Otomobil Motorları Nasıl Çalışır?

Hiç arabanızın motorunu açıp içinde neler olduğunu merek ettiniz mi? Bir araba motoru, bir çok metal, tüp ve kablolardan oluşan, oldukça karışık bir sistemdir.

Bunların nasıl çalıştığı hakkındaki merakınızı gidermek isteyebilirsiniz. Veya yeni bir araba alacaksınız ve “3.0 litre V-6”, “çift kam mili” , “ayarlı yakıt enjeksiyonu” gibi terimler duyuyorsunuz. Peki, bütün bunlar ne anlama geliyor ?



Bu makalemizde, motoru temel olarak imceleyecek, bütün bu parçaların bir arada nasıl çalıştığını açıklayacak, nelerin yanlış gidebileceği üzerinde duracak ve performansı nasıl artırabileceğimiz hakkında bilgi vereceğiz.

Benzin motorlarının temel amacı, aracın hareket edebilmesi için, kullandığı benzini hareket enerjisine çevirmektir. Benzini hareket enerjisine çevirmenin en kolay yolu, motor içinde benzini yakmaktır. Bu yüzden, bir araba motoru, içten yanmalı motordur. Yanma işlemi dahili olarak gerçekleşir. Burada dikkat edilmesi gereken iki husus vardır:

* İçten yanmalı motorların farklı tipleri mevcuttur. Bunları birisi dizel motorlar, bir diğeri ise gaz trübin motorlarıdır. Bunun için HEMI motorları, devirli motorlar ve çift-zamanlı motorları inceleyebilirsiniz. Herbirinin kendine has avantajları ve dezavantajları bulunur.

* Dıştan yanmalı motorların ise temel bir prensibi vardır. Eski tip trenlerde ve botlarda bulunan buhar motorları, bunun en iyi örneğidir. Yakıt (kömür, odun, yağ gibi), buharın oluşturulması için motorun dışında yanar ve oluşan buhar, motora hareket sağlar. İçten yanmalı motorlar, dıştan yanmalı motorlara göre daha verimlidir. Örneğin, aynı mesafede daha az yakıt tüketimi sağlarlar ve dıştan yanmalı motorlara göre, aynı gücü sağlayan bir içten yanmalı motor çok daha küçük ebatlara sahiptir.

Bu kısımda, içten yanmalı motorların çalışma prensibini daha detaylı olarak inceleyelim.

Nissan Juke motor animasyonu

İçten Yanma

İçten yanmalı bir motorun arkasında yatan temel prensip şudur: Yüksek enerjiye sahip olan bir yakıttan (benzin gibi) az miktarda kullandığınız zaman, kapalı alanda bu yakıt ateşlenerek bir patlama gerçekleşir ve gaz genişlemesi sayesinde çok büyük bir miktar enerji açığa çıkar. Mesela bu enerjiyi, bir parçayı 500 metre ileriye fırlatmak için kullanabilirsiniz. Bu durumda, ortaya çıkan enerji, bu parça için hareket enerjisine çevirlmiş olur. Tabi bu enerjiyi çok farklı amaçlar için kullanabilirsiniz. Örneğin; bunun gibi bir patlamayı, dakikada yüzlerce kez yapacak bir silindir yapıp uygun bir yolla bu enerjiyi kontrol edebilirseniz, bir araba motorunun temelinde yatan prensibi tam olarak anlamış olursunuz!

Nerdeyse bütün araçlarda, benzini hareket enerjisine çevirmek için dört zamanlı (darbeli) yanma silindir motoru kullanılır. Dört zamanlı yanma prensibi, Otto deviri (döngüsü) olarak ta bilinir (1867 yılında, Nikolaus Otto tarafından bulunmuştur). Dört zamandan kastedilen şunlardır:


Piston, bağlantı mili sayesinde krank miline ulaşır ve krank mili dönmeye başladığında, bu işlem tekrar başlar. Motorun, bu silindir sayesinde çalışırken, neler olduğunu inceleyelim:

4 zamanlı motor çalışma animasyonu (Yukarıdan aşağıya parçalar : Emme ve Egzoz Subapları, Yakıt-hava girişi ve yanmış gaz çıkışı, Buji, Yanma Odası, Piston, Piston Kolu, Krank Mili)

1.) En önce piston çalışmaya başlar, giriş valfleri (sübapları) açılır ve piston, motor silindirinin benzin ve hava ile tamamen dolması için aşağı yönde hareket eder. Bu giriş zamanıdır. Bu işlemin çalışması için, benzinin çok az bir miktarının hava ile karışması gerekir.

2.) Daha sonra, piston tekrar yukarıya hareket ederek bu yakıt/hava karışımını sıkıştırır. Sıkıştırma patlamanın daha güçlü olmasını sağlar.

3.) Piston en yüksek seviyeye ulaştığı zaman, bujiler benzini ateşleyen bir kıvılcım üretir. Benzin, silindirdeki patlamaları tekrar tetikler ve piston aşağı doğru hareket eder.

4.) Piston el alt seviyeye ulaştığında, çıkış valfleri açılır ve silindir eksoza yönlenir.

Artık, motor bir sonraki döngüye için hazırdır, yani tekrar hava ve yakıt ile yeni bir patlama işlemi başlatır.

Burdan bir noktaya dikkat çekelim: Başlık milinde oluşturulan hareket doğrusalken, içten yanmalı motorlar vasıtasıyla oluşan bu hareket döngüseldir. Bir motorda; pistonların bu doğrusal hareketi, krank mili sayesinde döngüsel harekete çevrilir. Bu döngüsel hareket sayesinde aracın lastiklerini çevirme işlemi yapılır.

Şimdi, bunun mümkün olmasını saplayan bütün parçaları inceleyelim.

Temel Motor Parçaları

Motorun temel parçası silindirdir. Piston, bu silindir içerisinde yukarı ve aşağı doğru hareket eder. Yukarıda anlattığımız örnek çalışma prensibindeki motorda, tek silindir olduğu esas alınmıştır. Ancak, arabalarda genellikle daha fazla sayıda silindir bulunur (dört, altı ve sekiz silindir motorlar yaygın olanlarıdır). Çoklu-silindir motorlarda, silindirler genellikle üç şekilde sıralanır: yatay, düz veya V şeklinde(yatay karşıtı veya boxer olarak ta bilinir). Aşağıdaki şekillerde bunları görebilirsiniz:

Bu tip farklı yapılandırmaların kendilerine özgü avantajları ve dezavantajları bulunur. Bunu, üretim maliyetleri ve motorların karakteristik şekilleri belirler. Bu avantaj ve dezavantajlar, motorun kullanılacağı araçlara uygun şekilde yapılmasını sağlar.

Şimdi, daha detaylı olarak motorun önemli parçalarını incelemeye devam edelim.

Buji

Buji; hava ve yakıt karışımının patlaması için gerekli olan ateşlemeyi yapmayı sağlayan kıvılcımları üreten parçadır. Bu ateşleme işleminin olması için, bujilerin tam olarak doğru bir zamanda çalışması gerekir.

Valfler (Sübaplar)

Giriş ve çıkış valfleri, hava ve yakıt karışımının zamanında girmesi ve yine zamanında çıkışını sağlamaya yarar. Her iki valfte, sıkıştırma ve yanma aşamaları boyunca, yanma bölümünün işlevini yerine getirmesi için kapalıdır.

Piston

Piston, silindir içerisinde yukarı ve aşağı doğru hareket eden ve kendisi de silindire benzeyen bir parçadır.

Piston Halkaları

Piston Halkaları, pistonun dış kenarı ile silindirin iç kenarı arasında kayma işlemini sağlayan parçadır. Bu halkalar iki işlemin yapılması amacını taşır:

* Sıkıştırma ve yanma aşaması boyunca, bu işlemin gerçekleştiği bölüme hava/yakıt karışımının girmesini ve çıkmasını engeller.
* Yanma bölümüne yağ sızınıtısını engellemek.

Ancak çoğu arabada, yağ yanması oluşur ve bu yüzden araç yağının her 1500 kilometrede bir değiştirilmesi gerekir. Bunun sebebi araç motoru ve piston halkalarının zamanla aşınmasıdır.

Piston Kolu

Piston kolu, piston ile krank mili arasındaki bağlantıyı sağlar. Her iki ucuda dönebilir, bu sayede piston hareketlerine göre açısı değişebilir ve krank milini çevirir.

Krank Mili

Krank mili, döngüsel bir hareket sağlamak için pistonun yukarı ve aşağı yönde hareket etmesini sağlar.

Yağ Haznesi

Yağ haznesi, krank milini çevreleyen yapıdır. İçerisinde bir miktar yağ bulundurur (yağ karteri).

Kaynak: Vikipedi

Motor Sorunları Nelerdir?

Bir sabah kalktınız, aracınızın motoru dönüyor ancak çalışmıyor. Bir motorun nasıl çalıştığını artık biliyorsunuz ve çalışmasını sağlamak için temel olarak neyin gerektiği hakkında bilginiz var. Üç temel şey meydana gelmiş olabilir: Kötü yakıt/hava karışımı, yetersiz sıkıştırma veya ateşleme sorunu. Bunlara bağlı olarak pek çok şey olmuş olabilir ancak en önemli üç sorun budur ve diğer sorunlarda genelde bundan kaynaklanır. Örneklerde bahsettiğimiz basit motoru ele alarak, bu sorunların motorunuzu nasıl etkileyeceğini görelim:

Kötü yakıt/hava karışımı

Yakıt ve hava karışımı uygun miktarda değilse, bu bir sorun meydana getirir. Bu durumun sebebi şunlar olabilir:
* Arabanızın yakıtı bitmiş. Bu yüzden, aracınız hava alabiliyor ancak yakıt alamıyor.
* Hava giriş kısmı tıkanmış. Bu yüzden, yakıtınız olduğu halde yeterli miktarda hava gelmiyor.
* Yakıt sisteminiz, karışıma çok fazla veya az miktarda yakıt pompalıyor. Bu yüzden, ateşleme düzgün bir şekilde devreye girse bile işlevini yerine getiremiyor.
* Yakıtınızda yabancı maddeler (yakıt haznesinde su bulunması gibi) veya pislik bulunuyor. Bu yüzden, yakıt ateşlenemiyor.

-Yetersiz sıkıştırma

Hava/yakıt karışımı yeterli miktarda sıkıştırılamazsa, yanma işlemi beklendiği şekilde gerçekleşmeyecektir. Bu durumun sebebi şunlar olabilir:

* Piston halkalarınız yıpranmış ve sıkıştırma esnasında sızıntıya yol açıyor.
* Giriş veya çıkış valfleri düzgün bir şekilde çalışmıyor ve sıkıştırma esnasında sızıntıya yol açıyor.
* Silindirde bir delinme olmuş.

Silindirdeki delinme, genellikle silindirin üst kısmında oluşur. Bu kısım, buji ve valfleri tutan, silindir başı olarak ta bilinen kısımdır. Silinder ve silindir başı genelde, ince bir conta ile birbirine yakın şekilde monte edilir. Conta zarar görmeye başladıkça, silindir ve silindir başı arasında küçük delikler oluşmaya başlar ve bu delikler sızıntı yapar.

Ateşleme sorunu

Bu durumun sebebi şunlar olabilir:

* Eğer buji veya bujinin iletim yapısı (kabloları) yıpranmışsa, ateşleme zayıf olacaktır.
* Buji iletim yapısı kesilmişse veya kıvılcımı iletim yapısına gönderen sistem çalışmıyorsa, ateşleme olmayacaktır.
* Eğer ateşleme çok erken veya çok geç meydana geliyorsa, yakıt doğru zamanda ateşlenemeyecek demektir. Bu da, beraberinde diğer sorunları meydana getirir.

Başka bir çok sorun da oluşmuş olabilir. Örneğin:

* Eğer akünüz bitmişse veya bozuksa, motoru çalıştıramazsınız.
* Krank milinin dönmesini sağlayan mil yatağı yıpranmış veya hasar görmüşse, krank mili dönmeyecek, dolayısıyla da motor çalışamayacaktır.
* Eğer, valfler zamanında açılıp kapanmıyorsa veya hiç çalışmıyorsa, hava alınamayacak ve dışarı verilemeyeceğinden motor çalışmayacaktır.
* Eğer, ekzos veya çıkışı engelleyen bir şey varsa, silindir çıkışı sağlayamayacağı için motor çalışmayacaktır.
* Eğer aracın yağı bitmişse, piston silindir içerisinde düzgün bir şekilde hareket edemeyeceğinden, motor tutukluk yapacaktır.
Düzgün çalışan bir motorda, bütün bunlar için belirli limitler ve tolerans vardır.

Gördğünüz gibi, bir motor yakıtı alıp harekete dönüştürmek için pek çok sisteme sahiptir. Şimdi, motorda kullanılan diğer alt sistemleri inceleyelim.

Motor Valf Aktarım Birimleri ve Ateşleme Sistemleri

Çoğu motor alt sistemleri, motor performansını artırmak için farklı teknolojiler kullanır. Şimdi, modern günümüz motorlarında kullanılan bu sistemlere bir göz atalım.

Valf aktarım birimleri, valfler ve onların açılıp kapanmasını sağlayan mekanizmalardan oluşur. Açma kapanma sistemleri, kam şaftı olarak bilinir. Kam şaftı, valflerin açılıp kapanması için üzerinde loplar (meme de denilen) bulundurur.

Çoğu modern motorda, üst kısım şaftları olarak bilinen yapılar bulunur. Bunun anlamı, kam şaftının valflerin üzerine konumlandırılmış olmalarıdır. Bu sayede, kam şaftı direkt olarak veya kısa bir gecikmeyle valfleri çalıştırabilir. Eski motorlarda, kam şaftı krank milinin yakınındaki haznede bulunur. Çubuk sayesinde, valfleri hareket ettirmek için aşağıda bulunan kam şaftına bağlanır. Dolayısıyla, daha fazla parçanın hareket etmesi gerektiğinden, valflerin çalışmaya başlama süresi uzar. Kam şaftı ve krank mili arasında bulunan bir zamanlayıcı sayesinde, valfler pistonlarla senkronize (uyumlu) bir şekilde çalışır. Çoğu yüksek performanslı motorda, her bir silindir için dört valf bulunur. (giriş için iki, çıkış için iki). Bu da, silindir seti başına iki kam şaftını gerektirir.

Ateşleme sistemi, yüksek voltaj elektrik akımını ve bunu iletim kabloları ile bujilere iletilmesini sağlar. İlk aşamada bir dağıtım ünitesine gönderilir. Bu dağıtım birimi, orta kısma giden bir kablo ve silindir sayısına bağlı olarak dört, altı veya sekiz kabloya sahiptir. Bu iletim kabloları, yüklemeyi her bir bujiye iletir. Böylece, motor artık ayarlanmıştır. Aynı anda, dağıtıcı birimden sadece bir silindir ateşleme alır. Bu maksimum düzgünlük ve yumuşak bir etki yapmayı sağlar.

Motor Soğutma, Hava-Giriş ve Başlatma Sistemleri

Çoğu araçta bulunan soğutma sistemler, radyatör ve su pompası içerir. Su, silindirin etrafında bulunan kanallardan geçer ve soğutmak için radyatöre ulaşır. Bir kaç araba modelinde (genelde Volkswagen Beetles), hava ile çalışan soğutma sistemi bulunur. (air-cooled) Hava soğutma, motoru daha hafif yapmaktadır ancak, motorun ömrünü ve performansıını düşürür.

Şimdi, motorun nasıl soğuk kaldığını öğrenmiş oldunuz. Peki, hava sirkülasyonu neden önemlidir? Çoğu araç, havayı alıp bir filtreden geçirerek silindirlere ileten bir sisteme sahiptir. Yüksek performanslı araçlar, turbo-şarj veya süper-şarj sistemine de sahip olabilir. Bu sistemlerde, motora giden hava performansı artırmak için önce sıkıştırılır. Böylece, her bir silindirde daha fazla sıkıştırılmış hava/yakıt karışımı bulunur. Sıkıştırma miktarına boost adı verilir. Süper-şarj sistemlerde, Süper-şarj mekanizması (supercharger) bulunur. Süper-şarj mekanizması, sıkıştırıcıyı döndürmek için motora direkt olarak bağlıdır.

Motor performansınızı yükseltmeniz iyi bir şeydir. Peki, çalıştırmak için anahtarlarınızı çevirdiğiniz zaman neler oluyor? Başlatma sistemi, bir elektrik başlatıcı ve başlatıcı bir bobin içerir. Anahtarı çevirdiğiniz zaman, başlatıcı motor bir kaç devir yaparak motoru döndürür. Bu sayede, ateşleme sistemi çalışmaya başlayabilir. Bu da ısınmamış bir motoru çevirmek için güçlü bir motor (hareketi) sağlar. Başlatma motorunun şu işlemleri yerine gtirmesi gerekir:

* Bütün sürtünme hareketleri, piston halkaları nedeniyle oluşur.
* Sıkışrıma sonuncu oluşan güç silindir(ler)e basınç uygular.
* Kam şaftında, valfleri açıp kapayacak enerji oluşur.
* Diğer bütün şeyler, motor ile ilgilidir. (su pompalama, yağ pompalama, alternatör vs.)

Bir araba 12-volt elektrik sistemi kullandığından ve çok fazla enerji gerektiğinden, başlatıcı motora yüzlerce amper enerji iletilir. Başlatma bobini, yüksek enerji miktarını sağlamaya yarar. Anahtarı çevirdiğiniz zaman, motora güç verecek bobinleri aktif hale getirir.

Sorular ve Cevaplar

Motor hakkında sık sorulan bazı soru ve cevaplarını burada bulabilirsiniz.Aklınıza takılan ve sitemizde mevcut olmayan soruları bize iletirseniz seviniriz. Şimdi en çok merak edilen soruları açıklamaya çalışalım

* Bir benzin motoru ile dizel motoru arasındaki fark nedir ?

Bir dizel motorunda buji yoktur. Onunn yerine, dizel yakıt silindire direk olarak iletilir. Sıkıştırma ve basınç sonucu oluşan ısı, yakıtın ateşlenmesini sağlar. Dizel yakıt, benzine oranla daha fazla enerji yoğunluğuna sahiptir.

* İki zamanlı ve dört zamanlı motor arasındaki fark nedir ?

Çoğu elektrikli testere ve botlarda, iki zamanlı motor kullanılır. İki zamanlı motorda hareket eden valfler bulunmaz. Buji, pistonların her yukarı vuruşunda ateşleme yapar. Silindir duvarının alt kısmında bulunan bir delik, gaz ve havanın içeri girmesini sağlar. Piston yukarı hareket ettiğinde bu karışım sıkıştırılır ve bujiler ateşleme yapar. Silindirde bulunan diğer delikten, çıkış işlemi yapılır. İki zamanlı motorlarda, yakıta yağ karıştırmanız gerekir. Çünkü; silindir duvarında bulunan delikler, yanma bölümünü kapatmak için halkaların kullanılmasını önler. Genel olarak, iki zamanlı motorlar boyutlarına göre daha fazla güç üretirler. Çünkü, her bir devir esnasında iki kez yanma işleminin oluşmasını sağlarlar. Ancak, iki zamanlı motorlar daha fazla yakıt kullanır ve daha fazla yağ yakar.

* Bu yazıda buhar motorlarından bahsettiniz. Buhar motoru veya diğer dıştan yanmalı motorların herhangi bir avantajı var mı?

Buhar motorlarının enn büyük avantajı, yakıt olarak istediğiniz şeyi kullanabilmenizdir. Bir buhar motorunda kömür, odun, kağıt gibi pek çok malzemeyi yakıt olarak kullanabilirsiniz. İçten yanmalı motorlar ise saf, yüksek kalite, sıvı yakıt veya benzin ile çalışır.

* Araç motorlarında Otto devirinin yanı sıra kullanılan başka tür devirler de mevcut mu ?

Yukarıda açıklanan dizel motorunun aksin, iki zamanlı motor devri farklıdır. Mazda Millenia modellerinde kullanılan motor; Miller devri adında, Otto devirinin yeniden yapılandırılmış bir çeşidini kullanır. Gaz tribün motorları, Brayton devri kullanır. Wankel motoru ise Otto deviri kullanır ama dört zamanlı piston motorlarından farklı bir şekilde çalışan bir sistemdir.

* Bir motorda neden sekiz silindir bulunur ? Neden sekiz silindir yerine aynı büyüklükte tek bir silindir bulunmaz ?

4.0 litre büyük bir motorun, dört büyük silindir yerine sekiz silindir bulundurmasının bir kaç nedeni vardır. Bunun temel sebebi daha yumuşak ve düzgün çalışmasıdır. Çünkü, sekiz ayrı silindirin patlamaları, büyük bir silindirin tek başına büyük bir patlama oluşturmasından daha yumuşak ve kararlıdır. Diğer sebep tork oluşturmasıdır. Bir V-8 motoru çalıştırdığınızda, sıkıştırma için 1 litre (iki silindir) çalışması yeterlidir, ancak tek bir büyük silindir için 4 litre sıkıştırmak zorunda kalırsınız.

okadar çok parça geldiki sayamadım hiçbirini Nissan motorunda