VURUNTU. Otto Motorlarında Vuruntu. Vuruntunun nedenleri

Transkript

1 VURUNTU Yakıtın motor silindiri içinde çok hızlı ve darbeli yanışı, Otto motorlarında açık bir çınlama ve dizel motorlarında ise vuruntu şeklindeki gürültü ile anlaşılır. Bu nedenle vuruntu halinde Otto motoru "çınlıyor" dizel motoru "çekiçliyor" denir. Vuruntu gürültüsü, silindirdeki şiddetli basınç dalgasının silindir kapağı ve piston yüzüne çarpması ve orada çekiç darbesine benzer bir etki oluşturmasından kaynaklanmaktadır. Vuruntulu yanmada, özellikle piston termik ve mekanik olarak aşırı yüklenir. Sürekli vuruntu pistonun tahrip olmasına neden olur. Isının aşın derecede açığa çıkması ile piston hızla genleşir ve silindir duvarlarında oluşan yağ filminin bozulmasına neden olur. Bunun sonucunda kuru sürtünme başlar ve daha fazla açığa çıkan ısı ortam sıcaklığını hızla arttırarak piston yüzeyinde ergimelere ve silindir duvarına kaynaklanmalara neden olur. Yer yer oluşan kaynak bağlantıları pistonun hareketi sonucu tekrar koparak şiddetli aşınmalara ve sıcaklığın devamlı yükselmesine sebep olur. Bu zincirleme olay kısa sürede pistonun silindir iç yüzüne tamamen kaynaklanarak tahrip olması ile sonuçlanır. Vuruntu esnasında piston tahrip olmasa bile sürtünme yükü şiddetle artarak motorun efektif gücünün düşmesine neden olur. Dolayısıyla vuruntu saptandığı anda mümkün mertebe hemen giderilmelidir. Otto Motorlarında Vuruntu Vuruntunun nedenleri Normal yanma koşullarında, yakıt-hava karışımı buji bölgesinde tutuşturulur ve alev bir küre yüzeyi gibi yaklaşık 20 m/s lik ortalama hızla yanma odasına yayılır. Bu esnada gazların sıcaklığı ve basıncı artarak, basınç dalgalarının yanma odası içinde yayılmasına neden olur. Kuşkusuz henüz yanmamış kanşımın da sıcaklığı ve basıncı aynı anda yükselmeye devanı eder. Yanmamış bölgede sıcaklığın, yakıtın tutuşma sıcaklığından daha yüksek değerlere erişmesi halinde bu bölgede kendi kendine tutuşmalar oluşarak yeni basınç dalgaları meydana gelecek, bu basınç dalgalarının birbirlerine çarpması ise vuruntu gürültüsünü oluşturacaktır. Vuruntunun önlenme çareleri Vuruntunun önlenmesi çareleri aranırken üç koşul göz önünde bulundurulur. 1. Vuruntu motorun çalıştınlması esnasında oluşuyorsa, büyük bir tahribatın önlenmesi amacıyla derhal çare bulunması gereklidir. 2. Motor, konstrüktör tarafından tasarlanacaksa vuruntuyu önlemek için her türlü imalat olanaklarından yararlanılmalıdır. 3. Yakıt üreticisi vuruntu dayanımı yüksek yakıt üretmelidir. Birinci koşulu inceleyelim. Vuruntu ya ivmelenme esnasında ya da yüksek hızda oluşuyor ise her iki halde de motor aşırı yüklenmiştir. İvmelenme vuruntusu, aracın tam gaz ve düşük motor devrinde oluşur. Bu durumda vitesi bir derece düşürmek yararlı olabilir. Böylece güç sabit kalırken motor devri yükselir ve döndürme momenti düşer. Bu durumda gaz kelebeği biraz daha fazla kapanacağından silindire alınan dolgu azalacak, sıkıştırma sonu basıncı biraz düşecek ve vuruntu kaybolacaktır. Yüksek hız vuruntusu, aracın yüksek hızlarında oluşabilir. Yüksek hızlarda vuruntu sesini duymak pek kolay değildir. Dolayısıyla gereken önleme başvurulamadığından piston yanmasına nadirende olsa rastlanmaktadır. Hızın azaltılması durumunda vuruntu sesi duyulabilir. Normal benzin kullanılması halinde vuruntu yapan motorda süper benzin

2 kullanılacak olursa vuruntu giderilebilir. Ateşleme avansının bir miktar düşürülmesi ile de vuruntu önlenebilir. Avansın düşürülmesi ile silindir basıncı bir miktar düşeceğinden dolgunun kendi kendine tutuşma olasılığı azalacaktır. Ancak bu durumda motor gücü biraz düşecek, yakıt tüketimi artacaktır. İkinci koşulda motor konstrüktörü için aşağıdaki olanaklardan yararlanmak mümkündür: 1. Sıkıştırma oranının seçimi Sıkıştırma oranı, motorun piyasada mevcut benzin kullanırken, vuruntu yapmayacağı kadar büyük seçilmelidir. Normal benzin için sıkıştırma oranı ε ~ 7-8; Süper benzin için ise sıkıştırma oranı ε ~ 8-9; Sıkıştırma oranı seçilirken, yüksek e değerlerinde motor gücünün arttığı ve yakıt tüketiminin azaldığı göz önünde bulundurulmalıdır. 2. Buji yerinin seçimi Silindir içerisinde yanmanın sıcak noktadan başlayarak soğuk bölgeye doğru ilerlemesi halinde vuruntu olasılığı daha azdır. Yanma odasında en sıcak noktalar egzoz supabı civarındadır. Dolayısiyle buji egzoz supabına yakın yerleştirilmelidir. 3. Yanma odası biçimi Yanma odasının da vuruntuya etkisi vardır, yaygın yanma odasına oranla kompakt şekillendirilmiş yanma odalarında vuruntu oluşumu daha azdır, kendi kendine erken tutuşmanın önlenmesi için, yanma esnasında alev cephesiyle en son buluşacak dolgu kısmının, iyi-soğutulmuş, düşük sıcaklıktaki bölgede olması gereklidir. Silindir içerisindeki hava hareketi, homojen karışım oluşumuna yardım ederken sıcaklığın da düzgün dağılımını destekler. Alev yanma odasında daha hızlı ilerler ve darbeli yanma meydana gelmez. Emme manifolduna verilen helezonik biçim ve yanma odası ile piston yüzünün özel şekillendirilmesi dolgu hareketlerini hızlandırılır. Ancak emme manifolduna verilen helezonik biçim gaz akımlarına karşı direnci arttırdığından dolayı volumetrik verimin ve sonuç olarakta motor gücünün küçülmesine neden olur

3 . Şekil 2 Etkin soğutma vuruntuyu önler. Sekil 3 Hidrokarbonların vuruntu dayanımları 4. Soğutma İyi soğutma sayesinde dolgu daha soğuk kalacak ve kendi kendine tutuşma olasılığı azalacaktır, bu görüş açısında su ile soğutma hava ile soğutmaya oranla daha avantajlıdır. Dökme demir yerine ısı iletim katsayısı yaklaşık üç kat daha fazla olan alüminyum alaşımının kullanılması sayesinde silindir kapağı sıcaklığı daha düşük olmakta, dolayısiyle de vuruntu azalmaktadır. 5. Elektronik vuruntu ayarlayıcı monte etmek Ateşleme avansının azaltılması ile vuruntu önlenebilir. Elektronik ateşleme sistemi ile birlikte elektronik vuruntu ayarlayıcısının kullanılmasıyla ateşleme anının (ateşleme avansının) ayarlanması mümkün olmaktadır. Motora monte edilen vuruntu sensörü (ivme sensörü) motor gövdesindeki titreşimleri algılar. Vuruntu sensörü tarafından algılanan ve mikroişlemciye iletilen sinyaller, mikroişlemcide analiz edilerek, vuruntudan kaynaklanan titreşimler belirlenir. Motorda vuruntu saptanınca mikroişlemci ateşleme anını, her vuruntu darbesine karşılık 1 KMA kadar geciktirir (avansı azaltır), bu azalma olayı vuruntunun kaybolduğu ana kadar sürer. Bu durumda motor, ateşleme değerleri topografyasına göre, vuruntu sınır değerlerine çok yakın bir avansla çalışır. Elektronik vuruntu ayarlayıcı kullanılmayacak olursa, emniyet bakımından sınır değerlerden uzaklaşmak gerekebilir. Sınır değerlere yakın çalışma motorun hacımsal gücünü artırır, özgül yakıt tüketimini azaltır. Elektronik vuruntu ayarlayıcının kullanımı ile motorda sıkıştırma oranı artırılabilmekte, daha düşük oktan sayılı benzin kullanımı mümkün olmaktadır. Yani motorun yakıta karşı duyarlılığı azaltılmaktadır. Son olarak, yakıtın etkisini belirleyen 3. koşulu ele alalım. Yakıtlar ham petrolün damıtılması ile üretilmektedirler, ham petrol hidrokarbonların çok çeşitli kombinasyonlanndan oluşmaktadır, bu hidrokarbonlar tamamen farklı vuruntu dayanımı gösterirler. Ham petrolün damıtılması ile elde edilen ürünler bir dizi kimyasal işlemlere tabi tutularak vuruntuya dayanıklı hidrokarbonlar elde edilir. Kaynama noktası 40 C dan 400 C'a kadar olan aralıkta elde edilen (kaynama noktası en fazla 215 C) normal benzin ve süper benzinin ortak yaklaşık ısıl değeri Hu = kj/kg'dır. Ancak süper benzinin vuruntuya dayanımı normal benzine oranla daha fazladır. Süper benzinin yoğunluğu p~0.76 g/cm3 iken bu değer normal benzinde p~0.74 g/cm3

4 olmaktadır. Her iki yakıtında kurşun ilaveli ve kurşunsuz çeşitleri vardır. Kurşunsuz normal benzin ile kurşunlu normal benzin aynı araştırma oktan sayısına (kısaltması ROZ) sahip iken (ROZ ~ 92), kurşunsuz süper benzinin araştırma oktan sayısı kurşunlu süper benzininkinden (ROZ ~ 98) 3 birim daha düşüktür. Egzoz gazlarının katalizatör tarafından arındırıldığı motorlarda kurşunsuz benzin kullanılması gereklidir. Benzine katılan kurşunlu katkının üst sınır değeri 0.15 g/l dir. Bu amaçla kullanılan en önemli katkı maddeleri kurşun tetra metil (Pb(CH 3 ) 4 ) ve kurşun tetra etil (Pb(G 2 H 5 ) 4 ) dir. Bunların her ikiside son derece zehirli maddelerdir. Bu maddeler, yanma odasında yüksek sıcaklığın etkisiyle, daha yanma oluşmadan parçalanarak, ortama toz halinde yayılır ve karışımın kendi kendine tutuşmasını önlerler, kurşun tozlarının yanma esnasında kurşun okside dönüşerek silindir duvarlarını aşındırma etkisini önlemek amacıyla benzine ayrıca Brom ya da Klor bileşikleri ilave edilir. Böylece kurşunun, kurşun bromit ya da Kurşun klorid olarak yanması sağlanır, kurşunun son derece zehirli olan bu bileşikleri 800 C da gaz halinde olup, egzos gazlarıyla beraber motor dışına atılarak hava kirliliğine neden olurlar. Bu nedenle kurşun katkılı benzinlerin kullanımını sınırlayan kanunların uygulamaya konulması ve kurşunlu benzinin yerini kurşunsuz benzinin alması memnuniyet vericidir. Benzine katılacak kurşun miktarının üst sınırlan, litrede gram olarak aşağıda verildiği gibi değişim göstermiştir. Kurşun bileşikleri yanında vuruntuyu önleyen başka katkı maddeleri de vardır. Örneğin Ludwigshafen de BASF tarafından vuruntu önleyicisi oluşturulan demirkarbonil ve monometil anilin burada anılabilir, bu iki katkı maddesi her ne kadar egzoz gazlarına zararlı madde eklemezlerse de sorunsuz sayılmazlar, demirkarbonil yanma esnasında aşınmayı hızlandıran bir tür demir oksit oluşturur. Aynı vuruntu dayanımını elde etmek için benzine katılması gerekli monometilanilin miktarı, kurşun tetra etil miktarının yaklaşık 30 katıdır. Bu kadar çok katkı maddesi ise supap tijleri üzerinde bir tabaka oluşturarak, hareketin zorlaşmasına neden olur. Benzin üretiminde, uygun kimyasal yöntemlerle benzini vuruntu dayanımı yüksek olan İzoparafin ve Aromatlarca zengin hale sokma olanağı da vardır. Ancak bu yöntem dikkatlice uygulanmalıdır, çünkü aromatların egzoz gazlannda kanserojen oldukları yönünde önemli iddialar mevcuttur. Benzine Metanol gibi alkol ilavesi de vuruntu dayanımını arttırmaktadır. Ancak alkoller su içerdiklerinden dolayı benzine fazla oranda katılacak olurlarsa pas tehlikesi başlar örneğin benzine %20 oranında katılan alkol, yakıt iletim borularında aşın paslanmalara neden olabilir. Benzinin vuruntu dayanımının saptanması Benzinin vuruntu dayanımı, onun oktan sayısı ile belirtilir Oktan sayısı bir karşılaştırma sayısı olup, çeşitli benzinlerin vuruntuya dayanımı hakkında bir fikir edinmek için iki yardımcı yakıt esas alınmıştır Bu yakıtlardan biri izo oktan olup oktan sayısı 100 kabul edilmiştir. Diğer yakıt ise vuruntu dayanımı 0 olarak kabul edilen normal heptandır. Böylece hacimsel olarak %80 izo oktan ve %20 normal heptandan oluşan bir karışım ile aynı vuruntu özelliği gösteren benzinin oktan sayısı 80'dir denilir. Vuruntu dayanımı izo oktan yüzdesinin arttırılması ile artar. Oktan sayısının saptanması, DIN normu ile standartlaştırılmıştır. Bu yöntem özel motorlar kullanılarak uygulanır. Kabul edilen deney motorları CFR - deney motoru (Cooperative Feul Research Commitee of the American Society of Automotive Engineers) ve BAFS - deney motoru (Badische Anilin - und Soda Fabrik) dır. Deneme motoru bir silindirli, dört zamanlı ve termosifon prensibi ile soğutulan bir motordur. Motorda su devirdaim pompası yoktur su serbest buharlaşmaktadır. Motorun sıkıştırma oranı çalışma esnasında 4 ila 11 arasında değiştirilebilir.

5 Şeki1 4 - Sıkıştırma oranının değiştirilmesi (Fa. Ruf ' un deney motoru) DIN Normuna göre 3 çeşit oktan sayısı tanımlanmaktadır: 1. Araştırma - oktan sayısı (kısaltma ROZ) 2. Ön oktan sıyısı (FOZ) 3. Motor - oktan sayısı (MOZ) FOZ ve ROZ aynı deney yöntemi ile elde edilirler. Ancak FOZ nin saptanmasında yakıtın, kaynama noktası 100 C'a kadar olan kısmı alınır ve bu kısmın vuruntu dayanımı saptanır. İki deney yöntemi vardır: Araştırma yöntemi ve Motor yöntemi. Her iki deney yönteminin farkları Tablo-2'de gösterilmiştir. Motor yönteminde yakıt hava karışımı karburatörün arkasında, araştırma yönteminde ise hava karbüratörden önce ısıtılmaktadır. Deneme motoru bir alternatif akım jeneratörü ile başlatılır ve yüklenir. Ölçüm daima yakıtın en şiddetli vuruntu anında gerçekleştirilir. Buna ilaveten hava yakıt oranı en yüksek vuruntuya göre ayarlanır. Vuruntu darbeleri, indüktif bir alıcı ve elektronik bir yükseltici üzerinden bir milivoltmetrede gösterilir. Motorda sıkıştırma oranı o şekilde ayarlanır ki, denemeye alınan benzinin vuruntu ölçü ibresi skalanın orta noktasında bulunsun. Bundan sonra oktan sayıları, iki birim farklı olan iki karşılaştırma karışımı alınır. Bu karışımlardan biri denenen benzinden daha şiddetli vuruntu verecek, diğerinin vuruntusu daha zayıf olacaktır. Böylece denenen benzinin oktan sayısını onda bir hassasiyetle bulmak için bu değerler arasında interpolasyon yapılır. Aynı benzin, motor yöntemi ile denenecek olursa araştırma yöntemine oranla daha düşük oktan sayısı elde edilir. Günümüzde piyasada mevcut benzinlerin Motor oktan sayıları (MOZ), Araştırma oktan sayılarından (ROZ) yaklaşık 10 birim daha küçüktür. Bu farkın nedeni her iki yöntemde olefin ve anomatlann içeriklerinin farklı oluşundandır. Piyasada mevcut benzinlerin ROZ değerleri ve süper benzinlerin ki ise civarındadır. Araştırma oktan sayısı ve özellikle ön oktan sayısı, yakıtın ivmelenmedeki vuruntu durumuna uyar. Motor oktan sayısı ise bunun aksine aşın yük altındaki vuruntu için esas alınır.

6 Motor ve Araştırma deney yöntemlerindeki farklar (BASF -deney motoru) Şekil 5 - Oktan sayısının saptanması MOZ, ROZ ve FOZ'un yanında yol oktan sayısı (SOZ)'da vardır Bu "Modifîed Uniontown Methode" da göre yolda hareket halindeki vasıtadan elde edilir. Bu yöntemde motor çalışma sıcaklığına eriştikten sonra, çeşitli İzo oktan - normal heptan karışımları ile tam gaz ve direkt viteste ilerlerken hızdan ivmelenmeye geçilir, her karışım için vuruntu elde edilinceye kadar avans ayan değiştirilebilir ve normal ateşleme avansından kaç derece sapıldığı tesbit edilir. Bu olaylar çeşitli karışımlar için tekrarlanarak elde edilen değerlerle şekil 6 daki gibi bir eğri elde edilir. Bundan sonra denenecek benzin için işlemler tekrarlanır, vuruntunun elde edildiği avans açı farkı bulunarak, bu değer ve şekildeki eğri yardımıyla benzinin oktan sayısı tesbit edilebilir. Çeşitli motorlar kullanılacak olursa aynı benzin için farklı yol oktan sayıları" (SOZ) elde edilecektir.

7 Dizel Motorlarında Vuruntu Vuruntu nedenleri Şekil 6 - Yol oktan sayısının belirtilmesi Dizel motorlarında silindire emilen taze hava, o derece yüksek kompresyon oranı ile sıkıştırılır ki, sıkıştırma sonu sıcaklığı içeriye püskürtülecek yakıtın tutuşma sıcaklığının bir hayli üstünde olsun. Tutuşma gecikmesi süresince silindir içine püskürtülen yakıt miktarı, patlama şeklinde yanar, bu miktar çok olursa şiddetli darbe dalgalan oluşur ve çekiç vuruşlanna benzer bir gürültü doğurur. Vuruntuyu önleme çareleri Genelde vuruntu sesi, soğuk taşıt aracı motorunun rolantide ya da düşük güçte çalışması esnasında, daha şiddetli duyulur, bunun nedeni tutuşma gecikmesinin büyük olmasıdır. Bilindiği gibi anılan tutuşma gecikmesi basınç ve sıcaklığın artması ile azalmaktadır. Rolanti çalışması esnasında oluşan vuruntu motor için tehlikeli olmayıp, güç arttıkça kendiliğinden kaybolur. Direkt püskürtmeli motorlarda, kızgın hava içine doğrudan püskürtülen yakıtın, tutuşma gecikmesi süresindeki miktannı azaltmakla vuruntu önlenebilir. Yakıtın esas kısmı tutuşma sağlandıktan sonra püskürtülür. Bu tedbirle tamemen giderilemeyen bir dezavantaj is oluşumudur. İs oluşumunun nedeni yakıtın buharlaşarak hava ile iyice kanşmasına yeterli zaman bulunamamasıdır. Özellikle basınç ve sıcaklığın yüksek oluşu ve yanma olayı için yeterli havanın bulunmaması durumunda, is oluşumuna neden olan kreking (moleküllerin parçalanması) olayı meydana gelir. Bu is tamamen yanamadığından, egzoz gazlan ile siyah duman şeklinde atılır. Darbe şeklindeki yanma, yanma odasının bölünmesi ile azaltılabilir. Dizel yakıtı, esas yanma odasına bir geçitle bağlanmış olan, ön yanma odasına püskürtülür (Şekil 7). Burada yeterli hava bulunmadığından püskürtülen tüm yakıt yanamaz. Kısmi yanma sonucu ön yanma odasında basınç ve sıcaklık artar ve yakıt gazın yüksek basıncı yardımı ile ana yanma odasına, ara geçitte kazanacağı şiddetli bir hizla, üflenir ve son yanma burada oluşur. Yanma süresinin uzatılması sayesinde, tutuşma gecikmesi büyük olan yakıtların bile vuruntusu önlenebilir. Ancak bu avantajın faturasını artan özgül yakıt sarfiyatı öder. Yakıtın hava içine püskürtüldüğü bu iki karışım oluşturma yöntemi yanında, MAN firmasında Dr. Meurer tarafından, deyişik bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde yakıt, yanma odasının bir duvarında (Örneğin Piston tablasında oluşturulan çanak şeklindeki çukur

8 duvarına) ince bir tabaka oluşturacak şekilde püskürtülür. Bu yöntemde vuruntu olmaz. Çünkü duvara püskürtülen yakıtın sadece buharlaşan kısmı ortamda dönme hareketi yapan hava ile karışır. Bu yöntemle çalışan motorlara "çok yakıtlı motorlar" denir. Çünkü bunlarda dizel yakıtın üstündeki yağlama yağından benzine kadar her türlü yakıt yakılabilir. Vuruntunun önlenmesi, yakıt üreticileri tarafından da sağlanmıştır. Dizel yakıtı ham petrolün damıtılma sürecinde C lik sıcaklık aralığında elde edilmektedir. Bu yakıt tutuşması son derece kolay, düz zincir yapılı parafin esaslı moleküllerden oluşmaktadır. Dizel yakıtın yoğunluğu yaklaşık 0.82 g/cm 3 ve ısıl değeri Hu ~ kj/kg dır Tutuşma hızlandırıcı katkılarla dizel yakıtının tutuşma eğilimi daha da arttırılabilir. Bu katkılar, silindir içine püskürtüldükleri an hemen tutuşarak ortam sıcaklığını arttırdıklarından dizel yakıtının tutuşma gecikmesi süresini kısaltırlar. Bu tutuşma hızlandırıcılarından dizel yakıtına hacimsel olarak sadece %0.1-%1 kadar ilave etmek yeterlidir. Şekil 7 - Bölünmüş yanma odası Dizel yakıtının tutuşma eğiliminin saplanması Dizel yakıtının tutuşma eğilimi onun setan sayısı ile belirtilir Yani dizel yakıtının tutuşma eğilimi, setan (cetan) ve a-metilnaftalinden oluşturulan belli bir karşılaştırma karışımının tutuşma eğilimi ile aynıdır. Bu karışımı oluşturan maddelerden setanın tutuşma eğilimi 100; a- metil naftalininki ise 0 varsayılır. Örneğin setan sayısı 55 olan bir dizel yakıtı, hacimsel olarak %55 setan ve %45 a- metalnaftalin den oluşan bir karışım ile aynı tutuşma eğilimi gösterir. Setan sayısının artması ile orantılı olarak tutuşma eğilimi artar. Setan sayısının saptanması, DIN normu ile tanımlanmıştır. Oktan sayısının saptanmasında olduğu gibi burada da bir deney motoruna gereksinme vardır. Kullanılan motorlar, BASF - deney motoru ve CFR - deney motorudur. Bu motorların her ikiside bir silindirli dizel motoru olup, sıkıştırma sonu basınçlar ayarlanabilir durumdadır. Sıkıştırma sonu basıncı BASF - deney motorunda emme yolunun kısılması ile, CFR - deney motorunda ise sıkıştırma oranını değiştirmek suretiyle ayarlanır. Fa. BASF firması tarafından 1952/54'de geliştirilen bir deney motoru ile setan sayısının ölçülme yöntemi kısa olarak aşağıda verilmiştir. Anılan deney motoru halen Almanya'da setan sayısının saptanmasında kullanılmaktadır. Bu motor bir silindirli, dört zamanlı türbülans odalı, termosifon prensibiyle soğutulan bir dizel motorudur. Motor bir alternatif akım motoru ile çalıştırılır ve 1000 d/dak.'lik bir devir sayısında yüklenir. Motor başlangıçta denenecek dizel yakıtı ile çalıştırılır. Yakıt püskürtme debisi, 8±0.5 cm 3 /dak. 'lık bir tüketime göre ayarlanır ve püskürtme üst ölü noktadan (ÜÖN) 20 KMA evvel yapılır. Motorun emme yolunda bir gaz kelebeği ve onun önünde de, bir vakum ölçere bağlı bir jet

9 (lüle) mevcuttur. Gaz kelebeği kısmen kapatılarak, silindir iç basıncı (sıkıştırma sonu basıncı) o şekilde düşünülür ki tutuşma gecikmesi 20 KMA kadar sürsün. Yani tutuşma tam ÜÖN'da meydana gelsin. Bu durumda vakum ölçerde tespit edilen basınç, sonra değerlendirilmek üzere kaydedilir. Ölçülen vakum değeri küçüldükçe yakıtın tutuşma eğilimi yüksek olur. Gerçekte ölçülen vakum değeri küçüldükçe jetten geçen hava miktarı az ve dolayısıyla sıkıştırma sonu basıncı düşük olacaktır. Dizel yakıtıyla yapılan bu ölçümden sonra motor iki karşılaştırma yakıtı ile aynı koşullar altında çalıştırılır. Karşılaştırma karışımlarında setan sayısı sadece 4 birim farklı olabilir. Ayrıca dizel yakıtının setan sayısı iki karşılaştırma karışımının setan sayılan arasında olmalıdır. Vakum ölçer'in ibresi sabit tutulduğundan dolayı, dizel yakıtın setan sayısı doğrusal interpolasyonla hesaplanarak elde edilen değer, en yakın tam sayı ile belirtilebilir. Bu günkü dizel yakıtlarının setan sayılan 50 ile 55 arasında değişmektedir. Şekil 8 - Otto ve Dizel Vuruntularının Basınç Karakteristikleri

10 Erken Tutuşma Erken tutuşmanın, herhangi bir tutuşturucu kaynağın bujiden önce sebebiyet verdiği ve büyük verim kaybıyla sonuçlanan tutuşma şekli olduğunu biliyoruz. Bu kayıp tabii olarak erken yanmaya başlayan silindir gazlarının piston üzerine uyguladığı basınç sonucu oluşan negatif işten kaynaklanmaktadır. Ancak silindire uzak son gaz bölgesinde buji ateşledikten sonra meydana gelecek bir tutuşmada erken tutuşma olarak bilinir. Şekil 9 - Son Gaz Bölgesinde Alev Nüvesinin Oluşumu Erken tutuşma çok yüksek avans etkisinde olduğundan neticesi vuruntuya sebep olan aşırı son gaz bölgesi sıcaklık ve basıncıdır. Halbuki vuruntu da erken tutuşmaya sebep olabilmektedir. Dolayısıyla bu olaylardan herhangi birinin bir defa ortaya çıkması tehlikeli bir ardışık etkileşim süreci oluşturur. Bu ise motorun gücünün sıfıra inmesi gibi bir sonuç doğurabilir. Erken Tutuşmanın Sebepleri : Erken tutuşmaya kızgın nokta veya yüzeyler sebep olmaktadır. Uygun olarak seçilmemiş veya sürekli ve şiddetli vuruntulu ortamdaki bir buji önde gelen bir erken tutuşma sebebidir. Keza kızgın yüzeyler de erken tutuşmaya yol açar. Isıl iletkenlikleri çok düşük olan karbon birikintileri, hem yüzey sıcaklığını artırarak hem de alevsiz yanma neticesinde yakın bölgedeki karışımı tutuşma sıcaklığına çıkararak erken tutuşma meydana getirirler. Aşırı doldurmalı motorlarda duvarlardan ısı transferi daha yüksek olduğu için erken tutuşma temayülü de daha fazladır. Ancak yüksek oktanlı yakıtlar düşük oktanlılara kıyasla erken tutuşmaya karşı çok daha mukavimdir. Erken Tutuşmanın Zararları : Yüksek güçlü motorlarda erken tutuşma yüksek gaz sıcaklığı oluşturacağından piston kafasının aşın derecede ısınmasına sebebiyet verir. Yüksek basınç sıcak gazların segmanlardan geçmesine sebep olacağından, pistonda kısmi erimeler görülebilir. Giriş basıncı veya ortalama efektif basıncı nisbeten düşük motorlarda ise vuruntu ile bir arada olmayan erken tutuşmanın fazla bir tahribata yol açtığı şüphelidir. Ancak erken tutuşmanın sebep olduğu güç ve verim kaybı oldukça ciddi boyutlardadır. Erken Tutuşmanın Anlaşılması: Erken tutuşmanın anlaşılması için bir metod motorun durdurulmasıdır. Motor kısa bir süre daha çalışmaya devam ederse erken tutuşma var demektir. Ancak bu metod her zaman kesin netice vermez. Mekanik bir arıza söz konusu değilken ani bir güç kaybı olması daha emin bir teşhis yoludur. Denge basınçlı tip yüksek hızlı bir basınç verici ile elde edilen indikatör diyagramı erken tutuşmanın anlaşılması için en güvenilir metoddur.

11 Tutuşma Gecikmesi İndikatör diyagramı dikkatlice incelenecek olursa, tutuşmanın tam bujinin kıvılcım çaktığı yada dizel yakıtının püskürtüldüğü anda oluşmadığı, aksine belli bir süre sonra meydana geldiği görülür (Şekil 10). Yanmanın başlangıcı, basınç eğrisinin eğimindeki ani artış nedeniyle politropik gidişten sapması ile anlaşılmaktadır. Buji kıvılcımı ya da mazot püskürtme anı ile tutuşmanın oluştuğu an arasındaki süreye tutuşma gecikmesi denir. Bu süre yaklaşık olarak 1/1000 saniyelik zaman alır. Tutuşma gecikmesi süresinde yakıt tutuşmaya hazırlanır. Yakıt önce buharlaşır daha sonra kimyasal ön reaksiyonlar meydana gelir. Tutuşma gecikmesi suresi aşağıdaki faktörlere bağlıdır: Şeki Dizel motorunda tutuşma gecikmesi 1. Yakıtın cinsi Dizel yakıtı karbon ve hidrojen atomlanndan meydana gelmiş, kolay parçalanan büyük moleküllerinden oluşmaktadır. Tutuşma gecikmesi küçüktür. Benzin ve özellikle süper benzin, tutuşma gecikmesi büyük karbon hidrojen bileşiklerinden meydana gelmektedir. 2. Sıcaklık ve basınç Artan sıcaklık ve büyüyen basınca karşılık tutuşma gecikmesi küçülür. Dizel motorlarında küçük tutuşma gecikmesi istenir. Esasen dizel yakıtı silindir içine püskürtüldüğü an tutuşmalıdır ki, püskürtme zamanında, püskürtülen yakıt miktarı yardımı ile, yanma basıncının ayarlanması (basıncın kontrolü) mümkün olsun. Tutuşma gecikmesinin büyük olması halinde biriken yakıtın birden bire patlarcasına tutuşması sonucu basıncın aniden artması önlenemez. Otto motorlarında kullanılan yakıtlarda ise yukandakinin aksine tutuşma gecikmesi büyük olmalıdır ki, herhangi bir zamansız tutuşma ve darbeli yanma meydana gelmesin.

12 Şekil 11 Fiziksel ve Kimyasal Tutuşma Gecikmesi

13