Lider Tablosu

Konuyu anlamak için öncelikle açıklanması gereken birkaç husus var: İçten yanmalı motorlarda çalışmaya başlamak ile çalışır durumda kalmak arasında büyük farklar vardır. * Konuyu basitçe açıklamak adına, verilen tüm örneklerdeki motorların mekanik açıdan sağlıklı ve tasarım parametreleri dahilinde çalıştığını varsayalım; o sayede varyasyonlardan çok start stop sisteminin özelliklerini öne çıkarmak mümkün olacaktır. * Ayrıca yakıt tüketimi ve emisyon yakın bir ilişki içinde olduğu için ikisini ayrı ayrı ele almaya da gerek yok. Bir kez çalışmaya başlamış bir motor, belli bir hava - yakıt karışımı sağlandığı sürece çalışmaya devam eder. Bu motor hedeflenen operasyonel sıcaklığına ulaştığında da söz konusu hava yakıt karışımı içindeki yakıt oranı ciddi bir şekilde düşer, stokiyometrik karışım değerleri elde edilir. -Bunu aşağıdaki Stokiyometri makalemizde açıklamıştık Unutmadan; start stop sistemi de motor ısınana kadar devreye girmez çoğu uygulamada. İçinde bulunduğumuz üretim döngüsüne kadar üretilen araçlarda, start stop sistemini mümkün kılamayacak özellikler vardır. Eskiden bu güne doğru gelecek olursak, Karbüratörlü araçlar, idealden çok uzak bir hava yakıt beslemesi ile çalışırlar. Karbüratör içinde hava ile karışan yakıt, dolambaçlı yollardan geçerek yanma odasına ulaşır. İlk çalıştırma anında yavaş hareket eden bu karışımın içindeki yakıtın hatırı sayılır bir kısmı, yavaş akmakta olan bu hava içinde asılı kalamaz, manifoldun iç çeperlerinde birikir. Bu durumu telafi etmek için gaz pedalını pompalamak ya da bir solenoidi devreye sokmak vasıtası ile ilk çalıştırmada epey fazla yakıt gönderilir. Motor çalıştıktan sonra hızlanan hava akımı da iç çeperlerde kalmış olan yakıtı sürükler, yanma odasına götürür. Karbüratörlü motorlarda ilk çalıştırmada "motoru temizlemek için" birkaç kez gaz verilmesinin asıl nedeni budur. Böylesi bir durumda, ilk çalıştırma hem masraflı, hem de kirlilik yaratan bir süreç olur. Diğer bir deyişle, iki dakika kadar rölantide kalmak, motoru kapatıp çalıştırmaktan daha ucuza mal olur. Karbüratörün ardından gelen tek nokta enjeksiyon ise, bu tanım çerçevesinde o janjanlı "enjeksiyon" sözcüğü haricinde karbüratör ile aynı paranteze girer. Tek nokta enjeksiyon -throttle body injection- sisteminin karbüratöre göre tek avantajı yakıt beslemesini dış etkenlere göre değiştirebilmesidir. Sonrasında sırası ile mekanik ve elektronik çok noktalı enjeksiyon sistemleri ile tanıştık... Mekanik sistem bahçe musluğu gibi sürekli akar, elektronik sistem de prostatlı amca gibidir, yakıtı kesik kesik verir. En büyük farkları bu ama gerçekten büyük fark işte. Ortak noktaları da hava yakıt karışımının manifoldun dolambaçlı labirentinden geçmek zorunda olmamasıdır. Hava silindir kapağına kadar tek başına gelir. Enjektörler yanma odalarına çok yakın monte edildikleri için, yakıt işe son anda dahil olur ve çok çok az bir kayıp ile adrese ulaşır. Madem yakıt ile başladık, yakıt ile devam edelim. Bir de artık direct injection var. Bu sistemde yakıtı, arada aracı, komisyoncu, celep, menecer olmadan doğrudan yanma odasının içine püskürtürsünüz yani yakıtı akan hava taşımaz. Acayip zaman kazanırsınız, çünkü yanma olayında (patlama değil o, patlama diyene iki tane patlatırım ) milisaniye önemli bir zaman dilimidir. Yakıtı tam gerektiği anda, tam gerektiği kadar verirsiniz, mis gibi olur. Haa!! bu yakıtın tutuşması da lazım. Sadece tutuşmak değil, yanma işlemine ne zaman başlanacağı da önemli. Distribütörlü araçlarda kaba bir avans ayarı yapılırdı mesela. Bu sistem, dış etkenler vs gibi değişkenler ne olursa olsun belli bir aralıkta çalışarak ateşlemeyi yapar, motor kimi zaman tık diye çalışır, kimi zaman da bir süre marş basılmasını gerektirirdi. -tamam, vakum avans vardı, ama o manifold basıncı ile ilgili, biz ilk çalıştırmadan bahsediyoruz- Distribütörlü bir araca start stop sistemi yaparsanız, kullanıcıya illallah dedirtme riskini de alırsınız yani. Elektronik enjeksiyon (hani şu kesik kesik püskürten sistem) ile, otomobillerde merkezi bir kumanda ünitesi de kullanılır oldu. Bunun adına ecu dediler, mcu dediler, ems dediler, ama türkçe tercümesi hep beyin oldu. Bu ecu, önemli bir gelişme. Nasıl bir gelişme olduğunu şöyle ifade edeyim; aşağı yukarı son otuz yıldır üretilen araçların elektronik kumanda birimlerinin gücü ve kapasitesi, Ay'a inen apollo sistemlerinin bilgisayarlarının toplam güç ve kapasitesinden daha fazla, daha hızlı, daha janjanlı. Bir tane uyduruk motoru adam gibi çalıştırmak aya inmekten daha çok işlem ve kapasite gerektiriyor yani. Ancak, bunun dahi ilk on yıl boyunca çok kaba bir sistem olduğunu, deli gibi ar-ge gerektirdiğini, bugünkü halinin çok daha farklı olduğunu da belirtmek lazım. Konudan saptık. Yoo, sapmadık aslında. Son yıllarda geliştirilen teknoloji, artık çok az yakıtı motorun tam kalbine tam zamanında gönderip, bunu da ideal bir zamanlama ile tutuşturabilecek düzeye gelebildi. Hatta, motorun mekanik özelliklerini dahi anlık olarak değiştirebiliyor bu sistemler. Sübapların açılış ve kapanışları, bunun ne zaman ve ne kadar süre ile olduğu o ilk çalıştırmada önemli olan sıkıştırma evresini ideal hale getirebiliyor. Diğer yandan, marş basma yöntemleri de değişti. Bazı sistemler hala marş motoru kullanıyor ama manyak teknoloji ürünü mıknatıslar, bilgisayar destekli sargı yöntemleri verimlerini yükseltti, motoru çok çabuk bir şekilde çalışmak için gerekli minimum devir seviyesine çıkarabiliyorlar. Bazıları da özüne döndü... Otomobiller, ilk yıllarda oldukça deneysel ürünlerdi. 1920'li yıllarda üretilen modellerde çok dehşetli kavramlar ya da teknolojiler denenmişti. Bunlardan biri de, motor kasnağına kayış ile bağlanan marş motorunun, motor çalıştıktan sonra dinamo görevi görmesi idi. (Alternatör demedim burada, ikisi farklı şeyler) Artık üreticiler bu şekilde çift görev yapan birimler tasarlayıp kullanıyorlar, hem parça sayısı azalıyor, hem de ağırlık, maliyet vs düşüyor. Start - Stop teknolojisinin sorunsuzca uygulanabilmesini mümkün kılan en büyük atılım, öncelikle yakıtın ilk çalıştırmada yanma odasına kayıpsız bir şekilde iletilebilmesi oldu. Bu da ekonomi getirdi doğal olarak. Sonrasında da ateşleme karakteristiklerinin anlık olarak değişebilidiği akıllı ve anlık müdahalelerde bulanabilen bir elektronik kumanda sistemi var tabii. Bir de motoru çok çabuk bir şekilde hızlıca döndürdüğünüzde, zırt diye çalışabiliyor işte. Yoksa artık harbiden anahtar gerekmiyor. Ben bile 16 yaşındaki düz vitesli aracımı (Mazda MX-5) evde çayımı içerken bir düğmeye basıp çalıştırabiliyorum. Anahtar sadece bir alışkanlık artık.

Beygir Gücü Nedir? Bir otomobilin teknik özelliklerinde motoruna ait güç ve tork değerlerini görürüz. Buradaki güç, motorun beygir gücüdür ve Türkçesi BG olan HP (horsepower) birimiyle ifade edilir. 1 beygir: 75 kg’lık ağırlığı 1 sn’de 1 metre yukarı kaldırabilecek güç miktarı olarak tanımlanır. Bunun da yaklaşık 1 atın gücüne denk geldiği düşünülerek “beygir gücü” denilmiştir. Beygir gücü motora has değiştirilemez bir değerdir. Fakat otomobilin dynometer ile ölçülen beygir ve tork değerleri; aktarma organı, vites kutusu ve tekerlek çapı gibi etmenlere bağlı olarak farklılık göstermektedir. Yani beygir gücü yüksek, torku ise düşük olan bir motoru sadece dişli oranı ayarlarını değiştirerek bile tam ters karaktere büründürmek mümkündür. Bu nedenle beygir gücü ve tork çıplak bir motorda gerçek değerlerini ifade ediyor olsalar da, gücün yere iletilmesine kadar araya giren faktörler göz önüne alındığında sadece motora ait karakteristik bir veri olarak düşünülemez. Tork Nedir? Tork, motordan tekerleğe iletilen itme (dönme momenti) kuvvetidir. Birimi Nm (Newtonmetre)’dir. Halk ağzıyla otomobilin çekişi olarak da tarif edebileceğimiz tork, kamyon, otobüs, traktör gibi araçlarda çok yüksek değerler almaktadır. Bunun nedeni yük taşıyan araçlarda hız yapmaktan çok çekişe ihtiyaç duyulmasıdır. Aslında bu kavram fizikte dönme momenti olarak bilinen Kuvvet X Kuvvet kolu formulünden başka birşey değildir. Yukarıdaki resimde anahtarla somunun sıkılması gösterilmekte. Burada elle uygulanan kuvvet vida ile somun arasında vidaya paralel yönde bir gerilim ve dairesel yönde moment oluşturmakta. İşte bu momente tork denir. Anahtarın sapı ne kadar uzun olur ve ne kadar geriden tutulabilirse, somun o kadar kolay dönecektir. Otomobilin tekerleklerinde olan da bunu aynısıdır. Tekerleğin çapı küçültülürse tork yükselir ve daha ani tepki veren daha esnek bir sürüş karakteristiğine sahip olunabilir. Tabi bu durumda maksimum sürat düşecektir. Bir yerden kazanılırken bir yerden fire vermek gerekir, bu işin doğasında olan birşeydir. Torku ifade eden bir diğer oto terimi de esnekliktir. Aynı devir bandında torku yüksek olan otomobiller ara hızlanmalarda yani sollamalarda örneğin 60km/h hızdan 120km/h hıza ulaşmada daha başarılıdır. Bu da otomobilin esnekliği olarak tanımlanır. Torku yüksek olan bir otomobil özellikle rampa çıkarken fazla devir çevirmeye ihtiyaç duymadan hızını koruyabilir fakat torku az olan otomobil ivmesini koruyabilmek için vites düşürerek hızını artırmak zorundadır. Torkun yüksek olması için temel olarak motorun yanma odasında normalden daha kuvvetli bir yanma gerçekleşmesi gerekir. Aynı beygir gücüne sahip bir benzinli motor ile bir dizel motor arasında iki kat tork farkı oluşabilir. Dizel motorlarda yanma odasındaki sıkıştırılan yüksek basınçlı havanın içerisine yine yüksek basınçlı enjektörlerden yakıt püskürtülerek kuvvetli bir yanma elde edilir. Bunun yanında pistonun kurs içerisindeki hareket mesafesinin artması ve buna bağlı olarak piston kolunun uzaması gibi etmenlerden ötürü dizel motorların torkları yüksektir. Fakat dizel motorlar benzinlilere göre fazla devir yapamadıklarından hızlanma değerlerinde pek iç açıcı değerler elde edemezler yani sahip oldukları tork avantajlarını devir düşüklükleri nedeniyle kısmen kaybederler. Bu devir düşüklüğünün nedeni ise, yanma odasına püskürtülen mazotun odacığın belirli bir noktasından başlayarak yayılarak patlamayı oluşturmasıdır. Bu noktada patlamayı kuvvetlendirmek için enjektör basıncını artırarak yakıtı yanma odasına daha hızlı göndermekten başka yapacak fazla birşey yoktur. Benzinli motorlarda ise, birden fazla buji ile farklı noktalarda ateşleme sağlanabilmesinin yanında moleküller arası yanmayı hızlandırıcı partiküllerin yakıta eklenmesiyle yanma verimini artırmak mümkün olmaktadır. Yüksek devirli benzin motorları her halükarda en gelişmiş turbo dizel bir motordan dahi ivmelenme anlamında üstündürler. Fakat alt devirlerdeki ani hızlanma yetenekleri sayesinde günlük şehir içi kullanımda dizel motorlar çok keyifli sürüş dinamikleri sunarlar. Bunun nedeni elbette yüksek tork değerleridir. Torku yüksek olan bir aracın gaz pedalına basıldığında insanın sırtını koltuğa yapıştıracak bir hızlanma duygusu yaşatır ve bu da sürüşteki en önemli keyif faktörlerinden birisidir. Fakat hareketin devamında devirler arttıkça bu hissiyatı yaşamak pek mümkün değildir. Benzinli otomobiller ise daha doygun hızlanırlar. Bu nedenledir ki, drag yarışlarında dizel otomobiller genellikle tercih edilmemektedir. Bir otomobilin vites kutusunda, daha fazla tork üretmesi veya daha fazla hız yapması arasında tercih yapılabilir. Bu konuda güç ve tork değerleri binek otomobillerde birbirine yakın değerlerde tutulurken örneğin bir jipte tork yönüne kaydırılmıştır. Misal bir binek otomobil 130 HP güç, 160 Nm tork değerine sahipken aynı motorun kullanıldığı bir jip 100 HP güç, 280 Nm tork değerine sahip olabilir. Burada beygir gücü değişmezken kullanılan şanzıman oranlarına bağlı olarak torkta farklılık görülmektedir. Benzer şekilde tekerlek çapı büyük olan traktör gibi araçlarda torkun yüksek olması gerekir çünkü tekerlek çapı büyüdükçe motorun çekişi düşer. İlave olarak motor tipi de tork açısından önemlidir. Sıra tipli motorlar güç üretmeye odaklı olarak üretilirken V tipli motorlar çekişin fazla ve sürekli olması istenen yerlerde yaygın olarak kullanılır. Tork Eğrisi Otomobilden anlayanların baktığı en önemli ve en iyi yorumlanması gereken teknik veri tork eğrisidir. Aşağıda Volkswagen markasına ait 1.4 TSI ve 1.6 FSI motorlarının tork eğrileri karşılaştırılmalı olarak verilmiştir. Grafiği yorumlarken ilk başta şu temel bilgiyi bilmek gerekir: “Bir motorun tork eğrisi ne kadar düz bir çizgi şeklinde ilerliyorsa, motor o kadar verimlidir.” Motorun verimli olması kullanılan yakıttan minimum ısıl kayıpla optimum kazanç elde edilebildiği anlamına gelir ki, bu bir motor için en belirleyici kalite faktörlerinin başında gelir. Grafikteki her iki motor da benzinlidir. 1.4 litrelik TSI motor 1500 devir seviyelerinden başlayarak 3500 devre kadar aynı tork değerini koruyabilmiştir. Bu demektir ki otomobil bu devir bandında kendinden beklenebilecek en atak(esnek) sürüşü mümkün kılıyor. 1.6 litrelik FSI motor ise, maksimum torkunu 4000 devirde üretmiş ve bu devirden sonra 6300 devirlere kadar fazla bir şey kaybetmeden çekişini korumuş. Atmosferik bir motor için güzel bir değer fakat 4000 devire kadar otomobilin uyuşuk bir tavır sergilemesi hem şehir içi yakıt ekonomisi hem de sürüş keyfi açısından kötü bir durum. Bu motordan performans alınabilmesi için yüksek devirde kullanmak şart, bu da çok yüksek ısıl kayıplarla beraber verimsizliği ve yüksek yakıt tüketimini beraberinde getirir. Peki bu durumda 1.4 TSI motor harika mı? Tabiki değil; onun da 3500 devirden sonra aniden nefesi kesilmeye başlıyor ve FSI motor kadar yüksek devirle motoru çeviremiyor. Sonuç olarak rampada TSI motor FSI’ya rahatlıkla toz yutturacak ve kıyas götürmez şekilde performansını gösterecektir. Düz yolda ise FSI motor, TSI’yı hem hızlanma değeri olarak hem de maksimum sürat anlamında ya geride bırakacaktır. Ama yakıt ekonomisi ve sürüş keyfi açısından TSI motorun tercih edilebilirliği daha fazla. FSI motorun eğrisi grafiğin hiçbir yerinde düz bir çizgi olarak ilerlemediğinden zaten ilk bakışta çok başarılı olmadığı anlaşılıyor. Bu grafikte kırmızı çizgiyle gösterilen TSI motor tork anlamında da güçlü zaten ama bazı grafiklerde tam tersi olur ve eğri tepe gibi olan mavi grafik kırmızının üzerine çıkar. İşte o durumda da düz ilerleyen grafiğe sahip aracı tercih etmek daha mantıklı olacaktır. Maksimum torku az olsa da o torku değişken devir aralığında sürekli üretebilen motor daha başarılıdır. Kaynak : Bilgiustam.com

Hava ile benzin karışımının ideal oranı 14.7:1.00 şeklindedir. Bu oran ile elde edilen bir yanma olayında ortaya mavi alev çıkar. Bu da hem artık yakıtın kalmadığı (tüm yakıtın yanıp kullanılarak enerjiye dönüştüğü), hem de yanma olayından nasibini alamamış oksijen moleküllerinin kalmadığı anlamına gelir. Alev kırmızılaştıkça yakıtın fazla, açık sarı ile beyaz bir renk aldıkça da oksijenin fazla olduğu anlaşılır. Hal böyle iken, stokiyometri sadece motorun yük altında olmadığı ya da yükün çok az olduğu sabit devir durumlarında tercih edilir. Güç istenilen durumlarda, stokiyometrik orandan daha fazla yakıt gerekir. Burada amaç ortamda yanabileceğinden daha fazla yakıt bulundurarak detonasyon (yanma işleminin istenmeyen bir noktadan, istenmeyen bir zamanda başlama eylemi) önlenmesi ile birlikte açığa çıkan ısının kontrol altına alınmasıdır. Diğer bir deyişle; gaz verilip yük altında devri yükselmekte olan bir benzinli motorda bu oran bir anda 14.7:1 civarından 12.5, hatta 11.00:1 seviyelerine çıkar. Yapılan testler, yaklaşık 12.5:1.00 oranı ile en yüksek tork değerinin yakalanabildiğini göstermiştir. Ancak, bu oranın her iki yöne doğru aşırı değerlere gitmesi ciddi sorunlar yaratır. 16 - 17:00:1 değerlerinin yukarısına çıkıldığında, açığa çıkan aşırı ısı, piston, segman, sübap gibi hayati parçaların sıcaktan bozulmasına, hatta erimesine dahi yol açabilir. Yolda kalırsınız, faturası da affedersiniz kol gibi olur. Buna karşın, sürekli 9.00:1 seviyesinin altında çalışan motorlarda da, yanmaktan umudu kesen yakıt segmanların arasından süzülerek yağa karışır, yağın niteliğini bozar. Bu da zaman içinde artık damarlarında yağ yerine sütü bozuk bir sıvı dolaşan motorun helvasının çok vakitsiz bir zamanda yapılması anlamına gelir. Bu durumun da faturası omuz ile dirsek arasını hatırlatır insana. Ayrıca, içinde çok fazla yakıt bulunan aşırı zengin karışım, kısa bir süre içinde katalitik konvertörün de çanına ot tıkar. Katalitik konvertör gerçekten tıkanır, araç gerçekten isteksiz isteksiz gider yolda. Bu tür sorunların oluşmaması için, adına oksijen sensörü dediğimiz bir geribildirim düzeneği kullanılır. Oksijen sensörü, egzoz gazını motordan çıktığı noktaya yakın bir yerde, egzoz sistemi üzerinde bulunur ve saniyede en az on ölçüm yaparak sonuçları ecu'ya (beyin işte) bildirir. Oksijen sensörünün ölçtüğü, egzoz gazının içindeki oksijenin moleküler basıncıdır. (Moleküler basınç hacim ile değişmez de ondan). Sonra bu ölçümü anlaşılabilir bir hale getirmek için voltaja çevirir, ecu bu voltaj değerleri ile ilgillenir. Ecu da duruma göre enjektörlerin yakıt püskürtme sürelerinde mikrosaniye ya da milisaniye seviyelerinde düzeltmeler yaparak sistemin tasarım parametreleri içinde çalışıyor olmasını temin eder.