MAK443 Motorlar - temel özet giriş

Motorlar la İlgili Kısa Bilgiler

İçten yanmalı motorlar yakıtı silindirlerin içinde yakarlar ve yanmanın yada "patlamanın" sağladığı enerjiyi aracınızı hareket ettiren dönme gücüne çevirirler.

Bu motorların çeşitli tipleri vardır: bunlar iki yada dört zamanlı pistonlu motorlar, gaz türbinlerine örnek verilebilir.

Dört zamanlı motorlar ise adeta otomotiv alanında tek kullanılan uygulama olmuştur.
Motor otomobilinizin kalbidir. Yakıtı otomobili hareket ettiren kuvvete dönüştürür. Çalışması için yakıtına temiz hava, soğutmasına su, yakıtını ateşlemeye elektrik (kendisi elektriğini kendi üretir), yağlanmasına yağ gereklidir. Bir akü ve marş motoru çalıştırmak için gereken parçalardandır

1900deki New York Oto Show'da ziyaretçiler büyük çoğunlukla elektrikli otomobili tercih ettiler. O sıralar bir çoğu benzinli motorların verimli ve uzun ömürlü olacağını düşünmüyordu. İnsanlar benzinli otoların patlayacağını sanıyordu.
   Tipik bir otomobil motorunun her silindirinin bir "pistonu" vardır ve bu piston da silindirin içinde aşağı yukarı hareket eder. Her bir piston "kranka" "piston kolu" ile bağlanmaktadır

BEYGİR (HP KUVVETİ)
            "Beygir", bir aracın mekanik bir işi yapma gücüne denir. Kısaltması hp dir. Tam tarifi yaklaşık 13,000 kg yükü dakikada 30 cm kaldıracak kuvvet miktarıdır.

MOTOR YAĞI DERECELERİ
Yağ derecesi (ağırlığı), veya "viskosite", yağın ne kadar kalın yada ince olduğunun göstergesidir (ince yağ kalın yağa göre daha akıcıdır, yani ayçiçek yağı ile zeytinyağı arasındaki incelik kalınlık farkı gibi). Society of Automotive Engineers (SAE) tarafından öngörülen ısı şartları ise 0 derece Fahrenheit (düşük) 210 derece Fahrenheit (yüksek).
SAE'nin düşük derece şartlarını karşılayan yağlar viskosite derecesinin takiben bir W harfi taşırlar (örnek: 10W), ve yüksek dereceleri karşılayan yağlarda ise harf bulunmaz (örnek: SAE 30). Bir yağın viskosite derecelendirmesi yağı belli bir dereceye kadar ısıtıp, belli bir ölçüdeki delikten akmaya bırakılmasıyla yapılır. Viskosite, o delikten akma zamanının uzunluğuyla kararlaştırılır. Eğer çabuk akarsa düşük derece alır. Ağır akan yağlar ise yüksek derecelendirme alırlar.
Motor yağları, motorlar soğukken çalışabilmeleri için yeterince ince, ve motor ısındığında ise yağlamayı sağlayabilmeleri için yeterince soğuk olmalıdır.
Motorunuzun yağını değiştirirken aracınızı üreten firmanın tavsiyelerinin dışına çıkmayın.

DÖRT ZAMANLI MOTORLAR (Otto)
           1876, Dr. Otto adındaki Alman mühendis dört zamanlı diye anılan ilk motoru yaptı. "Dört zaman"ın anlamı, bir dönüş sağlamak için motorun ihtiyacı olan dört piston hareketidir. Bir dönüş için krankın iki tam tur yapması gerekir.
   Birinci zaman; “Emme” zamanıdır. Piston silindirde aşağı doğru hareket eder ve silindirin içinde kısmi bir vakum yaratır. Hava ve yakıttan oluşan bir karışım atmosfer basıncınında yardımıyla içeri dolar (emilir), artık silindirin içindekinden daha fazla bir basınç vardır. Bu vuruşta, eksoz supabları kapalıdır.
   İkinci zaman; ise “Sıkıştırma” zamanıdır. Piston silindirin içinde her iki supap kapalı halde yukarı doğru hareket eder. Hava ve yakıt karışımı sıkışır ve basınç artar.
   Üçüncü zaman; ise “Ateşleme” zamanıdır. Kompresyon vuruşunun sonuna doğru hava ve yakıt karışımı bujiden gelen elektrik karışımı ile ateşlenir. Meydana gelen patlama ısıda artmaya sebep olur ve pistonu aşağı itecek kuvvette bir basınç sağlanır. (EGT ye dikkat)
   Dördüncü ve son zaman da; “Egzoz” zamanıdır, piston tekrar yukarı hareketlenir ve yanmış gazları silindirden dışarı egzoz sistemine doğru iter. Bu devir motor çalıştığı müddet tekrarlanır.

MOTOR BİÇİMLERİ

V-TİP MOTORLAR
V-tip motorlarda birbirlerine 90 derecelik açıyla duran iki sıra silindir bulunur. Avantajları; kısa olmaları, ağır krankı, alçak olmalarıdır. Bu tip motorlar yüksek kompresyon sağlardıkları gibi sarsıntıya dirençlidirler. bütün V tipi motorlar 90 derece değildir.

ROTOR TİPİ MOTORLAR
Rotor tipi motorların pistonları yoktur,iki tane rotor kullanırlar, küçüktürler. Merkezdeki rotor tek yönde döner ama dört vuruşun herbirini etkili biçimde yerine getirir.

DÜZ MOTORLAR
Düz motorlar aynı V-tip motorlar gibidirler(90 derecelik açı yerine 180 derecelik açı ile dururlar). Dik alanın kısıtlı olduğu yerlerde kullanmak için idealdirler.

ÜSTTEN EGZANTRİKLİ MOTORLAR (OHC)
Bazı motorların "camshaft-egzantrik mil"i silindir kapağının yukarısında, yada üstündedir (silindir bloğunun içinde olacağına). Bu sistemin avantajı kolların ve itici çubukların ilave ağırlıklarını ortadan kaldırmasıdır.
Yeni olduğu sanılan bu teknik gerçekte Wilkinson Motor Car Company tarafından ilk defa 1898 de uygulanmıştır.

ÜSTTEN ÇİFT EGZANTRİKLİ MOTORLAR (DOHC)
Bu tip motor OHC motorla aynıdır tek farkı çift egzantrik milli olmasıdır.

ÜSTTEN SUPABLI MOTORLAR (OHV)
Üstten süpablı motorlarda süpaplar yanma odasının üstünde silindir kapağına monte edilmiştir. Bu tip motorların egzantrik mili motor blokuna monte edilmiştir ve supaplar itici çubuklarla açılıp kapanır.

ÇOK SUPABLI MOTORLAR
Bütün motorlarda birden fazla süpap vardır. "ÇOK SÜPAP" bu tip motorların silindir başına birden fazla emme yada egsoz süpabı olduğu anlamına gelir.

TIMING
Timingyani dğer adıyla zamanlama ateşleme yapacak kıvılcımın çakmasına, veya motor supaplarının açılıp kapanmasına denir. Timing zinciri yada egzantrik zinciri ise krank ve egzantrik mili arasındaki bağlantıyı sağlayarak bu işlemi gerçekleştirir.

Motorunuzun kaputunu daha önce hiç açtınız mı?
Motorunuz ilk bakışta aslında çok komplike ve kafa karıştırıcı bir makina gibi görünebilir...

Merakınızdan motorun içinde neler olduğunu merak edebilirsiniz. Bu yazıyı okumanızın nedeni de muhtemelen bu olsa gerek. Yeni bir araba alırken “3000 motor, V6” vs… veya “çift eksantrik” tarzı ifadeler duyuyorsunuzdur.
Peki tüm bunlar ne demek?
Eğer tüm bunları merak ediyorsanız, doğru yerdesiniz demektir… Bu yazımızda, bir motorun çalışma prensibinden bahsedeceğiz. Ayrıca, parçaların birbiriyle nasıl uyumlu çalıştığını gösterecek, son olarak ta yaşanabilecek problemlere bakacağız…

İşin Özü...

Benzinli bir motorun yaptığı iş, benzin enerjisinden elde ettiği hareketi dönüştürmek ve içinde bulunduğunuz araca hareket vermektir.
Şu anda, hareketi benzinden en kolay şekilde elde etmenin yöntemi, benzini bir motor içerisinde yakmaktır. Bu yüzden, günümüzde kullandığımız araçlar “İçten yanmalı motora” sahiptirler, zira yanma motorun içerisinde gerçekleşmektedir.
Bu arada, 2 konuya dikkatinizi çekmek istiyoruz:
1- Birçok farklı çeşitte içten yanmalı motorlar mevcuttur. Dizel motorlar, gaz türbinleri, hemi motorlar, rotary motorlar, ve 2 zamanlı motorların hepsi de içten yanmalı motorlardır. Bu motorların herbiri avantaj ve dezavantajlarıyla ön plana çıkarlar.
2- “Dıştan yanmalı motor” diye birşey tabiiki vardır. Eski tip trenlerde bulunan buhar motorları dıştan yanmalı motorlara en iyi örneği teşkil eder. Yakıt (Kömür, odun, yağ vs…), dıştan yanmalı motorlarda motorun dışında yanmakta ve motora buhar sağlamaktadır. Motora hareketi veren ise buhardır. İçten yanmalı motorlar çok daha verimli ve ekonomik makinelerdir. Buna ek olarak, içten yanmalı motorlar çok daha küçüktürler. Bu yüzden günümüz otomobil fabrikalarının ürettiği araçlar arasında buharla çalışan motorlara rastlamak güçtür.

Günümüzdeki araçların nerdeyse hepsi içten yanmalı motor kullanmaktadır. Bunun nedeni, içten yanmalı motorun:
- Verimli olması (Örn: Dıştan yanmalı motorlara göre)
- Ucuz olması (Örn: gas turbinli motorlara göre)
- Yakıt takviyesinin kolay olması (Örn: Elektrikli araçlara kıyasla)

İçten Yanma...
Günümüzdeki nerdeyse tüm araçlar “4 zamanlı yanma” üzerine kuruludurlar. Bu sistem, benzinden alınan ısı enerjisini hareket enerjisine dönüştürmektedir. 4 zamanlı yanma, 1867 yılında Nikolaus OTTO tarafından icad edilmiştir. Her bir zaman aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

1- Emme
2- Sıkıştırma
3- Ateşleme (iş)
4- Egzoz

Zamanları Anlayalım...
Piston, Piston kolu aracılığı ile krank mili denilen bir parçaya bağlanmaktadır. Krank mili döndükçe, daha önce bahsettiğimiz topu tekrar doldurma gibi bir işleve sahip olmaktadır.
İşte yanma zamanları esnasında motor içinde oluşanlar:
1- Emme zamanı: Piston seyahatine en tepeden başlıyor (üst ölü nokta). Emiş valfleri açılıyor (emme subabı), bu sırada piston aşağıya iniyor ve yanma odasına hava ve yakıt karışımını emiyor. Buna “Emme” zamanı deniyor. Bu aşamada, çok az bir miktarda benzin karışımı dahi yanmayı sağlamak için yeterli olacaktır.
2- Sıkıştırma zamanı: Piston en silindir içerisinde en alt konuma indiğinde(alt ölü nokta) emme subabı kapanıyor ve piston tekrar yukarı çıkarak içeri alınan yakıt ve hava karışımını sıkıştırıyor. "Kompresyon", yani sıkıştırma tabir ettiğimiz bu zaman sayesinde, yanma çok daha verimli hale geliyor.
3- Ateşleme (İş) zamanı: Piston, strokunun en üst noktasına erişince, buji tam o sırada kıvılcım ile sıkıştırılmış karışımı ateşliyor. İçerdeki karışım yanıyor ve ani başınç yükselmesiyle piston hızlıca aşağı yönde itilerek güç elde edilmiş oluyor.

4- Eksoz zamanı: Piston alt ölü noktaya erişince, egzoz subabı açılıyor ve yanmış gazların tahliyesini sağlıyor. Yanmış gaz burdan egzoz borusu vasıtasıyla atmosfere karışıyor. Ve bir çevrim bitmiş oluyor. Motor bir sonraki tur için hazırlanıyor yukarıda işlem sırayı aynen devam ederek sürekli güç elde edilmiş oluyor.

Dikkat ettiyseniz, motorun hareketi bir rotasyondan ibarettir.Bir motorda, pistonun lineer hareketi krank mili sayesinden dairesel harekete çevrilebiliyor. Dairesellik bu konuda esastır zira tekerlerin hareketi de daireseldir.
Şimdi bu hareketi sağlayan tüm parçalara bakalım…

Silindir Sayısı...

Motorun en önemli parçası, pistonun içinde yukarı aşağı gidip geldiği silindirdir. Yukarıda anlattığımız motor sadece tek bir silindirden ibarettir, örneğin, bir çim biçme makinasınınki olabilir. Ancak, motorların çoğunda birden fazla silindir vardır. (4, 6, ve 8 silindirli motorlar en yaygın olanlarıdır). Çok silindirli bir motorda, silindirler aşağıda gösterilen şekillerde, yani genelde 3 farklı tarzda sıralanmıştır:
Düz, “V”, veya yatay (boxer).

Düz - Silindirler düz olarak sıralanmışlardır

V - Silindirler “V” şeklinde sıralanmışlardır

Boxer - Silindirler karşılıklı ve yatay şekilde sıralanmıştır

Kaplumbağa dediğimiz Volkswagenlerin sahip olduğu motordur

Farklı konfigürasyonların avantajları ve dezavantajları da beraberinde gelmektedir. Faktörler arasında sarsıntısız çalışma, üretim maliyeti, ağırlık, ve şekil vardır. Her motorun en verimli şekilde kullanıldığı bir araç mutlaka mevcuttur.

Motor Hacmi...

Yanma odası, kompresyon ve yanmanın gerçekleştiği yerdir. Piston yukarı çıkıp aşağıya indikçe, yanma odasının hacminin sürekli olarak değiştiğini söylemek mümkündür. Odanın bir maximum bir de minimum hacmi vardır. Bu maximum ve minimum hacim arasındaki fark “Motor Hacmi” olarak tabir edilir. Motor hacmi, Litre veya CC ile ölçülür. (1000cc = 1.0 L)
Birkaç örneğe bakalım:
- Motorlu testerenin 40cc bir motoru olabilir.
- Bir motosikletin 100cc ile 1000cc arası motoru olabilir.
- Amerikan otomobillerinin silindir sayısı ve motor hacimleri çok daha yüksektir. Bu motorlar 7000cc-8000cc’ye kadar çıkmaktadır…
Günümüzde kullanılan araçların motor hacmi genellikle 1200cc ile 3000cc arasında değişmektedir.
>Eğer 4 silindirli bir motora sahipseniz, ve her bir silindirin hacmi yarım litre ise, bu durumda motorunuzun hacmi, 4 x 0.5 = 2 Litre olmaktadır.
>Eğer 6 silindirli bir V motora sahipseniz ve her bir silindir yarım litre hacimli ise, bu durumda motorunuz 3.0L V6 dır.
Genelde, motor hacmi bizlere motorun ne kadar güçlü olduğunu söyler. Yarım litre hacime sahip bir silindir, 250cc hacime sahip bir silindirden 2 kat daha fazla yakıt/hava karışımı içine alır. Bu nedenle, mantıken büyük silindirden 2 katı daha fazla güç çıkmasını beklemek doğaldır (eğer tüm diğer parçalar aynıysa). Özetle, 2000cc bir makina, 4000cc bir makinadan yarı yarıya daha güçsüzdür diyebiliriz…
Bir motorun hacmini arttırmak için, silindir sayısı yükseltilebilir veya silindir hacimleri genişletilebilir, veya her ikisi de yapılabilir…

Motordaki Diğer Parçalar...

Bujiler
Bujiler, yakıt/hava karışımını ateşlenmesini ve yanmasını sağlayan kıvılcımı sağlamaktadırlar. Güç elde edilebillmesi için, kıvılcımın doğru zamanda meydana gelmesi gerekmektedir.

Valfler (Subaplar)
Emme ve egzoz valfleri doğru zamanda açılıp kapanmalıdırlar ki yanma odasına yakıt/hava karışımı girebilsin ve yandıktan sonra atık gazlar çıkabilsin. Sıkıştırma ve Ateşleme evresinde, her iki valf te kapalı kalmaktadır.

Pistonlar
Piston, gömlek(silindir) içinde gelip giden silindir şeklinde bir metalden oluşmaktadır. Etkili yalıtım için, piston etrafında conta görevini gören metal segmanlar bulunmaktadır.

Segmanlar
Segmanlar, pistonun dış yüzeyi ile silindirin iç yüzeyi arasında kayar bir yalıtım sağlamaktadır. Piston üzerinde kopmresyon ve yağ segmanları vardır. Segmanların 2 görevi vardır:
1- Sıkıştırma ve Ateşleme devresinde, yanma odasındaki yakıt/hava karışımının yanma odasında kalmasını ve yağın bulunduğu kartere sızmamasını sağlamak
2- Karterde bulunan yağın yanma odasına sızmasını ve dolayısı ile yanarak azalmasını engellemek.
Örneğin, yağ yakan motorların problemi, segman ve silindirlerin aşınmış olması nedeniyle yanma odasına yağ alıp yakmalarıdır.

Piston Kolları
Piston kolları, pistonların krank miline bağlanmasını ve hareket vermesini sağlar. Piston kolları, krank üzerindeki yataklarında hareket eder ve 360 derece rotasyon sayesinde, pistonun lineer hareketini dairesel harekete çevirir.

Krank Mili
Krank mili, pistonun yukarı-aşağı hareketini dairesel harekete çevirmek için tasarlanmıştır.

Karter
Karterin görevi, motorun içindeki parçaların yağlanmasını sağlayan yağ için depo görevi yapmaktır. Karter aynı zamanda yağın soğumasını da sağlamaktadır.

Problem Nerde Olabilir?

Bir sabah aracınızın yanına indiniz, anahtarı kontağa taktınız, marş bastınız fakat o da ne? Motor çalışmıyor!!! Problem nerde olabilir?
Motorun çalışma prensibini öğrendikten sonra, problemin nerde olduğunu anlamak çok daha kolay…

Motor çalışmıyorsa, problem 3 noktada oluşabilir:
1- Yakıt / Hava problemi (Yakıt sistemi arızası)
2- Kompresyon problemi
3- Ateşleme problemi (Ateşleme sistemi arızası)

Bu belli başlı problemler dışında, binlerce ufaklı tefekli sorun da motorda oluşmuş olabilir. Daha önce tartıştığımız basit motora bakarak, bu problemlerin motorunuzu nasıl etkileyebileceğine bakalım:

Yakıt / Hava Problemi

Kötü yakıt karışımı birkaç şekilde meydana gelebilir:
- Yakıtınız bitmiştir, dolayısı ile motorunuz sadece hava emmektedir
- Hava emişi tıkanmış olailir, dolayısı ile motorunuza sadece benzin gitmektedir
- Yakıt sistemi, yanma odasına çok zengin veya çok fakir karışım ile beslemektedir, dolayısı ile ideal yakıt/hava karışımı elde edilememektedir
- Yakıt saf değildir. İçinde olmaması gereken yabancı maddeler vardır (su, yağ vb…)

Kompresyon Problemi

Eğer yakıt ve hava karışımı etkili bir şekilde sıkıştırılamazsa, yanma verimli bir şekilde gerçekleşmeyecektir. Kompresyon yetersizliği aşağıdaki nedenlerden kaynaklanabilir:
- Segmanlarınız aşınmıştır (yanma odasındaki sıkışan karışım segmanlardan kartere sızar)
- Emiş ve Egzoz valfleriniz tam olarak kapanmıyorlar ve karışımın yanma odası dışına sızmasına neden oluyorlardır
- Silindirde bir delik olabilir
Silindir kapağı, silindir blokunun üzerine monte edilen, valf ve bujileri üstünde bulunduran bir parçadır. Genelde, bu iki parça birbirine arasına “silindir kapak contası” tabir edilen ince bir conta konularak vidalanmaktadır. Eğer contada problem varsa, sıkıştırma zamanı esnasında aradan sızıntılar meydana gelecektir.

Ateşleme Problemi

Ateşleme mevcut değil veya yetersiz gelmektedir:
- Bujileriniz eskimiştir
- Buji kablolarınız kopmuş veya hasar görmüştür. Dolayısı ile, kıvılcımı oluşturacak akım bujilere iletilememektedir.
- Ateşleme çok erken veya çok geç meydana gelmektedir (örn. ateşleme avans ayarı bozulmuştur). Böylece, yakıt /hava karışımı zamanında ateşlenmeyecek ve peşi sıra problemler ortaya çıkacaktır

Diğer Problemler...

Motor karmaşık bir mekanizmadır ve daha birçok problemin meydana gelme olasılığı vardır. Örneğin:
- Akünüz bitmiştir dolayısı ile motora ilk hareketi verecek marş sistemi çalışmıyordur
- Krank mili bilyaları bozulmuş ise, krank mili ve pistonlar hareket edemiyorlardır
- Valf zamanlaması şaşmış ise, karışım silindire zamanında girip zamanında çıkamıyordur
- Eğer muzur bir arkadaşınız egzoza bir patates tıkıştırmışsa, atık gazla yanma odasından çıkamayacak, dolayısı ile motorunuz çalışmayacaktır
- Eğer motordaki yağ bitmişse, pistonlar ve krank rahat hareket edemiyecek, motorunuz yatak sarıp stop edecektir
Normalde, tüm bu faktörler için üreticiler toleranslar tanımıştır. Ancak limitler aşıldığında problemler ortaya çıkmaktadır.
Bir motor da yakıtı harekete çevirmeyi sağlayan birçok sistem mevcuttur. Tüm bu sistemler sorunsuz ve ahenk içinde çalışmalıdır. Sistemlerin işlevi temel olarak aynı olmasına rağmen, günümüzde yeni teknolojiler kullanılmaktadır (elektronik ateşleme, enjeksiyon, motor kontrol üniteleri vs…).