıl işlemlere tabi tutulduktan sonra elektrolit işlemler uygulanarak piston yüzeyinde 0,0005 mm kalınlığında alüminyum oksit tabakası meydana getirilir. Bu tabaka pistonun aşınmaya karşı direncini arttırdığı gibi, piston yüzeyinin daha iyi yağlanmasını sağlar. Piston yüzeyinin aşınmaya karşı direncinin arttırılması için uygulanan diğer bir yöntem ise, piston yüzeyinin kalay veya benzeri yumuşak malzemelerle kaplanmasıdır. Piston yapımında kullanılan çeşitli alüminyum alaşımları; I. Alaşım Alüminyum % Silisyum % Nikel % Demir (en fazla) % 1.30 Bakır % Magnezyum % II. Alaşım Alüminyum % Silisyum (en fazla) % 0.70 Nikel % Demir (en fazla) % 1.00 Bakır % Magnezyum % Diğer katkılar (en fazla) % 0.20 dir. Y alaşımı Bakır %4 Mg %1,5 Ni %2 Al geri kalandır Özgül kütle 2,8 g/cm 3 Β (Genleşme katsayısı) / C K z kg/m 2 ε 0, kg/cm 2 Brinell Δ sertlik 118 kg/mm 2 (100 C de) 40

41 KS (Karl Schimidt) 245 Alaşımı Cu %4,5 Özgül kütle 2,75 g/cm 3 Ni %1,5 Β (Genleşme katsayısı) / C Fe %1,5 K z 20 kg/m 2 Si %14 ε 0, kg/cm 2 Mg %0,7 Brinell Δ sertlik 98 kg/mm 2 (200 C de) Mn %1 Al %77 Alusil Alaşımı Si %18-22 Cu %2 Fe %0,5-1 Al geri kalan Nural Alaşımı Si %12,6 Ni %1,96 Cu %0,88 Mg %0,6 Fe %0,5 Al geri kalan Alpax alaşımı Si %13 Al %87 Özgül kütle: 2,7 g/cm 3 Β (Genleşme katsayısı) / C K z kg/m 2 ε 0, kg/cm 2 Brinell Δ sertlik 75 kg/mm 2 (100 C de) Özgül kütle: 2,72 g/cm 3 Β (Genleşme katsayısı) 20, / C K z kg/m 2 ε 0, kg/cm 2 Brinell Δ sertlik 102 kg/mm 2 (100 C de) Özgül kütle: 2,7 g/cm 3 Β (Genleşme katsayısı) / C K z 18 kg/m 2 Yapısı Piston başları genellikle düz, bombeli ve bazı dizel motorlarında çanak biçiminde yapılmaktadır. Ayrıca piston başını takviye etmek, gaz basıncına karşı direnci arttırmak için, pistonun iç kısmına takviye kolları yapılmıştır. Bu takviye kolları piston başındaki ısının segmanlar yoluyla silindir duvarına ve soğutma suyuna iletilmesine de yardımcı olur. Piston başında segman yuvaları bulunmaktadır. Kompresyon segman yuvaları düz olduğu halde yağ segman yuvalarında yağ akıtma delikleri veya kanalları mevcuttur. Piston tepesi yanan karışımın yüksek sıcaklıklarıyla karşı karşıyadır. Motorun tasarım özellikleri ve çalışma koşullarına bağlı olarak piston tepesinin ortasında C, etek kısmında ise, C ye ulaşmaktadır. Bu nedenle, pistonun segman bölgesi, etek kısmından daha küçük çaplı yapılır. Piston eteği, pistonun silindir cidarı ile esas temas ettiği yüzeydir. Piston eteğinin her iki yüzeyinde iki ayrı dayanma veya temas yüzeyi mevcuttur. Büyük dayanma yüzeyi piston güç esnasında piston aşağı doğru inerken krank dönüş yönünün aksi istikametine düşen yüzeydir. Küçük dayanma yüzeyinde bunun karşısına düşen yüzey yani kompresyon zamanında piston yukarıya çıkarken krank muylusunun karşı tarafına düşen yüzeydir. Bazı hallerde piston etekleri şekilli olarak normalden uzun imal edilir. Bu şekilde yapılmasının amacı dayanma yüzeylerinin silindir cidarı ile olan temas alanını büyültmektir. Şekil 2.27 de büyük ve küçük dayanma yüzeyleri görülmektedir. Piston etek başlangıcının hemen altında bulunan piston pim yuvaları piston pimine yataklık eder. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlarda pime dik eksende piston boşluğunu az bırakabilmek için piston pim ekseni yönündeki malzeme mümkün olduğu kadar boşaltılmış ve motorun çalışması sırasında pistonun pim yönünde genleşip büzülmesi sağlanmıştır. Bazı pistonlarda pim yuvalarının bulunduğu kısımlarda şekilli oyuklar bulunur. Bunun amacı piston fazla ısındığında ve dolayısı ile fazla genleştiğinde pistonun silindir içerisinde sıkışmasını önlemektir. Piston pim yuvalarında bazen burçlar kullanılır. Bu piston piminin tipine bağlıdır pim yuvalarının mutlaka pistonun tam ortasında bulunmaları gerekmez. Bazen pistonun silindir cidarları üzerine 41

42 yaptığı dayanma basıncını azaltmak amacı ile pim yuvasının eksen hattı pistonun düşey eksen hattına göre 1/16 inç sağda veya solda bulunabilir. Piston Şekilleri Şekil Piston tarafından silindir duvarına iletilen gaz kuvvetleri Dökme demir pistonların etekleri yekparedir. Fakat alaşım pistonlarında farklı şekillerde olmak üzere yarık bulunur. Alüminyum alaşımı pistonlarda dökme demir pistonlara nazaran oldukça fazla çalışma boşluğu vermek gerekmektedir. Bu boşluk, motorun soğuk çalıştırılmasında, piston ısınıp normal çalışma boyutlarına ulaşıncaya kadar silindir içerisinde vuruntu meydana gelmesine sebep olmaktadır. Bu durum piston eteğinin imkanlar ölçüsünde esnek olarak imal edilmesi ve piston malzemesine bazı metal alaşımlar karıştırması sureti ile giderilmiştir. Alaşım pistonların eteklerine açılan yarık şekillerine ait örnekler Şekil 2.28 de görülmektedir. 42

43 Şekil Alüminyum alaşımı pistonlarda uygulanan yarık tipleri Ters U şeklinde açılan yarıklar da vardır. Bu yarıklar piston eteğinde ve küçük dayanma yüzeyi üzerine açılırlar. Burada amaç pistona esneklik sağlayarak piston soğuk iken silindire takıldığında gereğinden fazla boşluk vermemek ve ısınıp genleştiği zaman esneklik kabiliyeti dolayısı ile sıkışmasını önlemektir. Aynı avantajları sağlamak maksadıyla piston pim yuvaları kısmında çelik levhalar bulunan pistonlar da imal edilmektedir. Bu levhalar pistonun fazla genleşmesine engel oldukları için yarıkların gördüğü vazifeyi görürler. Bu pistonlara iskelet pistonlarda denir. Diğer bir piston modeli çelik bilezikli olarak adlandırılan piston tipleridir. Bu tiplerde ısınma sonucunda meydana gelen genleşmeyi kontrol etmek amacıyla piston piminin üst kısmını çelik bir bilezik geçirilmiştir. Diğer bazı durumlardan pistonlarda hafif bir koniklik bulunur. Mesela piston tepesi, piston eteğine nazaran daha yüksek sıcaklık altında çalıştığı için piston eteğine nazaran çap bakımından daha küçüktür. Oval Pistonlar Bu tip pistonlar da alüminyum alaşımlarından imal edilir. Pistonlara bu şekli özel taşlama tezgahları kullanılarak verilir. Piston soğukken, piston pimi eksenine kıyasla, 90 dönük kısmında (dayanma yüzeyleri yönünde) daha büyük olur.ovallik pistonun pim ekseni istikametindeki çapının pistonun esas dayanma yüzeyleri istikametindeki çapından küçük taşlanmak suretiyle meydana getirilir. Böyle bir pistonun dayanma yüzeyleri istikametindeki çapı ölçülecek olursa pim istikametindeki çaptan takriben 0,3 mm (0,012 ) kadar fazla olduğu görülür. Alüminyum alaşımlardan yapılmış oval pistonların şekil ve özellikleri bundan ibaret değildir. Bunlarda piton başı çapı piston eteğinin çapından takriben 0,75 mm (0,030 ) kadar küçüktür. Pistonun alt tarafında, pim eksenindeki çapı, pime dik eksenindeki çaptan 0,050-0,075 mm (0,002-0,003 inç) daha küçük yapılır. Böylece, piston yüksek sıcaklık anında genleşerek silindir içine tam oturup herhangi bir kompresyon kaçağına izin vermemiş olur. Motor normal çalışma sıcaklığına ulaştığında oval yapılmış pistonlar genleşme tesiri ile silindirik biçime dönüşürler ve bütün yüzeyleri silindir ile temas eder. Piston ile silindir yüzeyleri arasında bir miktar (0,025 mm, 0,001 inç) boşluk vardır. Bu boşluk yağ ile dolar ve yukarıda belirtilen doğrudan temas önlenmiş olur. Şekil 2.29 da oval pistonun sıcaklığa bağlı olarak geometrisindeki değişim görülmektedir. 43

44 Şekil Oval pistonlarda çalışma sıcaklığı ile temas yüzeyinin değişimi Piston pimi Piston pimi piston ile biyelin bağlantısını sağlar. Pistona etki eden gaz kuvvetlerinin biyele aktarılmasına aracılık eder. Piston pimi ile biyelin üç tür bağlantısı vardır: a) Pim pistonda sabit, biyelde serbest, b) Pim pistonda serbest biyelde sabit, c) Pim hem biyelde hem de pistonda serbest olabilir. Pimler içleri boş çelik millerdir. Diş yüzeyleri sertleştirilmiş ve taşlanmıştır. Piston veya biyel tarafında sabit takılan pimlerin sökme ve takma işlemleri pres ile yapılır. Pimler yerine takıldıktan sonra yerinden kayarak silindirleri çizmemesi için her pistondaki yuvasının her iki ucunda birer segman ile hareketi sınırlandırılır. Bazı biyellerde pim yuvasına pim takıldıktan sonra hareket etmesini önlemek amacıyla pimi sıkacak bir cıvata bulunmaktadır. Bu tip biyellerde pim pistonda serbest biyelde sıkıdır. Sıkma işlemi pim yerine takıldıktan sonra cıvatanın sıkılması ile gerçekleştirilir. Piston pimleri benzin motorlarında karbon oranı 0,015 olan yumuşak çelikten veya DIN normundaki EC 60 çeliği veya benzer özellikteki çeliklerden yapılırlar. Bu çelikte yüzde olarak aşağıda belirtilen elementlerden oluşur: C 0,12 0,18 (%) Cr 0,6 0,9 (%) Mn 0,4 0,6 (%) Si 0,33 (%) Bu çeliğin dayanımı Kz=70-90kg/mm 2 σe=0,7 Kz kg/mm 2 dir. Piston pimleri içi boş olarak torna edildikten sonra semenasyon ile yüzeyi sertleştirilerek taşlanır. Pim çapı ile ilgili bir fikir vermek gerekirse yaklaşık olarak d = 0,4 D alınabilir. pim piston 44

45 Segmanlar Segmanların üç temel görevi vardır. Bunlar; 1. Piston ile silindir arasında sızdırmazlık sağlar. Böylece silindirdeki gaz basıncının kartere inmesini ve silindir yüzeyini yağlayan yağın yanma odasına geçerek, yanmasını önler. 2. Silindir ve piston yüzeyleri arasında yağ filmi oluşturarak sürtünmeyi en aza indirir. Yüzeydeki yağın fazlasını da kartere sıyırarak yanmasını önler. 3. Isınan pistonların soğumasını sağlar. Pistonlar segman bölgesinden silindire temas etmezler. Pistonun en sıcak yeri olan piston başı ve segman bölgesi soğumasını segmanların üzerinden yapar. Şekil 2.30 da altı silindirli bir motora ait piston, segman, piston pimi ve pim kilitleme segmanları görülmektedir. Bu motorda her silindire ait iki kompresyon ve bir yağ segmanı bulunmaktadır. Yağ segmanının ortasında bir serbest yay ve yayın alt ve üst kısmında bağımsız iki ince segman olmak üzere üç kısımdan oluşmaktadır. Şekil Bir motora ait piston, pim ve segmanlar Yapım Özellikleri Segmanlar, dökme demir ve alaşım çeliğinden yapılır. Her iki malzemenin de sürtünmeye, basınca ve sıcaklığa karşı dayanımı yüksektir. Yeni motorlarda segmanlar, silindirlerine belirli süre çalıştıktan sonra alışırlar. Bu devreye alışma veya rodaj devresi denir ve bin km sürer. Rodaj devresini kısaltmak için, segman yüzeyleri; kalay, krom, nikel gibi maddelerle kaplanır. Özellikle, ateş segmanı adı verilen birinci kompresyon segmanının, krom ve molibdenle kaplanarak daha uzun ömürlü olması sağlanır. Segmanlar, silindir içinde dışa açılarak silindir yüzeyine belirli bir kuvvetle basarlar. Bu basınca, segman çevre basıncı denir. Segman çevre basıncı gereğinden az olursa, silindir yüzeyindeki yağı yeterince sıyıramaz. Sonuçta motorun yağ yakmasına ve motor gücünün düşmesine sebep olur. Segman çevre basıncı gereğinden fazla olursa, silindir yüzeyindeki yağın tamamına yakın kısmını sıyırır. Normal yağlanamayan silindir ve segmanlar kısa zaman içinde aşınırlar. Segmanlar ile İlgili Terimler: 1-Segman yüzeyi: Segmanın silindire sürtünen yüzeyidir. 2-Segman genişliği:segman yüzeyinin kalınlığıdır. 3-Segman ağzı: Segmanın kesik olan uçlarıdır. 4-Segman ağız aralığı: Segman silindire takıldıktan sonra, ağızlardaki açıklık miktarıdır. 45

46 Kompresyon Segmanları Kompresyon segmanlar, piston ile silindir arasında sızdırmazlığı sağlar. Bu sızdırmazlık, motorun tüm çalışma zamanlarında silindirdeki gaz ve motor yağı içindir. Yağ segmanının silindir yüzeyinde bıraktığı yağın fazlasını sıyırır. Sıyrılan yağın yanma odasına geçerek yanmasını önler Ayrıca silindir yüzeyinden sıyrılan bu yağ, segman yuvalarına dolarak, kompresyon kaçağına karşı sıvı conta gibi görev yapar. Pistonların soğutulması da kompresyon segmanlarının görevidir. Kompresyon segmanları, piston ile silindir arasında ısı iletimi için bir köprüdür. Pistonların üzerinde biriken ısı, özellikle kompresyon segmanlar üzerinden geçerek silindir bloğuna ulaşır. Segmanların silindire teması, hem kendi çevre basıncıyla ve hem de silindirdeki gaz basıncının etkisiyle olur. Silindirdeki gaz basıncı, segman yan yüzeylerine basarak, yuvasına tam oturmasını ve iç tarafından basarak, silindire daha güçlü temas etmesini sağlar. Şekil 2.31 de segman kesiti ve yuvasındaki boşluklar gösterilmiştir. Şekil Segman yuvası ve segman boşlukları Yağ Segmanları Silindirler, kol yataklarından savrulan ve bazı motorlarda hem kol yataklarından savrulan ve hem de piston kolu üzerinde bulunan yağ püskürtme deliğinden fışkıran yağla yağlanır. Yeni nesil motorlarda biyel kolu kenarlarında silindirleri yağlamak için açılan kanallar yoktur. Bu motorların kursu kısa olduğundan biyel başı arasından sızan yağın silindir yüzeyine dönme esnasında savrulmasıyla silindirlerin yağlanması sağlanır. Yağ segmanları, silindir yüzeyinde belirli yerlerde bulunan yağı, tüm yüzeye yayarak ince bir yağ filmi oluşturup, fazlasını kartere sıyırır. Yağ segmanları dökme demirden ve çelikten yapılır. Dökme demir yağ segmanların üzerinde delik veya kanallar bulunur. Bunlara, yağ deliği veya kanalı denir. Segmanın silindir yüzeyinden sıyırdığı yağ bu deliklerden geçerek kolaylıkla kartere döner. Çizelge 2.6 da segman kesitleri, kısa gösterimleri ve bunların tanımları verilmiştir. Çizelgede segmanın pistona takılırken hangi kısmının üst (top) geleceği belirtilmektedir. Segmanlar takılırken bu hususlar göz önünde bulundurulmalıdır. Krom Kaplama Elektroliz yoluyla yapılan çevresel sert krom kaplama aşınma ve kazınmaya karşı son derece mukavimdir. Bu kaplama kaplanmam iş segmanlara göre üstünlük sağlar. Silindir yüzey aşınmasını yarı yarıya azalttığı gibi segmanların aşınmasını da kromlanmamış segmanlara göre %30 düzeylerinde azaltmaktadır. Fosfat Kaplama Fosfatlama segmanların alışmasını hızlandırmak ve iyileştirmek için yapılır. Yüzeyleri koruyup paslanmayı önler. 46

47 Çizelge 2.6. Segman kesitlerine göre gösterimleri ve takılış biçimleri Kesitler Tipler ve sembolleri Tanımlar IF İç kenar pahı (üst yüz) IFU İç kenar pahı (alt yüz) IW İç kenar faturası (üst yüz) IWU İç kenar faturası (alt yüz) Segman takımları çeşitli miktarlarda aşınmış içten yanmalı motorların yenilenmelerinde piston kanallarında değişiklik yapmadan kullanılmaya uygundur. Segmanlar takılmadan önce piston kanallarındaki karbon kalıntılarının ve yağ deliklerinin temizlenmesi gereklidir. Segman takımlarının kullanılabileceği silindir aşınma sınırları aşağıdaki gibidir: Benzin motorları: Çapta azami 0.1 mm. Dizel motorları: Çapta azami 0.15mm. "Top" damgası olan segmanlarda damgalı yüzey piston tepesine doğru bakacak şekilde kanallara takılmalıdır. Yeni segman takılarak tamir edilen motorların kilometre kadar bir alıştırma (Rodaj) devresine tabi tutulmalıdır. Bu dönemde motoru yüksek güçlerde kullanmaktan kaçınmalıdır. Çizelge 2.7 de ise segman çeşitleri ve bunların takılması sırasında hangi kısımlarının üst (top) tarafa geleceği gösterilmiştir. Çizelgeden de anlaşılacağı gibi bazı segmanlarda hangi yüzeyin üst tarafa geleceği önemli olmayıp, her iki türlü de takılabilirler. 47

48 Çizelge 2.7. Segman türleri Kesitler Tanımlar Kesitler Tanımlar Dikdörtgen segman Konik segman Az konik segman Tek taraflı trapez segman Çift taraflı trapez segman Çift taraflı konik trapez segman Burunlu sıyırıcı segman Burunlu sıyırıcı konik segman Yarıklı yağ segmanı Kenarı pahlı yağ kontrol segmanı Çift pahlı yağ kontrol segmanı Spiral yaylı yarıklı yağ sıyırıcı segman Spiral yaylı kenarı yaylı yağ kontrol segmanı Spiral yaylı çift pahlı yağ kontrol segmanı Şekil 2.32 de ise düz, eğik ve bindirmeli olmak üzere segman ağzı birleşme şekilleri görülmektedir. Günümüzde en yaygın kullanılan segman ağzı düz olandır. Şekil Segman ağzı birleşme şekilleri Biyel Kolu Biyel kolları pistonu, piston pimi aracılığı ile krank mili kol muylusuna bağlar. Biyel kolları: Piston kuvvetini krank miline aktarır. Krank milinde bir döndürme momenti oluşturur. Pistonun doğrusal hareketini krank milinde dairesel harekete dönüştürür. Biyel kolunu oluşturan kısımlar Biyel başı: Biyelin baş kısmında piston pimi yataklanır. Biyel ayağı ve biyel yatak kepi: Biyel ayağı ve biyel yatak kepi biyel yatağını oluşturur. Biyel kepi uzama (gergi) cıvataları ile bağlanır. Bu cıvatalar biyel kepini merkezler. 48

49 Biyel kolu yüksek oranda ve sürekli değişen zorlamalar altında çalışır. Biyel kolu, biyel başındaki pistonun doğrusal hareketini biyel ayağına krank mili dairesel hareketi olarak iletir. Piston biyel kolu bağlantısı üç türlü olmaktadır: a) Piston pimi, pistonda sıkı- biyelde serbest, b) Piston pimi, biyelde sıkı-pistonda serbest, c) Piston pimi, piston ve biyelin her ikisinde de serbest olmaktadır. Şekil Biyel kolları (solda I, sağda H profilli) Biyel (piston) kolları genellikle çelik alaşımlarından, iş zamanında oluşan itme kuvvetini eğilip burulmadan taşıyabilecek, çalışma koşullarına uyum sağlayabilecek kadar kuvvetli bir yapıda ve aynı zamanda yataklar üzerine binen merkezkaç ve atalet kuvvetlerinin gereğinden fazla olmaması için mümkün olduğu kadar hafif olacak şekilde presle dövülerek yapılırlar. Biyellerin yapımında yaygın olarak Siemens-Martin çelikleri kullanılmaktadır. Bazen, orta değerde karbon yüzdeli alaşım çeliklerinden de yararlanılır. Bu çeliklere ısıl işlem uygulanarak yüzeyleri sertleştirilir. Böylece malzeme yorulmasının en aza indirilmesi amaçlanır. Yapımların da hangi tür çelik kullanılırsa kullanılsın, biyeller dövme işlemi uygulanarak imal edilirler. Külbitor ve Külbitor Mili Külbitör mekanizması: Kam mili aldığı hareket ile supapları açar. Külbitör tertibatı, külbitör manivelaları, külbitör mili, külbitör yaylarından meydana gelir. Külbitör manivelaları, dökme demirden, dökülerek veya çelik saçtan preslenerek yapılır Bazı külbitör manivelaları üzerinde supap ayarı yapmak için, ayar vidası bulunur. Külbitör yayları, külbitör manivelaların çalışırken mil üzerinde gezmesini önler. Şekil Külbitör mekanizması ve külbitör manivelaları 49

50 Külbitör mili, alaşım çeliğinden yapılır. Yüzeyi sertleştirilerek taşlanır. Milin içi boşaltılarak, her iki başı tapa ile kapatılır ve ana yağ kanalına irtibatlandırılır. Mil üzerinde her külbitör manivelası için bir yağ deliği bulunur. Milin içindeki yağ, bu deliklerden çıkarak külbitör yataklanır ve diğer parçalar yağlar. Manifoldlar 1-Emme manifoldları karbüratörlü benzin motorlarında karbüratörden gelen benzin hava karışımının, dizel motorlarında ve enjeksiyonlu benzin motorlarında ise havanın silindire ulaşmasını sağlar. 2-Egzoz manifoldları ise yanma sonucu oluşan egzoz gazlarının egzoz borusuna geçmesini sağlar. Şekil Egzoz ve emme manifoldları Yapım Özellikleri Egzoz manifoldları dökme demir, emme manifodları ise hem dökme demir hem de alüminyum alaşımından yapılır. Manifoldlardan beklenen en önemli özellik gaz akışına engel olmayacak biçimde imal edilmeleridir. Bu amaçla keskin köşeli olmamalı ve özellikle emme manifoldlarının iç yüzeyleri pürüzsüz olmalıdır. Motor bağlantı yüzeyleri düzgün olması için taşlanır. Sızdırmazlık sağlamak amacıyla manifold contası ile birlikte motora bağlanır. Manifold contaları, ısıya dayanıklı klingırit ve benzeri malzemelerden yapılır. Son yıllarda işleme kolaylığı ve hafif olmaları nedeniyle kompozit malzemelerden oluşan emme manifoldları yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu manifoldlar imalat kolaylığı ve iç yüzeylerinde düzgün yüzey elde edilmelerinden dolayı hava akışı esnasında büyük avantaj sağlayarak volümetrik verimin artmasını da sağlamaktadırlar. Karbüratörlü motorlarda kullanılan emme manifoldu üzerindeki karbüratör bağlantı yüzeyi düzgün olması için taşlanır. Enjeksiyonlu motorların enjektörleri de emme manifoldu üzerine yerleştirilmektedir. Bazı emme manifoldlarında, sıcak su dolaşma kanalları, bazı egzoz manifoldlarında ise emme manifoldunun çevresini ısıtan ısı odası ısı kontrol supabı bulunur. Silindirler ve Gömlekler Silindirler, silindir kapağı ile birlikte yanma odalarını oluşturur, yanma basıncını karşılar, pistona yataklık yapar, yanma ısısının soğutma suyuna geçişini sağlar. Şekil 2.36 da benzin ve dizel motorlarında kullanılan yaş ve kuru gömlekler görülmektedir. Bazı motor silindirleri bloğa sonradan takılırlar ve soğutma suyu ile doğrudan temas halindedirler. Yaş gömlekler genellikle ağır hizmet gören dizel motorlarında kullanılırlar. Yaş gömlekler yerine takılırken blok içerisinde oturacağı flanşlar iyice temizlenmelidir. Su sızıntılarını önlemek için yaş gömleklerin takılması esnasında lastik contalar kullanılır. 50

51 Şekil Yaş ve kuru gömlekler Kuru gömlekte ise gömlek ile motor soğutma suyu temas etmez. Kuru motor gömleklerinin aşınması durumunda üst çapta standart seri pistonlara göre yenileştirilir. Bazı durumlarda silindirlerin en üst çapa tornalanmaları bile yeterli olmayabilir. Bu durumda silindirler tornalanarak gömlek geçirilir. Gömlek takılması durumunda, etkili bir soğutma sağlamak amacıyla gömleğin dış kısmının silindirlere tam olarak temas etmesi sağlanmalıdır. Bunu sağlamak amacıyla gömleğin dış kısmı hassas olarak işlenir ve silindir çapından 0,03-0,05 mm (0,0012-0,002 inç) büyük yapılır. Pres ile yerine sıkı olarak takılır. Bu gömlek takma işlemleri genellikle günümüzde büyük motorlarda yapılmaktadır. Karter Karter, motorun ait kısmını örterek; toz toprak, yağmur, çamur gibi yabancı maddelerin motorun içine girmesini önler. Bunun yanı sıra motor yağına depoluk eder ve motor yağının soğumasını sağlar. Yapım Özellikleri: Karter, çoğunlukla preslenerek şekillendirilmiş çelik saçtan yapılır. Bunun dışında, alüminyum alaşımı ve dökme demirden dökülerek yapılan karterler de vardır. Karterler şekil yönünden, düz ve boğazlı olarak iki çeşittir. Karter, cıvatalarla motor bloğuna bağlanır. Sızdırmazlığı sağlamak için arasına; mantar, conta kartonu, yağa dayanıklı lâstikten yapılmış karter contası konur. Contasız karterlere de sıvı conta sürülür. Bazı karterlerin içinde, yağın çalkalanmasını en aza indirmek için ara bölmeler (deflektör) bulunur. Her karterde motor yağının boşaltılması için boşaltma tapası vardır. Bazı boşaltma tapalan üzerinde mıknatıs bulunur. Bunun görevi dibe çöken metal talaşlarını üzerinde tutarak, yağın içinde yüzmesini önlemektir. 51

52 Şekil Karter Supaplar Supap, supap tablası ve supap sapından oluşur. Supap sapının kısmında, supap tablasını tutan supap tırnaklarının oturduğu yuva vardır. Supap yay tablası, supap yayının kapatma kuvvetini supap tırnakları aracılığıyla supaba iletir. Şekil Supaplar ve mekanizmaya ait diğer parçalar Supap yayının görevi supabın hızlı ve basınçlı bir şekilde kapanmasını sağlamaktır. Supap dış yayının kırıldıktan sonra silindir içine düşmesini engellemek yada erken ortaya çıkan supap titreşimini önlemek için genellikle iki supap yayı kullanılır. Supap kılavuzu, supaba yataklık yapar ve ısıyı silindir kapağına iletirler. Gri döküm silindir kapaklarında supaplar direk olarak silindir kapağındaki yuvalarına otururlar. 52

53 Alüminyum alaşımından üretilmiş silindir kapaklarında özel demir dökümden veya bakır-kalay (Cu- Sn) alaşımından, yapılmış değiştirilebilir bir supap kılavuzu silindir kapağına preslenir. Supap mili sızdırmazlıkları (conta) yüksek oranda yağ kaybını önler. Gri dökümlerde supap yuvası direkt olarak işlenir. Hafif metal silindir kapaklarında supap yuvalarını oluşturan bagalar özel döküm demirden veya Cr-Mn çelikten yapılarak yuvaya preslenir veya sıkıştırılırlar. Şekil 2.39 da montaj edilmiş bir supabın şematik resmi görülmektedir. Supapların soğutulması Şekil Supabın montaj resmi. Supaplar yanma esnasında çok yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktadır. Supaplar oturma yüzeyleri ve supap saplarından ısılarını vererek soğumaktadırlar. Supaplar oturma yüzeyinden periyodik açılmakapanma süreci nedeniyle yeterli düzeyde soğuyamazlar. Emme supabı silindire karışım girişi esnasında da giren soğuk dolgu tarafından soğutulmaktadır. Egzoz supapları çıkan karışımın yüksek sıcaklıkta olması nedeniyle çok daha yüksek sıcaklıkta çalışır ve soğutulması daha zordur. Özellikle ağır hizmet tipi araçlarda egzoz supapları özel olarak soğutulmaktadır. Bu tip supapların içi boşaltılır. İçerisine kristalize sodyum doldurulur. Kristalize sodyum 98 C de erir. Böylece çalışma sıcaklığında sodyum sıvı halde bulunur. Çalışma esnasında sıvı sodyum sıcak bölgelere savrulur. Sıvı sodyum supap sapı içerisinde hareket ederken sıcak bölgeden ısıyı alır ve supap sapından supap kılavuzu yardımıyla silindir kapağına ve oradan soğutma suyuna verir. Şekil 2.40 ta sodyum ile soğutulan bir supap görülmektedir. Şekil Sodyum ile soğutulan bir supap 53

54 Supap Yerleşim Düzeni Günümüzde benzin ve dizel motorlarının tamamında i-tipi supap düzenlemesi kullanılmaktadır. Bu düzenlemede hem emme hem de egzoz supapları silindir kapağındadır. Günümüzde bir silindire ait iki emme ve iki egzoz supabı kullanımı çok yaygındır. Bazı motorlarda bir silindire ait iki emme bir egzoz supabı, bazılarında ise üç emme, iki egzoz supabı düzenlemeleri mevcuttur. Bu motorlarda emme supapları için ayrı, emme supapları için ayrı bir kam mili kullanılmaktadır. Şekil 41 de i-tipi, hidrolik supap iticisi kullanılan bir motor görülmektedir. Şekil 2.42 de üç, Şekil 2.43 te ise beş supaplı sistem görülmektedir. Şekil İ-tipi hidrolik iticili her silindire iki emme ve iki egzoz supabı kullanılan bir supap sistemi Şekil Üç supap düzenlemesi (iki emme supabı, bir egzoz supabı) Şekil Beş supaplı motor düzenlemesi 54

55 Supap Boşluğu Motor supap düzeneğini oluşturan tüm parçalar çalışma sıcaklığından dolayı genleşir ve uzunlukları değişir. Diğer başka bir uzunluk değişimi ise aşınmayla ortaya çıkar. Bu uzunluk değişimleri: Supap boşluğu veya, Hidrolik boşluk dengeleme elemanları ile giderilerek, her türlü işletim durumunda emniyetli bir kapanma sağlanmış olur. Supap Boşluğu ile Kumanda Supabın sıcak durumda kusursuz bir şekilde kapanması için, aktarma parçalarının arasında belirli ölçüde bir boşluk olması öngörülmüştür. Burada silindir kapağı ve silindir bloğu sıcaklığın etkisiyle genleştiklerinden, supabın tasarımına göre supap boşluğunda bir artma veya azalma olur. Çeşitli supap mekanizmalarındaki supap boşlukları Şekil 2.44 te görülmektedir. Genel olarak supap boşluğu hakkında bir değer vermek gerekirse: Emme Supabı: 0,1-0,25mm, Egzoz Supabı: 0,1-0,4 mm aralığında denilebilir. Hidrolik supap iticilerinin çalışması Şekil Supap boşluklarının gösterilmesi Supap kapalı olduğu zaman motorun yağ pompasından asılan yağ, itici gövdesi ile plancır içindeki yağ deliklerinden basınçla geçerek hidrolik supap iticisinin içine girer. Plancır içinin üst tarafından giren yağ, plancırın alt tarafındaki, plancır kontrol supabına etki eder. Bu kuvvet etkisi ile kontrol supabını açar. Bu durumda yağ, kontrol supabından geçer ve plancırın alt tarafındaki basınç odasına dolar. Böylece itici plancırı, yukarı doğru iterler. Plancır itici çubuğu supap sapı veya külbitör manivelası ile temas edinceye kadar yukarı doğru yükselir. Bunun sonucu sistem içindeki boşluklar kaldırılmış olur. Bundan sonra kam çıkıntısı dönüp, çıkıntı itici gövdesi altına geldiği zaman, iticiyi yukarıya kaldırır. Supap boşluğu olmadığından itici gürültüsü veya supap sesi duyulmaz. İtici yükseldiğinde basınç odasında bulunan yağın basıncı birden bire yükselir ve bu sebeple kontrol supabı kapanır. Basınç odasındaki yağ her tarafa etki ederek iticinin bir bütün olarak çalışmasını sağlar.iticinin topluca hareketi, motor supabının açılmasına sebep olur. Sonra kam çıkıntısı iticinin altından ayrıldığında supap yayının basıncı ile supap kapanır ve iticiyi aşağı doğru indirir. Plancırın altındaki basınç odasında, yağın basıncı azalır ve kontrol supabı açılır. Motor yağlama sistemindeki yağ, tekrar etki ederek basınç odasından sızan yağların yerini doldurur. Az miktarda yağ, kontrol supabından ve itici gövdesi ile plancır arasından sızabilir. Bu sızıntının yerine yağ dolduğunda itici yuvası, supap sapına veya külbitör manivelasına temas edinceye kadar plancır yukarıya doğru kalkar ve böylece supap sistemi içindeki herhangi bir boşluğu ortadan kaldırır. Şekil 2.45 te hidrolik supap iticisinin çalışması, Şekil 2.46 da ise şematik resmi görülmektedir. 55

56 Şekil Hidrolik iticinin çalışması Şekil Hidrolik iticinin parçaları ve Şematik görünümü Supapların kam mekanizması ile değil, manyetik alan tesiri ile açılması sağlanmaktadır. Supabın kapanması yine yay ile olmaktadır. Supap sapını arka kısmında bulunan bobinden akım geçtiğinde manyetik alan oluşur ve manyetik alanın tesiri ile supap açılır. Akım kesildiğinde ise yay supabı kapatır. Şekil 2.47 de bir manyetik supap sistemi görülmektedir. 56

57 Şekil Manyetik supap mekanizması. Supap Zamanlaması Motorda supap mekanizması ile gaz değişimi kontrol edilmektedir: Taze dolgunun (hava veya hava-yakıt karışımı) silindire doluş başlangıcı ve sonu emme supabı aracılığıyla olur. İş zamanı sonunda yanmış gazlar egzoz supabı aracılığıyla silindirden dışarı atılır. Motor zaman ayar sistemi aşağıdaki elemanlardan oluşur: Supap ve bağlantı elemanları Supap kumanda elemanları Kam mili Motorlarda supap zamanlaması krank milinden başlanmak sureti ile birtakım mekanizma ve kumanda elemanları yardımıyla olmaktadır. Motorlardaki teknolojik gelişmeler ile birlikte supap ekanizmalarıda da çeşitli değişiklikler meydana gelmiştir. Kumanda mekanizmaları L, İ, F ve T tipi olmak üzere sınıflandırılmıştır. Şekil 2.48 de L,İ,F ve T tipi supap kumanda mekanizmaları görülmektedir. Kara taşıtlarında kullanılan motorlarda genellikle İ tipi supap kumanda mekanizmaları kullanılmaktadır. İ tipi mekanizmanın esası emme ve egzoz supaplarının silindir kapağına yerleştirilmesi olmasına rağmen kumanda sistemleri imalatçı firmaların tercihlerine göre değişiklik göstermektedir. Şekil da üstten çift kamllı (DOHC) supap mekanizması ve Şekil 2.50 de ise kam mili motor bloğunda bulunan bir İ tipi supap mekanizma uygulaması görülmektedir. 57

58 Şekil L, İ, F ve T tipi supap kumanda mekanizmaları Şekil Üstten çift kamlı supap mekanizması. 58

59 Kam milinin döndürülmesi: Kam milleri hareketini krank milinden alır ve krank milinin iki devir dönmesine karşılık kam mili bir devir döner. Kam milinin döndürülmesi çeşitli şekillerde olabilir. Eğer kam mili motor gövdesinde ise dişliler yardımı ile krank milinin hareketi kam miline aktarılır. Bu mesafede dişli konulmayacak kadar büyük ise zincir yardımı ile krank milinin hareketi kam miline aktarılır. Şekil 2.49 ve 2.50 de böyle iki sistem görülmektedir. Kam mili motor silindir kapağına yuvalandırılmış ise krank milinin hareketi kam miline triger kayışı yada bir zincir yardımıyla iletilir. Şekil 35 te hareketin zincir ile iletildiği bir mekanizma görülmektedir (DOHC Double Over Head Cam shaft). Yeni tip motorlarda supabın açılıp kapanma zamanlarını değiştiren mekanizmalarda bulunmaktadır. Bu mekanizmalar değişken supap zamanlaması (Variable Valve Timing; VVT) olarak bilinmektedir. Şekil 2.50.İ-tip supap sistemi (kam mili motor bloğunda) Şekil 2.51 de zincir ve dişli ile hareket veren iki sistem görülmektedir. Zincir ile hareket ileten sistemlerde gürültüyü azaltmak için ve zincir gergi mekanizmaları kullanılmaktadır. Gergi mekanizmaları üzerinde zincirin sessiz hareketi için kompozit malzemelerden oluşturulmuş yataklar vardır. Triger kayışı ile hareket iletimi daha sessiz olmaktadır (Şekil 2.51). Triger kayışları iplik takviyeli kauçuktan yapılırlar. Belirli periyotlarda değiştirilmeleri gerekir. Gergin tutulması için gergi rulmanları kullanılmaktadır. 59

60 Supapların Yenileştirilmesi Şekil V tipi bir motora ait üstten supaplı bir kam mekanizması Supaplar zamanında açılıp kapanmak suretiyle yanma odasına karışımın alınmasını veya yanmış gazların atılmasını sağlayan ve zor şartlarda çalışan motorun önemli parçalarıdır. Supaplar zor şartlar altında çalışırlar ve bundan dolayı aşınma, eğilme ve supap sapında burkulmalar meydana gelir. Yüksek devir, yanma odasında supapların soğutulmasını zorlaştırmaktadır. Supapların çalışmalarını etkileyen en önemli hususlardan biri karbon birikintileridir. Karbon, karışımın yanmasında doğan bir yan ürün olup motorun verimli çalışmasını önleyen hususlardandır. Çıplak malzeme iyi bir ısı iletimi sağlayabildiği halde üzeri karbonla kaplanmış yanma odası daha sıcak kalacak ve supaplarda bundan etkilenecektir ayrıca karbon zerrelerinin oturma yüzeyi arasında kalması durumunda ise supap yerine oturamaz ve kompresyon kaçaklarına sebep olur. Özellikle egzoz supapları yüksek sıcaklıktan dolayı çarpılma, yanma, karıncalanma ve eksantrik aşınmanın doğurduğu kötü şartlara maruzdur. Bilhassa egzoz supabı yanmış gazların silindiri terk ederken bu supabı süpürerek geçmesi, yanmanın supap açıkken de devam etmesi, zaten çok kısa bir süre oturma yüzeyine temas edebilen bu supabın aşırı ısınmasına neden olur. Yüksek sıcaklık motor parçalarının dayanımının azalmasına neden olur. Bu nedenle supapların temiz kalabilmesi ve karbon birikintilerinin olmaması için tedbirler almak gerekir. Emme supapları için sıcaklık pek o kadar yüksek derecelerde olmayacaktır. Çünkü bu supaplar emme zamanında taze ve soğuk hava ile soğurlar. Yanmakta olan gazların bu supabı süpürerek geçmeleri de söz konusu değildir. Supap Arızalarının Belirlenmesi 1- Motorda yağ yakma artar.bilhassa üstten supaplı motorlarda bu durum barizdir. 2- Yağ yakan motorlarda egzoz dumanı mavi olur. 3- Başta kompresyon kaçağı olmak üzere motor verimleri düşer. 4- Motor gürültülü çalışır. 5- Kaçıran supaplar silindirle arasında güç dengesini sağlayamaz ve rölantide düzensiz çalışma meydana gelir. 60

61 6- Emme supabının karışımı manifolda geri kaçırma olayı meydana getirir. 7- Kaçıran, sızdıran yada tutukluk yapan supaplar yakıtın kaçırılması nedeniyle susturucu da yanmalara neden olur. Yataklar Yatakları, içerisinde dönen mili gerekli konumda tutarak dönüşümünü sağlayan, üzerine gelen yükleri karşılayan, muylulardan önce ve daha çabuk aşınarak onların kullanım süresini uzatan, kusinet içine yumuşak metal yapıştırılarak oluşturulan hassas işlenmiş değiştirilebilir motor parçalarıdır. Motorlarda krank mili, kam mili, külbitör manivelası başta olmak üzere birçok kısımda yatak veya burç kullanılmaktadır. Krank mili ana ve kol yatakları iki parçalı yapılmaktadır. Kam mili yatakları ve burçlar ise genellikle tek parçalı yapılmaktadır. Bu tip yataklara değiştirilebilir yataklar da denmektedir. Krank mili yatakları yanmanın oluşturduğu kuvvetlerin değişik etkilerine dayanabilmeli, uzun ömürlü olmalı, sık sık arıza yapmamalı, muyluları çabuk aşınma ve bozulmadan korumalı, ayrıca milin serbest ve sessizce dönüşünü sağlamalıdır. Yataklar, kusinet ve metal olmak üzere iki kısımdan oluşur. Kusinetler, genellikle çelik yada bronzdan yapılır. İnce bir tabaka yumuşak yatak malzemesi kusinetlerin üzerine sıvanır. Yatak metali, yataklardan beklenen tüm özellikleri karşılayacak tek metal bulunmadığından, çeşitli elementlerin birleşiminden oluşan bir alaşımdır. Yatak malzemesi genellikle kurşun, kalay, bakır, antimon ve benzeri metallerin karışımıdır. Yatakların malzemeleri üretici firmalara göre değişiklik gösterebilmektedir. Bir başka yatak malzemesi kurşun, kalay, cıva, kalsiyum ve alüminyumdur. Bazı yataklar bakır, antimon ve kalay; gümüş, bakır ve kadmiyum; bakır, kurşun ve gümüş alaşımlarından yapılabilir. Gerçekte yatak malzemesi kendisinden beklenenleri karşılayacak uygun metallerin bir alaşımıdır. Esas itibariyle yatak içerisinde bulunan her malzeme yatağa farklı bir özellik kazandırmaktadır. Malzemeler motorun türüne ve çalışma şartlarına göre seçilir. Motor yataklarının yağlanması: Motor yatakları yağlama sisteminden gelen basınçlı yağ ile yağlanmaktadır. Yataklar üzerinde bulunan yağ kanalları ana yağ kanalından gelen yağ ile beslenir. Yatak üzerinde yağlama görevini gören yağ buradan dışa doğru hareket eder ve yatağın kenarından dışa akar. Yatak içerisinden geçen yağ, yağ filmi denen bir tabaka oluşturmaktadır. İlk görevi olarak yağ, yatak içerisinden geçen yağ oluşturduğu film tabakası ile metalin metale sürtünmesini önler. İkinci olarak, metal metale sürtünmediği için yağ yatakların ısınmasını da önlenmiş olur. Yağ yatağın karşılıklı yüzeylerinden geçerken yatakta ve milde meydana gelen ısıyı aldığı için sıcaklığı artar, yatağın ve milin düşük sıcaklıkta kalmasını sağlar. Yağın üçüncü görevi de yıkamadır, yatak içerisinden geçerken mil ve yatak üzerindeki metal parçacıkları ve diğer maddeleri alarak kartere taşır. Daha sonra yağ filtreden geçerken içerisinde bulunan yabancı maddeler filtrede tutulur. Yataktan dışa akan yağ etrafa doğru savrulur ve karterin içerisine dökülür. Krank milinin dönüşü sırasında biyel kolundan ve krank milinden savrulan yağ kısa kurslu motorlarda silindirlerin yağlanmasını da sağlar. Son yıllarda bazı motorlarda silindirlerin yağlanması için biyel kollarında yağ püskürtme kanalı bulunmamakta ve silindirler, pistonlar ve segmanlar yağın savrulması ile yağlanmaktadır. Yağ akışı her zaman içeriden dışa doğru olmaktadır. Bu nedenle her zaman yatak muyludan biraz daha küçük yapılmaktadır. Aradaki boşluğa yağ boşluğu denir. Boşluk fazla olduğunda yağın yataktan dışa akışı hızlanır. Yağ boşluğu motor, mil ve yatak tipine göre farklı değerler alabilir. Ortama bir değer verilecek olursa yatak ile mil asındaki yağ boşluğu 0,04 mm (0,0015 inç) alınabilir. Yatak ile mil arasındaki boşlu 0,08 mm ye yükseldiğinde yatak arasından akan yağ beş kat, 0,15 mm boşlukta ise 25 kat artmaktadır. Diğer taraftan muylu ile yatak arasında yağ boşluğu yeterli değilse, yani yatak boşluğu az ise yatak üzerinde yağ filmi yeterli kalınlıkta olmaz. Bu nedenle yağ filmi metal metale teması önleyemez ve kısa sürede yataklar bozulur. Aynı zamanda yatak kenarından savrularak diğer parçaların yağlanmasını sağlayan yağ miktarı azalacağından silindirler, pistonlar, segmanlar ve diğer motor parçaları da tam olarak yağlanamayacaktır. Şekil 2.52 de çeşitli motor yatakları görülmektedir. 61

62 Şekil Çeşitli Motor Yatakları Yataklardan istenilen özellikler: Yataklar motorun çalışması sırasında oluşan değişik yüklere karşı arıza dayanacak özellikte olmalıdır. Bu edenle yataklarda aşağıda belirtilen özelliklerin olması gerekir: Yük taşıma kapasitesi: Günümüzde malzeme teknolojisi ve motor teknolojilerindeki gelişmelerin sonucu olarak sıkıştırma oranları önemli ölçüde artmıştır. Yüksek sıkıştırma oranına sahip motorların yanma sonu basıncı da yüksek olmaktadır. Bu sayede motor boyutları değişmeden güçlerinde önemli artışlar meydana gelmiştir. Biyel yataklarına gelen yükler günümüzde kg/cm 2, bazı ağır iş makinelerinde ise kg/cm 2 civarındadır, yataklar bu yükleri karşılayacak kapasitede olmalıdır. Yorgunluğa dayanma: Sürekli yük değişimi yatakların kusinet kısımlarının yorularak çatlamasına sebep olabilmektedir. Yumuşaklık özelliği: Motor içerisine hava filtresi, yağ filtresi ve süzgeçlerden geçen toz ve parçacıklar girebilir. Bu parçacıklar yağlama yağı ile birlikte muylu ile yatak arasına gidebilir. Yatak yumuşaklık özelliğiyle muylu ile arasına giren sert parçacıkların içerisine gömülmesine müsaade ederek muylu yüzeylerinin çizilmesini ve aşınmasını önlemelidir. Korozyona dayanma özelliği: Motorun çalışması sırasında ve yanma olaylarının sonucu olarak motor yağı içerisinde asitler görülebilir. Yağdaki asit yatak malzemesi göre çeşitli etkiler göstererek yatak malzemesinin açılmasına sebep olabilir. Yatak malzemesi bu etkilere dayanıklı olmalıdır. Aşıntıya dayanma özelliği: Yatak malzemesi gelen yükleri karşılarken hızlı aşınmamalıdır. Uzun süre özelliğini koruyarak çalışabilmelidir. 62

63 Contalar Contalar, genellikle motorlarda ve hidrolik sistemlerde, bloklar arasında statik sızdırmazlık sağlarlar. Conta malzemeleri kullanıldıkları yerin çalışma şartlarına göre değişir. Conta ve keçeler sıvıların ve gazların motordan sızmalarını önlemek için kullanılır (yağ, yakıt, antifriz,yakıt buharı, egzoz, v.s.). Silindir kapağı soğutma sistemindeki suyu ve yanma basıncını aynı anda içinde tutmalıdır. Çelik, bakır ve asbestten yapılmış contalar silindir kapağı ve motor bloğu arasında kullanılır. Motor ısıma ve soğuma ile genleşip, büzüldüğü için birleşme yerlerinden sızıntı ve kaçaklar meydana gelebilir. Bunun için contalar yumuşak ve genişleme ve büzülmeyi karşılayacak kadar esnek olmalıdır. Ayrıca birleşim noktalarındaki her tür düzensiz yüzeyin farklılığını da karşılamaları gerekir. Şekil 2.53 te bir motorda kullanılan contalar ve kullanıldıkları bölgeler görülmektedir. Contaların ve takıldıklarında temas ettikleri yüzeylerin şu şartlara sahip olması gerekir: Temiz, Yağsız, Düz, Temiz. Contalar, takarken ambalajından çıkarılmalı ve üst (top) yazıları yukarıya bakmalıdır. Takılacakları yerde kasıntıya yol açmayacak biçimde yerleştirilmelidir. Silindir kapak contaları takılmadan önce cıvatalarının değiştirilmesi tavsiye edilir. Cıvatalar kataloglarında belirtilen sıraya göre önce verilen tork değerinin yarısına kadar daha sonrada belirtilen tork değerine kadar sıkılır. Şekil Motorda kullanılan contalar 63

64 BÖLÜM 3 YAKIT SİSTEMİ Yakıt sistemi motorun çalışma şartlarına göre motora gerekli hava yakıt karışımını sağlar. Yakıt-hava karışımı motorun üzerindeki yükü karşılamak için belli bir oranda olmalıdır. Yakıt/hava oranı (FAR, Fuel-Air Ratio): Karışımda kullanılan yakıt kütlesinin hava kütlesine oranıdır. Yakıt/hava oranı 1/AFR ye eşittir. m FAR = m yakit hava Stoikiyometrik yanma (Teorik yakıt/hava oranı): Yanma ürünleri içerisinde sadece karbon dioksit, su, azot bulunur. Reaksiyona fazladan giren hiçbir element yoktur, reaksiyon ideal olarak denge halindedir. Tam yanma olarak ta tanımlanır. Benzin için kütlesel stoikiyometrik hava/yakıt oranı yaklaşık olarak 14.7 /1 dir. Modern motor yönetim sistemleri çalışma esnasında normal yol şartlarında ve hafif yüklerde bu oranı sağlamak için çaba gösterirler. Karışımda yakıt/hava oranı 14.7/1 den daha küçükse bu zengin karışım, 14.7/1 den daha büyükse fakir karışım olarak tanımlanır. Hava/Yakıt oranı (AFR, Air-Fuel Ratio): Karışım içerisinde hava kütlesinin yakıt kütlesine oranıdır. Normal emişli motorlarda maksimum güce 12.5/1-13.3/1 AFR aralığında ulaşılmaktadır. m AFR = m hava yakit Hava Fazlalık Katsayısı, HFK (Lamda, λ): Gerçek hava/yakıt oranının stoikiyometrik hava/yakıt oranına oranı olarak tanımlanmaktadır. λ=1 olduğunda stoikyometrik karışım, λ<1 olduğunda karışım zengin, λ>1 olduğunda ise fakir karışım olarak tanımlanmaktadır. AFR λ = AFR gerçek Stoikiyometrik Eşdeğerlilik Oranı (Φ): Stoikiyometrik hava/yakıt oranının gerçek hava yakıt oranına oranı olarak tanımlanmaktadır. Φ=1 stoikiyometrik karışım, Φ>1 olduğunda zengin karışım, Φ<1 olduğunda ise fakir karışım olarak tanımlanır. FAR φ = FAR gerçek stoikiyometrik AFR = AFR stoikiyometrik gerçek Yakıt sistemi; Yakıt deposu ve kapağı, emisyon kontrolleri, yakıt borusu, yakıt filtresi, karbüratör, enjeksiyon sistemi, emme manifoldu ve depodaki yakıt miktarını gösteren yakıt göstergesi ve kontrol sistemlerinden oluşur. Motor Yakıtı: Konvansiyonel motor yakıtları petrolün damıtılmasından elde edilir. Genel motor yakıtları benzin ve motorin olarak adlandırılan dizel yakıtıdır. Uçaklarda bunlardan farklı olarak uçak benzini gemilerde ise fuel oil kullanılmaktadır. Bunun yanında gaz yakıtlar LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı), doğal gaz, alkoller ve bitkisel yağlar da motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılmaktadır. Yakıtlardan istenen özellikler: Uçuculuğu yüksek olmalı ve hava ile homojen karışım teşkil edebilmelidir, Yanma süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır, Motorda güvenli çalışmayı sağlamalıdır, Silindirlerde artık bırakmamalıdır, 64

65 Aşıntıya, korozyona neden olmamalıdır, Zararlı atıklar vermeden tam yanmalıdır, Kolay taşınabilmeli, depo edilebilmeli ve bulunabilmelidir. Ham petrolünün damıtma yolu ile petrol ürünlerinin elde edilmesi işlemine distilasyon denir. Distilasyon ürünleri aşağıda hangi sıcaklık değerleri arasında elde edildiği gösterilmektedir; Ürün Petrol gazları Uçak Benzini Benzin Gazyağı Dizel yakıtı Distilasyon aralığı ( C) 35 e kadar Makine Yağları Artıklar 380 ve yukarısı Motor yakıtı hidrojen ve karbondan meydana gelir. Karışım mevcut oksijenle yanıp içindeki ısı enerjisini mekanik enerjiye çevirmektedir. Sıvı yakıtlar içten yanmalı motorlar için idealdir çünkü ekonomik olarak üretildikleri gibi yüksek ısı değerlerine sahiptirler kolayca nakledilip saklanabilirler. En yaygın örnekleri benzin, gazyağı ve dizel yakıtıdır. Benzinin bir çok avantajları vardır ve buji ateşlemeli içten yanmalı motorlarda en yaygın kullanılan yakıttır. Benzin, ham petrolden elde edilen hidrokarbonların karışımıdır. Rafinerilerde üretildiği gibi kullanılırsa, günümüzün yüksek teknoloji ürünü motorlarında pek çok probleme neden olur. Motorlardan elde edilecek gücün artırılması için gerekli olan yüksek sıkıştırma oranı vuruntuya (kendi kendini ateşlemeye) sebebiyet verir. Vuruntu; gücün düşmesi, motorun zarar görmesi demektir. Vuruntuyu önlemek için benzine kurşun (TEL) katılarak benzinin vuruntu direnci (oktan sayısı) arttırılır. Kurşunun çevre üzerindeki zararlı etkisi nedeniyle oktan sayısı kurşun katılmadan yükseltilmiş kurşunsuz süper benzin üretilmektedir. Son yıllarda, daha düşük emisyonlar, daha ucuz yakıt temini, kolay bulunabilirlik, petrole daha az bağımlılık gibi sebeplerden dolayı alternatif yakıtlara olan ilgi artmaktadır. LPG de uygun fiyatı, gaz yakıt olmasının getirdiği düşük emisyon oranları, yeterli miktarda ve yaygın olarak bulunması nedenleri ile kullanılan bir alternatif yakıttır. LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazları) ham petrol veya türevlerinden elde edilen ve normal şartlarda gaz halinde olan propan (C 3 H 8 ) ve bütanın (C 4 H 10 ) sırasıyla %25-30 ve %70-75 oranlarında karışmasından elde edilen bir yakıttır. İçten yanmalı buji ateşlemeli motorlarda yakıt olarak benzinin yerine kullanılır. Dizel motorlarında yakıt olarak kullanılan motorin de ham petrolden elde edilir. Ham petrolden elde edildiği gibi kullanıldığı taktirde motorun düzgün, uzun ömürlü çalışması sağlayamaz. Dizel motorlarında yakıtın yanma odasına püskürtülür püskürtülmez yanması istenir. Bunu sağlayan da yakıttaki setan sayısıdır. Setan sayısı ne kadar yüksek olur ise motor daha düzgün, gürültüsüz çalışır. Motorinin içinde erimiş halde bulunan parafinler (mumlar) soğukta katılaşarak filtreleri enjeksiyon sistemini tıkar ve motorun çalışmamasına neden olur. Bu durumda "motorin dondu" denir. Bu durumun oluşmasını engellemek için motorine, içindeki erimiş parafinin donma noktasını düşürücü katıklar katılmalıdır. Bu katık sayesinde soğuk havalarda motor marşa basıldığı anda sorunsuz çalışacaktır. Distilasyonda dizel yakıt benzinden sonra ikinci sıradadır. Benzin kadar ucuza mal edilmesine rağmen kullanımı dizel motorlarla sınırlıdır. Oktan Sayısı Benzinin vuruntuya karşı olan direncine "oktan sayısı" ile belirlenir. Yakıtın oktan sayısı yükseldikçe vuruntuya karşı direnci artar. Asfalt tabanlı ham petrolden üretilen benzin parafin tabanlılardan daha az vuruntu yapar. Bütün benzinler bu iki türün karışımından elde edilir. Eğer karışımları kontrol edilmezse kaliteleri değişir. Benzinin motorda vuruntu yapmadan, düzenli bir şekilde yanabilme özelliği oktan sayısı ile belirtilir. Oktan sayısı, laboratuarda tek silindirli sıkıştırma oranı değiştirilebilen bir vuruntu ölçme motoru ile belirlenir. Oktan makinesi ile benzinin vuruntuya olan direnci, bilinen oktan sayısı referans kayıtlarına 65

66 göre hesaplanır. Benzinin vuruntu direncini artırmak için kullanılan yöntemlerden biri benzine kurşun tetra etil yada kurşun tetra metil katılmasıdır. Kurşun tetra-etil benzine tümüyle karışıp tamamıyla buharlaşan bir sıvıdır. Etilen dibromid tetra-etil kurşunun bujilerde ve supaplarda kurşun oksit birikintiler oluşturmasını engeller. Son zamanlarda ise Kurşunlu benzinler gittikçe yerini kurşunsuz benzine bırakmış ve yeni üretilen tüm araçlarda katalitik konverter standart ekipman haline gelmiştir. Kurşunun kanserojen etkisinden dolayı benzinin zincir yapısı değiştirilerek oktan sayısının artırılması son zamanlarda yaygın uygulanan bir yöntemdir. Sıkıştırma oranı arttıkça yakıttan beklenen oktan sayısı ihtiyacı da artmaktadır. Aşağıdaki çizelgede sıkıştırma oranına artışına bağlı oktan sayısı ihtiyacı görülmektedir. Bu tablo oktan sayısı için sadece başlangıç olarak kabul edilmelidir. Oktan ihtiyacını etkileyen önemli diğer faktörler yükseklik (irtifa), ateşleme avansı, sıcaklık gibi sayılabilir. Bu faktörlere bağlı olarak oktan ihtiyacı değişim gösterebilir. Çizelge3.1. Sıkıştırma oranı artışına bağlı olarak oktan sayısı ihtiyacının değişimi Sıkıştırma oranına bağlı minimum oktan sayısı ihtiyacı Sıkıştırma oranı Oktan sayısı 8,2:1 87 8,5:1 89 9,5:1 92 9,7: ,2: ,2: ,5: ,0: ,5:1 106 Vuruntu Yanma işlemi başladıktan sonra alevin önünde kalan ve yanmamış gazlardan oluşan bölge son gaz bölgesi olarak tanımlanmaktadır. Yanma işlemi başladıktan sonra son gaz bölgesinde her hangi bir sebepten dolayı başlayan ikinci bir alev cephesi ile buji kıvılcımı ile başlayan yanmadan kaynaklanan alev cephesinin karşılaşmasıyla ortaya çıkan çekiç-çivi sesine benzer bir ses oluşmaktadır. Buna vuruntu denmektedir. Vuruntunun oluşumu Şekil 3.1 de aşamalar halinde gösterilmektedir. Şekil 3.1 (a) da yanmanın buji tarafından başlatılması, (b) de herhangi bir sebepten dolayı başka bir noktada vuruntu nüvesinin oluşumu ve ikinci yanmanın başlaması, (c) de ise normal alev cephesi ile vuruntulu alev cephesinin karşılaşması ve vuruntu oluşumu görülmektedir. Şekil 3.2 de normal ve vuruntulu yanma şematik olarak görülmektedir. Şekil 3.3 te (a) normal yanma, (b) de hafif vuruntulu, (c) de ise şiddetli vuruntu halinde silindir içi basınç değişimi görülmektedir. Vuruntu nüvesi çok sürede yanmamış kısma yayılmaktadır. Normal yanma esnasında buji ile ateşlemeli motorlarda alev hızı m/s iken vuruntu esnasında m/s civarına yükselmektedir. Vuruntulu halde enerji çok büyük bir hızla açığa çıkmakta, basınç çok dik bir şekilde yükselmektedir. Motorun yanma odasını oluşturan yüzeyleri titreşime maruz kalmaktadır.vuruntunun şiddeti; a) Kendiliğinden tutuşmanın oluştuğu son gaz miktarına, b) Kendiliğinden tutuşma olayının olduğu reaksiyon hızına bağlıdır. Bu da krank mili açısına bağlı basınç artışında önemli artışa sebep olmaktadır ve basınç çok dik olarak yükselmektedir. Vuruntu, meydana getirdiği fiziksel değişimlerden biri ile anlaşılabilir: a) Vuruntu sesi, b) Normalden daha yüksek maksimum basınç (40-50 atmosfer), c) Çok şiddetli basınç artış hızı (dp/dt), d) Yüksek frekanslı basınç dalgalanması. 66

67 Vuruntuya etki eden faktörler: Sıkıştırma oranı: Yüksek sıkıştırma oranı yüksek silindir basıncı ve sıcaklığı demektir, buda vuruntu ihtimalini artırır. Giriş basıncı: Giriş basıncının artması sıkışırıma sonu basıncı ve sıcaklığının artışına sebep olur, bu da vuruntu temayülünü artırır. Ateşleme avansı: Ateşleme avansını belirli bir dereceye kadar artırmak motorun momentini artırır, belirli bir noktadan sonra avanstaki artış vuruntu oluşumuna sebep olur. Motor hızı: Türbilansı artırıcı etkisinden dolayı motor hızı artışı vuruntu eğilimini azaltır. Öte yandan son gaz bölgesindeki basınç ve sıcaklığı da artıracağından vuruntu oluşumuna yol açabilir. Emme havası sıcaklığı: Emme havası sıcaklığının artışı sıkıştırma sonu basıncı ve sıcaklığını artıracağından vuruntu oluşumuna sebep olabilir. Yakıt/hava oranı: Stoikiyometrik yakıt/hava karışımı civarlarında vuruntu olma ihtimali yüksektir. Fakir karışımla bölgesine gittikçe maksimum sıcaklık düşmekte ve alev hızı azalmaktadır. Alev hızındaki azalma vuruntu ihtimalini artırmaktadır. Egzoz geri basıncı: Artan egzoz basıncı sıkışırıma sonu basıncını artırarak sıkıştırma sonu sıcaklığının artışına sebep olarak vuruntu temayülünü artırır, buna karşılık artık gaz miktarı artışı da yanma sonu basıncını azaltacağından vuruntu temayülünü azaltır. Silindir geometrisi: Yanma içi en uygun silindir geometrisi küre biçimindeki yanma odalarıdır. Burada buji de yanma odasında dış taraftaki her noktaya aynı mesafede olduğunda alevin kat edeceği mesafe azalmış olur ve bu da vuruntu ihtimalini azaltır. Ayrıca silindir çapının büyümesi alev yolunu uzatacağından vuruntu oluşumuna yol açabilir. Yakıtın cinsi ve kalitesi: Oktan sayısı yüksek yakıt kullanmak vuruntu ihtimalini azaltıcı etkiye sahiptir. Kızgın yüzeyle ve yanma artıkları: Kızgın yüzeyler ve yanma artıkları vuruntuyu ortaya çıkaran emel faktörlerdir. Soğutucu akışkan sıcaklığı: Soğutucu akışkan sıcaklığı artıkça soğuma etkisi azalacağından vuruntu ihtimali artar. Vuruntunun zararları: Motor parçalarında tahribat, Yüksek seviyede yerel ısı transferi (Uzun süreli yüksek seviyede ısı transferi parçalarda erimeye yol açabilir), Erken tutuşma (Vuruntu sonucu oluşacak kızgın yüzeyler vuruntu oluşumuna sebep olabilir), Egzoz gazları içerisinde karbon, Güç ve verimde azalma. Şekil 3.1. Vuruntunun oluşumu. 67

68 Normal Yanma: Yanma işlemindeki bu sıralama hem karbüratörlü hem de yakıt enjeksiyon sistemli motorlarda geçerlidir. Vuruntulu Yanma: Vuruntu karbüratörlü ve yakıt enjeksiyon sistemli motorların her ikisinde de olabilir, fakat yakıt enjeksiyon sistemli motorlarda vuruntu riski daha azdır. Bu sebeple yakıt enjeksiyon sistemli motorlar daha yüksek sıkıştırma oranlarında çalıştırılabilir, bu hem ısıl verimi artırır hem de enerji tasarrufu sağlar. Şekil 3.2. Normal ve vuruntulu yanma 68

69 Şekil 3.2. Silindir içi basınç değişimi (a-normal yanma, b-hafif vuruntulu yanma, c- şiddetli vuruntulu yanma) Vuruntunun önlenmesi için alınabilecek önlemler Sıkıştırma oranı azaltılır, Aşırı doldurmadan kaçınılır, Emme havası sıcaklığı düşürülür, Soğutucu akışkan sıcaklığı düşürülür, Yanma odası ve silindir cidar sıcaklıkları düşürülür, Yapısal olarak; Küçük silindir çapı, Supap boşluklarından yüksek akış hızı, Alev yolunun azaltılması, Son gaz bölgesinde yüksek sıcaklıktaki bölgelerin sıcaklığının azaltılması, Son gaz bölgelerinde soğuma etkisi sağlayacak dar bölgelerin oluşturulması, Yükün azaltılması, Avansın azaltılması, Bujinin sıcak bölgelere yakın yerleştirilmesi. Erken tutuşma Benzin motorlarında yanma başlangıcı dışarıdan kontrol edilmekte ve bujiden kıvılcım çaktırılarak başlatılmaktadır. Silindir içerisinde yanma odasında oluşabilecek yüksek sıcaklık bölgeleri yanmanın bujiden kıvılcım çakmadan önce kendiliğinden başlamasına yol açabilir. Yanma odasında oluşan yüksek sıcaklık bölgelerinden dolayı bujiden kıvılcım çakmadan önce yanmanın kendiliğinden başlaması işlemine erken tutuşma denir. Bazen bujini kendisi bile bu kızgın noktanın oluşum kaynağı olabilir. Erken tutuşma önemli ölçüde güç kaybına yol açmaktadır. Şekil 3.4 te erken tutuşma şematik olarak, Şekil 3.5 te ise erken tutuşmada gerçekleşen P-V diyagramı görülmektedir. Erken tutuşma en kolay olarak motorun durdurulması ile anlaşılır. Erken tutuşmada motor durdurulduğunda kısa bir süre daha motor çalışmaya devam eder. Ayrıca her hangi bir arıza olmadan ani güç kaybı olmasıdır. 69

70 Şekilde benzin motorunda erken tutuşma görülmektedir. Erken tutuşma hem karbüratörlü hem de yakıt enjeksiyon sistemli motorlarda meydana gelebilir. Erken tutuşmanın oluşumu büyük ölçüde yanma odası geometrisine bağımlıdır. Genlikle keskin köşeler, karbon birikintileri ve herhangi bir sebepten dolayı oluşan kızgın yüzeyler erken tutuşma oluşumu için başlıca faktörlerdir. Şekil 3.4. Erken tutuşma 70

71 Şekil 3.5. Erken tutuşma durumunda basınç değişimi Yakıt Deposu Depolar aracı belirli bir mesafeye taşıyacak kapasitede tasarlanırlar. Bütün modern yakıt sistemleri yakıtı bir pompa ile beslerler. Böylece benzin deposu genelde aracın arkasında bulunmaktadır. Deponun giriş ve çıkış boruları vardır. Çıkış borusu genelde deponun üzerinde veya yan tarafında bulunur. Depo yakıt doldurma borusu üzerinde kaba pislikleri süzmek amacıyla bir süzgeç bulunur. Borunun ucu deponun alt yüzeyinden 1 cm kadar yukarıda tasarlanmıştır, böylece depoda oluşabilecek veya benzindeki tortular direk yakıt sistemine gönderilmemiş olur. Depo kapağı üzerinde içerisinde oluşacak basınç ve vakumu gidermek amacıyla havalandırma deliği bulunur. Depoların alt tarafında yakıtı boşaltmak ve temizlemek amacıyla bir yakıt boşaltma tapası vardır. Depo malzemesi yakıt ve su ile kimyasal etkileşimde bulunmaması gerekir. Depo darbelere dayanıklı olmalıdır. Motor çalışmadığı durumlarda depoda oluşan yakıt buharının çevre kirliliğine sebep olmasını önlemek amacıyla yakıt sisteminde aktif karbon filtreler kullanılmaktadır. Yakıt Filtresi Karbüratör ve enjeksiyon sistemlerinde birçok jetler ve küçük kanallar bulunduğu için temiz yakıt, sistem için çok önemlidir. Temizliğin garantilenmesi için yakıt hattı üzerine yakıt filtresi konulmuştur. Yakıt filtresi benzin deposu ile karbüratör yada enjeksiyon sistemi arasında bulunmalıdır. Yakıt içerisindeki kir ve partiküller akaryakıt tankerlerinde, akaryakıt istasyonu tanklarında oluşan pastan ve tortulardan kaynaklanır. Su ise yakıt tanklarında yoğunlaşan buhardan oluşur. Yakıt dışı olan maddeler yakıt in filtreden geçerken filtre elemanı tarafından tutulmalıdır. Yakıt filtreleri imalatçı firmanın talimatları doğrultusunda belirtilen periyotlarda değiştirilmelidir. Yakıt Otomatiği ve Yakıt Pompası Yakıt otomatiği yada yakıt pompası depodan yakıtı çekerek karbüratöre yada enjeksiyon sistemine gönderir. Karbüratörlü sistemlerde yakıt otomatiğinin üç görevi vardır: 1-Motora çalışması için gerekli olan yakıtı sağlamak, 2-Yakıtın kaynamasını engellemek için karbüratör ve yakıt otomatiği arasında yeterli basınç sağlamak, 3-Buhar kilitlemesini engellemektir. Enjeksiyonlu sistemde ise yakıt pompası depodan yakıtı çekerek sabit bir basınçta yakıt hattına (rampasına) gönderir. Yakıt pompaları "mekanik" ve "elektrikli" olmak üzere iki türlüdür. Karbüratörlü sistemde her iki tip pompaya rastlamasına rağmen, enjeksiyonlu sistemlerde sadece elektrikli pompalar kullanılmaktadır. Pompalar motorun ihtiyacından çok daha fazla yakıtı emebilecek kapasiteye sahiptirler. Fazla yakıt geri dönüş hattından tekrar depoya gönderilir. Şekil 3.6 da yakıt otomatiğinin çalışma konumları görülmektedir. Yakıt otomatikleri genellikle hareketini kam milinden almaktadır. Kam mili üzerinde bulunan bir kam tarafından yakıt otomatiği 71

72 manivela koluna hareket iletilir. Manivela alt taraftaki geri getirme yayının kuvvetini yenerek diyaframı aşağıya doğru hareket ettirir. Bu esnada diyaframın ön kısmında vakum oluşur. Vakum etkisi ile depodan yakıt tek yönlü yakıt geçişine müsaade eden supaptan geçerek diyafram önüne dolar. Manivela kam mili dönüşüne bağlı olarak kam çıkıntısını geçince bu defa diyafram geri getirme yayı tarafından yukarıya itilerek yakıtın tek yönlü çıkış supabı üzerinden karbüratöre gönderilmesini sağlar. Şekil 3.7 de ise yakıt otomatiği komple resmi ve parçaları görülmektedir. Şekil 3.6. Yakıt otomatiği çalışma konumları 72

73 Şekil 3.7. Karbüratörlü sistemde kullanılan yakıt otomatiği Yakıt pompası ise bir elektrik motoru ile tahrik edilmektedir. Motorlu taşıtlarda kullanılan elektrikli pompa motorları genellikle 12 Voltluk gerilim ile çalışmaktadır. Pompa motor devrinden bağımsız olarak sürekli sabit devirde döner ve sisteme sürekli olarak sabit debide yakıt sağlar. Pompa tam yük ve maksimum hız şartlarında bile motorun ihtiyacı olan yakıtın çok fazlasını temin eder. Yakıt sisteminin basıncı basınç regülatörü tarafından kontrol edilir ve sistemde sürekli olarak yakıt basıncı sabittir. Pompa tarafından depodan emilen fazla yakıt tekrar geri dönüş hattından depoya verilir. Şekil 3.8 de yakıt pompasının kesit ve şematik resmi görülmektedir. 73

74 Şekil 3.8. Enjeksiyonlu sistemlerde kullanılan elektrikli yakıt pompası kesiti Hava Filtresi Havada bulunan toz ve partiküller motor parçalarının aşınmasına sebep olur. Bu parçacıkların motora girmesini önlemek amacıyla hava filtreleri kullanılır. Filtreler çeşitli malzemelerden yapılabilir. Günümüzde çok tozlu ortamlarda çalışan iş makineleri ve kamyonlarda yağlı filtreler kullanılmaktadır. Normal şartlarda çalışan kamyon, otobüs ve otomobillerde ise kağıt elemanlı hava fitreleri kullanılmaktadır. Kağıt filtrelerin imalatı kolay ve maliyeti ucuzdur. Bundan başka pamuklu filtreler de motorlarda toz tutmak amacıyla kullanılmaktadır. Fitreler imalatçı firma talimatına uygun olarak belirli kulanım aralıklarında temizlenir veya değiştirilir. Şekil 3.9 da çeşitli kağıt elemanlı hava filtreleri görülmektedir. 74

75 Yakıt Boruları Şekil 3.9. Çeşitli kağıt elemanlı hava filtreleri Yakıt boruları bütün yakıt sisteminin parçalarını birleştiren çelik, bakır veya plastikten imal edilmiştir. Yakıt boruları, egzoz boruları, susturucular ve egzoz manifoldundan uzak olacak biçimde taşıt içerisine emniyetli bölgelere yerleştirilmelidir. Yakıt boruları sıcak bölgelerden uzak tutularak ve gerekli yalıtım yapılarak içerisinde oluşabilecek buharlaşma önlenmiş olur. Emme Manifoldu Emme manifoldu yakıt karışımını karbüratörden veya enjeksiyonlu motorlarda filtreden motorun emme supaplarına aktaran kısımdır. Manifold tasarımı motorun verimli çalışmasındaki önemli yer tutar. Pürüzsüz ve hava akışını engellemeyecek şekilde tasarımlanmalıdır. Emme manifoldundan daha önce motor parçaları kısmında bahsedilmişti. Manifold Isı Kontrolü Bir çok karbüratörlü motor, egzoz gazlarını kullanarak hava-yakıt karışımını ısıtan ısı kontrol sistemlerine sahiptir. Manifold ısıtma işlemi ile buharlaşma ve karışımın dağıtımı iyileşir. Motor soğuk iken bütün egzoz gazı manifoldun sıcak olması gereken kısımlarının etrafında dolaştırılır. Motor ısındıkça termostat özelliğine sahip yay ısınır ve gerilimini kaybeder. Böylece ısı kontrol valfının pozisyonu değişir, bu değişim ile egzoz gazları direk olarak egzoz borusu ve susturucudan dışarı atılır. Isı kontrolü termostat özelliğine sahip bir yay tarafından yapılır. Yayın karşılığında bir ağırlık bulunur ve ısındıkça uzayan yay bu ağırlığında çekmesiyle gazı dışarı atacak olan ısı kontrol valfını çalıştırır. Bazı karbüratörlü motorlarda da karışımın ısıtılması motor soğutma suyu yardımı ile yapılmaktadır. Bu motorlarda sıcak su manifoldun karışım ısıtma odası etrafında devir daim yaparak karışımı ısıtır ve homojen bir hava yakıt karışımı sağlanmış olur. Karbüratör Karbüratör motorun yük ve hız durumuna göre yakıt buharı ve hava karışımını sağlar. Bir karbüratörde altı temel devre bulunur. Bunlar: 1-)Şamandıra devresi, 2-)Rölanti devresi, 3-)Yüksek hız devresi, 4-)Güç devresi, 5-)Kapış devresi, 6-)Jikle devresi. 75

76 Bunların her birinin görevi kısaca özetlenecek olursa: 1-) Şamandıra devresi: Şamandıra devresi karbüratörün içindeki yakıtın bütün çalışma şartlarında sabit bir seviyede tutulmasını sağlar. Şamandıra kabı içerisinde bulunan iğne yakıt seviyesi belirli bir değere ulaştığında giriş kısmındaki valfi kapatarak karbüratöre benzin girişi durur. Benzin seviyesi azalınca şamandıra düşer ve açılan valften yakıt şamandıra kabına girmeye devam eder. Şamandıra ayarı düzgü yapılmadığında kap içerisinden yakıt emme manifolduna taşarak motorun boğulmasına sebep olur. 2-) Rölanti devresi: Rölanti devresinin görevi boşta çalışan motorun stop etmeden ve fazla yakıt sarf etmeden çalışmasını sağlamaktır. Aracın alçak hızla gidişinde yine rölanti devresi çalışır ve bu hızda motora gerekli olan karışımı sağlar (Şekil 3.10) 3-) Yüksek hız devresi: Rölanti devrinin biraz üzerindeki devirlerden tam gaza kadar olan bütün hızlarda çalışan temel devredir. Bütün diğer devreler yüksek hız devresine yardımcı olarak çalışır (Şekil 3.10). 4-) Güç devresi: Motorun yaklaşık %80 gaz kelebeği açıklığından sonra yüksek hız devresine yardımcı olarak çalışan güç devresi verdiği ek yakıtla karışımın 1/12-1/13 oranında olacak şekilde zenginleşmesini ve en hızlı yanan bu zengin karışımla motordan en yüksek gücün alınmasını sağlar. 5-) Kapış devresi: Gaz kelebeğinin birden açılması anında (ani gaza basma durumunda) çalışan kapış devresi gaz kelebeğinin ani açılışında kapış devresi fıskiyesinden verdiği yakıtla karışımın aşırı şekilde fakirleşmesini önleyerek motorun düzgün bir şekilde çabucak hızlanmasını sağlar (Şekil 3.11). 6-) Jikle devresi: Jikle devresi soğuk motoru çalıştırmak için gereken yakıt karışımını sağlar. Havayakıt karışımı çok soğuk olunca hava içerisinde tutuşma sağlayacak kadar yakıt buharı olmadığında veya az yakıt buharı olduğunda motor düzgün çalışmaz veya stop edebilir. Jikle kelebeği kapandığında hava-yakıt karışımını "zenginleştirir". Jikle kelebeği kapanınca altındaki vakum artar, daha fazla yakıt çekmeye başlar. Zengin yakıt karışımı düşük ısılarda da yanarak motorun ısınmasını sağlar. Motor ısındıkça jikle kelebeği açılarak içeriye giren hava miktarı artırılır ve motor devri yükseltilir. Motor ısındığında jikle kelebeği tam açık pozisyona getirilerek motorun rölanti çalışması sağlanır. Otomatik jikle motor ısısına duyarlı olarak çalışır. Jikle kelebeği egzoz gazı ısısı ile çalışan bir termostat tarafından kontrol edilir. Motor soğukken çalıştırmak için kelebek kapanır ve motor ısındıkça yavaş yavaş açılır. Otomatik jikledeki elektrik ısıtmalı bobin jikle valfının kapalı olduğu zamanı kısaltmak için kullanılır. Şekil Relanti ve yüksek hız devresi çalışması 76

77 Şekil Kapış devresi Enjeksiyon sistemi Bütün gelişmiş uygulamalara rağmen karbüratör bir takım kısıtlamalara tabidir. Bu nedenle enjeksiyon sistemleri son zamanlarda karbüratörün yerini almıştır. Direkt yakıt enjeksiyonu, yakıtın yanma odasına "direkt püskürtülmesidir". Enjektör yanma odasındadır. Boğazdan enjeksiyon sistemlerinde enjektörler hava alma boşluğundadır. Çok noktalı sistemlerde ise her silindirin kendi enjektörü vardır ve bunlar emme portunda bulunur. Yakıt enjektörü yakıtı püskürten elektro-mekanik bir araçtır. Enjektör yakıtın ölçüldüğü bir alettir. Enjektör bobinine elektrik akımı verildiğinde armatürü yukarı doğru kaldıran manyetik bir alan yaratılır. Bu hareket valfi yuvasından çıkarır ve basınç altındaki yakıt enjektör memesinden akar. Valfin şekli yakıtın "huni" şeklinde püskürtülmesini sağlar. Enjektöre enerji gelmesi durunca yay valfi geri itip yakıt püskürtülmesini durdurur. 77

78 Mekanik Enjeksiyon Mekanik yakıt enjeksiyonu enjeksiyon sistemlerinin en eskisidir. Daha çok dizel motorlarda kullanılmaktadır. Elektronik Enjeksiyon Enjektörler dağıtım hatlarındaki yakıt yerine elektronik kontrol ünitesi tarafından çalıştırılan solenoidler tarafından açılır. Mekanik sistemlere göre hareket eden daha az sayıda parça olması, aşırı hassas standardlara gerek olmaması, az kuvvet kaybı, sessiz çalışması, özel pompalara ihtiyaç olmaması, ciddi biçimde yakıt filtreleme gerekmemesi ve en sonunda düşük maliyeti avantajları olarak ortaya çıkmaktadır. Ortak yakıt hatlı motorlarda kullanılan bir yakıt enjektörü. Gaz Kelebeği Elektronik kontrollü yakıt enjeksiyonu Bütün benzinli motorlarda içeri giren havayı kontrol için bir kısma valfi/gaz kelebeği vardır. Yanma odasına giren hava miktarı motor hızını ayarlar. Dolayısı ile motor kuvveti de ayarlanmış olur. Kelebek valf gaz pedalına bağlıdır. Adından anlaşıldığı gibi kelebek şeklindedir ve bir mile bağlı bir diskten oluşur. Disk kabaca daire şeklindedir ve hava geçirmeye yarayan ventillerle aynı çapa sahiptir, 78

79 karbüratörün genelde alt kısmında bulunur. Kelebeğin mili gaz pedalı basıldığında açılacak şekilde bağlanmıştır. Rölanti Devresi Karbüratörün yakıt dağıtımı kelebeğin hareketinin gerisinde kalır. Basit bir karbüratör Gaz kelebeği tam veya yarım açıkken çalışır ama kapalıyken çalışmaz. Rölanti jeti gaz kelebeğini motor tarafında kabul eder. İlave hava yakıtla karışır ve bunun sonucunda gaz kelebeği kapalı olsa da çalışan ayrı bir karbüratör devresi meydana gelir. Yakıt Katkıları Kurşun tetra etil vuruntuyu azaltmak için benzinlerde kullanılmıştır. Fakat son zamanlarda kurşunsuz benzin yaygınlaştığından, oktan yükseltmek için kurşunsuz benzinde Metil Tertiary Butil Eter (MTBE) kullanılır. Benzin ısıyla karşı karşıya kalınca hava oksitlenir ve sakız gibi bir tabaka bırakır. Bundan korunmak için benzine deterjanlar eklenmiştir. Deterjanlar karbüratör yollarını ve enjektörleri motorun çalışmasını zorlaştıran tortulardan korur. Aynı zamanda tortular yakıt akışını kısıtlar ve rölantide sarsıntı, gaza basarken kesiklik, durma ve güç kaybına sebep olur. Yakıt sisteminde yoğunlaşmış nemi absorbe etme özelliğine sahip olan alkol de ticari benzinlere katkı olarak kullanılmaktadır. Yakıt hattındaki filtrelerden su geçmediği için, toplanan su yakıtın kolay geçmesini engeller. Benzinde alkol kullanarak mevcut olan su absorbe edilir ve yakıt filtresinden geçerek yanma odasına gider. Alkollü katkılar benzin deposuna benzin hattı donmasını ve boğulmayı önlemek için ayrıca alkol ilave edilir. 79

80 BÖLÜM 4 SOĞUTMA SİSTEMİ Yanma esnasında benzin motorlarında yanma odası sıcaklığı C ye ulaşmaktadır. Bu durum çok kısa sürse bile, bazı motor parçalarının 800 C ısınmalarına sebep olur. Yanma sonucu oluşan ısının bir kısmı egzoz gazları ile motordan dışarıya atılır. Motor parçaları üzerinde kalan ısı miktarı yaklaşık motorun düzenli çalışmasını sağlamalıdır. Bu sıcaklık yaklaşık olarak 250 C olmalıdır. Ayrıca soğutma sistemi, motorun normal rejim sıcaklığında çalışmasını (normalden soğuk çalışma motor için zararlıdır ve motor veriminin azalmasına sebep olur) ve soğuk motorun daha çabuk ısınarak rejim sıcaklığına ulaşmasını da sağlar. Bunu sağlayan soğutma sistemidir. Eğer sağlayamıyorsa; Çalışan motor parçalarının mekanik dayanımları azalır. Piston, segman ve yataklar gibi hareketli parçalar arasında, zorunlu olarak bulunan boşlukların değişmesine neden olur. Yağlama yağları, fazla ısınmadan dolayı çok incelir, yapışkanlık ve yüzey gerilimi özelliğini yitirir ve görevini yapamaz. Silindir kapağı ve silindir bloğunun fazla ısısı nedeni ile şekil değiştirip çatlamasına neden olur. Hareketli parçaların ve yatakların çok çabuk aşınmalarına ve bunun sonucu olarak arızalanmalarına neden olur. Motor yağlarının sıcaklığı 250 C yi geçtiğinde, yağın özelliği bozulur, yanmaya başlayabilir. Motor normal kabul edilen sıcaklıktan daha soğuk çalıştırılırsa; (normal çalışma sıcaklığına yükselmiyorsa); Motorun termik verimi düşer, Motorda yakıt sarfiyatı artar, Motor yağı çabuk kirlenir ve sulanır. Bu ise; Yağlamanın düzgün olmamasına, Korozyon oluşmasına yol açar. Hareketli parçalardaki boşluklar değişir. Motorda soğutma iki şekilde yapılır 1-Hava ile soğutma, 2-Sıvı ile soğutma. Hava ile Soğutma Sistemi Motor parçaları motor gövdesi üzerinden geçen hava ile soğutulur. Silindirde oluşan ısı doğrudan doğruya havaya iletilir. Bu amaçla soğutulacak parçaların hava ile temas yüzeylerini artırmak için, silindir ve silindir kapakları kanatçıklı yapılır. soğutmayı hızlandırmak için motor gövdesi yüzeyi hava kanatçıkları ile genişletilir. Hava akışı doğal veya fan aracılığı ile sağlanabilir. Hava ile soğutma sistemi daha basit olmakla beraber hava kanatçıkları motor hacmini genişletmekte, hava üflemesi gürültüyü artırmakta ve sıcak iklim kuşaklarında yetersiz kalabilmektedir. Bu sistemde silindir bloklarının dış kısımları genellikle alüminyum alaşımı, sürtünme yüzeyleri ise (silindirler ve supap oturma yüzeyleri) çelik alaşımından yapıldığı ve soğutma sıvısına gerek olmadığı için, motorun yapısı sade ve hafif olur. Daha az yer kaplar özellikle soğuk iklimler için daha geniş kullanma alanları vardır. Soğuk iklimlerde suyun donma tehlikesi olabileceği için hava ile soğutmalı motorlar üstün tutulur. Hava ile soğutma sistemlerinin bazı dezavantajları da bulunacaktır. İklim ve motor hızı değiştikçe soğutma oranı da değişeceği için soğutma yeterli olmaz. Motorlar uzun süre rölantide çalıştırılamaz. Soğutma yeterli olmadığı için motorun yağlanması iyi olmaz. Motordan her zaman beklenen verim alınamaz. 80

81 Şekil 4.1. Hava ile soğutmalı iki silindirli bir motor Sıvı İle Soğutma Şekil 4.2. Hava ile soğutmalı motor silindiri ve silindir kapağı Sıvı ile soğutmada genellikle soğutucu akışkan olarak su kullanılır. Bu sistemde motor parçaları motor içindeki hazneler ve radyatör arasında dolaşan su ile soğutulur. Silindir blokları ve kapaklarında içerisinde suyu dolaştıracak cidarları, kanalları vardır. Soğutucu akışkan bu sistemde ısıyı taşıyan yardımcı bir elemandır. Soğutma yüzeyini ise radyatörün özel petekli yapısı genişletir. Sıvı ile soğutma sistemi her durumda etkili bir soğutma sağlamakla birlikte karmaşık ve eleman sayısı fazladır. Bu günkü motorların hemen hepsi pompalı soğutma sistemi ile soğutulur. Sıvı ile soğutma sistemi açık sistem ve kapalı sistem olmak üzere iki çeşittir. Açık sistem sıvı ile soğutma: Bu sistemde çalışma esnasında motorun normalden fazla ısınması durumunda soğutma suyu genleşir. Genleşen su radyatör kapağına basınç uygular ve basınçlı radyatör 81

82 kapağı açılarak genleşen suyun fazla kısmı radyatör su tamamlama kanalı kenarından bir hortum yardımıyla atmosfere atılır. Bu sistemde soğutma suyunun sık sık kontrol edilmesi ve eksik kısmın tamamlanması gerekir. Eksilen kısın sürekli su ile tamamlandığında suyun antifriz-su oranı bozulmuş olur. Bu durum soğutma suyunun donma sıcaklığının yükselmesine sebep olur. Bu sistemlerde zaman zaman soğutma sıvısının donma sıcaklığı da kontrol edilmelidir. Kapalı sistem sıvı ile soğutma: Motor soğutma suyu ısındığında radyatörden atılan fazla kısım bir genleşme kabında depo edilir, motor soğuduğunda blok içerisinde eksilen kısım genleşme kabından tamamlanır. Bu sistemde soğutma sıvısı hep sabit kaldığından sık sık su ilave etmek gerekmez. Dolayısı ile antifriz-su oranı hep sabit kalır. Şekil 4.3. Bir motorda soğutma sıvısı dolaşımı Su kanalları: Su kanalları motorlarda yanma odası, silindirler, buji yuvaları, yatak ve supap gaydı gibi kısımları çevrelerler. Su kanalları döküm esnasında blok içinde yada blok ile silindir gömlekleri arasında oluşturulur. Soğutmanın her noktada tam olarak gerçekleşmesi için kanalların formu ve su dolaşımı kusursuz olacak şekilde tasarlanmalıdır. Şekil 4.5 te kapalı bir sisteme ait radtatör ve genleşme kabı görülmektedir. Radyatör: Silindir temas yüzeylerinden alınan ısıyı dolaşım yapan soğutma sıvısı yardımı ile dış ortama aktarır. Radyatör içerisinde suyun sıcak taraftaki depodan soğuk taraftaki depoya geçişini sağlayacak et kalınlığı düşük, ısı iletimi yüksek malzemelerden oluşan (genellikle bakır veya alüminyum) birçok ince boru vardır. Bu boruların etrafına bir baştan diğer başa kadar, suyun ısısını alarak havaya iletmek anacıyla kullanılan ince metal levhalardan oluşan kanatçıklar sık aralıklarla döşenmiştir. Radyatörden iyi bir verim alabilmek için debisi yeteri kadar büyük olmalıdır. Suyun radyatörün ısı yüzeyiyle temasını artırmak için geniş ve derin petekler gerekmektedir. Ayrıca yüksek bir debi sağlamak için petek sayısı artırılmalıdır. Bu şekilde suya karşı iyi bir geçirgenlik sağlanır. Radyatörlerden ısı aktarımının kolaylaştırılması için uygun malzeme seçimi gerekir. Bu nedenle genel olarak radyatör petekleri ve üzerine ilave edilen kanatçıklar alüminyum alaşımı veya bakır alaşımından yapılırlar. 82

83 Şekil 4.4. Radyatör yapısı Radyatörün kapladığı toplam hacmi sınırlamak için peteklerin sık aralıklarla konumlanması gereklidir. Bu tasarım şekli hava geçiş kesitini azaltarak radyatörün hava geçirgenliğini düşürür. Bu nedenle su geçirgenliğini iyileştirmek için yapılan tasarım hava geçirgenliğinin düşmesiyle elde edilir. Yeterli bir soğutma sağlamak için hava ve su geçirgenliklerinin her birinin uyumlu olabileceği bir optimum tasarım gereklidir. Şekil 4.5 te radyatör kesiti üzerinde hava ve su kanalları ile geçiş yönleri gösterilmiştir Radyatör kesiti Sistemde dolaşan soğutma sıvısının basıncı radyatör kapağı tarafından ayarlanmaktadır (Şekil 4.6). Kapak normal çalışma şartlarında kapalı konumdadır. Sistemde yüksek sıcaklıktan dolayı meydana gelen basıncın tesiri ile basınç valfi açılır ve sistemden su tahliyesi meydana gelerek bascın güvenli sınırlarda kalması sağlanır. Motor soğuduğunda ise vakum valfi açılarak genleşme kabından basınç farkı yardımıyla sıvı ilavesi yapılarak sistemin sıvı ile dolu kalması sağlanmaktadır. Şekil 4.6 da basınçlı radyatör kapağı çalışma konumları görülmektedir. 83

84 Şekil 4.6. Basınçlı radyatör kapağı Havalandırma: Genellikle radyatör arkasına konulan bir vantilatör ile sağlanmaktadır. Burada kullanılan vantilatör sistemleri 4 çeşittir: a) Devamlı döndürülen vantilatör Bu basit çalışma sisteminde vantilatör sürekli olarak çalışır. Çalışmasındaki kolaylık bir avantaj gibi gözükebilir. Fakat bazı sakıncaları vardır: Yüksek hızda gereksizdir, Motor sıcaklığına göre devreye girmez, Güç tüketir. b) Elektromanyetik kavramalı vantilatör Vantilatör üzerine bir elektromıknatıs monte edilmiştir. Soğutma suyunda bir müşir bulunmaktadır. Bu müşir su sıcaklığına göre vantilatörü hareket ettirir veya durdurur. c) Kayıcı kavramalı vantilatör Motorun yüksek devrinde vantilatörün dönme hızını sınırlar. Ancak vantilatörü durdurmaz. d) Elektrik motorlu vantilatör En kullanışlı olan sistemdir. Sistem bir elektrik motoru ile çalışır. Fan müşiri belirtilen sıcaklıklar için motoru hareket ettirir veya durdurur. Örneğin radyatör suyu sıcaklığı 92 C olduğu zaman fan müşiri kapanır. Vantilatör 82 C olana kadar çalışır. Bu anda fan müşiri elektrik motorlu vantilatör beslemesini keser ve vantilatör durur. Şekil 4.7 de elektrik fanlı soğutma sisteminin devre şeması görülmektedir. 84

85 Elektrik motorlu soğutma sistemi: 1-Genişleme kabı 2-Elektro-fan 3-Radyatör 4-Motorradyatör hortumu 5-Motor-termostat hortumu 6-Termostat by-pass devresi 7-Radyatörtermostat hortumu 8-Termostat-devir daim pompası hortumu 9-Su pompası 10-Elektro fan motor rölesi 11-Sigorta 12-Fan devre şalteri 13-Radyatör-genişleme kabı hortumu Şekil 4.7. Elektrik fanlı sıvı ile soğutma sistemi Fan Müşiri: Silindir kapağı üzerine veya radyatör üzerine yerleştirilmiş, termik bir kontaktördür. Elektrik motorlu vantilatörün elektrik beslemesini sağlar. Şekil 4.8 de fan müşirinin çalışma konumları görülmektedir. Şekil 4.8-a da motor soğuk ve fan müşiri kontakları açık durumdadır. Motor çalışmasını sürdürmekte ve bu esnada motor normal çalışma sıcaklığı sınırlarında olduğu için fan motoru çalışmaz. Motor çalışmasını sürdürüp normal çalışma sıcaklığını aştığında fan müşiri içerisindeki bi-metal disk bükülür ve kontaklar kapanır. Bu esnada fan rölesinden akım geçer ve oluşan manyetik alan fan rölesi kontaklarının kapanmasını sağlar. Kontakların kapanmasıyla fan motoruna akım gider ve fan motoru çalışmaya başlar. Radyatörden geçen soğutma suyunun sıcaklığı düşmeye başlar. Sıcaklık istenen sıcak sınırlarına düştüğünde fan müşiri içerisindeki bi-metal disk düz hale gelir ve devreden geçen akım kesilerek fan motorunun çalışması durur. 85

86 Şekil 4.8 Elektrik fanlı soğutma sistemi devresi ve çalışma konumları Su Pompası: Soğutma sıvısının motor gövdesi ile radyatör arasındaki akışını sağlar. Hareketini kayış ile alan santrifüjlü pompalar kullanılmaktadır. İçerisinde kanatlı bir döner çark olan gövdeden oluşmaktadır. Santrifüj kuvvetin etkisinde pompa girişinde bir vakum meydana getirilerek, su çark içerisinde döndürülür. Çark mili suyun eksenini saptırarak pompa çıkışında suyun tahliyesini kolaylaştırır. Bu durum bir arıza anında veya motorun durmasından sonra sifon ile hafif bir dolaşımın gerçekleşmesini sağlar. Şekil 4.9 da su pompası şematik, komple ve de-montaj resimleri görülmektedir. 86

87 Şekil 4.9. Su pompası ve parçaları Su Sıcaklığı Ayar Sistemi (termostat): Motorun soğutulması gereğinden fazla olmamalıdır. Eğer gereğinden fazla soğutulursa, yakıtın buharlaşması kötüleşir ve silindir iç yüzeylerinde birikerek yağın bozulmasına yol açabilir. Ayrıca yağlanacak yüzeyler yağa iyi nüfuz etmeyecektir. Yağ sıcaklığının 100 C nin altında kalması halinde alt karter içerisinde su yoğunlaşarak motorda oksitlenmenin artmasına yol açacaktır. Bu nedenle soğutma suyu sıcaklık değeri belli bir aralıkta tutulmalıdır. Aynı zamanda motorun ilk hareketi esnasında en kısa zamanda çalışma sıcaklığına ulaşabilmesi gerekmektedir. Eğer motor ilk hareket esnasında da soğutulacak olursa, çalışma sıcaklığına ulaşması gecikecektir. Yukarda belirtilen amaçlara ulaşabilmek için soğutma sistemlerinde termostat kullanılmaktadır. Yapısı ve çalışması bakımından ikiye ayrılırlar. Şekil Termostat 87

88 Mum elemanlı termostat Körüklü termostat Şekil Termostat kesiti ve çalışma konumları Yüksek akışlı termostatların tamamında bir basınç düzenleme pimi (valfi) bulunmaktadır. Basınç düzenleme pimi termostatın kolay açılabilmesi için sistemin basıncını karalı halde tutar. Basınç düzenleme pimi hava kabarcıklarının geçişine müsaade eder ve sıcaklık daha etkili olarak düzenlenir. Yüksek akışlı termostat soğutma sisteminin daha etkili çalışmasını sağlar (Şekil 4.11). Şekil 4.11 de mumlu tip termostat görülmektedir. Mumlu kısım motor soğutma suyu çıkışına gelecek şekilde yerleştirilir. Mumlu kısım pirinç bir kapsül içerisindedir. Pirinç kapsülün içerisine bir lastik muhafaza ve lastik muhafazanın iç kısmında da 0,9 gr mikrokristal parafin tip mum enjekte edilir. Mumlu eleman yüksek oranda hacimsel termal genişleme katsayısına (her ºC başına 0,28) sahiptir ve genellikle bakır tozu ile karıştırılmıştır. Bakır tozu termal iletkenliği artırır ve sıcaklık değişimine daha duyarlı olmasını sağlar. İtme pimi bir pirinç flanş çerçeve tarafından desteklenmiş ve iç tarafa 88

89 yerleştirilmiştir, aynı zamanda valf için kılavuz görevini yapmaktadır. Kapsülün içerisinde sıcaklık yükseldiği zaman mum eleman genleşir ve lastik muhafaza içerisinde sıkışır. Bu esnada itme pimi üzerine bir kuvvet etki eder ve itme pimi yerinde sabit olduğundan valf yayı sıkıştırarak aşağıya doğru hareket eder, oturduğu yüzeyden uzaklaşarak açılır, sıcak suyun radyatöre doğru geçişine müsaade eder. Açılma sıcaklığı termostatın üzerine işaretlenmiştir ve açılma sıcaklığında ±3 ºC farklılık görülebilir. Termostat valfinin tam açık hale gelmesi üzerine işaretlenen sıcaklıktan 12 ºC ile 14 ºC daha yüksektir. Körüklü tip termostatın çalışma konumları Şekil 4.11 de görülmektedir. Termostat kısmen aseton, alkol gibi 65 ºC ile 85 ºC sıcaklıkları arasında kaynayan uçucu akışkanla doldurulmuş esnek pirinç körükten oluşmaktadır. Bir valf körüğün diğer ucuna yerleştirilmiştir. Körüğün diğer ucu sabit pirinç bir gövde ile bitiştirilmiş ve motor tarafında soğutma sıvısı ile temas edecek şekilde yuvasına yerleştirilmiştir. Motor soğuk olduğu zaman motor valf yerine oturmuş durumdadır ve soğutma suyunun radyatöre geçişine izin vermez. Motor ısındığında motor suyu sıcaklığı termostat açılma sıcaklığına (termostat üzerine markalanmıştır) ulaştığında termostat açılmaya başlayarak suyun radyatöre geçerek soğumasına izin verir. Termostatın açılma sıcaklığı üzerine işaretlenen sıcaklıktan ±3 ºC farklı olabilmektedir. Çizelge 4.1 de termostat için sıcak ve soğuk iklim bölgelerinde tipik açılma sıcaklığı değerleri verilmiştir. Çizelge 4.1. Termostat Açılma Sıcaklık Değerleri İçin Tipik Değerler Ülkeler Açılma başlangıcı Açılma sonu hareket Sıcak ülkeler hariç 83 ºC 93 ºC 6.5 mm tüm ülkeler Sıcak ülkeler 75 ºC 85 ºC 6.5 mm A-Tek Etkili Termostat Soğutma suyu sıcaklığı belli bir değere yükseldiğinde suyun radyatör içinden geçmesine izin vererek soğumasını sağlar. Termostat açılma sıcaklığından düşük sıcaklıklarda kapalı kalarak suyun radyatöre geçişi engeller. Çalışması: Su sıcaklığı az olduğu zamanlarda bal mumu geri çekilir ve yay klapeyi iterek kapalı konumda tutar. Su dolaşımı olmaz. B-Çift Etkili Termostat Radyatöre su gidişini engellemekle birlikte blok içinde dolaşımına izin vererek su sıcaklığının normale ulaşmasını hızlandırır. Bal mumu çekilmiştir. Üst klape suyun radyatöre geçişini engeller. Alt klape açıktır. Silindir kapağından ve emme manifoldundan gelen su pompaya doğru gidebilir motora geri dönebilir. Su dolaşımı vardır. Balmumu genişler. Üst klape açıktır ve alt klape kapalıdır. Silindir kapağından gelen su zorunlu olarak radyatörden geçer ve emme manifoldu soğutma sisteminde su dolaşımı yoktur. Çift etkili termostatın çalışma konumları Şekil 4.12 de gösterilmiştir. Motor soğuk olduğunda devirdaim pompası tarafından gönderilen su tekrar motora döndürülmekte ve suyun çabucak normal çalışma sıcaklığına ulaşmasını sağlar. Termostat açıldığında ise motora geri dönüş kısmı kapanarak suyun radyatöre giderek soğumasını sağlar. 89

90 (a) Motor soğuk termostat kapalı Soğutma Devreleri (b) Motor sıcak termostat açık Şekil Termostatın çalışma konumları A-Klasik Devre Bu devrede radyatörün üst kısmında bir tahliye borusu vardır. Suyun ısınırken hacmi genişler ve bir miktar su tahliyeden dışarı atılır. Bu sistemin bazı sakıncaları da vardır; Sıcak havalarda su kaynama sıcaklığına gelir. Radyatör suyu seviyesini sık sık tamamlamak gerekir. B-Basınç Altında Kapalı Devre: Şekil Soğutma sıvısının basınç altında dolaşımı Basınç Ayar Supabı Genleşme kavanozu tapası içinde iki adet klape vardır. Bu klapelerin sıcaklığa göre açılıp kapanmasıyla basınç dengelenmesi sağlanır. 90

91 Su Isındığı Zaman Şekil Basınç ayar supabının çalışması Hacmi artar. Radyatördeki suyun bir kısmı kavanozu doldurur. Kavanozda suyun üstündeki boşlukta kalan havanın basıncı yükseler. Belli bir basınçtan sonra (0,8 ila 1,2 bar) basınç klapesi kavanoz içerisindeki maksimum değerini sabitlemek için açılır. Su Soğuduğu Zaman Hacmi azalır ve kavanozdaki suyun bir kısmı radyatöre döner. Kavanoz içindeki basınç düşer ve basınç çok zayıflarsa, ortaya bir vakum çıkar. Küçük klape açılır ve kavanozun içine minimum basıncı elde etmek için gerekli miktarda havayı bırakır. Genleşme Kavanozu: Soğutma sıvısı hacim değişmelerini giderir. Devrede basıncı sağlar. Antifriz Antifriz sıvıları, havanın sıcaklığının 0 C nin altına düştüğünde suyun donamsını önlemek amacıyla suyun içerisine konulan maddelere verilen genel isimdir. Su donduğu zaman meydana gelen genleşme kuvveti silindir bloğu, silindir kapağı ve radyatörü çatlatır. Antifriz olarak kullanılacak sıvı motor suyuna belirli oranda karıştırılarak motora konur. İmalatçı kataloglarında hangi oranda su ile karıştırıldıklarında hangi dereceye kadar donmadan dayanabilecekleri belirtilmektedir. Antifriz sıvısı olarak alkol, alkol esaslı sıvılar yada etilen glikol (C 2 H 6 O 2 ), kullanılır. Bazı antifriz sıvılarının özellikleri ve test metotları Çizelge 4.2 de verilmiştir. 91

92 Çizelge 4.2. Antifriz Özellikleri (Mobil) Renk kırmızı (pembemsi) Mavi/yeşil Mavi Açık yeşil DIN /4 Yoğunluk 20 C de g/cm g/cm 3 g/cm g/cm 3 Kaynama noktası > 160 C 165 C > 165 C > 160 C ASTM D 1120 Parlama noktası > 120 C > 120 C > 115 C > 120 C DIN ISO 2592 ph değeri ASTM D 1287 Reserve alkalinity, M/10 HCl 8-11 ml ml 21 ml ml ASTM D 1121 ASTM D 1287 Su ihtivası max. %3.0 max. %3.5 max. %5 max. %3.0 DIN /1 Su sertliği 0 to 20 dgh (0-3.6 mmol/l) Klorid ihtivası max. 100 ppm Sülfat ihtivası max. 100 ppm Antifriz sıvısının su ile yaptığı karışım oranına bağlı olarak motor soğutma sıvısının donma sıcaklığı noktası da değişmektedir. Aşağıda antifriz su karışım oranları ve donma noktası Çizelge 4.3 te gösterilmiştir. Çizelge 4.3. Sulandırma Kartı Antifriz (%) Su (%) Donma noktası (ºC) ºC ºC ºC ºC ºC Şekil 4.15 te ise antifriz hacimsel konsantrasyonu ile motor suyu donma sıcaklığı değişimi görülmektedir. Şekil Antifriz konsantrasyonuna bağlı olarak donma sıcaklığının değişimi 92

93 BÖLÜM 5 YAĞLAMA SİSTEMİ Bir parçanın yüzeyi ne kadar hassas işlenirse işlensin, işlenen yüzeye bir büyüteç ile bakıldığında girinti ve çıkıntılar (pürüzler) görülür. Birbirine temas ederek hareket eden parçaların yüzeylerinde bulunan pürüzler, hareketi zorlaştırır. Harekete karşı zorlanma olayına sürtünme denir. İki katı cismin birbiri üzerindeki hareketine karşı gösterdikleri dirence kuru sürtünme denir. Yüzeyleri çok ince yağ filmi ile kaplanmış iki katı cismin sürtünmesine yaş sürtünme denir. Birbiri üzerinde hareket eden sıvı tabakalarının sürtünmesine sıvıların sürtünmesi denir. Sürtünme sonucu parçalar hem ısınır ve hem de aşınır. Parçaların ısınması genleşmesine ve mekanik dayanımının azalmasına sebep olur. Birbirine temas ederek çalışan parçalar, yağlandıkları zaman sürtünen yüzeyler arasında yağ filmi meydana gelir. Yağ, parça yüzeyinde bulunan pürüzlerin arasına dolarak sürtünmeyi en aza indirir. Sürtünme en aza inince de aşınma ve ısınma da en aza iner. Yağlama sisteminin görevleri aşağıdaki gibi sayılabilir: Birbiri üzerinde hareket eden iki hareketli parça bir yağ filmi veya yağ tabakası vasıtasıyla birbirinden ayrı tutulurlar. Bu nedenle sürtünme, esas parçalar yerine, parçalar arasındaki yağ tabakaları arasında olur. Motor Yağlama Sisteminin Amacı Şekil 5.1. Kuru ve yaş sürtünme 1-) Aşıntı ve güç kaybının azaltılması: Motorda hareket eden yağ tabakalarının birbirine sürtünmesi ile sıvı sürtünmesi görülür. Eğer yağlama sistemi görevini yerine getiremezse, hareketli parçalar arasına yeteri kadar yağ gidemeyecek ve sonuç olarak yağsızlık, hareketli parçalar arasında yaş hatta kuru sürtünmeye sebep olacaktır. Bunun sonucunda motor bu sürtünmeleri yenmek için oldukça fazla güç harcayacak. Motor parçaları arasında sürtünme olduğunda, parçalar arasında çok önemli aşıntı ve arızalar ortaya çıkar. Sürtünme sonucu oluşan ısı ile yatakların eriyip dağılmasına ve biyel ve diğer 93

94 parçaların kırılmasına sebep olur. Gerekli şekilde çalışan bir motor yağlama sistemi; bütün hareketli parçalara yeterli yağı temin ederek, parçalar arasında yalnız sıvı sürtünmesinin meydana gelmesini sağlar. 2) Motor parçalarının soğutulması: Motordaki bütün yataklar ve hareketli parçalar devamlı bir yağ akışı ile beslenmektedir. Parçalar üzerine gönderilen yağlar, yağlama görevinden başka,motor parçalarındaki ısıyı alarak kartere dökülür. Karter ısıyı yağdan emerek etrafını saran havaya iletir. Böylece yağ, aynı zamanda soğutma görevi yapmış olur. 3) Motor ve diğer parçalar arasındaki darbeleri absorbe etmek: Piston sıkıştırma zamanı sonuna ulaştığında, silindirdeki karışım ateşlenir ve basınç ani olarak, yükselir. Bu ani basınç yükselmesi pistonu ani olarak piston pim burcu, biyel ve biyel yatağına doğru aşağıya iter. Muylularla yatakları arasında devamlı bir yağ boşluğu vardır bu boşluk yağla doldurulmuştur. Yatağa binen yük ani olarak arttığı zaman, yatakla muylu arasındaki yağ tabakası yastık vazifesini görerek, yağı sızıp tamamen akmasını önler ve basınca rağmen, yakın metal yüzeyleri arasında bir yağ filminin kalmasını temin eder. Böylece, yağlama yağları ani meydana gelen yük binmeleri sonucu oluşan darbelere karşı koyarak, motorun sesiz çalışmasını sağlar. 4) Silindir duvarları ile Segmanlar arasında sızdırmazlık sağlanması: Segmanlar silindir duvarlarına gaz kaçırmayacak derecede basınç yaparlar. Yağlama yağları; segmanlar arasına girerek onların bu görevi yapmalarına yardım eder. Yağ filmi, segmanların pistondaki segman yuvalarında ve silindir duvarlarında kolayca hareket edebilmelerini sağlar. 5) Motor parçalarının temizlenmesi: Yağlama sırasında motora giren yabancı madde ve pislikleri toplar, kartere taşır. Bu pislikler, hava yakıt karışımı ile giren toz toprak zerreleri, yanma sonucu meydana gelen ve ufalanıp silindir yüzeylerine, segman arasına giren karbon parçacıkları ve motor aşıntısı sonu dibe düşen talaşlar olabilir. Büyük parçalar karter dibine iner bir çok küçük parçalar ise yağ filtresi ile süzülür. Yağlama Sistemi Çeşitleri Motorlarda üç çeşit yağlama sistemi kullanılmaktadır. Bunlar; 1- Çarpma yağlama 2- Basınçlı yağlama 3- Çarpma ve basınçlı yağlama (karma) Günümüz modern otomobillerinde daha çok basınçlı yağlama sistemi kullanılmaktadır. 1-) Çarpma yağlama: Bu yağlama sisteminde, krank milinin her devrinde biyel başlarındaki yağ kepçeleri, karterdeki yağa dalarak biyel yatakları için gerekli yağı alır ve motorun üst parçalarına da yağ savurur. Şekilde de görüldüğü gibi motorda biyellerin altında ve karterde bulunan yağ çanaklarına yağ basmak için bir yağ pompası kullanılmaktadır. 2-) Basınçlı yağlama: Bu yağlama sisteminde, yağ kam milinden hareket alan yağ pompası tarafından basılarak motorun yağlanması gereken parçalarına gönderilir. Yağ pompasından ana yağ kanalına geçen yağ, yardımcı kanallarla krank mili ana yataklarına ve kam mili yataklarına geçer. Biyel üzerindeki çapraz yağ kanalları vasıtasıyla; yağ bu kanallardan geçerek biyel yataklarına dolar. Bazı biyel başlarında bulunan yağ püskürtme deliği, krank milinin her dönüşünde biyel muylusundaki yağ deliği ile karşılaşır. Her karşılaşma sırasında silindir duvarlarına yağ püskürtülür. 3-) Çarpma ve basınçlı yağlama: Bu sistemde biyeldeki kepçe vasıtasıyla ve yağ pompasının bastığı basınçlı yağla yağlanırlar. Ana yataklara, kam mili yataklarına ve supap sistemlerine yağ, basınçla gönderilir. Biyel yatakları biyelin her dönüşünde yağ çanaklarının kartere dalmasıyla yağlanırlar. Bazı motor karterlerinde bulunan yağ püskürtme fıskiyesi yardımıyla silindirleri, piston pim yuvaları ve segmanları yağlarlar. Ayrıca bu sistemlerden farklı olarak birde yağ benzine karıştırılarak yağlama yapılır: 4-) Benzine Karıştırılarak Yapılan Yağlama: İki zamanlı, karterden süpürmeli motorların yağlanmasında kullanılır. Benzinin içinde eriyen yağ, benzin hava karışımı ile birlikte kartere 94

95 alınır.karışımın temas ettiği parçalar üzerinde yağ yapışır kalır.benzin sıcak ortamda buharlaşarak uzaklaşır. Krank mili, piston kolu,yataklar, silindirler bu şekilde yağlanır. Bir miktar yağ da karışımla birlikte yanarak ziyan olur. Bu şekilde yapılan yağlama, parçaların yağlanması için yeterli değildir. Yağlama Sistemi Elemanları Şekil 4.2. Tam basınçlı yağlama sisteminin şematik görünümü Yağ pompaları: Yağ pompası, yağı karterden emerek belirli basınç altında yağ filtresine ve ana yağ kanallarına basar. Motorlarda dişli tip, paletli tip, rotorlu tip olmak üzere üç çeşit yağ pompası bulunur. a) Dişli Tip Yağ Pompası: Daha yaygın olarak basınçlı yağlama sisteminde kullanılır. Pompa içinde birbiriyle kavraşmış iki dişli bulunur. Dişlilerden birisi döndüren, diğeri dönen dişlidir.döndüren dişli hareketini bazı motorlarda kam milinden, bazı motorlarda krank milinden alır. Dişililer döndüğü zaman, dişliler arasındaki boşluklarda meydana gelen vakum tesiriyle yağ, emiş kanalından girerek bu boşluklara dolar. Dişliler döndüğünde giriş kanalından gelen ve diş boşluklarına dolan yağ çıkış kanatma taşınır. Taşınan yağın miktarı dişlilerin dönme hızına ve yağ kalınlığına bağlıdır. Motor yağı soğuk iken veya motor devri yükseldikçe dişlilerin taşıdığı yağ, gereğinden çok fazla olur. Yağ basıncının belirli bir değerden daha fazla yükselmesini önlemek için çıkış kanalına yağ basınç ayar supabı (by-pass valfi) konur. Basınç ayar supabı pompa gövdesinde veya ana yağ kanalı üzerinde olabilir. Pompa yağ çıkış basıncı, basınç ayar supap yayının basıncını yenecek kadar yükseldiğinde supabı açarak geri dönüş yapar. Şekil 4.3. Dişli tip yağ pompası 95

96 b) Rotorlu Tip Yağ Pompası Rotorlu tip pompalarda; dişliler yerine bir iç rotor ve bir dış rotor kullanılır. İç rotor dış rotorun içerisinde bulunur. İç rotor mille beraber dönerek dış rotorunda beraber dönmesini sağlar. Rotorlar döndüğü zaman pompa emiş deliği tarafında, iç rotorla dış rotor arasındaki boşluk artarak pompada bir vakum meydana gelir. Emiş deliğinde bu boşluğa dolan yağ, iç rotorla dış rotor arasındaki boşluktan basınç kanalına doğru taşınırken boşluk gittikçe daralır ve rotor çıkıntıları yağı sıkıştırarak motoru ana yağ kanalına gönderirler. Bu iki tip arasındaki en önemli değişiklik, yağın dişli pompalarda dişliler arasında sıkışmasına karşılık, rotorlu tip pompalarda iç rotorla dış rotor çıkıntıları arasında sıkışmasıdır. Genellikle yağ pompaları hareketini kam millerinden sağlarlar. Yağ pompasına hareketi veren helis dişli distribütörü de hareket ettirir. Her iki tip de miller, uçlarından yarık ve çeneyle geçmeli olarak birbirine birleşirler. c) Paletli tip Yağ Pompası: Şekil 4.4. Rotorlu tip yağ pompası gövdesi, rotor ve statoru Paletli yağ pompasında dişli yerine paletler kullanılır. Paletler, pompa gövdesi içinde eksenden kaçık olarak dönen palet başlığındaki yuvalarına takılır. Yuva içindeki palet yayları, paletleri devamlı olarak gövde yüzeyi ile temas halinde tutar. Palet başlığı pompa miline bağlıdır. Mil döndüğünde paletler, giriş kanalı önünde büyüyen ve çıkış kanalı önünde sıfıra kadar küçülen bir hacım meydana getirirler. Yağın taşındığı hacmin sıfıra düşmesiyle yağ ana yağ kanalına basılır. Yağ Pompası Arızaları: Hangi tip yağ pompası olursa olsun, çıkış kanalına taşınan yağın geri dönmesine engel olunarak basınç artışı sağlanır. Yağın taşınmasını sağlayan parçalar aşındığı zaman pompadaki yağ kaçağından dolayı gerekli basınç artışı sağlanamaz. Bu durumda pompa sökülür. Temizleme sıvısı ile yıkanır ve basınçlı hava ile kurutulur. Pompa parçaları gözle kontrol edilir. Pompa gövdesinde çatlama, dişlilerde ve pompa milinde gözle görülür deformasyon var ise pompa yenisiyle değiştirilir. Yapılan gözle kontrolde görünür bir arıza yok ise, katalogdan boşluk değerleri ve ölçme şekilleri tespit edilerek ölçü aleti ile aşıntı kontrolüne geçilir. Ölçülen aşınma miktarı katalog değerlerinin üzerine çıkıyorsa imalatçının tavsiyesi doğrultusunda onarılır veya değiştirilir. Yağ pompalarının genel kontrolü ve boşluk değerleri aşağıda açıklanmıştır. Dişli tip yağ pompasında, dişli yanı ile gövde arasındaki boşluk sentil ile ölçülür. Boşluk miktarı 0,05 ila 0,13 mm arasında olmalıdır. Bu boşluklar imalatçıya göre değişiklik arz edebilir. Basınç Ayar Supabı: Basınç ayar supabı yağ pompasına yerleştirilmiştir. Basınç ayar supabı, yağ pompası tarafından ana yağ kanalına basılan yağın, basıncını istenilen değerde kalmasını sağlar. Basınç ayar supabı, ayar vidası, basınç yayı ve basınç supabından meydana gelir. Basınç supabı bilye veya piston şeklindedir. 96

97 Sistemdeki yağ basıncı, belirli değere ulaştığında basınç yayının kuvvetini yenerek basınç supabı itip kısa devre kanalının açılmasını sağlar. Yüksek basınçlı yağ kısa devre kanalından yağ pompa girişme geri döner veya doğrudan kartere dökülür. Yağ basıncı normale döndüğünde supap, basınç yayının etkisiyle kısa devre kanalını kapatır. Yağ pompası normal olarak, yağlama sisteminin ihtiyacından daha fazla yağ basar. Bu motorun ağır çalışma şartlarında yeterli yağ temini için bir avantajdır. Şekil 4.5. Türbo sistemli bir motorun yağlama sistemi Yağ Filtreleri: Karbon zerreleri, toz ve pislikler motorun çalışması esnasında yağlama yağına karışabilirler. Bunlarda büyük parçalar genellikle karterin dibine çöker. Fakat bazı daha küçük parçalar yağlama sisteminden yataklara kadar giderek yatak yüzeylerine gömülür, yatak ve muylu yüzeylerinde hasar görmesine sebep olur. Bu gibi arızaları azaltmak ve önlemek için yağlama sistemlerinde yağ filtreleri kullanılmıştır. Şekil 4.6. Kağıt elemanlı yağ filtresi ve çalışma devresi 97

98 Yağ müşiri Şekil 4.7. Yağ filtresi kesiti (solda metal, sağda kağıt elemanlı) Yağ müşiri motor ana yağ kanalı üzerinde bulunmaktadır. İçerisinde bir kauçuk diyafram, yay ve kontaklar bulunmaktadır. Ortasında bulunan kanaldan kauçuk diyaframa basınçlı yağlama yağı etki eder. Motor çalışmadığı zaman geri getirme yayı kontakların bir biri ile temasını sağlayarak yağ lambasının yanmasını sağlar. Bu aynı zamanda motor çalıştığında her hangi bir sebepten (yağ seviyesi düşük, emniyet valfi bozuk vs.) dolayı yağ basıncı düşük olduğunda da meydana gelir. Motor çalıştığında yağ basıncı normal değerine ulaştığında yağın basıncı geri getirme yayının basıncını yenerek kontakların açılmasını ve yağ lambasının sönmesini sağlar. 98

99 Şekil 4.8. Yağ müşiri çalışma konumları Yağ soğutucular: Çok sıcak ortamlarda çalışan motorlarda ve iş makinelerinde motor yağı yüksek sıcaklıktan dolayı görevini yerine getiremez. Bu nedenle yağı normal çalışma sıcaklığına getirmek amacıyla yağ soğutma radyatörü kullanılmaktadır. Bu radyatörler yapı itibariyle soğutma sisteminde kullanılan radyatörlerle aynıdır. Karterin havalandırılması Yağın içindeki yabancı maddeler gözenekli kağıt filtre üzerinde kalır. Temizlenen yağ, ana yağ kanalından geçerek motor parçalarını yağlar.motor yağ dolaşımı tam akışlı olan sistemde filtre üzerinde bir emniyet supabı bulunur. Emniyet supabının görevi, filtrenin tıkanması halinde pompadan gelen yağın ana yağ kanalına geçmesini sağlar. Bu şekilde motorun yağsız kalması önlenir. Yeni filtre, yerine takılırken lastik-conta yüzeyi yağlanır. Bundan amaç filtrenin kolayca takılması ve contanın hasar görmesini önlemektir. 99

100 Şekil 4.9. Yağ soğutucular ve bağlantı elemanları Karter Motor yağına depoluk yapar, yağın soğumasına yardımcı olur ve motorun alt tarafını kapatarak, toz, toprak ve benzeri yabancı maddelerin motorun içine girmesini önler. Karter ile ilgili bilgiler motor parçaları kısmında verilmiştir. Motor Yağları Ham petrolden elde edilen yağlara madeni yağ veya makine yağı denir. Bu tür yağlar motorun çalışma şartlarına uygun değildir. Motor yağlarından istenilen özellikler, madeni yağ içine karıştırılan katkı maddeleriyle elde edilir. Katkı maddelerinin yağa kazandırdığı özellikler şunlardır: a) Motor yağının, düşük sıcaklıklarda çok fazla kalınlaşmasını önleyerek soğuk havalarda motorun kolay çalışmasını sağlar. b) Motor yağının yüksek sıcaklıklarda yağlama özelliğinin kaybolmamasını sağlar. Böylece piston, segman, supap gibi çok sıcak çalışan parçalar üzerinde oluşan artık maddeler (kurum, yağlı kurum) en aza iner. c) İş zamanında yanma sonucu oluşan su, kül, karbon ve diğer kimyasal maddelerin yağın içinde asit meydana getirmesini önleyerek motor parçalarının uzun ömürlü elmasım sağlar. d) Motor yağının köpürmesini önleyerek yağlamanın kalitesini iyileştirir. Motor Yağının Görevleri a) Sürtünmeyi en aza indirir, birbirine temas hâlinde çalışan parçaların arasında yağ filmi meydana getirerek, sürtünmeden doğan aşınmayı ve sıcaklığı en aza indirir. b) Motor kompresyonunun düşmesini önler: Segmanların silindir yüzeyinden sıyırdığı yağ, segman ile yuvası arasına dolarak; kompresyon kaçağına karşı sıvı conta gibi görev yapar. Silindir içerisindeki gazların piston, segman, silindir arasından kartere kaçması en aza indirilir. c) Motor parçalarının soğumasına yardımcı olur. Karterdeki yağ, motor parçalarından daha soğuktur. Yağlama sırasında parçalarının üzerinden aldığı sıcaklığı kartere getirerek, parçalan kısmen de olsa soğumasına yardımcı olur. d) Motor parçalarını temizler: Motor yağı, yağladığı parçalar üzerinde aşınmadan dolayı meydana gelen talaşları ve yanma sonucu oluşan kurumları bünyesinde toplayarak kartere indirir. Böylece motor parçalarının devamlı temiz kalmasını sağlar. Viskozite ve Motor Yağları 100

101 Viskozite, yağların akıcılığa karşı direncini belirten bir terimdir. Bütün motor yağlan SAE seri numarasıyla sınıflandırılır. SAE rumuzu Birleşik Amerika Devletlerinde motorlu araçlar mühendisleri birliğinin (Society of Automotive Engineers) baş harflerini ifade eder. Motor yağlarının SAE standardı bu birlik tarafından düzenlenmiştir. SAE numarası küçük olan yağlar daha ince ve akıcı olur. SAE numarası büyük olan yağlar daha katın ve az akıcı olur. Örnek olarak: SAE 10 numaralı yağ, SAE 30 numaralı yağdan daha ince ve akıcıdır. Motor yağlan, benzinli ve dizel motorları için ayrı özellikte imal edilir. Benzinli motorlarda; S A, SB, SC, SD gibi S harfi ile başlayan yağlar kullanılır. Dizel motorlarında; CA, CB, CC, CD gibi C harfi ile başlayan yağlar kullanılır. Gerek benzin, gerek dizel motor yağları; yazlık, kışlık ve birleşik yağlar (dört mevsim yağlar) olmak üzere üç çeşittir. a. Yazlık Yağlar: SAE 10, SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50 numaralı yağlardır. b. Kışlık Yağlar: SAE 5 W, SAE 10 W, SAE 20 W gibi yağlardır. W harfi yağın kışlık olduğunu belirler. İngilizce de kış (winter) kelimesinin baş harfidir. c. Birleşik Yağlar (Dört Mevsim Yağları): Bu tip yağlar her mevsimde kullanılır. Yazın yazlık yağ, kışın kışlık yağ özelliğini gösterir. Ancak hiçbir zaman ne yazlık yağın ne de kışlık yağın tam olarak yerini tutamaz. Motor Yağının Bozulma Sebepleri Motor yağının bozulma nedenlerini iki maddede açıklayalım: a) Yağın Kimyasal Olarak Bozulması: Motor yağı, motor çalıştığında sıcaklığı çok yükselir. Yağın içindeki mineraller, yüksek sıcaklıklarda hava içindeki oksijenle birleşerek oksitlenir. Ayrıca iş zamanında yanma sonucu oluşan diğer kimyasal maddeler, yağla birleşerek organik asitler meydana getirir. Oksitlenme ve asit etkisiyle motor yağı özelliğini kaybederek parçaların üzerinde aşınma, oksitlenme ve sakızlaşma (reçine) meydana getirir. Sakızlaşma, segmanların ve supapların yuvasında sıkışıp kalmasına sebep olur. b) Yağın Fiziksel Olarak Bozulması: Emme zamanında silindire giren havanın içindeki tozlar, yanma sonu meydana gelen kurumlar ve diğer arak maddeler, parçaların aşınmasından doğan talaşlar, kartere kaçan gazların içindeki benzin veya mazot yağın kirlenmesine ve özelliğinin bozulmasına sebep olur. Gerçi yağ filtresi, yağın içindeki parçacıkların bir kısmım temizlese bile zaman içinde yeterli olamaz.. İşte, yukarıda ana hatlarıyla açıklanan sebeplerden dolayı motor yağı bozulur. Bu nedenle araç katalogunda tavsiye edilen sürelerde motor yağının yenilenmesi gerekir. Motora Uygun Yağın Seçilmesi Her motora uygun olan yağ araç katalogunda belirtilir. Bunun dışında, kullanılacak yağa kullanıcı karar verecekse üç hususu göz önüne alarak seçimini yapar. Bunlar: a-) Motorun Teknik Özellikleri: Yüksek devirli ve yeni motorlarda yağ boşluğu az olduğu için SAE numarası düşük olan yağ kullanılır. Orta devirli motorlarda ve kullanılma ömrünü ortalamış motorlarda yağ boşluğu biraz fazla olacağı için SAE numarası ortalarda olan yağ kullanılır. Düşük devirli motorlarda ve yağ boşluğu çoğalmış motorlarda SAE numarası biraz daha yüksek tutulur. b-) Motorun Çalışma şartları: 101

102 Benzinli Motorlar için: SA servis tipi yağlar, katısız yağdır. Hafif yük altında çalışan benzin ve dizel motorlarında kullanılır. SB servis tipi yağlar, içinde paslanmayı önleyici kauçuk maddesi bulunur. Hafif yük altında çalışan benzin motorları için kullanılır. SC servis tipi yağlar, düşük ve yüksek sıcaklıklarda çalışmaya uygun, açınmaya, paslanmaya karşı özellikleri olan yağdır. SD servis tipi yağlar, 1968 yılı motor teknolojisine uygun olarak üretilmiştir ve benzinli motorlarda kullanılır. Ayrıca SB, SC servis tipi yağların tavsiye edildiği her yerde kullanılır. SE servis tipi yağlar, 1972 yılındaki motor teknolojisine uygun olarak üretilmiştir. Benzinli motorlarda kullanılır. Ayrıca SC ve SD servis yağlarının kullanıldığı her yerde rahatlıkla kullanılır. SF servis tipi yağlar, 1980 motor teknolojisine uygun olarak hazırlanmıştır. Benzinli motorlarda kullanılır. SG servis tipi yağlar: 1988 motor teknolojisine uygun olarak hazırlanmıştır. Benzinli motorlarda kullanılır. Mevcut en üstün yağdır. Dizel Motorları için CA servis tipi yağlar, kükürdü az ve iyi kalite mazot ile çalışan dizel motorları ile hafif hizmet yapan benzinli motorlarda kullanılır. CB servis tipi yağlar, orta yükte ve bol kükürtlü ve düşük kaliteli mazot ile çalışan dizel motorlarında kullanılır. Hafif hizmet gören benzinli motorlara da konulabilir. CC servis tipi yağlar, orta ve ağır yükte çalışan düşük süper şarj (blower) motorlarda veya türbo dizel motorlarında ve ağır yükte çalışan benzinli motorlarda kullanılır. CD servis tipi yağlar, yüksek hız ve yüksek verimli çalışan süper şarj ve türbo dizel motor yağıdır. c-) Aracın Çalışma Ortamının Hava Sıcaklığına Göre Yağ Numarası Hava sıcaklığı ( o C) SAE 5W ile - 30 arasında SAE 5W ile 16 arasında SAE 10W - 18 ile 16 arasında SAE 10W ile 40 arasında SAE 10W ile 40 arasında SAE 20W 20-8 ile 40 arasında SAE 20W 40-8 ile 40 arasında SAE 20W 50-8 ile 40 arasında SAE 30 5 ile 40 arasında Motor Yağının Seviye Kontrolü Araç düz bir zemine alınır. Motor çalışıyor ise durdurulur. Motor çalışmıyor ise 30 saniye kadar çalıştırılır ve durdurulur. Kısa bir süre beklenir. Yağ çubuğu çıkartılıp, temiz bir bez ile silinir. Silme işlemi üstüpü gibi toz bırakıcı maddelerle yapılmaz. Yağ çubuğu tekrar yerine takılır ve çıkartılır. Yağ çubuğuna yapışan yağ seviyesi kontrol edilir. Yağ seviyesi, çubuk üzerinde bulunan iki işaret arsında olmalıdır. Yağ seviyesi düşük ise, daha önce motora konulan yağ ile tamamlanır, fazla ise normal seviyeye inene kadar boşaltılır. 102

103 Motor Yağının Değiştirilmesi: Motor yağı katalogda tavsiye edilen sürede değiştirilir. (Bu süre binek araçları için yağın türüne göre 3 bin ila 10 bin km arasındadır.) Motor sıcak ise biraz soğuması beklenir. Soğuk ise motor ılınana kadar çalıştırılır ve durdurulur. Karter boşaltma tapası sökülerek, eski yağ temiz bir küvete alınır.motor içindeki yağın süzülmesi için bir süre beklenir. Filtre değişecek ise eski filtre sökülür. Yeni filtrenin lastik contası yağlandıktan sonra yerine takılıp elle sıkılır. Karter tapasına yeni conta takılarak yerine elle birkaç tur vira edildikten sonra anahtarla yeterince sıkılır. Motora yeterince yağ konur. Motor çalıştırılır. Karter tapasından ve filtre contasından yağ sızıp sızmadığı kontrol edilir. Motorlarda Yağ Dolaşımı Motorlarda yağ dolaşımı, yağ pompasının bastığı yağın, yağ filtresinde temizlenmesi önceliğine göre iki şekilde olur. Bunlardan birisi kısa devreli diğeri ise tam akışlı yağ dolaşımıdır. 1-Kısa Devreli Yağ Dolaşımı: Kısa devreli yağ dolaşımında, yağ pompasından basılan yağ, yağ filtresinden geçmeden motor parçalarını yağlar. Sistemde harcanamayan yağın fazlası, yağ filtresinde temizlendikten sonra kartere akıtılır. 2-Tam Akışlı Yağ Dolaşımı: Tam akışlı yağlama dolaşımında, yağ pompasından gelen yağ, filtrede temizlendikten sonra motor parçalarını yağlar. Filtrenin kirlenerek tıkanması halinde motorun yağsız kalmasını önlemek için, filtre kısa devre supabı açılarak yağın doğrudan ana yağ kanalına (motora) gitmesi sağlanır. Yağ Basınç Göstergeleri Yağ basınç göstergesinin görevi, yağ pompasının ana yağ kanalına gönderdiği yağın basıncı göstermektir. (Bazı araçlarda karterdeki yağın seviyesini gösteren yağ seviye göstergesi de bulunur.) Yağ göstergesinde basıncın düşmesi veya hiç gözükmemesi, motor parçalarının yetersiz veya hiç yağlanamadığı anlamına gelir. Böyle durumlarda motor; hemen durdurulur ve arıza bulunarak giderilir. Yağ göstergeleri ışıklı, elektrikli ve basınçlı tip olmak üzere üç çeşittir. a) Işıklı Tip Yağ Göstergesi (Yağ Lambası): Araç gösterge panosunda yağ basıncım gösteren kırmızı renkli yağ lambası ve motor ana yağ kanalı üzerine bağlanan yağ müşirinden meydana gelir. Yağ müşiri, yağ basıncı olmadığı zaman lambayı yakar, yeterli yağ basıncı olduğunda lambayı söndürür. b) Elektrikli Yağ Göstergesi: Elektrikli yağ göstergeleri, yağ müşiri (yağ basınç tüpü) ve gösterge saatinden meydana gelir. Manyetik yağ gösterge saati içinde iki tane bobin bulunur. Devreye paralel olarak bağlı olan bobin, sabit ve zayıf manyetik alan meydana getirerek bir yay gibi ibreyi devamlı olarak sağa çeker. Seri bobin ise, üzerinden geçen akıma bağlı olarak değişken manyetik alan oluşturur. Bu bobinlerin meydana getirdiği, manyetik alanlar ibrenin hareketini sağlar. Paralel Bobin-Seri Bobin Kontak açılır açılmaz her iki bobin de manyetik alan meydana getirir, ibre seri bobinin meydana getirdiği kuvvetli manyetik alanın etkisinde kalarak sıfırı gösterir. Motorun çalışmasıyla yağ pompası ana yağ kanalına belirli basınçta yağ basar. Ana yağ kanalına bağlı olan yağ müşiri diyaframı, yağın 103

104 basıncı ile şişerek kayıcı kontağı devreye fazla direnç sokacak şekilde hareket ettirir. Seri bobinin devresine giren direnç, bobin üzerinden geçen akımı azaltır. Üzerinden geçen akımın azalması seri bobinin meydana getirdiği manyetik alanın zayıflamasına yol açar. Bu durumda ibre, paralel bobinin manyetik etkisiyle sağa doğru hareket eder. c) Basınçlı Tip Yağ Göstergesi: Genellikle eski model araçlar üzerinde bulunur. Yağ basınç gösterge saati motor ana yağ kanalına ince bakır boruyla bağlanır. Motordan gelen yağın basıncına bağlı olarak gösterge saatindeki ibre hareket eder. Yağ Radyatörü Bazı motorlarda, motor yağının daha iyi soğumasını sağlamak için yağ radyatörü kullanılır. Yağın radyatörde devri, yağ pompası tarafından yapılır. Radyatörün soğutulmasında hava veya soğutma sıvısı kullanılır. Yağlama Sistemi Arızaları Yağlama sisteminin en önemli arızası yağ basıncının düşmesi veya hiç olmamasıdır. Yağ lambasının yanması veya yağ göstergesinde yağ basıncının olmadığı veya aşırı düştüğü görüldüğünde motoru hemen durdurulur ve sebebi araştırılır. Yağ basıncının düşmesi; motora ince yağ konmasından, motor yataklarının fazla aşınmasından, yağ pompasının arızalı olmasından veya basınç ayar supabının arızalı veya ayarsız olmasından kaynaklanır. Burada yağlama sistemini ilgilendiren kısım, yağ pompası ile basınç ayar supabının arızalı olmasıdır. Basınç ayar supabının yayı ve supabı sökülür, kontrol ve ayar edilir. Yağ pompasının çıkış basıncı ölçülür. Yağ basıncında yükselme görülmüyorsa yağ pompası sökülerek gözden geçirilir. 104

105 Şekil Motor yağlama sistemi 1 Dişli tip yağ pompası 2. Basınç düzenleme valfı 3. Yağ soğutucu 4. Yağ filtresi 5. Yağ filtresi by- pass valfı 6. Piston soğutma, yağ püskürtme memesi 7. Ana yağ galerisi 8. Yağ basıncı uyarı lamba anahtarı 9. Zaman dişlisi /avara dişli 10. Karter 105

106 YAĞLAR Yağlama yağı genel olarak iki katı cismi birbirinden ayırmak ve sürtünme gücünü minimuma indirerek kolay hareketini sağlamak için kullanılan maddelerdir. Bu iki cismin arasındaki maddenin yaptığı göreve yağlama denir. Makine yağları yağlama görevini: Yüzeyleri kayganlaştırarak, Yüzeylere asılıp kalarak, Sürtünen yüzeyler arasında film teşkil ederek yapar. Makine yağları yalnız motor yağlamasında değil, aynı zamanda yatak yağlaması, dişli sistemleri, hidrolik sistemler, buhar silindir ve türbinlerinin yağlanması, metal kesme işleri gibi çok çeşitli sahalarda da kullanılır. Yağların elde edilişlerine göre sınıflandırılması. Yağlar elde edilişlerine göre başlıca iki grupta toplanırlar: -Sentetik yağlar, -Tabii yağlar. SENTETİK YAĞLAR Sentetik olarak (kimyasal yolla) elde edilen yağlardır. Tabii yapıya sahip diğer yağların yeterli olmayacakları hallerde yağlamayı yapabilmek amacıyla imal edilirler ve kullanılırlar. Sentetik bazlı yağlara örnek olarak aşağıdakiler verilebilir. Yağ Uygulama Alanları a) Polyalpha olefin (PAO) Otomotiv ve sanayi b) Dibasic asit ester Havacılık ve otomotiv c) Polyol ester Havacılık ve otomotiv d) Alkylated aromatik Otomotiv sanayi e) Polyalkylane glikol (PAG) Sanayi f ) Phosphate ester Sanayi TABİİ YAĞLAR Nebat usareleri,tohumları ve köklerinden;hayvan yağları ve ham petrolden kimyasal yollarla,fakat bünyesinde herhangi bir bozunma olmadan elde edilen yağlardır. Ancak HVI (Yüksek Viskozite İndeksli) baz yağlar hydrokraking ile elde edilmektedir. MADENİ YAĞLAR Ham petrolün distilasyonu sonucunda elde edilen dip mahsul (artık) yeniden madeni yağ elde edilebilecek şekilde rafine işlemine tabi tutulur. Elde edilen yağlar başlıca ince,orta ve ağır yağlardır. Madeni yağlar ile dediğimiz hayvani ve nebati yağlar arasındaki fark, hayvani ve nebati yağların yapılarında bir oksijen köprüsünün bulunmasıdır. Madeni yağların sınıflandırılması: Madeni yağlar kimyasal bakımından başlıca üç büyük gruba ayrılır. I- Alifatik II- Aromatik, III- Karışık (Alifatik ve Aromatik) 106

107 BÖLÜM 6 ATEŞLEME SİSTEMİ Silindire alınarak sıkıştırılan benzin hava karışımını uygun zamanda ateşleyerek tutuşmasını sağlamaktır. Bu işlem yanma odası içinde buji tırnaklarına yüksek gerilim uygulanarak oluşturulan bir kıvılcım tarafından yapılır. Bataryalı Ateşleme Sistemi Benzinli motorlarda kullanılan ateşleme sistemleri, temel prensipler hep aynı kalmak şartıyla sürekli olarak gelişmiştir. Özellikle elektroniğin bu alanda kullanımı günümüzde ateşleme sistemlerini de önemli gelişmeler sağlanmıştır. Başlangıçtan günümüze kullanılan bataryalı ateşleme sistemlerini aşağıdaki gibi sınıflandırabiliriz. 1.Klasik ateşleme sistemleri 2.Transistörlü ateşleme sistemi 3.Elektronik entegral ateşleme sistemi 4.Statik ateşleme sistemi Klasik Ateşleme Sistemi Şekil 6.1. Altı silindirli bir motorun klasik ateşleme sistemi Ateşleme sisteminde bataryadan gelen akım, kontak anahtarı, ateşleme bobini ve platin üzerinden şasilenmek sureti ile devresini tamamlar. Bu akım ateşleme bobini içerisinde demir nüve üzerinde bir manyetik alan oluşturur. Bobinin şarj süresi (bobinin birinci devresinden akım geçme süresi) kam açısı tarafından belirlenir. Ateşleme zamanında platin açılır böylece primer akımı kesilir. Bu durumda manyetik alan çöker, primer ile sekonder sargıda bir gerilim indüklenir. Sekonder bobin sarım sayısı primere göre yaklaşık 1000 kat daha fazla olduğundan, gerilimde indüklenen primer gerilimden yaklaşık 1000 kat daha büyüktür. Sekonder gerilim (yüksek gerilim) ateşleme için kullanılır ve bujinin merkez elektrotuna iletilir. Gerilim yeterince yüksek ise kıvılcım tırnak aralığından atlayabilir. Primer devrede manyetik alanın çökmesiyle yaklaşık 250 volt civarında bir gerilim indüklenir. Bu gerilim platinin açılması anında platinler arasında elektriki arka sebep olmaktadır. Bir kondansatör devreye paralel bağlanarak, bu arkın oluşması önlenmektedir. Platinli ateşleme sistemlerini iyileştirme yönünde bir de devreye bir ön direnç yerleştirilmesidir. Bazı ateşleme sistemlerinde ateşleme bobinin primer sargısına bir ön direnç 107

108 seri olarak bağlanmıştır. Marş esnasında bu ön direnç bobini besleyen batarya geriliminin oluşturduğu primer devre akımının düşmesini engeller. Klasik ateşleme gerilimini oluşturan elemanlar ve görevleri aşağıda incelenmiştir. Batarya Sistemin güç kaynağıdır. Diğer bütün alıcılar gibi, ateşleme sistemi de bataryadan beslenir. Günümüzde hafif vasıta araçların tamamında yakını 12 voltluk batarya kullanılmakta ve elektrik donanımı 12 voltluk gerilim ile çalışmaktadır. 12 voltluk batarya 6 elemandan oluşmaktadır. Her eleman 2,2 voltluk gerilime sahiptir. Batarya elemanları pozitif ve negatif plakalardan oluşurlar. Pozitif plakalar Kuşun per-oksit, negatif plakalar ise kuşun oksitten oluşmuştur. Aralarında pozitif ve negatif plakaların birbirine temasını önlemek amacıyla seperatörler (ayırıcı) kullanılır. Ağır vasıta araçların (kamyon, otobüs gibi) birçoğunda ise 24 voltluk batarya grubu kullanılmaktadır. Bu batarya grubunda iki adet 12 voltluk batarya seri olarak birbirine bağlanmıştır. Kontak anahtarı Ateşleme sisteminde primer devre kontak tarafından beslenir. Eğer batarya voltajı belli bir değerin altına düşerse ateşleme sistemi de görevini yapamaz. Kontak anahtarı bat ucu bataryaya ign ucu endüksiyon bobini girişine ve st ucu da marş motoruna bağlanır. Endüksiyon Bobini Ateşleme sistemi için geliştirilmiş özel bir transformatördür. Primer sargılar kalın kesitli ve az sarımlı, sekonder sargılar ise ince kesitli ve çok sarımlıdır. Bobinin primer devresinde yaklaşık kadar kalın sargı, sekonder devresinde ise yaklaşık kadar ince sargı bulunmaktadır. Primer devreden geçen akımın aniden kesilmesi sekonder sargılarda yüksek gerilim indüklenmesine sebep olur. Bataryanın 14 volt olan gerilimini volt düzeyine çıkarır. Silisli demir saclardan oluşturulmuş bir nüveye üst üste sarılmış sekonder ve primer sargılar soğutucu yağ ile bir gövde içine sökülemez biçimde monte edilmişlerdir. Klasik ateşleme sistemlerinde primer devre akımı platin üzerinden geçtiği için akım en fazla 4-5 Amper ile sınırlandırılmıştır.bu da klasik ateşleme sisteminin, günümüz yüksek sıkıştırma oranlı ve yüksek devirli motorlarında yetersiz kalmasına yol açmaktadır. Şekil 6.2. Ateşleme bobini kesit görünümü Distribütör Klasik ateşleme sistemlerinde distribütörün görevleri şunlardır: 108

109 Platin ile primer devre akımını kesmek, Mekanik ve vakum avans düzenekleri ile ateşleme avansını vermek, Bobinde oluşan yüksek gerilimi sırası gelen silindirlere iletmek. Primer devre akımını platin kontakları açılıp kapanarak kontrol eder. Platinin kapanması sargıları besler ve manyetik alan güçlenir. Ancak direnç ve self indüksiyon akımı nedeniyle akımın yükseliş hızı yavaştır, bu nedenle de manyetik alanın güçlenme periyodunda sekonder sargıda meydana gelen gerilim artışı ateşleme için yeterli değerli değildir. Primer devre bobininde akım yükselince manyetik alanda yeterince güçlenmiştir. Bu akımı kondansatör yardımıyla aniden keserek hızlı bir manyetik alan değişimi ve buna bağlı olarak ta buji tırnakları arasından atlayacak değerde bir sekonder devre gerilimi elde edilir. Şekil 6.3. Distribütör platin takımı a) Platin aralığı ve kam açısı: Platin aralığı ve kam açısı primer devre akımını doğrudan etkileyeceğinden, motor ayarı bakımından çok önemlidir.platin aralığı arttıkça kam açısı (platinin kapalı kalıp primer devre akımının beslenme süresi) da artar. Platin ayarının bozuk olması ateşleme sisteminin çalışmasını olumsuz etkiler. b) Ateşleme Avansı: Avans, sıkıştırma zamanı sonuna doğru bujiden kıvılcımın piston ÜÖN ya gelmeden önce çakmasıdır. Karışımın tutuşarak alevin belirli bir alana yayılması için bir süre gereklidir. Avans verilmediği takdirde alevin yayıldığı anda piston ÜÖN dan uzaklaşmış olacağından yanma basıncı azalır. Ateşleme avansı ile bu durum ortadan kalkar. Klasik ateşlemede distribütör avansı iki temel parametreye göre verilir. 1.Hıza Göre Avans: Motor hızlandıkça piston hızı da artacağından, tutuşma periyodunda ÜÖN ya daha çabuk ulaşıp daha çabuk terk eder ve bu nedenle de avans ihtiyacı artar. Bu avansı santrifüj prensibi ile çalışan mekanik avans düzeneği motor devrine göre ayarlar. Yüke Göre Avans: Benzinli motorlarda motor yüke girdikçe emme manifold basıncı yükselir, vakumu azalır. Bu da silindire daha iyi dolum yapılması demektir. Silindir dolgusunun iyi olması alevin yayılma hızını artırır ve bu nedenle de avans gereksinimi azalır. Bu avansı emme manifoldu vakumuna bir hortumla bağlı olan bir diyafram ile vakum avans düzeneği verir. Yüksek Gerilimin Silindirlere Dağıtılması: Endüksiyon bobini kulesinden çıkan yüksek gerilim kablosu distribütör kapağına gelir ve dağıtım (tevzi) makarası ile sırası gelen silindire verilir. Kondansatör Primer devreye paralel bağlanır. Ateşleme sistemindeki en önemli parçalardan biridir. Kondansatörün görevleri : Platinin açılması sırasında primer devre akımına geçici olarak depoluk görevi yaparak platinlerin ark yaparak yanmasını önlemek. 109

110 Primer devre akımının aniden kesilmesini sağlayarak endüksiyon bobini içindeki manyetik alanın değişim hızını ve buna bağlı olarak sekonder devrede geriliminin yüksek gerilim oluşmasını sağlamak. Platinler açık olduğu sürece primer sargılarını şarj deşarj salınımı ile alternatif akımla besleyerek bujideki kıvılcımın çakma süresini uzatmak. Yapısı: Kondansatör aralarına çok ince yalıtkan tabakalar yerleştirilmiş iletken metal levhaların silindirik olarak sarılması ile elde edilir. Bu uçlardan birisi kondansatör ucuna, diğeri de gövdesine bağlıdır. Kondansatörün artı ucuna gerilim verirsek, pozitif levhalar kondansatör kapasitesine bağlı olarak artı yükler ile yüklenir ve devreyi tamamladıklarında da bu yükü dış devreye aniden geri boşaltırlar. Bujiler Buji bir metal gövde, gövde içerisine yalıtımı sağlamak amacıyla yerleştirilmiş seramik izolatör ve orta elektrottan oluşmaktadır. Buji kıvılcımı orta elektrot ile metal gövdeye birleştirilmiş şasi elektrodu arasında oluşmaktadır. Orta elektrot ile şasi elektrodu arasındaki boşluk buji tırnak aralığı olarak isimlendirilmektedir. Bu boşluğun değeri motor katalogunda belirtilmiştir. Bazı bujilerde orta elektrot dirençli olarak imal edilmektedir. Bazı bujilerin tırnak sayısı iki yada üç olmaktadır. Bu bujiler daha sağlıklı çalışmakta ve daha uzun ömürlü olmaktadırlar. Bujinin yuvasına oturduğu yerde sızdırmazlığı sağlayan bir de metal (bakır yada alüminyum) contası bulunmaktadır. Şekil 6.4. Buji ve kesit görüntüsü 110

111 Şekil 6.5. Tek ve çift tırnaklı bujiler Bujiler çalışma sıcaklığına göre iki sıcak ve soğuk buji olmak üzere iki çeşittir. Sıcak buji daha uzun burun porselenine sahiptir ve çalışma esnasında soğuk bujiye göre sıcaklığı daha yüksektir. Soğuk bujiler daha kısa burun porselenine sahiptirler ve bu nedenle üzerine gelen ısıyı daha çabuk soğutma suyuna iletirler. Şekilde soğuk ve sıcak bujide ısı enerjisinin burun porseleninden geçişi şematik olarak gösterilmektedir. Şekil 6.6 Soğuk ve sıcak bujide ısı geçişi 111

112 Ateşleme Sisteminin Çalışması Ateşleme sisteminde birinci devre, ateşleme bobininin yüksek gerilimli akımı meydana getirmesi için gerekli olan ortamı hazırlar. İkinci devre ise, ateşleme bobininde meydana gelen yüksek gerilimli akımı, buji tırnakları arasında kıvılcıma dönüştürerek, yanma odasındaki karışımın yanmasını sağlar. Bataryadan gelen düşük gerilimli akım, kontak anahtarından geçip, bobin birinci devre sargısını dolaşarak, platin kontakları üzerinden devresini tamamlar. Birinci devre sargısından akım geçtiği sürece sargı üzerinde elektro manyetik alan oluşur. Distribütör kamı, platin fiberini iterek platin kontaklarını açar. Kontakların açılmasıyla birinci devre akımı kesilir. Akımın kesilmesiyle, birinci devre sargısının meydana getirdiği manyetik alan sıfıra düşerken, bobin ikinci devre sargısında (Faraday kanunu göre) yüksek gerilim oluşur. Yüksek gerilim, bobin kulesinden alınarak bobin kablosu üzerinden distribütör kapağının orta kulesine verilir. Bu esnada tevzi makarası, orta kuleyi ateşleme sırası gelen buji kulesiyle irtibatlandırır. Orta kuleden buji kulesine geçen yüksek gerilim, buji kablosu üzerinden geçer ve buji tırnaklan üzerinden atlayarak kıvılcım meydana getirip, devresini tamamlar. Meydana gelen kıvılcım, yanma odasına sıkıştırılan karışımın ateşlenmesini sağlar. Şekil 6.7. Klasik Ateşleme Sistemi 112

113 Transistörlü Ateşleme Sistemi Şekil 6.8. Sekiz silindirli bir motora ait klasik ateşleme sistemi Transistörlü ateşleme sisteminin temel farkı şudur: Klasik ateşleme sisteminde platin kontaklarından geçen primer devre akımı transistörden geçer. Platin sadece 0,15 A şiddetindeki tetikleme akımını taşır. Transistorlü ateşleme sistemini anlayabilmek için transistörün yapısının bilinmesi gerekir. Transistor içinde hiçbir hareketli eleman olmayan, yapısında kullanılan yarı iletken maddenin normalde yalıtkan olmasına karşın, üzerine uygulanan küçük bir sinyal akımı ile iletken duruma geçmesi temeline göre çalışan bir elektronik devre elemanıdır. Taransistörleri, yaptık iş nedeniyle, içinde hareketli kontak olmayan rölelere benzetilebilir. (Röleler küçük kumanda akımları ile büyük akımlara kontrol ederler.) Transistorlu ateşleme sisteminde platin sadece taransistörün emiter-beyz devresindeki tetikleme akımını taşıdığı için bu küçük akım platini zorlamayacağından platinin ömrü çok uzar. Ayrıca transistor emiter-kolektör devresindeki primer sargı akımının kesilmesi mekanik platin kontaklarına göre çok daha kısa olurlar. Aynı kapasiteli iki sistemden transistorlu olanı klasik olana göre daha yüksek bir ikinci devre voltaj üretmektedir. Platinsiz transistorlu ateşleme sistemlerinde ise transistorun tetiklemesini distribütör mili üstündeki bir manyetik tutucu yapar. 113

114 Elektronik Ateşleme Sistemi Şekil 6.9. Transistorlu Ateşleme sistemi Bilgisayar teknolojisinin günümüzde gelişmesiyle günümüzde ateşleme sistemleri de elektronik kontrollü olarak yapılmaktadır. Bu sistemde elektronik kontrol ünitesine motor devri ve ÜÖN bilgisi gelmektedir. Bu bilgi volan üzerinde bulunan özel dişlilere bakan bir manyetik tutucu tarafından iletilir. Bu tutucu aslında bir mini alternatif akım sinyal üreticisidir. Ürettiği gerilimin frekansı elektronik kontrol ünitesi tarafından motor hızı ve ÜÖN bilgisi olarak değerlendirilir. Ayrıca emme manifoldundaki vakum düzeyi motor yükünün doğrudan bir göstergesidir. Bu vakum elektronik kontrol ünitesi üzerinde bulunan bir vakum diyaframı tarafından elektriksek sinyale dönüştürülerek elektronik kontrol ünitesi tarafından motor yüküne göre avans belirlenmesi sağlanır.elektronik kontrol ünitesi önceden belleğine yazılmış olan bir kartoğrafik haritaya göre motora gerekli avansı vererek ateşlemeyi gerçekleştirir. Elektronik ateşleme sisteminde herhangi bir ayar yapma olanağı bulunmamaktadır. Sadece kontrol işlemleri vardır. Statik Ateşleme Sistemi Hiçbir hareketli eleman olmaması nedeniyle bu ismi almıştır. Sistem enjeksiyon sistemi elektronik kumanda ünitesi tarafından kontrol edilir. Elektronik kontrol ünitesi birçok veriyi dikkate alarak her bir silindir için arı ayrı en uygun avans miktarını vererek, bobinlerin primer devre şasilerini kesmek yoluyla sekonder devrede yüksek gerilim oluşturulur. Uygulamada iki değişik statik ateşleme sistemi vardır.bunlardan biri, her bujiye bir endüksiyon bobini kullanılmasıdır. Diğerinde ise iki bujiye bir endüksiyon bobini kullanılmasıdır. Şekil 6.10 Distribütörsüz ateşleme sistemi (atık kıvılcım) 114

115 BÖLÜM 7 MOTOR YÖNETİM SİSTEMLERİ Taşıt ve elektronik kontrol sistemi 01. Kontrol ünitesi* 02. Emme manifoldu basınç sensörü 03. Gaz kelebeği potansiyometresi 04. Oksijen sensörü 05. Katalitik dönüştürücü 06. Enjeksiyon-ateşleme testi uyarı ışığı 07. Enjeksiyon-ateşleme test bağlantısı 08. Yakıt deposu 09. Yakıt pompası 10. Yakıt filtresi 11. Titreşim damperi 12. Yakıt hattı 13. Basınç regülatörü *Peuegot 605 parça numaraları 14. Enjektör 15. Giriş havası sıcaklık sensörü 16. Soğutma suyu sıcaklık sensörü 17. Motor hızı sensörü 18. Ateşleme bobini 19. Buji 20. Enjeksiyon rölesi 21. Yakıt pompası rölesi 22. Ateşleme modülü 23. Yakıt buharı biriktirme kabı 24. Yakıt buharı temizleme valfi 25. Yakıt buharı çıkışı kapatma valfi 26. Relanti düzenleme valfi 115

116 Peugeot 605 motor kontrol devresi 116

117 117

118 Bosch motor yönetim sistemi 118

119 119

120 EURO'93 ŞARTLARINI SAĞLAYAN BENZİNLİ BİR MOTORUN KONTROL ELEMANLARI (RENAULT) 120

121 1. Yakıt basınç regülatörü: yakıt hattında basıncı sabit tutar ( bar) ve fazla yakıtı geri gönderir. 2. Yakıt dağıtım hattı: enjektörlerin içine yerleştirildiği yakıt borusu. Sabit basınçtaki yakıtın dağılımını sağlar. 3. Yakıt deposu 4. Yakıt filtresi 5. Yakıt pompası: "gerotor" tipi pompa rotorda 10 diş, çemberde 11 diş olan elektrik motor tahrikli pompadır. 6. Relanti devri kontrol supabı: değişken delikli bir orifistir. Relanti devrindeki hava miktarını ayarlar ve ecu tarafindan kontrol edilir. 7. Hava kelebeği (gaz kelebeği) konum sensörü: gaz pedalının bağlı olduğu hava kelebeğinin konumunu gösteren sensördür. Bu sensör ile modül, ne kadar güç ıstediğtmizi ve bunu ne kadar çabuk istediğimizi algılar. 8. Hava debimetresi (anemometre): üzerinden hava geçen telleri aynı sıcaklıkta tutmak için gereken enerjiyi ölçerek modülün, geçen hava deblsıni ve kütlesini hesaplamasına yarayan debi ölçerdir. 9. Enjektör: yakıtı emme portlarına püskürtür. Açık kalma süresi ayarlanabilen bir solenoid valftır. 10. Kam mili konum sensörü: motor, ilk çalıştırmada 600 d/d ya geldikten sonra enjektörlere ateşleme sırasına göre püskürtme imkanını verir, pistonun konumu ile ilgili sinyali verir. 11. Emme hava sıcaklık sensörü: soğuk çalışma, ısınma ve tüm motor rejimlerinde ecu ya yakıt miktarını hesaplamakta kullanacağı hava sıcaklık değerlerini verir- sıcaklık yükselince rezistansın düşmesi prensibi ile çalışır. 12. Soğutma suyu sıcaklık sensoru 13. Lambda sensoru: dış hava ve egzoz gazı arasındaki oksijen farkını ölçerek, ecu nun egzoz emisyonlarına göre yakıt ayarını sürekli kontrol etmesini sağlar. 14. Motor devir sensoru: volan üzerinde yapılmış çıkıntıları (35 diş -1 boş) sayarak motor devrini ve krank açısını bulur. 15. Ateşleme bobini: ateşleme modülü tarafindan kontrol edilir. 16. Yakıt buharı toplama tüpü: benzin deposunda oluşan buharı emen bir karbon blok barındıran bir kutudur. Emisyon azaltma yöntemlerindendir. Fazla gazı bir supap yardımı ile mantfolda gönderir. 17. Tüp boşaltma supabı: kontak 1 konumuna getirilince açılan bir solenoid supaptır 18. Hava filtresi 19. Güç rölesi 20. Yakıt pompa rölesi 21. Kontak anahtarı 22. Ateşleme modülü: motor devri ve krank mili açışı bilgilerine göre ateşleme sırasını kontrol eden, ecu dan avans bilgilerini alarak uygulayan modüldür. 23. Batarya 24. Üç yollu katalitik konvertör 25. Elektronik kontrol ünitesi (ecu): tüm sensörlerden aldığı bilglleri saklayan, işleyen ve sisteme emirler gönderen bilgisayardır. 121

122 BÖLÜM 8 Active Valve Control System (AVACS) SUBARU Yakıt ekonomisini iyileştirme, motor performansını artırma, egzoz emisyonlarını azaltma ve karalı olarak boşta çalışma işlemleri atasında bir denge oluşturur. Kam mili dört zamanlı çevrimde emme ve egzoz supaplarını kritik zamanlama ile açan ve kapatan kusursuz motor elemanıdır. AVCS motor üzerinde bulunan sensörlerden sinyal alarak kam milinin pozisyonunu değiştirmek sureti ile emme supaplarının zamanını değiştirir. Değişken supap zamanlamasının etkisi yakıt ekonomisini iyileştirerek ve emisyonları azaltarak daha geniş bir motor devri aralığında daha yüksek güç sağlamaktır. Bu sistemin nasıl çalıştığını anlamak için dört zamanlı çevrim ile başlamak gerekir. 4-Zamanlı Çevrim Günümüzde otomobil motorları dört zaman sürecine göre çalışmaktadır. Bu işlemler emme, sıkıştırma, iş ve egzoz zamanı olarak tanımlanmaktadır. AVCS bu süreçlerde kam milinin rolü üzerinde etkiye sahiptir. Harekete geçmesi motor tipine bağlı olarak direkt temas, manivela veya itici mekanizması ile olabilir Subaru motorlarında kam mili triger kayışı veya zincir ile krank milinden olur. Emme supabı yanma odasına hava girmesine, egzoz supabı da egzoz gazlarının çıkışına izin verir. AVCS gerçekte emme supabı zamanlamasını hangi supabın ne zaman açılıp kapanacağına göre düzenler. Emme ve egzoz supaplarının çalışması genel olarak aşağıdaki gibi görünür. Bununla birlikte AVCS nin çalışmadaki rolünde nüanslar vardır. Dört zamanın sıralamasında egzoz zamanı hemen emme zamanının önünde gelir. Egzoz supabının kapanma ve emme supabının açılması esnasındaki supap bindirmesi ağır yükler altında motorun görevini yerine getirmesine yardımcı olur, fakat hafif yüklerde bu şekilde olmaz. AVCS sayısız pozisyonlarda sürekli olarak supap bindirmesini değiştirir. Supap bindirme aralığı küçük bir aralıktan (rötar pozisyonu) 35 derece krank mili dönüş açısına kadar (avans pozisyonu) olabilir. AVCS Bileşenleri Değişken supap zamanlaması elektronik kontrol sisteminden talimat alarak çalışan bir hidrolik sistem tarafından kontrol edilir. Engine management computer: Birçok motor sensöründen bilgi alarak elektronik kontrolü yapan motor yönetim bilgisayarı kam milinin ideal pozisyonunu belirler. Bu sensör bilgileri emme havası debisi, soğutma suyu sıcaklığı, gaz kelebeği pozisyonu ve kam mili pozisyonu bilgilerini içerir. Yağ kontrol valfi (OCV): Kontrol ünitesi değişiklikleri bir emme kamı dişlisi içerisine yerleştirilmiş bir yağ kontrol valfi tarafından yapar. Yağ kontrol valfi motordan gelen basınçlı yağı kullanarak AVCS sensörü vasıtasıyla emme kamını rötara ve avansa alır. 122

123 Actuator: Hareket mekanizması (kam milinin pozisyonunu değiştirme mekanizması) zincirle veya triger kayışı ile hareket ettirilen dişli içerisine yerleştirilir, sensör doğruca kam mili üzerine uygun olarak yerleştirilmiştir. Kam mili dişlisi içerisinde, hareket mekanizması içerisindeki odaki yağ basıncı ile avansa yada rötara kaymasına izin verir. Basınçlı yağ bu odaya dolar ve üç yuvarlak paletli döner parçayı iterek kendi ekseninde bulunan kam milini ve hareketli mekanizmayı döndürür. AVCS Boşta çalışmada: Emme supabı piston emme işlemine başlamak üzere ÜÖN yı geçtikten hemen sonra egzoz zamanı bitiminde açılır. Egzoz zamanı yanma odası içerisinde negatif basınç meydana getirir ve emme havası silindire pozitif basınç ile boşluğu doldurur. Bu durumda emme ve egzoz zamanları arasında supap bindirmesi ya yoktur yada çok küçüktür. Supap zamanlamasını rötara almak relatide motorun daha düzgün çalışmasını sağlar, değişken supap zamanlaması olmayan motorlarda bu durum relanti düzensizliği eğilimi olmasına sebep olur. Hafif ve orta motor yüklerinde: Relantiden orta motor yüklerine doğru AVCS emme supabını egzoz supabının hala çok az açık olduğu egzoz kursunun son kısmında açılması için avansa doğru kaydırır. Egzoz kursu boyunca oluşan basıncın etkisi ile egzoz gazlarının bir kısmı egzoz gaz resirkülasyonu (EGR) etkisi oluşturmak üzere emme supabından emme manifolduna doğru akar. Aynı zamanda emme kursu boyunca emme supapları daha önce kapanmaya başlar. Bir miktar supap bindirmesi için supap zamanlamasını avansa almak egzozdaki Zaralı bileşik olan azot oksitlerin miktarını azaltır. Bu aynı zamanda havanın silindir içerisine uygun akışının göstergesi olarak volümetrik verimi iyileştirir. Daha iyi verim daha yüksek motor performansı sağlar. Tam yüklerde: Motor maksimum performans sağlamak üzere zorlandığında, AVCS emme supaplarının açılmasına avans vererek egzoz supaplarının kapanmasından daha önceye alır. Bu durum silindir içerisinde karıştırma (scavenge) türbilans etkisi oluşturur yani emme havası akışı silindir içerisinde egzoz 123

124 gazlarının temizlenmesine yardımcı olur. Bu aynı zamanda sıkıştırma zamanında emme supabının daha önce kapanmasını sağlar. Bu volumetrik verimin artması ve yüksek güç çıkışı sağlar. Toplamda supap zamanlamasının değiştirilmesi motora düşük ve yüksek motor hızlarında yüksek güç çıkışı sağlar. Aynı zamanda rölanti çalışmasını düzenler ve daha düşük egzoz emisyonları oluşumuna yardımcı olur. Modern AVCS AVCS motorlara sürüş ve performans açısından katkı sağlar. Daha yüksek güç, daha düzgün çalışma ve daha az zararlı emisyon sağlar. Aktif Valf Kontrol Sistemi 124

125 Valve Timing Control system (VTC) Değişken Supap Hareket Sistemleri Valve Timing Control System (VTC: Supap zamanlaması kontrol sistemi) Performans geliştirme, yakıt ekonomisi ve emisyonlarda azalma sağlamaktadır. Fonksiyonlar Supap Açılma Grafiği Faz Supap açılma yüksekliği Valve Event Kontrol Kam açısının kontrolü Değişken Sabit Sabit Sürekli Uygulama Emme ve egzoz supaplarının her ikisine birden uygulanabilir. Görünüm VTC VTC Selonoidi Variable Valve Lift and Timing System (VVL: Değişken supap yüksekliği ve zamanlaması) Tüm motor hızlarında tork artışı sağlar. Fonksiyonlar Supap açılma grafiği Faz Supap yüksekliği Valve Event Kontrol VVL Kontrollü Supap açılma yüksekliği ve zamanlaması Değişken Değişken Değişken 2 aşamalı 125

126 Uygulama Her türlü külbitör manivelalı tip sistemlerde uygulanabilir Emme ve egzoz supaplarının her ikisine birden uygulanabilir. VTC ile birleştirilebilir. Görünüm VVL mekanizması Continuous Variable Valve Event and Lift Control System (VEL) Sürekli Değişken Supap Açılma Süresi (Zamanlaması) ve Yüksekliği VEL düşük yakıt tüketimi, düşük egzoz emisyonları ve yüksek motor torku sağlar. Fonksiyonlar Supap açılma grafiği Sürekli supap açılma Sürekli supap açılma yüksekliği ve açılma yüksekliği, açılma süresi (zamanlaması) süresi ve kontrolü zamanlaması Faz Değişken (sınırlı aralıkta) Değişken Supap yüksekliği Değişken Değişken Valve Event Değişken Değişken Kontrol Sürekli Sürekli Uygulama Geleneksel silindir kapaklarına uygulanabilir (direk temaslı kam ve serbest külbitör mekanizmalı sistemler), Emme ve egzoz supaplarının her ikisine de uygulanabilir. Değişken Supap Zamanlaması ve Yüksekliği Değişken supap açılma yüksekliği ve supap zamanlaması kullanımının amaçları aşağıdaki gibi açıklanabilir: Motor performansını iyileştirmek (artırmak), Yakıt tüketimini azaltmak, Egzoz emisyonlarını azaltmak. Yukarıda belirtilen amaçları gerçekleştirmek için farklı firmalar tarafından çeşitli mekanizmalar geliştirilmiştir. Geliştirilen mekanizmaların bir çoğu aynı görevi yerine getirmekle birlikte her firmada farklı isimlerle anılmaktadır. Bu mekanizmaların üstlendikleri görevleri temel olarak üç kısımda toplayabiliriz: 126

127 Supap açılma miktarını değiştirmek, Supabın açılma başlangıcını değiştirmek, Supabın açık kalma süresini değiştirmek. Değişken supap açılma yüksekliği ve supap zamanlaması mekanizmaları yukarıda belirtilen görevleri bir motorda aşağıda belirtildiği gibi yerine getirebilir: Değişken supap açılma yüksekliği (İki kademeli), Değişken supap açılma yüksekliği (Sürekli değişken), Değişken supap açılma başlangıcı (Supabın açık kalma süresi sabit) Değişken supap açılma başlangıcı ve değişken supap açık kalma süresi. Yukarıda belirtilen işlemlerin biri yada birkaçı bir motorda bulunabilir, bu uygulamalar bazı motorlarda sadece emme supaplarına uygulandığı gibi bazı motorlarda hem emme hem de egzoz supaplarına uygulanmaktadır. Toyota VVTL-i Akıllı Değişken supap zamanlaması ve yükselmesi Bu sistemde kam mili üzerinde iki emme supabını çalıştıran iki kam çıkıntısı vardır. Bunlardan biri düşük ve orta devirler için tasarlanmış, diğeri ise yüksek devirler için tasarlanmıştır. Düşük devir: VVTL-i sisteminde düşük/orta devirler için tasarlanmış kam çıkıntısı külbitör mekanizması üzerinde bulunan U biçimli parça üzerine yerleştirilmiş bir izleyici üzerinde dönerek her iki emme supabını da çalıştırır. Aynı anda büyük kam kendi izleyicisi üzerinde döner, fakat bu anda bir iş yapmaz, çünkü izleyici alt kısmında bulunan serbest hareket bölgesinde aşağı ve yukarı hareket eder. Bu hareket sırasında sesli çalışmayı önlemek amacıyla bu manivelanın altına bir yay yerleştirilmiştir. Yay manivelayı yüksek hız kamı ile sürekli temas halinde tutar. Şekil 8.1 de VVT nin düşük ve orta hızlarda çalışma konumu görülmektedir. Şekil 8.1. VVTL-i nin düşük ve orta motor hızlarında çalışma konumu. Sistem yüksek devirde çalışma konumuna geçtiğinde sağdaki resimde de görüleceği gibi hidrolik basınç büyük kamın altında bulunan küçük pimi hareket ettirir. Bu bağlantı ile supaplar büyük kam profili ile çalıştırılmaya başlar (Şekil 8.2). Bu uygulama yüksek devirlerde motora daha fazla hava yakıt karışımı alınmasına imkan verir. 127

128 Şekil 8.2. VVTL-i nin yüksek motor hızlarında çalışma konumu. VVT sisteminde emme ve egzoz supapları için iki ayrı kam mili kullanılmaktadır. Değişken supap kalkma miktarı her iki supap takımına da kullanılmaktadır. VVT uygulaması ise sadece emme supaplarına uygulamaktadır (Şekil 8.3). Şekil 8.3. VVT-i mekanizması ve hareket iletimi. Bu sistemde supap zamanlaması emme kamı tarafındaki VVT-i denetleyici tarafından gerçekleştirilir. Hidrolik sistemden gelen akışkanın basıncı VVT kontrol elemanını hareket ettirerek supap zamanlamasını değiştirir, aynı anda akışkan ikinci kamın (yüksek hız kamı) kalkma yüksekliği değiştirir ve yüksek hız konumuna geçmesini sağlar, ikinci kam hidrolik sistemin geri kalanı tarafından çalıştırılır. 128

129 Şekil 8.4. VVT-i sistemi emme ve egzoz kam milleri ve VVT-i kontrol elemanı Şekil 8.5 te hidrolik sistemin yağ akış şeması görülmektedir. Motor çalıştığında sistemde her zaman yağ basıncı mevcuttur, basınçlı yağın hangi yöne transfer edileceği ECU tarafından tayin edilmekte, OCV ne gönderilen sinyal ile yön değiştirilmektedir. Elektronik Kontrol Ünitesi yağ kontrol valfinin (OCV) konumunu sinyal göndermek sureti ile değiştirmektedir. Şema üzerinde L konumu düşük ve orta devir çalışmalarını göstermektedir. L konumunda basınçlı yağ VVT ünitesi üzerinde her hangi bir etki yapmaz ve OCV üzerinden geri döner. Kontrol sistemi içerisinde H ile gösterilen hücrelere basınçlı yağ yüksek hız çalışma konumunda sevk edilmektedir. H konumunda basınçlı yağ manivela pimini pim üzerinde bulunan geri getirme yayını yenerek ileri doğru iter, supaplar yüksek hız kamı tarafından açılmaya başlar. Toyota VVTL-i sisteminin emme ve egzoz supap kumanda açıları Çizelge 1 de görülmektedir. Şekil 8.5. VVT-i kontrol sisteminin yüksek ve düşük-orta hız çalışma konumu 129

130 Egzoz Çizelge 8.1. Toyota VVT-i supap zamanlamalsı Açılma AÖN den önce Kapanma ÜÖN dan sonra Süre Lobe centre Kalkma yüksekliği (mm) Düşük hızlar Yüksek hızlar Emme Açılma ÜÖN dan önce Kapanma AÖN dan sonra Süre Lobe centre Kalkma yüksekliği (mm) Düşük hızlar Yüksek hızlar Kam zamanlaması VVTL-i sistem ile oldukça fazla değişebilir, yukarıda 2ZZ-GE motoruna ait her iki kam için fabrika değerleri verilmiştir. Toyota Değişken supap zamanlama sistemi VVT veya VVT & VVT-i VVT sistemi farklı firmalarca 1960 tan beri kullanılmaktadır. VVT basit ve oldukça etkilidir. İki ana parçadan; bir yağ kontrol selonoidi ve VVT mekanizmasından meydana gelir. Şekil 8.6. VVT sistemi şematik görünümü Şekil 8.6 da sistemin elemanları görülmektedir (VVT kasnağı (makara) ve OCV yağ kontrol valfi). (OCV yağ kontrol valfi veya yağ selonoidi olarak adlandırılır.) İlk VVT sistemleri oldukça basit yapıya sahiptir örneğin özel bir devirde çalışır ((~4400 devir/dakika- 20 supap- 4AGE's)), bilgisayar sinyali OCV yi açar, bu basınçlı yağın özel bir galeri vasıtasıyla emme kamı yatağına, emme kamı merkezi vasıtasıyla VVT makarasına gelmesini sağlar. VVT makarasının içerisinde küçük bir piston vardır ve arkasına yeteri kadar basınç tatbik edildiğinde dışa doğru hareket eder, içteki parçaya bağımlı olarak makaranın dış paçasının dönmesine neden olur, helisel kanal ile piston öne ve arkaya doğru hareketine yataklık eder. Bilgisayar VVT nin çalışması için sinyal ürettiğinde, OCV açılır ve böylece VVT makarası emme kamını krank milini (kamın kendi üzerinde 15 derece) referans alarak 30 derce avansa hareket ettirir. 130

131 Çalışma şartları (Club4AG) 1-Marş: Marşa basıldığında VVT motor ilk harekete geçinceye kadar çalışır, kolay ateşleme için motora daha fazla hava girmesine müsaade eder, 2-Soğutucu sıcaklığı: soğutma suyu sıcaklığı 50 C nin altında iken ilk hareket hariç çalışmaz, 3-Motor devri: VVT rpm motor hızı aralığında doğru basınçlarda her devirde çalışır, 4-Motor yükü/emme manifoldu basıncı: Sistemin kontrolü için en önemli parametre olarak görünüyor. Emme manifoldu basıncı 5 inç vakumdan daha düşük olduğunda çalışmaz. Bu atmosfer basıncı olan sıfır vakuma çok yakındır, normal emişli bir motorda MAP sensörü tarafından tam yük olarak okunur. Bu işlemlerin gerçekleşmesi gaz kelebeğinin ¾ açıklığından sonra meydana gelmektedir. 5-VVT hız sensörü olmadan çalışır. HONDA V-TEC V-TEC değişken supap zamanlaması ve hareketi Elektronik Kontrol Sistemi kelimelerinin İngilizce baş harflerini gösterir. Bu sistem değişken supap mekanizmasını düşük ve yüksek hız kamlarına sahip özel kam mekanizması vasıtasıyla normal motorlar ile yüksek performanslı motorların özelliklerini birleştiren motor tipidir. Özel kam mekanizması aracılığıyla araç motoru düşük ve orta güç kademesinde geniş bir çalışma aralığı sağlarken hem şehir içi düzenli kullanma hem de oto yollarda çok farklı sürüş durumları gibi her türlü kullanım şartlarında ideal bir otomobil motoru özelliği göstermektedir. VETEC sisteminin özellikleri; Motor veriminin yükseltilmesi, Düşük hızdan yüksek hıza daha kısa bir sürede geçiş, Yüksek hızlarda daha az yakıt sarfiyatı ile yüksek motor performansı, Doğal hava alma donanımı ile ani tepki verebilme özelliği. DOHC VTEC Honda Değişken Zamanlamalı ve Hareketli Supaplı Elektronik Kontrol sisteminde, her bir silindir mekanizmasında bulunan dört supap için hem emme hem de egzoz tarafında üçüncü bir külbitör kolu (orta külbitör kolu) ile üçüncü bir kam vardır. Buna ek olarak, bu külbitör kollarına, hidrolik pistonlar yerleştirilmiştir. Bu şekilde birinci ve ikinci külbitör kolları birbiri ile ilişkilendirilebilir. Her bir silindire ait emme ve egzoz kamları üzerinde üçer kam çıkıntısı bulunmaktadır. Orta kam yüksek devirlerde çalışmaya başlarken birinci ve ikinci kam düşük devirler için kullanılır. Orta külbitör kolunda aynı zamanda düşük hız kademelerinde kolun gezmesini azaltan ve yüksek hız kademelerinde valfin çalışmasının daha yumuşak olmasını sağlayan bir avara hareket yayı vardır. 131

132 Yapısı ve Çalışması 2) Çalışma İlkesi Genel olarak, burada bir yarış arabasının yüksek devir performanslı motoru ile normal bir binek aracının düşük devir performanslı motorun bir araya getirilmesi ilkesi üzerinde durulacaktır. Bunun sonucunda, geniş bir motor gücü aralığında bir motordan elde edilebilecek en yüksek performansa ulaşılmış olacaktır. Bir yarış motoru ile normal bir motor arasındaki iki temel farklılıktan birincisi emme/egzoz supapların zamanlaması diğeri bu supapların hareket (açılma) miktarıdır. Yarış araçlarının normal motor1ara kıyasla daha uzun emme/egzoz zaman aralığı vardır ve supaplar daha çok açılır1ar. Honda Değişken Supap Zamanlama ve Hareketi Elektrik Kontrol Sistemi bu işlevi görmektedir. Bu sistem aynı zamanda normal bir motor supap zamanlaması ve hareketi işlevi de görür. Supap hareketi düşük devire göre zamanlama ve açma ayar1ıyken, bir standart motordan düşük devir torku daha iyidir. Supap hareketi yüksek devir1i motor zamanlaması ve açmasına uygun bir çalışma için ayar1anmasl durumunda, motor gücü de aynı yarış arabasında olduğu gibi artış gösterir. Şimdiye kadar az sayıda değişken supap zamanlama sistemleri ticari kullanıma sokulmuştur. Bu mevcut sistemlerde yalnızca her iki supabın açıldığı (emme/egzoz supap bindirmesi) zaman değiştirilebilir. Dünyada ilk kez Honda sistemi ile hem supap zamanlaması, hem de supapların (açma) miktarı istenilen düzeyde değiştirilebilmekle ve böylece varolan en gelişmiş supap grubu mekanizması elde edilmiş olmaktadır. Yarış, Motorları ile Kitle Üretimi Yapılan Motorlar Arasında Supap Hareket Miktarı Kıyaslaması TDC: ÜÖN BDC: AÖN 〇 : Optimum özellik Motor sürüş şartlarına göre değişen iki supap zamanlaması ve supap hareket ayar değerleri ile donatılmıştır. Düşük devirde Aşağıda da görüldüğü gibi her iki tarafta da yer alan birinci ve ikinci külbitör kolları orta külbitör kolu ile irtibatlı değildir ve A ve B kamları tarafından farklı olarak değişik zamanlama ve hareket (açılması) 132

133 ile çalıştırılmaktadır.burada dikkat edilmesi gereken bir husus, her ne kadar orta külbitör kolu merkezdeki kama bir avara hareket yayı ile bağlanmışsa da, bu bağlantı, supapların düşük hızdaki açılma ve kapanma işlemlerinde devre dışıdır. Yüksek devirde Yüksek devirdeki çalışma sırasında, içine yerleştirilmiş olan piston aşağıdaki şekilde görülen ok yönünde hareket eder. Sonuç olarak birinci külbitör kolu ile orta külbitör kolu 2 hidrolik piston aracılığı ile (aynı bir şiş gibi) birleşmiş olur ve üç külbitör kolu tek bir ünite gibi hareket etmeye başlar. Bu durumda bütün külbitör kollan yüksek hızda C kamı tarafından çalıştırılmış olur ki, böylece bütün supaplar yüksek devir çalışmasına uygun bir valf zamanlaması ve supap hareketine geçmiş olurlar. 3) Kontrol Sistemi Bu mekanizmanın kontrol sistemi, aşağıda görüldüğü gibi motorun yükü, soğutma suyu sıcaklığı, devri ve araç hızı gibi motor durumunda ortaya çıkan değişiklikleri sürekli izler. Elde edilen bilgiler her türlü koşullar altında düzgün bir çalışma sağlamak ve gerekli hassas kumandayı yerine getirmek üzere Elektronik Kontrol Ünitesine iletilir. Supap Zamanlaması Değişme Koşulları Motor deviri: 5300 rpm'in üzerinde Araç hızı: 30 km/h üzeri 133

134 Su sıcaklığı: 60 C'nin üzerinde Kumanda Sistemi 2 2. SOHC VTEC 1) Parçaların Adları ve Yerleri Motorda her bir silindir için çoklu kamlar bulunur ve bunlar düşük devirde ayrı bir supap zamanlama ve hareket biçimi, yüksek devirde ise bir başka biçimin seçimine olanak verir. Bir biçimden diğerine geçiş elektronik olarak kumanda edilir ve o andaki motor devri ve yükü izlenerek seçim yapılır. 134

135 2) Çalışma İlkesi Genel olarak bir yarış aracının yüksek devirdeki performanslı motoru ile normal binek arabasının düşük devirdeki motor performansı özellikleri tek bir motorda birleştirilmiştir. Bunun sonucunda geniş bir güç aralığında motordan en yüksek performans elde edilebilir. Yarış motorları ile normal motorlar arasındaki iki temel fark emme/egzoz supap zamanlaması ve supap hareket miktarıdır. Yarış motorlarının normal motorlara kıyasla daha uzun süreli emme/egzoz supap zamanlaması vardır ve supap hareket miktarı fazladır. Honda'nın Değişken Supap Zamanlamalı ve Hareketli Elektronik Kontrol Sistemi bu işlevi yerine getirmektedir. Supap hareketi düşük devir zamanlaması ve hareketine göre ayarlanmış durumdayken düşük devir tork değeri normal motorlarda olduğundan daha yüksektir. Supap hareketi yüksek devir zamanlaması ve hareketine ayarlı durumdayken motor, bir yarış aracı motorunun düzeyine çıkabilmektedir. Şimdiye kadar az sayıda değişken supap zamanlama sistemleri ticari kullanıma sokulmuştur. Bu sistemde yalnızca her iki valfın aynı anda açıldığı (emme/egzoz supap bindirmesi) zaman değiştirilebilir. Dünyada ilk kez Honda sistemi ile hem supap zamanlaması, hem de supapların açılma miktarı istenilen düzeyde değiştirilebilmekte ve böylece var olan en gelişmiş supap külbitör grubu elde edilmiş olmaktadır. 135

136 Yarış, Motorları ile Kitle Üretimi Yapılan Motorlar Arasında Supap Hareket Miktarı Kıyaslaması Düşük devirde: Aşağıda görüldüğü gibi, her iki tarafta yer alan birinci ve ikinci külbitör kollan orta külbitör kolu ile bağlı değildir ve A ve B kamları tarafından farklı olarak değişik zamanlama ve hareket ile çalıştırılmaktadır. Her ne kadar orta külbitör kolu merkezdeki kama bir avara hareket yayı ile bağlanmışsa da, bu bağlantı, supapların düşük devirdeki açılma ve kapanma işlemlerinde devre dışıdır. Yüksek devirde: 136

137 Yüksek devirde sürüş esnasında. içine yerleştirilmiş olan piston aşağıdaki şekilde görülen ok yönünde hareket eder. Sonuç olarak birinci külbitör kolu ile orta külbitör kolu 2 hidrolik piston aracılığı ile (aynı bir şiş gibi) birleşmiş olur ve her üç külbitör kolu tek bir ünite gibi hareket etmeye başlar. Bu durumda bütün külbitör kollan C kamı tarafından çalıştırılmış olur ki böylelikle bütün supaplar yüksek devir çalışmasına uygun bir supap zamanlaması ve supap hareketine göre açılıp kapanırlar. 3) Kontrol Sistemi Kontroller: Bu mekanizmanın kontrol sistemi aşağıda görüldüğü gibi motorun yükü, soğutma suyu sıcaklığı, devri ve araç hızı gibi motor durumunda ortaya çıkan değişiklikleri sürekli izler. Elde edilen bilgiler Kontrol Ünitesine iletilir. Supap Zamanlaması Değişme Koşulları Motor Devri: 4800 min -1 (rpm) Araç Hızı : M/T 20 km/h (13 MPH), A/T: 5 km/h (3 MPH) min. Soğutma Suyu Sıcaklığı: 60 C (140 F) min. Motor Yükü: Emme manifoldu negatif basıncı tarafından belirlenir. 137

138 2-3. VTEC-E 1) Parçaların Adları ve Yerleri Motorda normal olarak her bir silindir supap düzeni için 4-supaplı sistem bulunur. Düşük devirde birinci emme supabı normal hareket değerinde çalışırken, ikinci emme supabı arkasında yakıt birikmesine yol açmamak için çok az açılmaktadır. Yüksek devirde emiş tarafı ikinci supap külbitör kolu normal supap hareketi sağlamak üzere birinci emme supap külbitör kolu ile birleşir. Bir senkron pistonu her iki külbitör kolunu birleştirir/ayırır. Bir zamanlama pistonuna karşı oluşan hidrolik basınç, senkron pistonunu bir yöne iter, bir durdurucu piston ve geri döndürme yayı da senkron pistonunu uygulanan basınç kalktığında geri gelecek biçimde hareket ettirir. 2) Çalışma İlkesi 138

139 Değişken supap zamanlama ve hareket mekanizması bir taraftan motorda yakıt sarfiyatında azalmaya olanak sağlarken, diğer taraftan da yüksek çıkış gücü elde etme amacına yöneliktir. Bu sistem ile düşük devir kademelerinde oldukça fakir yakıt/hava karışımı, verimli bir biçimde yakılarak yüksek tork özellikleri elde edilebilmekte ve yakıt sarfiyatı azaltılabilmekte iken, yüksek devir kademelerinde ise geleneksel 4-valfli motorlarınkine eşdeğer yüksek verim elde edilebilmektedir. Düşük devirde: Birinci külbitör kolu ile ikinci külbitör kolu birbirinden ayrıdırlar. Her iki kam, A ve B'nin ayrı zamanlama ve açma değeri olması sonucu ikinci külbitör kolu hareket miktarı azdır ve emme supabı çok az miktarda açılır (tek supap kontrol). 139

140 Yüksek devirde: Külbitör kolu içindeki zamanlama pistonu, hidrolik basınç ile ok yönünde hareket eder. Böylece birinci ve ikinci külbitör kolları senkron pistonu ile bağlanırlar. İkinci külbitör kolu, birinci külbitör kolu ile birlikte çalışır ve supap çalışması, klasik 4 valfli bir motorunki ile aynı duruma gelir. Zamanlama Mekanizması İşleyişinin Açıklanması Değişken supap zamanlama ve hareket mekanizması, motor hızına bağlı olarak emme supaplarının çalışması tek supaplı çalışma sisteminden çift supaplı çalışma sistemine geçer. Bu geçişin yapılmasını sağlamak amacıyla. birinci külbitör kolu üzerine bir zamanlama plakası konmuştur. 140

141 3) Kontrol Sistemi Bu mekanizmanın kontrol sistemi motorun yükü, soğutma suyu sıcaklığı, devri ve araç hızı gibi motor durumunda ortaya çıkan değişiklikleri sürekli izler. Elde edilen bilgiler, her türlü koşullarda optimum sürüş yeteneği sağlamak amacıyla PGM-FI ECU (Elektronik Kontrol Ünitesine) iletilir. Supap Zamanlaması Değişme Koşuları: Motor Devri : 2500 rpm'in üzerinde Araç Hızı : 5 km/h (3 mph) üzeri Soğutma Suyu Sıcaklığı: -5.3 C (22.5 F) üzerinde Motor Yükü : Emme manifoldu negatif basıncı tarafından belirlenir. 141

142 2-4. YENİ VTEC 1) Parçaların Adları ve Yerleri Bu tür motorlarda normal olarak her bir silindir başına 4 supap bulunur. Düşük devirde birinci emme supabı normal açma değerinde çalışırken, ikinci emme supabı emme ağzında yakıt birikmesine yol açmamak için çok az açılmaktadır.yüksek devirde birinci ve ikinci emme supapları külbitör kolları, yüksek bir supap hareket değerine ulaşmak üzere orta emme supabı külbitör kolu ile birleşir. Bir senkron pistonu her üç emme tarafı külbitör kollarını birleştirme/ayırma işlevini yerine getirir. Zamanlama pistonuna karşı oluşan hidrolik basınç, bu A ve B senkron pistonlarını bir yöne iterken, durdurma pistonu ve geri dönüş yayı da senkron pistonunu basınç kalktığında geri gelecek biçimde hareket ettirmekledir. 142

143 2) Çalışma İlkesi Değişken supap zamanlama ve hareket mekanizması, bir taraftan motorda yakıt sarfiyatında azalmaya olanak sağlarken, diğer taraftan da yüksek çıkış gücü elde etme amacına yöneliktir. Bu sistem ile oldukça düşük yakıt sarfiyatı ve yüksek yanma verimi, düşük devir kademelerinde yüksek tork özellikleri elde edilirken sağlanabilmektedir. Yüksek devir kademelerinde ise geleneksel 4-supaplı motorlara eşdeğer yüksek motor gücü elde edilebilmektedir. Bunun yapılabilmesi için de düşük devirde birinci emme supabı ile ikinci emme supabı açılma değerlerinin birbirinden çok farklı olması sağlanarak bir yakıt/hava akış türbülansı oluşturulmalıdır. 143

144 Makara teması ile çalışan külbitör kolları, sürtünme kayıplarını azaltır. Düşük devirde: Şekilde de görüldüğü gibi birinci ve ikinci külbitör kolları orta külbitör koluna bağlanmamıştır. Ancak A ve B kamları tarafından farklı zamanlama ve hareket değerlerinde çalıştırılmaktadır. ikinci kam açma değeri düşüktür ve böylece emme supabı çok az açılmaktadır (tek supaplı kontrol). Her ne kadar orta külbitör kolu orta kamı avara hareket mekanizması ile birlikte izlemekteyse de hareketin düşük devir kademelerinde supapları açma yada kapama işlemlerine hiçbir etkisi bulunmamaktadır. Yüksek devirde: Yüksek devirlerde sürüş esnasında zamanlama pistonu aşağıdaki şekilde gösterilen ok yönünde hareket eder. Bunun sonucunda birinci ikinci ve orta külbitör kolları 2 senkron pistonu tarafından (bir şiş gibi) birbirine birleştirilmiş olurlar ve her üç külbitör kolu tek bir ünite gibi çalışmaya başlarlar. Bu durumda bütün külbitör kolları C karnı tarafından çalıştırılır ve böylelikle valflerin açılma ve kapanma işlemleri yüksek devirdeki supap zamanlaması ve supap hareket değerlerine uygun olarak gerçekleştirilmiş olur. 144

145 3) Kontrol Sistemi Bu mekanizmanın kontrol sistemi aşağıda gösterildiği gibi sürekli olarak motorun yükü, devri ve araç hızı gibi motor durumunda ortaya çıkan değişiklikleri izler. Bu bilgiler, daha sonra Motor Kontrol Modülüne (ECM) iletilir. Supap Zamanlaması Değişme Koşulları Motor Devri : dev/dak (manifoldtaki basınca bağlıdır) Araç Hızı : 10 km/h yada üzeri Motor Soğutma Suyu Sıcaklığı: 10 C yada üzeri Motor Yükü : Emme manifoldu negatif basıncı tarafından belirlenir. 145

146 DOHC VTEC sistemi VTEC hidrolik kumanda sistemi 146

147 147

148 VTEC sisteminde silindir içerisine yakıt hava karışımının dolması. DOHC VTEC sistemi kesit görünümü 148