Takip Edin

Hacimsel (Volümetrik) Verim Nedir? Formülü ve Etki Eden Faktörler Nelerdir?


Volümetrik Verim Nedir ? Volümetrik (hacimsel) Verim Formülü ve Volümetrik Verim Hesabı



İçten yanmalı motorlarda silindir içerisine alınan hava miktarıyla ilgili en önemli etkenlerden biri volumetrik verimdir. Volümetrik verim, hacimsel verim anlamına gelir (volume:hacim).


Volümetrik verim, silindir içerisinde alınan gerçek hava miktarının, teorik olarak alınabilecek hava miktarına bölünmesiyle bulunur.


Volümetrik Verim= (Silindire alınan hava hacmi) / (Silindir toplam hacmi)


(Toplam hacim: strok hacmi + yanma odası hacmi)



Bir başka tanımla volümetrik verim: silindire alınan hava hacminin, silindir hacmine oranıdır.


Volümetrik Verim = (Silindire alınan gerçek hava miktarı) / (Alınması gereken teorik hava miktarı)

(Bkz: Silindir Hacmi-Motor Hacmi-Sıkıştırma Oranı)



Volümetrik Verimin Motor Performansına Etkileri



Hacimsel verim motor torku ve gücünün belirlenmesinde çok önemli rol oynar. Motorun volümetrik verimi azalırsa, performans düşer, yakıt tüketimi artar; bu sebeple motorlarda hacimsel (volümetrik) verimin tüm motor devir aralıklarında yeterince yüksek olması istenir. Volümeterik verim yüksek olursa, tork ve güç de aratacaktır; çünkü yanma daha verimli gerçekleşecektir. Atmosferik motorlarda volümetrik verim %60 - %90 arasındadır. Turbo şarjlı (aşırı hava beslemeli) motorlarda volümetrik verim %110 - %200 arasında değişir.


Volümetrik verim, silindirlere alınan havanın miktarıyla ilgilidir, atmosferik (doğal emişli) motorlar; atmosfer basıncı ve silindirde emme zamanında oluşan vakum (negatif basınç) ile havayı emer. Turbo şarjlı motorlarda ise, emme manifolduna gönderilen 2-3 bar hava basıncı vardır; böylece hava silindir içerisine adeta itilerek (zorla) sokulur, böylece silindir içerisine giren havanın miktarı ve hacimsel verim artmış olur.


Motorda Volümetrik Verimi Etkileyen Faktörler



Verim, motorun tasarımından kaynaklı veya dinamik olarak motor çalışma şartlarına bağlı faktörler tarafından değiştirilir. Motor tasarımından kaynaklanan faktörler sabittir, değişmez. Motorun çalışmasından kaynaklanan veya ilave donanım ve sistemlerin etkisiyle ortaya çıkan faktörler değişkendir. 

Bunlar:


*Gaz kelebeği; Benzinli araçlar motor gücü, gaz kelebeğiyle kumanda edildiğinden ve emilen havanın miktarını gaz kelebeği değiştirdiğinden, gaz kelebeği açıklığı volümetrik verimi etkiler.

*Aracın deniz seviyesinden yüksekliği, volümetrik verimi etkiler; yükseklik arttıkça (dağlarda) verim azalır, çünkü hava basıncı azalır. Eski tip karbüratörlü araçların performansı yükselti arttıkça azalırdı. Yeni nesil elektronik enjeksiyonlu sistemlerde atmosfer basıncını ölçen bir sensör (barometre) vardır (ECU’nun üstünde), ECU; yüksekliğin artmasıyla atmosfer basıncındaki azalmayı hesaba katarak hava-yakıt karışımında ayarlama yapar ve motor performansı düşüşünün önüne geçilir.



*Motor devri hacimsel verimi en çok etkileyen faktörlerden biridir, motor devri arttıkça emme supaplarının açık kalma süreleri kısalacağından, volümetrik verim azalır. Devir arttıkça verimin azalmaması için gelişmiş motorlarda bir çok teknoloji kullanılmıştır.


*Turbo şarj kullanılması; motora emilen havanın basınçlı olarak gönderilmesi, hacimsel verimi çok büyük oranda (2 katından fazla) yükseltir. Bunun için egzoz turbo şarjı veya süperşarj (kompresör) kullanılabilir.

*Turbo şarjlı motorlarda intercooler (ara soğutucu) kullanılması. Motora emilen hava ne kadar soğuk olursa, volümetrik verim o kadar artar, çünkü soğuk havanın birim hacminde daha fazla oksijen vardır.


*Emme supap sayısı; Supap sayısı arttırılarak volümetrik verim arttırılır, böylece emme zamanında (birim zamanda) emilen havanın miktarı artmış olur. Silindir başına 1,2,3 emme supabına sahip motorlar vardır. Eskiden 1 emme 1 egzoz supabına sahip 4 silindirli 8V (8valfli) motorların yerini, her silindir için 2 emme 2 egzoz supabına sahip 16V (16 valfli) motorlar almıştır.


*Emme supabının büyüklüğü; Emme supapları her zaman egzoz supaplarından daha büyüktür, bunun amacı emme zamanında daha fazla havanın alınabilmesini sağlamaktır.


*Emme manifoldunun tasarımı-geometrisi (şekli). Emilen havanın en az hava akış direnciyle  (basınç dalgalanması, akustik direnç) karşılaşarak silindirlere emilmesi sağlanır.


*Değişken kanallı-yollu emme manifoldu kullanılması; motor devrine göre, elektronik olarak kumanda edilen klapelerle (kapakçıklarla) emme manifoldundaki havanın geçtiği kanallar değiştirilerek, havanın kat ettiği yolun değiştirilir, böylece hava daha az dirençle karşılarak silindirlere emilir ve volümetrik verim artar.
(Bkz: Değişken Yollu Emme Manifoldu)


*Türbülans Klapeli emme manifoldu (Twinport gibi); Silindir emiş kanalı 2 ayrı kanala ayrılmıştır, her emme supabına bir emme kanalı. Kanallardan birinde türbülans klapesi (kapakçığı) bulunur ve elektronik olarak ECU tarafından açılıp kapatılır. Türbülans klapeleri sayesinde hava türbülanslı bir şekilde silindirlere emilir ve hava yakıt karışımını iyileştirerek, volümetrik verimi ve motor verimini iyileştirir, yakıt tüketimi azalır.



*Değişken supap zamanlaması – VVT veya VTC : Emme eksantrik milinin pozisyonu açısal olarak değiştirilerek, yani avans veya rötar verdirilerek, emme supabının açılma zamanı değiştirilir, supap bindirme süresi arttırılır, böylece emme zamanında silindirlere daha fazla hava emilebilir. (Bkz: Değişken Supap Zamanlaması)

*Elektronik Supap Açıklığı Kontrolü (VTEC veya Valvetronic veya Camtronic): Emme eksantrik milinin kamlarının kademeleri değiştirilerek, emme supaplarının açılma miktarları (supap açıklığı) değiştirilir, böylece emme zamanlaması ve emme süresi de değiştirilmiş olur, emilen havanın miktarı artar, volümetrik verim iyileştirilmiş olur. (Bkz: VTEC)

Devamını oku...

Twin-scroll Turbo Nedir ? Twinpower Motor Özellikleri



Twin-scroll Turbo Nedir ? Twinpower Turbo Motorun Çalışması ve Özellikleri Nelerdir?

Turbo motorlarda çözülmesi gereken en büyük sorun, düşük motor devirlerinde turbonun yeterince hava beslemesi yapamamasıdır. Düşük-orta devirlerde yetersiz basınçta gelen hava beslemesi, motorun düşük devirlerde yetersiz tork üretmesine sebep oluyor, motor alt devirlerde uyuyor. Bu durum ise yetersiz performansın yanında yakıt tüketimini de arttırıyor. Düşük devirde gelecek yüksek tork, yakıt tüketiminin azalması demektir.

Ana konu için (Bkz: Turbo nedir nasıl çalışır?)


Düşük devirde turbonun yetersiz kalmasının sebebi, motorun yavaş dönmesi sebebiyle, egzoz gazlarının yeterince hızlı-basınçlı çıkış yapmaması, bunun sonucu turbo türbin kanatçıklarının yeterince hızlı dönmemesi, bunun sonucu yavaş dönen kompresör kanatçıkları sebebiyle düşük basınçta hava beslemesi.




Otomotiv üreticileri, alt-orta devirde turbonun yeterli hava beslemesi (boost) oluşabilmesi için çeşitli yöntemler geliştirmiştir. Bunlar;

*Değişken kanatçıklı turbo (VGT Turbo): Türbin muhafazasına giren havanın akışı, hareketli kanatçıklarla hızlandırılarak turbo basıncı arttırılıyor. Fakat turboya ilave donanımlar (hareketli kanatçık ve bu kanatçıkları hareket ettirecek elektronik veya basınç tüplü kumanda) eklenmesi gerekiyor. Daha fazla bilgi için Bkz: Değişken Kanatçıklı VGT Turbo

* Çift Turbo (Twin turbo veya bi turbo): Çift turbonun seri bağlı olanı sisteminden (Seri-Kademeli, Sequential Turbo) bahsediyoruz. Düşük-orta devirlerde küçük olan turbo devrededir ve yeterli basınç beslemesini yapar, üst devirlerde ikinci (büyük) turbo da devreye girer. Bu yöntemde de maliyet ve donanım artmış olur; 2 adet turbo takmak gerekir.  Ekonomi amaçlı 3-4 silindirli küçük hacimli (1 litre-1.6 litre) turbo motorlar için çok uygun değildir. Daha fazla bilgi için Bkz: Çift Turbo - Twin turbo- Biturbo


*Twin-scroll Turbo: Egzoz manifoldunu iki ayrı kanala bölerek, egzoz gazlarının hızlı,yüksek basınçlı ve basınç dalgalanması olmadan turbonun türbin kanaktçıklarına çarptırılması, yüksek türbin mili dönüşü ve düşük motor devirlerinde bile yeterli turbo basıncı sağlanması prensibiyle çalışır.




Bmw Efficientdynamics Ne Demek ?

Twinscroll ismi bmw’nin “bmw efficientdynamics” isini verdiği motor konspetinin bir özelliğidir. Bmw efficientdynamics; daha verimli, daha çevreci, daha az yakan motorların geliştirildiği motor serisine bmw’nin verdiği isimdir. Bmw, twin-scroll turbonun kullanıldığı ve efficientdynamics konseptiyle ürettiği motora “Twinpower” motor denmektedir.



Twinscroll Turbo Nedir Nasıl Çalışır ?

Daha düşük motor devirlerinde elde edilen yüksek torkun sağladığı; düşük yakıt tüketimi, düşük emisyon faydalarından yararlanmak amacıyla, egzoz gazlarının turboya daha hızlı girmesi hedeflenmiştir.

Twinscroll, çift kıvrım, çift kanal olarak Türkçeye çevrilebilir, sisteme “çift koldan türbin girişli turbo” diyebiliriz. Twinscroll turbo sisteminde, egzoz manifoldu iki ayrı çıkış kanalında toplanmıştır, örneğin 4 silindirli bir motorda birer egzoz kanalına 2 silindirin egzoz çıkışı bağlanmıştır. Normalde 4 silindirin egzoz çıkışı tek bir egzoz manifoldunda toplanır, buradan çıkış yapan egzoz gazları turbo türbinine girer ve döndürürdü; bu ise sırayla yanmanın gerçekleştiği silindirlerdeki egzoz çıkışının büyük ortak bir egzoz manifoldundan geçtikten sonra turboya ulaşması demektir, bu durum düşük motor devirlerinde egzoz gazlarının hızını (enerjisini) iyice azaltıcı bir etkiye sebep olurken, turbo basıncı yetersiz kalır, tork düşer.


Twinscroll turboda, egzoz manfioldu iki ayrı kanala ayrılmıştır, turbonun türbin girişine egzoz gazları iki ayrı kanaldan (1-4. Silindirler bir kanaldan; 2-3. Silindirler diğer kanaldan) giriş yaparlar, böylece egzoz supaplarından çıkan egzoz gazları daha küçük bir hacme sahip iki egzoz manifoldundan ayrı ayrı ve hızını-enerjisini kaybetmeden, genişten dara doğru giderek daralan bir boru içerisinden geçerek (kesit daralırsa akışkan hızı artar), türbin kanatçıklarına yönlendirilir, böylece düşük motor devirlerinde bile turbo şarjın hava besleme basıncı yeterince yüksek ve sürekli olur, tork artar, yakıt tüketimi düşer.




İki ayrı kanaldan türbin kanatçıklarına farklı pozisyondan çarpan egzoz gazları; turbo tepkisini iyileştirirken ve turbo hızını da arttırır. Türbin kanatçıklarının kenar yüzeyine yönlendirilen egzoz gazları turbo tepkisini iyileştirir; türbin kanatçıklarının yüzeyine yönlendirilen egzoz gazları, turbo hızını arttırır.

Yüksek motor devirlerinde turbonun yüksek basınç üretmesini önlemek amacıyla yine wastegate valfi kullanılır. Anlık basınç sıçraması ise blow off valfiyle önlenir.


Twinscroll turbonun kullanılmasıyla, ilave donanım ve kumanda sistemi gerektiren değişken kanatçıklı (VGT) turbo sistemine gerek kalmamıştır. 
Devamını oku...

Blow Off Ne İşe Yarar? Turbo Gecikmesi (Turbo Lag) Nedir?

 



Blow Off Ne (Hava Yönlendirme Valfi) İşe Yarar? Turbo Gecikmesi (Turbo Lag) Nedir? 

Turbo benzinli motorlarda, anlık motor devri değişimlerinde oluşan aşırı turbo basıncının meydana getirdiği basınç tepmesi sebebiyle, turbo şarjın kompresör kanatçıklarına tersi yönde yavaşlatıcı bir etki meydana gelir, bu ise “turbo lag” denen turbo gecikmesine sebep olur. Turbo lag, motorun gaz pedalı tepkisini geciktir, hızlanmayı yavaşlatır. Bunun önüne geçebilmek için turbo şarjların hava çıkışlarında “hava yönlendirme valfi” kullanılır.

Hava yönlendirme valfine; “blow off valfi” , “dump valve” “DV valf: diverter valve” gibi isimler verilir. Modifiye edilerek ıslık sesi elde edilmek için takılan valfe blow off valfi denir, bunda amaç çıkan hoş sesi duymaktır, sadece turbo beslemeli direkt enjeksiyonlu araçlara takılabilir. Hava yönlendirme valfi fazla basınçlı havayı tekrar emiş hattına gönderirken, blow off valfi bu havayı atmosfere (ıslık sesiyle) gönderir.



Turbo şarj şöyle çalışır: egzoz manifoldundan hızla çıkan basınçlı gazlar, turbo türbin kanatçıklarına çarparak türbin milini döndürür ve oradan egzoz hattına giderler, milin diğer ucunda kompresör kanatçıklar vardır ve kompresör kanatçıkları da aynı hızda dönerler. Kompresör kanatçıkları, hava filtresinden temiz havayı emer ve basınçlı bir şekilde emme hattına gönderir, intercooler’da soğumuş hava  gaz kelebeğinden geçerek motora (silindirlere) girer ve volümetrik verimi arttırarak yakıtın yanmasını sağlar.



Dizel araçlarda motora alınan hava dozajlanmaz, yani gaz kelebeğiyle miktarı değiştirilmez, çünkü zaten hava fazlalığıyla (fakir karışımla) çalışma prensibine sahiptirler.


Benzinli motorlarda, motor gücü motora alınan havanın miktarıyla kumanda edilir, yani gaz pedalına basma miktarımız motora alınan havanın miktarını ayarlar. (Gaz kelebeğinin tamamen açık kaldığı ve dozajlamanın sadece enjektörlerin püskürttüğü yakıt miktarıyla ayarlandığı, katmanlı (stratified) enjeksiyon modu da vardır.)




Gaz pedalına basıldığında gaz kelebeği açılır, motorun devri artar, turbo şarjın devri artar, turbonun ürettiği basınçlı hava miktarı artar, basınçlı temiz hava açık olan gaz kelebeğinden geçerek silindirlere alınır, motor gücü ve çekiş artar.



Sürücü iki durumda ayağını gaz pedalından çeker:

Vites değiştirirken

Yokuş aşağı inerken veya düz yolda aracın akarak gittiği anlarda.

Sürücü ayağını gazdan çektiğinde şunlar olur: gaz pedalı kapalıdır, motor devri orta-yüksektir, araç yol almaya devam ediyordur.



Motor devrinin yüksek olması, turbo şarj kanatçıklarının devrinin de yüksek olması demektir, üstelik turbo şarjın devirlenmesi veya devrinin yavaşlaması aniden gerçekleşemez, çünkü turbo mili-kanatçıkları egzoz gazının etkisiyle büyük bir hızla “serbestçe” dönerler. Yani motor devri aniden yavaşlasa bile, turbo büyük bir hızla dönmeye ve basınçlı hava göndermeye bir süre daha devam eder.


Turbo Lag (Turbo Gecikmesi) Nedir ?

Vites değişimi sırasında ayak gaz pedalından çekildiğinde gaz kelebeği kapanır, turbo şarj ise basınçlı hava göndermeye devam eder, kelebek kapalı olduğundan, havanın gidebileceği yol kapalıdır, bu durumda “basınç tepmesi” meydana gelir ve hava basıncı yön değiştirerek turbo kompresör kanatçıklarına yavaşlatıcı bir etkide bulunur, bu sırada ses ve titreşimler de meydana gelir (kanatçıklara zarar verir), aşırı yavaşlayan turbo, tekrar gaz pedalına basılıp motor devri arttırılmak istendiğinde, hemen hızlanıp yeterli basınç oluşturamaz ve motoru besleyemez, gaz tepkisi kötüleşir, arada geçen bu küçük zaman dilimine turbo gecikmesi-turbo boşluğu “turbo lag” denir.


Yüksek motor devriyle (3000-4000 rmp) ayak gaz pedalından çekilmiş halde yokuş inme durumunda da basınç tepmesi meydana gelir, turbo gecikmesi olmasa bile, titreşim-ses ve kompresör kanatçıklarının zarar görmesi durumu meydana gelebileceğinden, yine bu durumda “hava yönlendirme – blow off” valfi açılarak fazla havayı tahliye ederek tekrar emme hattına gönderir.




Blow off valfi, turbo şarj beslemesinde meydana gelen ani basınç sıçraması durumlarında, turbo kompresörün çıkından bir kanal açarak basıncı tahliye eder ve dengeler.




Bazı turbo benzinli araçlarda hava yönlendirme (blow off) valfi kullanılmamaktadır (örneğin bmw twinpower turbo b46 motor), turbo lag ve basınç tepmesinin önüne geçmenin bir başka yolu da, westgate valfinin çok etkin ve hızlı kullanılabilmesidir. Westgate valfi de turbo egzoz giriş hattını by pass ederek, türbin mili yavaşlatabilir, aşırı basıncı önleyip, basınç tepmesinin önüne geçebilir. Bunun için bmw, gelişmiş yazılım ve elektronik olarak kumanda edilen westgate valfi kullanmış, turbo basıncını etkin ve hızlı bir şekilde ayarlayabilmiş. Özetle b46 motorda: elektronik kumandalı westgate valfi (diyaframlı basınç tüpü yok) + blow off YOK

Öte yandan bmw n20 motorda ise: diyaframlı basınç tüplü westgate  + blow off valfi kullanılmış..

Turbo Blow Off Valfi Ne İşe Yarar ? (Turbo Hava Yönlendirme Valfinin Görevi)

Hava yönlendirme valfi, yukarıda açıklanan basınç tepmesinin meydana gelmemesi için, basınç belirli bir değeri aştığında açılır ve fazla havayı tekrar emiş hattına gönderir.
Turbo hava yönlendirme valfi iki şekilde kumanda edilir.

*Pnömatik Kumanda (Selenoid valf yok)


*Elektronik Kumanda (Selenoid valf var)

Pnömatik Kumanda (Selenoid valf yok)

Hava yönlendirme valfi bir basınç tüpüdür, yapı olarak westgate’deki basınç tüpüyle neredeyse aynıdır. İçerisinde bir sızdırmaz esnek diyafram plaka vardır, bu diyafram; kutucuğu iki ayrı odacığa böler. Diyafram bir helisel yay etkisiyle kapalı konumda tutulur. Diyaframın diğer ucun bir çubukla, tahliye kapakçığını (klape) kapalı konumda tutmaktadır.Basınç artıp yay kuvvetini yendiğinde, diyafram ve itme çubuğu hareket ederek, klapeyi açar, hava tahliye edilir. Basınç düştüğünde, yay tekrar diyaframı geri iter ve klapeyi kapatır.


Bu sistemde basınç tüpü; basınç etkisiyle çalıştırılabileceği gibi, vakum etkisiyle de çalıştırılıyor olabilir.

Elektronik Kumanda (Selenoid valf var)

Yeni nesil turbo benzinli araçların turbo şarj ünitelerinde, elektronik kumandalı hava yönlendirme valfi kullanılır. Burada da kumanda iki şekilde olabilir;

*Basınç tüpünün kumandası için basınç-vakum etkisini ayarlayan bir selenoid valf (basınç tüpü var).

*Hava yönlendirme valfini direkt olarak açıp kapatan bir selenoid valf (basınç tüpü yok).


*Basınç tüpünün kumandası için basınç-vakum etkisini ayarlayan bir selenoid valf (basınç tüpü var): Sistem tamamen elektronik kontrol ünitesi (ECU) ile yönetilir. ECU, sensörlerden aldığı basınç sinyallerine göre, selenoid valfi kumanda eder. Selenoid valf, basınç tüpüne etki edecek basınç veya vakumu çok hassas olarak ayarlayarak, yönlendirme kapakçığının açılma miktarını belirler. Yani burada ECU seleoid valfi, selenoid valf ise diyaframlı basınç tüpünü kumanda eder.


*Hava yönlendirme valfini direkt olarak açıp kapatan bir selenoid valf (basınç tüpü yok): Bu yöntemde diyaframlı basınç tüpü bulunmaz, hava yönlendirme valfi tek başına bir selenoid valf olarak, ECU yönetiminde hava yönlendirme kanalını açıp kapatır.



Blow Off Valfi Arızası Nasıl Anlaşılır ?

Blow off valfi arızalanırsa turbo ses yapar. Valf eğer hava sızdırıyorsa bu durumda turbo basıncı düşeceğinden, motorun çekişi düşecektir, hızlanmada kesiklik yaşanacak ve yakıt artacaktır.

Devamını oku...

Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorların Yapısı ve Çalışması


Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorların Çalışma Prensibi ve Yapısı


Direkt Benzin Enjeksiyonlu Turbo Motorun Çalışması
Yüksek motor performansına sahip, düşük hacimli, çevreci ve daha az yakan benzinli motorların dönemindeyiz. Otomotiv üreticileri büyük bir hızla turbo hava beslemeli, yanma odasına direkt benzin enjeksiyonlu motorlara sahip modelleri piyasaya sürüyor. Bu kısımda turbo benzinli motorun teknik detaylarına inilecek.

Tutbo benzinli motorlar hakkında temel bilgiler için: 

Atmosferik çok noktalı benzinli motorlara göre nelerin değiştiğini, motorun neyi farklı yaptığını, hangi teknolojik gelişim ve iyileştirmelerin yapıldığını sırasıyla inceleyelim.

Modern Direkt Benzin Enjeksiyonlu Motorlarda Kullanılan Teknoloji:
*Silindir içine direkt enjeksiyon. Yüksek basınçlı yakıt pompası ve yüksek basınçla yakıt püskürten gelişmiş enjektörler.

*Katmanlı hava-yakıt karışımı, fakir karışımla sorunsuz çalışma.

*Turbo şarj ile benzinli motorda aşırı besleme. Basıncı elektronik olarak ayalanabilen, değişken geometrili turbo şarj üniteleri, çift turbo kullanımı (bi turbo – twin turbo)

* Direkt enjeksiyon ve Turbonun sağladığı yüksek performans, düşük yakıt tüketimi ve düşük egzoz emisyonları.

* Direkt enjeksiyon ve Turbonun sağladığı; birim hacimden çok daha fazla güç elde edilmesiyle, daha küçük hacimli çevre dostu motorlar.

*Emisyonların İyileştirilmesi ve Egzoz sistemi: EGR sistemi, Adblue – Blue tech, Katalitik konvertör.

*İşlemci hızı gelişmiş yüksek kapasiteli Elektronik kontrol üniteleri (ECU), sensörler ve aktörlerle gelişmiş motor ve araç yönetimi.

*Gelişmiş plastik emme manifoldu geometrisi, ayarlanabilir-değişken hava kanalları, türbülans klapeleri sayesinde iyileştirilmiş hava emiş sistemi.

*Alüminyum motor bloğu, silindir kapağı. Daha hafif pistonlar. Daha az sürtünme kayıpları.

*Değişken supap zamanlaması mekanizması (VVT-VTC), ayarlanabilir supap bindirme süreleri. Çift eksantrik milinin de (DOHC) açısal ayarlamasının bağımsız olarak yapılabilmesi (dual vtc – dual vvt)

*Direkt (Bağımsız) Ateşleme Sistemi ve elektronik ateşleme avansı


* Karbon Kanister ve Karter Havalandırma sistemi



Hava-yakıt karışımının hazırlanması ve yakıtın enjeksiyonu, yıllar ilerledikçe ve teknoloji geliştikçe; karbüratör, çok noktadan enjeksiyon ve direkt silindir içine enjeksiyon olarak gerçekleşmiştir.




Direkt Benzin Enjeksiyon Sisteminin Yapısı ve Çalışması

Emme portlarında havanın içine 3-4 barlık basınçla püskürtme yapan, Çok noktalı enjeksiyon sisteminden farklı olarak;

*Enjektörler direkt olarak yanma odasına (silindirlerin içine) bakar ve püskürtmeyi yanma odasına yapar.

*Direkt olarak yanma odasına püskürtme yapabilmesi için, yakıt basıncının yüksek (50-120 bar) olması gerekir; bu sebeple (depodaki elektrikli pompaya (4-8 bar) ilave olarak) hareketini eksantrik milinden alan mekanik bir yüksek basınç pompası da bulunur.

*Enjektörler, dizel common rail sistemindeki gibi, bir yüksek basınç rail borusuna (yakıt rampası-yakıt kütüğü) bağlıdır ve rail borusunda basınçlı halde hazır bulunan benzin, enjektörler tarafından püskürtülür. Rail borusunda bir yakıt basınç sensörü bulunur, bazılarında basınç aşırı yükseldiğinde yakıtı tahliye eden bir basınç regülatörü (tahliye valfi) bulunur. Bazı sistemlerdeyse daha en baştan yakıtın basıncı yüksek basınçlı yakıt pompasında (regülatörlü) ayarlanır.

*Enjektörler yüksek basınçla çalıştığından ve uçları yanma odasına baktığından; daha sağlam ve daha yüksek kapasiteli, daha yüksek voltajla (60-80 volt) çalışan tiptedir. Selenoid valfi veya piezo enjektör tipte olabilirler.

*Enjektörler, bir yanma zamanında bir den çok; 2-3 kez püskürtme yapabilirler. Buna çoklu enjeksiyon (multiple injection) denir. Örneğin bir ön enjeksiyon ve ardından bir ana enjeksiyon. Bu durumda püskürtülen yakıt miktarı artmaz; aksine aynı veya daha az miktar yakıt çok hassas bir şekilde püskürtülerek verim arttırılır.

*Enjeksiyon (yakıtın püskürtülmesi); emme zamanında (homojen karışım modu) veya sıkıştırma zamanında (sıkıştırma zamanının son evresinde) yapılabilir (katmanlı karışım modu). Katmanlı enjeksiyon (stratified injection) bu teknolojinin en önemli ve belirleyici konusudur, aşağıda detaylı olarak açıklanacaktır.

*Çok kısa süreler içinde; enjeksiyon miktarının (birden çok kez) ve enjeksiyon süresinin (çok hassas) ayarlanabilmesi için, kaliteli enjektörler ve işlemci hızı yüksek motor kontrol ünitesi (ECU) gereklidir. Bu da maliyeti arttırıcı bir husustur.

Homojen Karışım ve Katmanlı Karışım (Direkt Enjeksiyonda Hava Yakıt Karışımı)

Homojen Karışım Nedir?

Homojen hava-yakıt karışımı, çok noktalı enjeksiyon sistemine (MPI) sahip araçların esas aldıkları karışım biçimidir. Yakıt, silindir kapağındaki emme kanalına (emme supaplarının arkasına), emme zamanında püskürtülür. Homojen karışım; 14,7kg hava ile 1 kg yakıtın; 14,7/1 oranında (ideal-stokiyometrik oran) karışması ve hava-yakıt bulutunun her noktasında aynı yoğunlukta olması durumudur.

Atmosferik mpi benzinli motorlar, lambda sensöründen gelen sinyallere göre ve ECU yönetiminde, kapalı devre yakıt sistemiyle (closed loop) hava-yakıt karışımını homojen ve homojene yakın aralıkta tutarak çalışırlar. Homojen hava-yakıt karışımı iyi bir motor performansı sağlar ve yanma sonucu oluşan zararlı emisyonlar, 3 yollu (TWC) katalitik konvertörle neredeyse tamamen zararsız hale dönüştürülür.

Zengin Karışım: Araç yüke bindiğinde veya tam gaz yapıldığında; enjeksiyon süresi uzatılır, püskürtülen yakıt miktarı artar, hava-yakıt karışımındaki yakıt miktarı artar ve zengin karışım oluşur; motor performansı artar, yakıt tüketimi de artar. (Zengin karışımda lambda 1’den küçüktür (lambda < 1).

Fakir Karışım: Düz yol sabit hız, yokuş aşağı iniş gibi durumlarda; gaz pedalı çok az basıldığı veya hiç basılmadığı durumlarda (gaz kelebeği çok az açık veya kapalı); daha az yakıtın püskürtüldüğü hava yakıt karışımıdır. Bu durumda silindirdeki hava içinde çok az yakıt olacaktır. Fakir karışımda (lambda > 1) lambda 1’den büyüktür. Bu karışım tipinde performans ve yakıt tüketimi düşüktür, azot oksistler (NOx) hariç diğer emisyonlar da oldukça düşüktür.


(Homojen karışım ve katmanlı karışım)

Katmanlı Enjeksiyon-Karışım Nedir? (Stratified Injection)

Düşük motor torku gerektiğinde, sabit hızlarda düz yolda sürüşte, motordan az tork talep edildiğinde; yakıt enjeksiyon sistemi “katmanlı enjeksiyon” moduna geçer ve yakıt tüketimini ciddi oranda azaltır. Yakıt, sıkıştırma zamanının sonunda çok az püskürtülür ve motor fakir karışımla çalışır.





Motor yüke bindiğinde, yokuş çıkılırken, ani hızlanma talebiyle gaz pedalına fazla basıldığında, yani motordan tork talep edildiğinde, yakıt enjeksiyon sistemi “homojen karışım” moduna geçer ve hatta zengin karışımla çalışır. Yakıt emme zamanında püskürtülür, yakıt tüketimi artar, motor torku yükselir.






Motor kontrol ünitesi (ecu), katmanlı karışımla mı (düşük yakıt) mı yoksa homojen karışımla mı? çalışacağına; motor yüküne (gaz pedalına basma miktarı-tork talebi) ve motor devrine (genelde 3000 devirden düşükken katmanlı moda çalışır) bağlı olarak karar verir.
Motor homojen karışım (güç) modunda çalışırken, yakıt emme zamanında silindirin içine püskürtülür; bu  sırada motor torku gaz pedalının kumanda ettiği gaz kelebeğinin açıklık miktarına göre, yani motora alınan havanın miktarına göre belirlenir.

Katmanlı enjeksiyon (tasarruf ) modundaysa, ECU gaz kelebeğini sonuna kadar açar, motor torku, gaz pedalının pozisyonuna göre enjektörlerin benzin püskürtme miktarının değiştirilmesiyle ayarlanır (dizel gibi çalışır). Yani homojen modda havaya göre, katmanlı modda yakıta göre çalışır.

Homojen karışım, silindir içindeki hava-yakıt karışımı bulutunda, hava ve yakıtın eşit oranda dağılmış haliyse; Katmanlı karışım, silindir içindeki hava-yakıt karışımı bulutunda, hava ve yakıt zerrelerinin her noktada eşit olarak dağılmamış halidir.

Yani benzetmek gerekirse;
homojen karışım çalkalanmış ayran gibidir, ayranın her yerinde su ve yoğurt eşit orandadır.
Katmanlı karışım ise çalkalanmamış, uzun süre beklemiş ayran gibidir, bol yoğurtlu (yakıtlı kısım) altta, bol sulu kısım ise üsttedir. Motorda ise bol yakıtlı kısmı üstte olacak (bujiye yakın).






Direkt benzin enjeksiyon sisteminde benzin,

hem emme zamanında püskürtülebiliyor (homojen karışım modu)

hem de sıkıştırma zamanında püskürtülebiliyor (katmanlı karşım-kademeli püskürtme)

İşte direkt enjeksiyon sisteminin üstünlüğü burada ortaya çıkıyor. Motor, anlık olarak yakıt enjeksiyon biçimini sürücü talebi veya yol şartlarına uyarlayabiliyor. Böylece istendiğinde yakıt ekonomisi, istendiğinde yüksek performans oluşturuluyor.

Normalde benzinli motorlar çok fakir karışımla çalışırsa vuruntu yaparlar, benzinin tutuşup yanabileceği bir limit oran vardır. Katmanlı karışım modunda; motor çok fakir karışımla çalışabilmekte ve vuruntu olmamaktadır. Çünkü benzin, sıkıştırma zamanın son evresinde, bujiye çok yakın bölgeye çok az püskürtülerek, bujinin çevresinde dar bir alanda zengin karışım oluşturmakta, benzin kolayca ve verimli bir şekilde yanmaktadır. Dikkat edilirse buji çevresinde oluşturulan küçük bir alanda, çok az benzin püskürtülüp zengin karışım oluşturulup yakılmasına rağmen, toplam hava-yakıt karışımı “çok fakir” dir, üstelik bu çok fakir karışım “katmanlı” yapısı sayesinde düzenli bir şekilde yanar. İşte hava yakıt karışımında iki farklı katmanın oluşturulması sebebiyle buna katmanlı enjeksiyon denir. Buji çevresinde oluşturulan zengin karışımlı bölgenin etrafındaki fakir karışımlı bölge, bir izolasyon görevi de görür, yakıt silindir duvarlarına yapışmaz, yanma ısısı muhafaza edilip pistona etkiyen kuvvet, ve sonucu oluşan tork artar. Böylece, düz yolda sabit hız veya düşük motor yüklerinde yakıt tüketimi ciddi oranda düşürülmektedir.


Motor neden çok daha fakir karışımla çalıştırılıp yakıt tasarrufu yapılamıyor? Ya da neden çok noktadan enjeksiyon (MPI) sisteminde çok fakir karışım sağlanamıyor?

Benzinin ideal (verimli) olarak yanabilmesi için, 14,7 kg hava ile 1 kg yakıt karışımı gerekiyor, buna stokiyometrik oran deniyordu. İdeal hava-yakıt karışımında lambda değeri 1’e eşitti. Bu ideal oran hiçbir zaman değişmiyor, 1 kg benzini tam olarak yakıp enerjisinden yararlanmak için ve en düşük egzoz emisyonunu sağlamak için, 14,7 kg hava vermemiz gerekiyor. (14,7/1 stokiyometrik hava/yakıt oranı, air/fuel (a/f) ratio)

Zengin Karışımın (Fazla Benzin) Sınırı: Eğer 14,7kg havaya, 1 kg’dan daha fazla yakıt verirsek zengin karışım olur, lambda değeri 1’in altına düşer (lambda < 1). Zengin karışımda motor performansı artar ama yakıt tüketimi ve egzoz emisyonları da artacağı için (yarım yanmış yakıt HC (hidrokarbon) ve CO (karbonmonoksit)), sürekli zengin karışımla çalışsın istemeyiz. Ayrıca karışımı zenginleştirmenin de bir sınırı var, yani silindirdeki hava sınırsızca benzin veremeyiz, aşırı miktarda benzin verilirse bu defa da hava yetersiz kalır ve yanma yine gerçekleşmez, motor boğulur. Karşımı zenginleştirerek lambda’yı 1’in altına çekeriz ama en fazla 0,6 değerine kadar inebilir, daha düşük lambda değerlerinde karışım tutuşmaz.

Fakir Karışımın (Fazla Hava) Sınırı: Fakir hava yakıt karışımında motorun yakıt tüketimi düşüyor, “öyleyse neden motoru sürekli fakir karışımla veya çok fakir karışımla çalıştırmıyoruz?” diye düşünülebilir. Yine karşımıza lambda=1 ideal hava-yakıt oranı çıkıyor, bu orandan çok fazla uzaklaşılamıyor. Karışım fakirleştiğinde, lambda değeri 1’in üstüne çıkıyor (lambda > 1). Karışımın tutuşabilmesi için bu değer en fazla 4 olabilir, 4’ün üstüne çıktığında yakıt tutuşamaz. Aynı zamanda lambda 1 ile 4 arasındaki fakir karışımlarda da, hava-yakıt karışımı düzensiz yanar, motor vuruntu yapar, bu istenmeyen bir durumdur. Bunun olmaması için, karışımın homojen olmaması gerekiyor.

İşte tam da bu noktada yine “katmanlı karışım”’ın avantajı ortaya çıkıyor, toplam karışım çok fakir olmasına rağmen; yakıtın sıkıştırma zamanı sonunda bujinin yakınına püskürtülmesiyle, sınırlı alanda oluşan zengin karışım sayesinde, tutuşma ve yanma çok düzenli bir şekilde gerçekleşiyor, motorun vuruntusuz ve ekonomik çalışması mümkün oluyor. Katmanlı (stratified) karışımın amacı da budur.

Direkt benzin enjeksiyonlu motorlar, lambda=3 olacak kadar fakir karışımla çalışabilirler.

λ= Gerçek hava-yakıt oranı     olduğuna göre  
       Stokiyometrik oran    

3= (A/F)/14,7 ise A/F= 14,7 x 3 = 44,1:1


Yani lambda 3 olduğunda, hava-yakıt oranı (a/f) = 44,1:1 oluyor, direkt enjeksiyonlu sistemde 44 kg hava ile 1 kg yakıt yakılıyor. (Bu oran daha da artmıştır)
Sonuç olarak, çok noktadan emme kanalına benzin enjeksiyonlu (günümüz atmosferik mpi) motorlarda, bu kadar fakir karışımla çalışıp orta seviyede tork alınamaz çünkü; Enjeksiyon, sadece emme zamanında olur ve enjeksiyon emme kanalına yapılır. Çok fakir karışım oluşturulsa bile, yine homojen olacağından yanma ve tutuşma problemleri oluşacaktır (zaten ECU buna izin vermez, karışım lambda değeri hemen 1’e yaklaştırmak için ayarlama yapar).


Geniş Bantlı (Lineer) Oksijen (Lambda) Sensörü

Yakıt enjeksiyonun sisteminde, hava-yakıt karışımını düzenlemek amacıyla katalitik konvertör öncesinde oksijen sensörü (lambda sensörü) kullanılmaktadır. Atmosferik çok nokta enjeksiyonlu benzinli motorlar, dar bir lambda değeri aralığında çalışır, lambda değeri ideal oran=1 olduğuna göre, bu değerin bir miktar altı ve üstü değerleri klasik oksijen sensörleri sağlıklı bir şekilde ölçebilirler. Karışım zenginleştikçe oksijen sensörü daha yüksek voltaj üretir; karışım fakirleştikçe daha düşük voltaj üretir; ideal (stokiyometrik) hava yakıt karışımında oksijen sensörü 450-500 milivolt voltaj üretir.

Direkt enjeksiyonlu turbo benzinli motorlar, hem homojen karışımla (lambda=1) hem fakir karışımla (lambda 1-3 aralığında) çalışırlar, hem de zengin karışımla (lambda 0,5) çalışabilirler. Görüldüğü gibi lambda değerleri çok daha geniş (0,5 – 3)  bir aralıkta (bantta) değişir.

İşte bu geniş aralıklı değerlerin okunabilmesi için “geniş bantlı oksijen sensörü” kullanılmaktadır. Böylece sensörün ölçümleri daha hassas, ürettiği voltaj değerleri daha büyük olur. Daha iyi üretilen sinyaller sayesinde ECU gerekli hava-yakıt karışımı ayarlamasını doğru olarak yapabilir.

Egzoz Emisyon Sistemi (Turbo Benzinli Motor Emisyonları)

Yakıtı yakmak için silindirlere hava emilir fakat emilen havanın sadece %21 (O) oksijendir. Havanın geri kalanı işe yaramayan %78 oranında azot (N) gazından oluşur. Azot, yüksek sıcaklık ve basınç altında Oksijen (O) ile reaksiyona girerek zararlı bir emisyon olan azot oksitleri (NOx) meydana getirir. Euro egzoz normlarıysa bu emisyonların aşağı çekilmesini zorunlu tutar. Turbo benzinli motorların oldukça fakir karışılma çalışması, yani az miktar yakıtı çok fazla hava ile yakması, azot oksitlerin oluşumuna davetiye çıkarır ve bu emsiyonları arttırır.

NOx emisyonlarını azaltmak için fakir karışımla çalışan modern araçlar;
*EGR sistemi
*Azot oksit katalizörü
*Adblue-Bluetech  gibi egzoz emisyon sistemleriyle donatılmıştır.

Azot oksit dışında, CO (karbon monoksit), HC (hidrokarbon) gibi zararlı emisyonların azaltılması için Katalitik Konvertör kullanılmaktadır.

Benzinli Motorda Turbo Kullanılması  (Direkt Enjeksiyonlu Motorun Turbo Hava Besleme Sistemi)

Turbo şarj, direkt benzin enjeksiyonu sisteminin tamamlayıcısı konumundadır ve bugün yaygın olarak kullanılan direkt enjeksiyonlu motorlar turbolu olarak piyasaya sürülmektedir.  Avrupa pazarının lideri audi-volkswagen’in TSI motoru, Mercedes’in CGI motoru, Renault’un TCe motoru, Ford’un Ecoboost motorları turbo benzinli motorlara örnektir.
Silindire alınan yakıtın tam olarak yanması için gereken oksijen havadan gelir, hava ne kadar çok alınırsa yakıt o kadar iyi yanar, yakıt ne kadar iyi yanarsa motor gücü o kadar artar.

(Bkz: Turbo Şarj)

Turbo, içten yanmalı motorlara aynı hacimden neredeyse iki katı güç üretebilme imkanı vermektedir. Atmosferik motorlar, 1 barlık atmosfer basıncıyla ve emme zamanında silindirde oluşan vakumla havayı emer ve çalışırlar. Alabilecek havanın hacmi: silindir hacmi ve yanma odası hacminin toplamı kadardır. Bu teorik hacim, motorun üretimi-tasarımıyla belirlenir ve değişmez. Gerçekteyse, hava akış dirençleri ve emme supaplarının açık kalma sürelerinin çok kısa olması, ısıl etkiler gibi sebeplerle, bu teorik hacim tam olarak doldurulamaz. Yüksek motor devirlerindeyse emme supaplarının açık kalma süreleri iyice kısalacağından volümetrik verim daha da düşer.

Turbo motorlar ise atmosfer basıncına ilave olarak turbo şarjda üretilen basınçlı havanın (2-3 bar) silindirlere doldurulmasıyla çalışırlar.

Motorda turbo şarjın kullanılması volümetrik (hacimsel) verimi arttırır, normalin 2 katı kadar hava silindirlere alınabilir, böylece yakıt ekonomisi iyileşir, motor performansı artar, egzoz emisyonları azalır.

Turbo şarja ilave olarak; değişken yollu emme manifoldu kullanılması, silindir başına iki ayrı emme kanalı kullanılması ve enjeksiyon tipine göre türbülans klapeleriyle açılıp kapanmaları, emme manifoldunun şekli, piston kafasının konikleştirilmesi gibi ilave geliştirmelerle,silindire alınan havanın akış biçimi (türbülanslı akış) iyileştirilmiştir.
Atmosferik motorların düşük devirlerde (ölü devir) düşük tork üretmesi ve  maksimum motor torkunu yüksek devirlerde vermesi, fazla yakıt sarfiyatına neden oluyordu; turbo benzinli motorlar ile düşük motor devirlerinden itibaren (1700-4000 rpm) maksimum torka ulaşılabilmekte, özellikle günlük sürüşlerde en çok kullanılan devir aralığında (1700-3000 rpm) motorun yeterince yüksek tork üretebilmesi, oldukça düşük yakıt tüketimine imkan verirken, performans da iyileşmiştir.
Devamını oku...

Turbo Benzinli Araçlar ve Güç-Tork Özellikleri (Direkt Enjeksiyon)


Turbo Benzinli Araçlar Güç-Tork Özellikleri (Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motor)


Benzinli motorlarda da dizel motorlarda olduğu gibi motor küçültme (downsizing) akımı hızla devam ediyor. Turbo hava beslemeli ve direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: düşük motor hacimleriyle; vergi avantajı, düşük yakıt tüketimiyle; kullanıcı dostu, düşük yakıt tüketiminin ve gelişmiş egzoz emisyon sistemlerinin katkısıyla; çevre dostu otomobiller haline geliyor.
Artık büyük hacimli atmosferik motorlar son demlerini yaşıyor. Alt ve orta motor devirlerinde motorun uyuması, 4000 devirden sonra gelen maksimum torkun (çekiş); düşük performansı, büyük motor hacminin; yüksek vergileri, 7-8 litreden aşağı inmeyen yakıt tüketimleriyle hiç de kullanıcı ve çevre dostu değiller.

Daha detaylı teknik bilgi için: Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorlar

Direkt benzin enjeksiyonlu turbo benzinli motorun sunduğu yüksek performans nimeti (yüksek güç ve geniş motor devri aralığına yayılmış yüksek tork) iki şekilde kullanılabilirdi;

*Motor hacmini küçülterek gücünü sabit tutup, çok daha az yakan motorlar geliştirmek: 1.6 litre yerine 1.4 – 1.2 – 1.0 – 0.9 litre. Bunu ekonomi amaçlı ilk Volkswagen-Audi yaptı (TSI Motor) ve devamında Renault (TCe) gibi diğer firmalar takip etti.

*Motor hacmini küçültmeden, motor performansı yüksek motor geliştirmek: Honda 1.5 litre vtec turbo motor.

  

Turbo Benzinli Araçlar Nelerdir ?

GDI: Direkt Benzin Enjeksiyon (Gasoline Direct Injection) sisteminin genel adıdır.

Mercedes CGI Motor: Mercedes-Benz firmasının araçlarında kullandığı, turbo benzinli motorlarının adıdır. Stratified charged gasoline injection: Katmanlı ve Turbo Beslemeli Benzin Enjeksiyonu anlamına gelir. Yani hem turbo hem direkt benzin enjeksiyonu var. (Mercedes cgi)

Audi-Volkswagen TSI Motor: Volkswagen ve Audi’nin turbo benzinli araçlarında kullandığı yakıt enjeksiyon sisteminin adı. Turbo Stratified Injection: “Turbolu hava beslemeli ve katmanlı enjeksiyon” sistemi demektir. Tsi motorlar; Volkswagen, audi, seat, Skoda marka araçların onlarca modelinde kullanılmaktadır.




Ford Ecoboost Motor: Ford’un ödüllü düşük hacimli turbo beslemeli benzinli motoru.

Renault TCe Motor: Renault’nun direkt enjeksiyonlu turbo benzinli motorlarına verdiği isim TCe’dir (Turbo Controlled Efficiency).

Honda Vtec Turbo: Honda’nın turbo benzinli motoru.

Toyota 1.2l turbo benzinli motoru (henüz türkiye’ye gelmedi)


Çok noktadan emme kanalına yakıt püskürten atmosferik benzinli motorların aksine, direkt benzin enjeksiyonunda benzin, direkt olarak silindirin için (yanma odasına) püskürtülür. Aslında benzini direkt yanma odasına püskürtme fikri bundan 60 yıl öncesine dayanıyor; ilk direkt enjeksiyonlu benzinli motor 1955 model martı kanatlı “Mercedes-Benz 300 SL” modelinde kullanıldı. 300 SL, 6 silindirli 215 beygir, distribütör ateşlemeli, bosch marka mekanik benzin pompasına ve mekanik enjektöre sahip bir motorla donatılmıştı.




Direkt benzin enjeksiyonlu motorlar bugün iki temel motor tipinde (atmosferik ve turbo) kullanımdalar.

*Atmosferik direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: Benzin yüksek basınçla direkt yanma odasına püskürtülürken, motorun hava emişi atmosfer basıncıyla doğal emiş olarak gerçekleşiyor. Örneğin; Mercedes-Benz M156 AMG V8 motorlar çeşitli Mercedes amg modellerinde kullanılıyor. Ayrıca vw grubu atmosferik FSI motorları bir dönem kullanmıştır.

*Turbo direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: Motorun hava beslemesi bir kompresörle (süperşarj) veya bir egzoz turbo şarjıyla veya ikisi bir arada olarak; hava yanma odasına basınçlı olarak (aşırı besleme 2-3 bar) gönderilir. Düşük motor hacmi, yakıt ekonomisi ve düşük emisyon hedefleri bu konseptte tutturulmuştur.

İyi motorlar (az yakan –çok kaçan) otomobil üreticilerine çok fazla araç sattırdı, dizel motorlarda Renault’nun dCİ motoru, Fiat’ın Multijet motoru, Peugeot-Citroen grubunun HDI motoru, Volkswagen’in TDI motoru; onlarca farkı model ve seride kullanıldı. Bu dizel motorlar, düşük yakıt tüketimleri ve sağlam yapılarıyla kendilerini kanıtladır. Özellikle dCİ ve Multijet motorlar muhteşem başarı gösterdi.

Dizelin bu ekonomik ve çevreci yüksek performanslı düşük hacimli motorlardaki gelişimini, benzinli motorlardaki benzer gelişmeler izledi. Benzinli turbo motorlarda da Volkswagen grubu öncülerden oldu ve 15-20 yıl önceden yerini aldı, atmosferik olarak da sunulan direkt enjeksiyonlu benzinli FSI motor daha sonra turbo benzinliye (süper şarj+turbo şarj) dönüşerek TFSI halini aldı, daha sonra geliştirilerek TSI motor olarak günümüzde de devam etti.

Tork - Yakıt Tasarrufu İlişkisi

Bir motorun hem iyi performans hem de düşük yakıt tüketimi sunabilmesi için, yüksek motor torkunun düşük devirlerden itibaren elde edilebilmesi gerekir. Mühendisler ister ki tork düşük devirlerden itibaren maksimum değerini alsın ve geniş bir motor devri aralığında bu tork değerini düşmeden korusun. Motorun mekanik verimliliği ve yakıt enjeksiyon sistemleri bu ideal için geliştirilmeye çalışılır.

Motorun az yakması için düşük motor devrinde çalışması gerekir, düşük motor devrinde de tork çok az olduğu için gaza basarız, motor çok yakar. Tork; tekerleği dönme kuvvetidir, gaza basınca hızı arttırıp bizi koltuğa yapıştıran etkidir. Günlük araç kullanımında araç 1700-3500 devir aralığında kullanılır, turbo benzinli direkt enjeksiyonlu motorlar işte bu devir aralıklarında gaz pedalının altında hazır bulunan maksimum torkla, bizim yüksek yüksek viteste düşük motor devrinde ama gaza basınca da çekişinden bir şey kaybetmeyen, iyi gaz tepkileri veren, üstelik bunu düşük yakıt tüketimiyle sürüş sunarlar.

Tork (krank milinin dönme kuvveti), düşük motor devirlerinde bile yüksek olursa; biz bu kuvvetli dönüşü, şanzıman ile (vites oranlarıyla) vitesi yükselterek hıza (tekerleklerin dönme hızına) dönüştürebiliriz. Böylece daha az gaz pedalına basarız, araç daha az yakar.
  

Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorun Tork ve Güç Değerleri

Turbo şarj ve direkt benzin enjeksiyonu, otomotiv üreticilerine daha düşük hacimli ve yüksek (yeterince) güçlü motorlar üretme imkanı vermiştir, artık 1.6 litre atmosferik motorun gücünü 1.2 litre turbo benzinli motordan almak mümkün, üstelik daha az yakıyor ve düşük devirlerde torku daha yüksek. 0.9 litre veya 1 litre hacimli 3 silindirli motorlara sahip araçlar yollardaki yerini alıyor.

Ayrıca amaç performansı yüksek motorlar kullanmak olduğunda, yine aynı hacme sahip atmosferik motorun, turbo versiyonu çok daha yüksek güç ve tork verebilmektedir.

Atmosferik ve Turbo Honda Civic Karşılaştırması

Bunu honda’nın 2017 model civic’te sunduğu 1.6 atmoferik benzinli ve 1.5 turbo benzinli motorlarının güç ve tork değerlerine bakarak görebiliriz.

1.6 atmosferik: 125 PS (92 kW) / 6500 rpm
1.5 turbo: 182 PS (134 kW) / 6000 rpm

Görüldüğü gibi motor hacmi 0.1 litre azalmasına rağmen, direkt enjeksiyon ve turbo besleme sayesinde motor gücü 57 beygir artmış durumda.

1.6 atmosferik: 152 Nm / 4300 rpm
1.5 turbo: 220 Nm / 1700-5500 rpm

Motor torkunun 68 newton metre gibi inanılmaz derece artmış olmasının yanında, bu maksimum tork (220 Nm) daha henüz 1700 rpm gibi çok düşük motor devirlerinde gaz pedalının altında hazır durumda. Atmoferik motorda ise 152Nm gibi düşük olan maksimum motor torkuna ulaşabilmek için, motor torkunu 4300 devire kadar çıkarmak gerekmekte. Bu kadar yüksek devirde gelen tork, fazla yakıt tüketimi demektir; düşük motor devirde gelen maksimum  tork ise düşük yakıt tüketimi demektir.

  

Renault Turbo Benzinli Direkt Enjeksiyonlu Motorlar

Renault TCe (Turbo Controlled Efficiency) ismini verdiği turbo benzinli motorlarının güç tork değerlerine bakıldığında yine yüksek performans ve düşük yakıt tüketimi ön plana çıkıyor.
2 litre atmosferik motorun performansını, 1.2 litrelik turbo benzinli tce motordan almak mümkün.

Renault Megane TCe 130 motorun teknik verilerine bakıldığında:

Motor hacmi: 1.2 litre
Motor gücü: 130 HP
Motor Torku: 205 Nm – 2000 rpm (maksimum torku 2000 devirden itibaren verebiliyor.)



Grafik incelendiğinde, torkun düşük devirde çok hızlı bir şekilde maksimum değerine ulaştığı gözleniyor. İdeal olan torkun düşük devirde maksimum değere yükselmesi, daha sonra yatay bir seyir izleyerek geniş bir motor devir aralığında değerini korumasıdır. Tork, belirli bir devirden sonra düşer çünkü motorun verimi düşer, sürtünmeler artar; buna rağmen güç bir süre daha yükselmeye devam eder çünkü motor devrinin fazlalığı gücü yüksekte tutar.

  

Renault Clio 1.2 litre atmosferik çok noktadan enjeksiyonlu motorun özellikleri:
4 silindirli, 75 beygir, maksimum tork 107 Nm


Renault Clio TCe 90  0.9 litre turbo direkt benzin enjeksiyonlu motorun özellikleri:

3 silindirli, 90 beygir, maksimum tork 140 Nm
Görüldüğü gibi motor hem hacim olarak hem de silindir sayısı olarak küçültülmüş (downsizing) olmasına rağmen, güç ve tork olarak performans daha da artmış. Üstelik yakıt tüketimi daha düşük.

1 litre ve daha düşük hacimli motorlarda 4 yerine 3 silindir kullanılması, daha verimli ve uyumlu bir yaklaşımdır.





Devamını oku...
Yazılı içeriklerin kopyalanması ve başka sitelerde yayınlanması yasaktır.