Motor Tipleri
İçten yanmalı motor
İçten yanmalı benzinli motorun çalışma prensibi
İçten yanmalı motorlar, yakıtın motor içinde yanma odası adı verilen sınırlanmış bir alan içinde yakılması ile enerji elde edilen motorlardır.
Bu motorlara bu ismin verilmesinin sebebi , bu motorlardan önceki motorlarda yani dıştan yanmalı motorlarda (örneğin; buhar makinesi,Stirling motoru) yakıtın motor dışında bulunan başka bir ortamda yakılması ile enerji elde edilmesidir. Buhar makinelerinde yakıtın motorun dışında bir bölümde yakılması ile elde edilen ısı enerjisi suyun buharlaştırılmasında kullanılıyordu. Buhar basıncı ile hareket ettirilen pistonlardan da mekanik enerji elde ediliyordu. İçten yanmalı motorlarda yanma odasının motorun içine taşınmasıyla birlikte oldukça kompakt motorlar üretilebilmiştir ve otomobillerin oluşması sağlanmıştır.
Dıştan yanmalı motor
Dıştan yanmalı motor, yakıtın yanması ile sistemde çalışacak olan farklı bir akışkanı ısıtarak o akışkan aracılığı ile enerji dönüşümünü yapan bir motordur.(Örneğin;Buhar makinesi ve Stirling motoru)
Dıştan yanmalı motorlar, içten yanmalı motorlardan daha düşük güçte ve daha çok yer kaplayan bir yapıdadır, fakat bazen daha verimli ve yanma sonucu daha az zararlı partikül içeren durumlarda olabilirler. Düşük yanma sıcaklığı ve basınçları nedeni ile daha az zararlı egsoz gazı çıkarması nedeni ile daha çevreci olmaya meyillidirler.
Mekanik enerji ile ısı enerjisi birbiri ile bağlantılıdırlar. Örneğin, makinenin hareketli parçaları arasındaki sürtünme ile mekanik enerji, ısı enerjisine dönüşür. Isı enerjisi de, ısı motorları ile mekanik enerjiye dönüşebilir.
Isı motorları iki gruba ayrılır;
1. Dıştan yanmalı motorlar
2. İçten yanmalı motorlar
Dıştan yanmalı motorlarda yanma ile oluşan sıcak gazlardaki ısı enerjisini başka bir akışkana transfer ederler ve bu akışkandaki ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür. Bu motorlar gaz ve buhar türbinleri içerirler. İçten yanmalı motorlarda yanma ile oluşan sıcak gazların ısı enerjisi doğrudan mekanik enerjiye dönüşür.
Bir buhar türbini, dıştan yanmalı motorlara iyi bir örnek oluşturabilir. Yakıtın yanmasından veya nükleer reaktörden gelen ısı, suyu bir kaynatıcı ile buhara çevirir. Borular buharı bir mile tutturulmuş kanatçıkları olan türbinin içine taşır. Yüksek sıcaklıktaki buhar genleşerek türbin boyunca sıkıştırma yaparak kanatçıkları iter ve milin dönmesine sebep olur. Dönen mil, bir elektrik jeneratörü, bir gemi pervanesi veya başka bir iş için güç sağlayabilir.
Silindir Biçimlerine Göre
Sıralı tip motor
Sıralı tip motor, silindirlerin krank mili üzerinde bir çizgi üzerinde sıralandığı motor tipidir. Günümüzde otomobillerde kullanılan en yaygın modeldir.Silindirlerin yanyana dizilmesinden dolayı bu adı almıştır.Dizel veya benzinli olabilirler.
İki, üç, dört, altı silindirli olarak yapılabilirler. Altı silindirden sonrasında motor boyu uzadığından motor dengesi bozulduğundan dolayı yapılmamaktadır.Bazı sıralı tip motorlar eğik olarak yapılmaktadır. Bunun sebebi araçtaki motor bölmesini küçültmek içindir. Örneğin 1967 model Plymouth'ların 6 silindirli motorları bu şekildedir.Yatay vaziyette yapılan sıralı tip motorlar da vardır.
Sıralı tip motorlarda silindirler DIN 73021'e göre ifade edilirler. Silindirlerin numaralandırmasına güç çıkışının karşısından başlanır.
V tipi motor
V tipi motor, silindirlerin krank şaftı üzerinde "V" şeklinde iki sıra halinde dizildiği motor tipi. Sıralı tip motorlara göre daha yüksek bir güç/hacim oranına sahip olan bu tip motorlar nispeten yüksek performans gereken uygulamalarda kullanılırlar.
Silindirler arasındaki açı benzinli motorlarda 600 veya 900 olabilir , dizel motorlarda 300 ila 1200 arasında değişebilir. Silindirlerin numaralandırmasına DIN 73021'e uygun bir şekilde güç çıkışının karşı tarafındaki sol silindirden başlanır.
Daha çok güç istenen ve fazla yer kaplamaması gereken yerlerde tercih edildiğinden V4 , V6 , V8 en çok kullanılan tiplerdir.
Boksör(Boxer) tipi motor
Boksör motor (boxer) ya da diğer adıyla düz motor pistonları yere paralel olan bir içten yanmalı motordur.Boksör motorda silindirler tek bir krank milinin her iki tarafına 2 sıra halinde yerleştirilmiş ve böylece tüm pistonların hareketinin tek bir düzlemde olması sağlanmıştır.
Yatay olarak pistonları karşılıklı olan bu içten yanmalı motorun patent hakkı 1896 yılında Karl Benz tarafından alınmıştır.Boksör motorların pistonları yatay ve karşılıklı dizilmiştir ve krank milleri ortada ve ortaktır. Ancak çoğu zaman bu motorları başka bir motor tipi olan ve yine pistonları karşılıklı ama bu sefer zıt dizili olan Zıt pistonlu motorlar ile karıştırırlar. Oysa bu iki motor tipinin en bariz farkı boksör motorda ortak ve ortada olan krank milinin diğer tipte ayrı (çoğunlukla) ve dışta olmasıdır.
Alfa Romeo, Porsche, Subaru ve Volkswagen gibi markaların bir dönem kullanmış oldukları hala da bazılarının kullanmaya devam ettiği bu motor tipi, dar alanda minimum dirençle maksimum güç alınması için kısa piston kolu kullanımına izin verir. Fakat yüksek yakıt tüketimi sebebi ile günümüzde pek tercih edilmemektedir. Ancak hala bazı araçlarda kulanılmaktadır.
Yıldız tipi motor
Yıldız tipi motor, silindirleri bir daire merkezine karşı sıralanmış motorlara denir. Bu motor türünde tüm piston kolları tek biyel muylusuna (resimde piston kollarının bağlı olduğu ortadaki döner kısım) bağlı olarak çalışırlar. Yıldız tip motorlarda ateşleme aralığının düzgün olabilmesi için 4 zamanlıları tek sayıda 2 zamanlıları çift sayıda silindirli olarak yapılır. Bu tertip şeklinde beygir gücü başına düşen motor ağırlığı 2 kg civarındadır. Bu nedenle uçaklarda ve bazı deniz taşıtlarında rahatlıkla kullanılır.
W tipi motor
W tipi motor, birleştirilmiş iki adet V-tipi motordan oluşur. Bu birleştirme seri bağlantı şekilnde gerçekleştirilir.Bugatti Veyron'da bu motordan kullanılmıştır.
İlk W tipi motor İtalyan Alessandro Anzani (1877-1956) tarafından 1906 yılında bisiklete uygulanan W3 motorudur.
H tipi motor
H tipi motor , silindirlerin birbirine göre konumları H şeklinde olan motordur. V açısı 180 derece olan iki V motorun kranklarının birer dişli ile ortak kullanıldığı düşünülürse H tipi motor ortaya çıkar. Silindir blokları aynı kartere bağlıdır. 2 krank mili ve bir iş alma mili mevcuttur. Böylece iki ayrı motorun gücü bir blokta toplanmış olur.Ancak bu gibi motorlarda hareketli parça ne kadar çok olursa aşınma, ısınma,mekanik ses,sık arıza v.s olacağından pek fazla rağbet görmezler.
Ateşleme Tipine Göre
Buji ile ateşlemeli motorlar
Buji ile ateşlemeli motorlar, piston üst ölü noktaya geldiğinde maksimum gücü elde etmek için yakıt hava karışımının buji kıvılcımı ile ateşlendiği motorlardır. Çevrimlerine göre sabit hacim çevrimli motorlardır.
Benzin , LPG , Doğalgaz yakıtlı olabilirler.
Ateşleme sistemleri distribütörlü (Klasik Sistem) veya Transistörlü (Elektronik Sistem) ; yakıt sistemleri karbüratörlü , enjeksiyonlu ya da direkt püskürtmeli enjeksiyonlu olabilir.
Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar
Bu tip motorlar (İng: compression ignition engines, CI) yakıt ve hava karışımının yüksek basınç ve sıcaklığın etkisi ile tutuşmasıyla çalışır.
Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda buji ya da herhangi bir ateşleme mekanizması bulunmaz. küçük patlamalar ile piston hareketi sağlanır. Bununla birlikte enjeksiyon sistemleri benzinli motorlara göre daha karmaşıktır, ve çok daha yüksek basınçlar altında çalışırlar.
Benzinli motorlarda görülen ateşleme sistemi bir noktadan tutuşma sağladığı için silindirin çapını belirli bir büyüklükle sınırlandırır(Genelde en çok 0.15 m.). Buda bujili motorların büyüklüğünü ve dolayısıyla gücünü sınırlar. Dizel motorlarda ise silindir çapı çok daha büyük olabilir (1 m.), ve çok yüksek güçler üretilebilir. Yanma benzinli motorlara göre daha yavaş gerçekleştiği için sıkıştırma ile ateşlemeli motorların devri nispeten düşüktür.
Ekonomik olmaları nedeniyle bu tip motorlar kamyon, otobüs, iş makineleri gibi ticari araçlarda yoğun bir şekilde kullanılır. Ayrıca gemi, tren, denizaltı gibi yüksek güç gerektiren ve arabalara göre daha düşük devirlerde çalışan makinelerde tercih edilir.
Günümüzde gelişen dizel motor teknolojisi bu tip motorların binek otomobillerde de yaygınlaşmasını sağlamıştır. Yüksek fiyat ve bakım masraflarına rağmen ekonomik olması ve ivmelenme performansının benzinli motorlara çok yaklaşması sebebiyle önemli bir alternatif haline gelmiştir.
Zamanlama Sistemine Göre
İki zamanlı motor
İki zamanlı motor, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha yaygın olarak kullanılan dört zamanlı motordan farkı, pistonun lineer hareketlerinde 4 yerine 2 stroka sahip olmasıdır. Fakat bu iki strokta, 4 zamanlı motorda oluşan 4 işlemde (emme, sıkıştırma, yanma, egsoz) meydana gelmektedir. Yani emme ve sıkıştırma 1 strokta , yanma ve egsoz 1 strokta yapılır.
Çalışma Prensibi
Emme ve sıkıştırma
Bu motor tipinde emme ve egsoz sübapları yoktur. Emme ve egsoz işlemleri silindir içinde oluşan basınç farkları vasıtası ile yapılır. Piston yukarı hareket ederken, üst kısımdaki karışımı silindir içinde sıkıştırmaya başlar. Bu esnada pistonun yukarı hareketi ile krank bölümünde bir vakum oluşur ve karışım krank bölümüne dolar. Bu karışım yakıt, yağ ve hava karışımıdır. Sıkışan karışım buji ile ateşlenir ve patlama oluşur. Çıkan enerji pistonu aşağı iter.
Yanma ve egsoz
Pistonun aşağı itilmesi ile egsoz çıkışı açılıp, emiş ağzı kapanır. Yanma sonucu ortaya çıkan atık gaz, egsoz borusundan atılır. Pistonun hareketi ile aşağıda sıkışan karışım, taşıma cebinin açılması ile pistonun üst kısmına dolar. Üst kısıma yeni karışım dolması ve egsoz gazının tamamen atılması ile çevrim tamamlanır ve diğer çevrim başlar.
Avantaj ve Dezavantajları
* İki zamanlı motor, dört zamanlı motora göre daha basit ve az maliyetlidir.
* Soğuk havalarda çalıştırılması daha kolaydır.
* Yakıt karışımının bir kısmı yanmadan egsoz gazı ile atıldığı için çevre ve yakıt ekonomisi konularında başarılı değildir.
* Yakıt karışımının pistonun üst kısma ulaşması krank bölümü ile sağlandığından, krank bölümü devamlı yağlamaya maruz değildir ve yağlama yakıt karışımı içine karıştırılan yağ ile olur. Bu yağın yakılması çevre açısından zararlıdır.
* İki strokta çalıştığı için pistonun her yukarı çıkışında yanma olur ve aşırı ısınma meydana gelir.
Kullanıldıkları yerler
Genelde küçük yapıdaki benzin motorları iki zamanlı olarak kullanılırlar. Motosiklet,bazı küçük teknelerde, scooter, kar motosikletleri ve model uçaklarda kullanılır. Ayrıca motorlu bahçe araçlarında da (çim biçme makinası vb.) kullanılırlar.Büyük yapıdaki iki zamanlı dizel motorlar başta gemilerin ana makinası olmak üzere 2000 hp gücün üzerindeki güçlere ihtiyaç duyduğumuzda iki zamanlı dizeller kullanılmaktadır.
4 Zamanlı motor
4 zamanlı motorlar (Dört Fazlı), pistonun bir çevriminin (cycle) 4 aşamada (4-stroke cycle) tamamlandığı motor tipleridir. İçten yanmalı motorlar (internal combustion engines) sınıfında yer alırlar.
Çalışma prensibi
Motorlarda güç üretimi önce yakıtın içindeki kimyasal enerjinin ısı enerjisine dönüşmesi, sonra da bu ısı enerjisinin pistonu harekete geçirmesiyle gerçekleşir. Bir dört zamanlı motorda bu işlem şu aşamaları izler:
1. Yakıt ve hava karışımı pistonun dışarı hareketiyle dolar.
2. Karışım pistonun içeri hareket etmesiyle sıkıştırılır.
3. Sıkışmış karışım benzinli motorlarda bir kıvılcım ile tutuşturulur, dizel motorlarda ise yüksek basınç ve sıcaklık altında kendiliğinden tutuşur ve yanma gerçekleşir. Yanma sonucu açığa çıkan enerji ile piston dışarı doğru itilir. Bu sayede krank şaftı döndürülür ve kinetik enerji elde edilmiş olur.
4. Pistonun geri dönüşü sırasında egzoz valfı açıktır ve egzoz gazları pistondan atılır. Döngü böylece başlangıç konumuna gelir ve 1. aşamadan itibaren işlemler yinelenir.
Motorun bir döngüsünü yukarıda anlatılan 4 aşamada tamamlamasından dolayı bu tip motorlara 4 zamanlı motorlar ismi verilir. Hareket halindeki benzinli bir araçta bu döngü dakikada ortalama 3.000-3.500 defa tekrarlanır.
2 zamanlı motorlara göre daha verimli olan 4 zamanlı motorlar günümüzde en çok kullanılan içten yanmalı motor tipidir.
Silindir Sayılarına Göre
Çok silindirli motorlar
Silindirlerin düzenine göre çok çeşitli motor yapı şekilleri vardır ( Motorların Sınıflandırılması şablonunda silindir birleştirme şekkillerine göre motorlar satırından ayrıntılı bilgi alınabilir) Silindirler DIN 73021’e uygun bir şekilde ifade edilir. Silindirlerin sayılmasına güç çıkışının karşı tarafından başlanır. Boksör motorlarda ve V tipi motorlarda güç çıkışının karşı tarafından soldaki silindirden başlanır ve sıra takip edilir. Genelde 4 zaman ilkesine göre çalışırlar. 2 zaman ilkesine göre çalışan tipleri de mevcuttur. Hava veya su ile soğutulan çeşitleri vardır.
Silindir sayıları
İki silindirli motorlar
Otomobil motorlarında çok az kullanılırlar. Örneğin DAF firması Hollandada ürettiği otomobillerde yatık I tipi subap mekanizmasına sahip bir motor kullanmıştır. Genelde hava soğutmalı olup 2 zaman prensibine göre çalışan motorlardır.
Üç silindirli motorlar
Buji ile veya sıkıştırma ile ateşlemeli , 2 zamanlı veya 4 zamanlı olabilirler. Hyundai Accent Admire 1,5 CRDI model otomobiller sıralı 3 silindirli , dizel , su soğutmalı 1500 cc hacminde motorlara sahiptirler.
Dört silindirli motorlar
En çok kullanılan silindir sayısıdır. Çeşitli kombinasyonlarda (buji ile ateşlemeli, su soğutmalı v tipi – sıkıştırma ile ateşlemeli , sıralı , su soğutmalı –buji ile ateşlemeli , boksör , hava soğutmalı gibi ) yapılabilirler.
* Volkswagen kaplumbağa : Buji ile ateşlemeli , benzinli , boksör , hava ile soğutmalı
* Ford Taunus : Buji ile ateşlemeli , v tipi , su ile soğutmalı , benzinli
* Hyundai Accent Era CRDI : Sıkıştırma ile ateşlemeli , mazotlu , sıralı , su ile soğutmalı
Altı silindirli motorlar
Avrupada genelde kullanılmayan ağırlıklı olarak ABD’de ürtilen otomobillerde kullanılan motorlardır. Sıralı veya V tipinde yapılabilirler.
Sekiz silindirli motorlar
Genelde eski otomobillerde kullanılmıştır. Sıralı tiplerinin boyu çok uzun olduğundan ve otomobillerin ön kısmının uzamasına sebep olduğundan motor parçalarının dengelenmesi problemlerinden ötürü genelde V tipinde yapılırlar.
Oniki ve Onaltı silindirli motorlar
Genellikle deniz vasıtalarında , lokomotiflerde ve sanayi işlerinde kullanılan motorlardır. Otomotiv sektöründe ise otobüs ve kamyonlarda kullanılmasına rağmen spor otomobillerde kullanılan tipleri de vardır . Ferrari 12 silindirli motorları bazı modellerinde kullanırken , Bugatti Veyron modelinde 16 silindirli bir motor kullanmıştır. Silindir birleştirme şekillerine göre dengeleme probleminden ötürü sıralı tip kullanılmamaktadır. V tipi , boksör tipi , iki sıralı yıldız , yıldız , W tipi , üç sıralı X veya sıra halinde X tipi olarak yapılırlar.
Tek silindirli motorlar
İki krank mili devrinde sadece bir iş yaptığından dolayı dengesiz harekete sahip ve gücü düşük motorlardır. 2 zaman prensibine göre çalışırlar. Otomobillerde kullanım olanağı yoktur. Daha çok küçük işlerde , su tulumbalarında , sandallarda , motorsikletlerde , jenaratörlerde ve askeri amaçlar için kullanılmaktadırlar.
Soğutma Sistemlerine Göre
Hava soğutmalı motor
Hava soğutmalı motor, motorun sıcak parçalarının soğutulması için direkt olarak hava sirkülasyonunu kullanır.
Çoğu modern içten yanmalı motor, kapalı devre sıvı soğutucuların motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşması ile soğutulur. Soğutucu ısıyı absorbe eder, daha sonra bir ısı eşanjörü veya radyatör ile üzerindeki ısıyı havaya iletir ve döngü bu şekilde devam eder. Bu şekilde de , nihai soğutucu hava iken, sistemde dolaşan sıvı soğutucu dolayısı ile bu tipler su soğutmalı motor olarak bilinir. Buna göre, bir hava soğutmalı motorda ısı motordan direkt olarak havaya atılır, sıvı soğutucu kullanılmaz.
Havacılık endüstrisinde kullanılan pistonlu motorların bir çoğu da hava soğutmalıdır. Günümüzde de birçok firma hafif uçaklarda genelde bu tip motor kullanmaktadır.
Bir çok motorsikletde, ağırlıktan kazanmak ve motor yapısını basitleştirmek için hava soğutmalı motor kullanılır. Günümüzde imal edilen otomobillerde hava soğutmalı motorlar kullanılmamaktadır, fakat geçmişte üretilen birçok modelde hava soğutmalı motorlar kullanılmıştır.
Su soğutmalı motor
Su soğutmalı motor, motorun çalışması esnasında ortaya çıkan aşırı sıcaklıktan dolayı motor yağı ve parçalarının zarar görmemesi için motor bloğunun soğutulmasında soğutucu sıvı (su) sirkülasyonunu kullanan motor tipidir.
Çoğu modern içten yanmalı motor, kapalı devre sıvı soğutucuların motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşması ile soğutulur. Soğutucu ısıyı absorbe eder, daha sonra bir ısı eşanjörü veya radyatör ile üzerindeki ısıyı havaya iletir ve döngü bu şekilde devam eder.
Bu şekilde, sistemde dolaşan sıvı soğutucu kullanan bu tipler su soğutmalı motor olarak bilinir.
Buna göre, bir su soğutmalı motorda ısı motordan direkt olarak havaya atılmaz, soğutma işleminin etkinliğini arttırmak için sıvı soğutucu kullanılır.
Su soğutmalı motorların, hava soğutmalı motorlara göre çeşitli üstünlükleri vardır. Su soğutmalı motorda motor bloğunu saran su gömlekleri (kanalları) motor sesini izole eder ve hava soğutmalı motora göre daha sessiz çalışır. Ayrıca büyük hacimli motorlarda hava soğutmalı tip kullanmak mümkün olmaz, motoru soğutmak için yerleştirilecek vantilatörün çok büyük olması gerekeceğinden hem kaplayacağı yer, hem de gürültü bakımından uygulaması çok zordur. Bu yüzden günümüz otomobil teknolojisinde artık tamamen su soğutmalı motorlar kullanılmaktadır. Suyun, donma noktasının altındaki hava şartlarında donmaması için antifriz kullanılır.
Hava soğutmalı tip, daha çok küçük motorların daha basit ve ekonomik olması için kullanılabilmektedir.
Yakıt Çeşitlerine Göre
Benzinli motor
Benzinli motor, bir tür içten yanmalı motordur.Benzinli motorlarda kullanılan yakıt benzin olup, yakıt dizel motordan farklı olarak karbüratör adı verilen bir düzenek sayesinde,sıvı olarak değil buharlaşıp hava ile karışarak silindire girer.
Benzinin oksijen (hava) ile oluşturduğu karışım sonucunda yanma gerçekleşir.Yakıt hava karışımının silindirin içinde bir kıvılcım ile yanması sonucu bir patlama meydana gelir. Burada yine dizel motordan farklı yanmayı sağlamak için kıvılcım yani buji kullanılır. Patlamanın ortaya çıkardığı basınç, piston tarafından hareket enerjisine dönüştürülür.
Benzinli motorun çalışma prensibini oluşturan çevrim dört zamanlı çevrim ya da Otto Çevrimi olarak da anılır. Bu çevrim 1876 yılında Alman mühendis Nikolaus Otto tarafından bulunmuştur.Çevrim dört aşamadan oluşur.
1. Emme: Karbüratörden gelen benzin-hava karışımı, emme sübabının açılması ile silindir içine çekilir.
2. Sıkıştırma: Piston yukarı çıkarak benzin-hava karışımını sıkıştırır.
3. Yanma: Sıkışan ve ısınan karışım, bujiden çıkan kıvılcım ile tutuşur. Oluşan patlama ile piston aşağı doğru itilir.Hareket gücü bu aşamada üretilmiş olur.
4. Egsoz: Bu aşamada ise pistonun yukarı hareketi ile yanma sonucu oluşan gazlar egsoz sübabından dışarı atılır ve bir çevrim tamamlanarak, diğer çevrim yeniden başlar
Dizel motor
Dizel Motoru, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha özel bir tanımla, dizel motor oksijen içeren bir gazın (genellikle bu atmosferik havadır) sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan bir motordur. Bu yüzden benzinli motorlardan farklı olarak ateşleme için bujiye ve yakıt oksijen karışımını oluşturmak için karbüratöre ihtiyaç yoktur.
1892'de Alman Mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuş ve daha sonra 23 Şubat 1893'te patenti alınmış bu süreç dizel çevrimi olarak bilinir. Diesel, motoru kömür tozu dahil çeşitli yakıtların kullanımına yönelik olarak tasarlamıştır. Motorun sunumunu 1900’deki Dünya Fuarı'nda, yakıt olarak yer fıstığı yağı (Biodizel) kullanarak yapmıştır.
Çalışma prensipleri
Gaz sıkıştırıldığında, sıcaklığı yükselir, dizel motoru bu özelliği kullanarak yakıtı ateşler. Hava, dizel motorunun silindiri içine çekilir ve bir piston tarafından, kıvılcım ateşlemeli (benzinli) motorlardakinden çok daha yüksek (25 katı bulabilir) bir oranda sıkıştırılır. Hava sıcaklığı 700-900°C'a ulaşır. Piston hareketinin en tepe noktasında, dizel yakıt yüksek basınçla atomizer memeden geçerek yanma odasının içine püskürtülür, burada sıcak ve yüksek basınçlı hava ile karışır. Bu karışım hızla tutuşur ve yanar. Hızlı sıcaklık artışı ile yanma odası içindeki gaz genleşir, artan basınç, pistonu aşağı doğru hareket ettirir. Biyel (piston) kolu, krank mili çıkışına dönme gücü olarak iletilir.
Motorun süpürmesinde, egzoz gazını silindirin dışına atma ve taze hava çekme işlemi, kapakçıklar (valf) veya giriş ve çıkış kanalları aracılığıyla yapılır. Dizel motorun kapasitesinin tam olarak kullanılabimesi için içeriye alınan havayı sıkıştırabilecek turboşarjer kullanılması gerekir; turboşarjer ile havanın sıkıştırılmasından sonra bir artsoğutucu/arasoğutucu ile içeri alınan havanın soğutulması ayrıca verimi arttırılır.
Çok soğuk havalarda, dizel yakıt koyulaşır, viskozitesi artar, balmumu kristalleri oluşur veya jel haline dönüşür. Yakıt enjektörü, yakıtı silindirin içine etkili bir şekilde itemez ve bu yüzden soğuk havalarda motorun çalıştırılmasını zorlaştırabilir. Dizel teknolojisinde bu zorluğu yenmek için çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Sıkça kullanılan bir uygulama, yakıt hattı ve yakıt filtresini elektrikle ısıtmaktır. Bazı motorlarda silindir içinde bulunan kızdırma bujileri denen küçük elektrikli ısıtıcılar, çalıştırmak için silindirleri önceden ısıtırlar. Az sayıda motorda kullanılan başka bir teknolojide ise, manifold içindeki rezistans telli ısıtıcılar, motor çalışma sıcaklığına gelinceye dek giriş havasını ısıtır. Soğuk havalarda, motor uzun süreli (1 saatten daha fazla) kapatıldığında kullanılan ve şehir cereyanı ile çalışan motor blok ısıtıcıları, aşınma ve çalıştırma zamanını azaltmak için sıklıkla kullanılır.
Eski dizel motor sisteminin en önemli parçası hız kontrol ünitesidir; bu ünite yakıtın gelme hızını kontrol ederek motorun hızını sınırlar. Benzin motorlarından farklı olarak dizel motorlarında hava emme sübabı yoktur, bu yüzden hız kontrol ünitesi olmazsa motor fazla hızlanır. Eski tip hız kontrol üniteleri motordan bir vites sistemi ile yönlendirilir ve böylece sadece motor hızıyla doğru ilişkili olarak yakıt sağlanırdı.
Modern elektronik kontrollü dizel motorları benzin motorlarındakine benzer bir kontrol mekanizmasını (ECM) Elektronik Kontrol Modülü veya Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) yoluyla uygularlar. Motor "bilgisayarı" ECM/ECU içinde motorun çalışmasıyla ilgili algoritmalar ve kalibrasyon tabloları kaydedilmiştir. ECM/ECU bir sensörden motor hızına dair sinyal alınca gereken bilgi işlemlerini yapar, elektronik ve hidrolik valfler aracılığıyla yakıt miktarını ve yanma zamanlamasını kontrol ederek motor hızını sabit tutar.
Yakıtın pistonların içine enjeksiyonunun başlama zamanının kontrolu, emisyonların azaltılması ve motor veriminin (yakıt ekonomisi) artırılması için en önemli unsurdur. Silindir içine yakıt enjeksiyonu başlama zamanlaması, günümüz modern motorlarında elektronik olarak kontrol edilmektedir. Zamanlama, genellikle üst ölü noktanın (TDC/Top Dead Center) önündeki pistonun krank ünitesi açısı ile ölçülür. Örneğin, piston üst ölü noktadan 10 derece önde olduğu zaman eğer ECM/ECU yakıt enjeksiyonuna başlarsa, enjeksiyon başlama veya zamanlama 10 derece öndedir denir. Optimal zamanlama, motorun hızı ve yükü kadar tasarımına da bağlıdır.
Enjeksiyon tipleri
Dizel motorlarda yakıt enjeksiyonu, endirekt ve direkt olarak iki tiptir. Endirekt enjeksiyonda yakıt, dizel motorda yanma odası dışında, ön oda olarak adlandırılan yere verilir. Yanma başladığında yanma odasının içine yayılır. Bu tipte motordaki aşırı gürültü ve titreşim düşürülür, fakat ısı kaybı artar ve motor verimi düşük olur. Direkt enjeksiyon ise modern dizel motorlarda kullanılır. Burada motordaki yanma odasına yakıt doğrudan püskürtülür.
Emisyon Kontrolü
Dizel motorlarının en büyük sorunlarından biri, yanma veriminin düşük olmasıdır. Bir başka deyişle; yanma odasına giren yakıt homojenize bir şekilde yanmaz. Bunun sonucunda ortama çok fazla sera etkisi yapacak gazlar verilir. Bunun kontrolü son yıllarda Dizel motoru üreticilerinin en büyük sorunlarından birisi haline gelmiştir. Avrupa Birliğinin almış olduğu karara göre Kasım 2008'de Euro V standartları Avrupa'da devreye giriyor.
Emisyon değerlerini düşürmek için ise araştırmalar hala devam etmekte. NADI konsepti diye tabir edilen bir uygulama ile emisyon değerleri düşürülürken performans artışı da kayda değer bir şekilde artmaktadır. Bu uygulama ile enjeksiyon açıları düşürülerek küresel ısınmaya etkisi olacak gazların oluşumu bir nebze olsun azaltılmaktadır.
NOT:TAMAMEN ALINTIDIR
İçten yanmalı motor
İçten yanmalı benzinli motorun çalışma prensibi
İçten yanmalı motorlar, yakıtın motor içinde yanma odası adı verilen sınırlanmış bir alan içinde yakılması ile enerji elde edilen motorlardır.
Bu motorlara bu ismin verilmesinin sebebi , bu motorlardan önceki motorlarda yani dıştan yanmalı motorlarda (örneğin; buhar makinesi,Stirling motoru) yakıtın motor dışında bulunan başka bir ortamda yakılması ile enerji elde edilmesidir. Buhar makinelerinde yakıtın motorun dışında bir bölümde yakılması ile elde edilen ısı enerjisi suyun buharlaştırılmasında kullanılıyordu. Buhar basıncı ile hareket ettirilen pistonlardan da mekanik enerji elde ediliyordu. İçten yanmalı motorlarda yanma odasının motorun içine taşınmasıyla birlikte oldukça kompakt motorlar üretilebilmiştir ve otomobillerin oluşması sağlanmıştır.
Dıştan yanmalı motor
Dıştan yanmalı motor, yakıtın yanması ile sistemde çalışacak olan farklı bir akışkanı ısıtarak o akışkan aracılığı ile enerji dönüşümünü yapan bir motordur.(Örneğin;Buhar makinesi ve Stirling motoru)
Dıştan yanmalı motorlar, içten yanmalı motorlardan daha düşük güçte ve daha çok yer kaplayan bir yapıdadır, fakat bazen daha verimli ve yanma sonucu daha az zararlı partikül içeren durumlarda olabilirler. Düşük yanma sıcaklığı ve basınçları nedeni ile daha az zararlı egsoz gazı çıkarması nedeni ile daha çevreci olmaya meyillidirler.
Mekanik enerji ile ısı enerjisi birbiri ile bağlantılıdırlar. Örneğin, makinenin hareketli parçaları arasındaki sürtünme ile mekanik enerji, ısı enerjisine dönüşür. Isı enerjisi de, ısı motorları ile mekanik enerjiye dönüşebilir.
Isı motorları iki gruba ayrılır;
1. Dıştan yanmalı motorlar
2. İçten yanmalı motorlar
Dıştan yanmalı motorlarda yanma ile oluşan sıcak gazlardaki ısı enerjisini başka bir akışkana transfer ederler ve bu akışkandaki ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür. Bu motorlar gaz ve buhar türbinleri içerirler. İçten yanmalı motorlarda yanma ile oluşan sıcak gazların ısı enerjisi doğrudan mekanik enerjiye dönüşür.
Bir buhar türbini, dıştan yanmalı motorlara iyi bir örnek oluşturabilir. Yakıtın yanmasından veya nükleer reaktörden gelen ısı, suyu bir kaynatıcı ile buhara çevirir. Borular buharı bir mile tutturulmuş kanatçıkları olan türbinin içine taşır. Yüksek sıcaklıktaki buhar genleşerek türbin boyunca sıkıştırma yaparak kanatçıkları iter ve milin dönmesine sebep olur. Dönen mil, bir elektrik jeneratörü, bir gemi pervanesi veya başka bir iş için güç sağlayabilir.
Silindir Biçimlerine Göre
Sıralı tip motor
Sıralı tip motor, silindirlerin krank mili üzerinde bir çizgi üzerinde sıralandığı motor tipidir. Günümüzde otomobillerde kullanılan en yaygın modeldir.Silindirlerin yanyana dizilmesinden dolayı bu adı almıştır.Dizel veya benzinli olabilirler.
İki, üç, dört, altı silindirli olarak yapılabilirler. Altı silindirden sonrasında motor boyu uzadığından motor dengesi bozulduğundan dolayı yapılmamaktadır.Bazı sıralı tip motorlar eğik olarak yapılmaktadır. Bunun sebebi araçtaki motor bölmesini küçültmek içindir. Örneğin 1967 model Plymouth'ların 6 silindirli motorları bu şekildedir.Yatay vaziyette yapılan sıralı tip motorlar da vardır.
Sıralı tip motorlarda silindirler DIN 73021'e göre ifade edilirler. Silindirlerin numaralandırmasına güç çıkışının karşısından başlanır.
V tipi motor
V tipi motor, silindirlerin krank şaftı üzerinde "V" şeklinde iki sıra halinde dizildiği motor tipi. Sıralı tip motorlara göre daha yüksek bir güç/hacim oranına sahip olan bu tip motorlar nispeten yüksek performans gereken uygulamalarda kullanılırlar.
Silindirler arasındaki açı benzinli motorlarda 600 veya 900 olabilir , dizel motorlarda 300 ila 1200 arasında değişebilir. Silindirlerin numaralandırmasına DIN 73021'e uygun bir şekilde güç çıkışının karşı tarafındaki sol silindirden başlanır.
Daha çok güç istenen ve fazla yer kaplamaması gereken yerlerde tercih edildiğinden V4 , V6 , V8 en çok kullanılan tiplerdir.
Boksör(Boxer) tipi motor
Boksör motor (boxer) ya da diğer adıyla düz motor pistonları yere paralel olan bir içten yanmalı motordur.Boksör motorda silindirler tek bir krank milinin her iki tarafına 2 sıra halinde yerleştirilmiş ve böylece tüm pistonların hareketinin tek bir düzlemde olması sağlanmıştır.
Yatay olarak pistonları karşılıklı olan bu içten yanmalı motorun patent hakkı 1896 yılında Karl Benz tarafından alınmıştır.Boksör motorların pistonları yatay ve karşılıklı dizilmiştir ve krank milleri ortada ve ortaktır. Ancak çoğu zaman bu motorları başka bir motor tipi olan ve yine pistonları karşılıklı ama bu sefer zıt dizili olan Zıt pistonlu motorlar ile karıştırırlar. Oysa bu iki motor tipinin en bariz farkı boksör motorda ortak ve ortada olan krank milinin diğer tipte ayrı (çoğunlukla) ve dışta olmasıdır.
Alfa Romeo, Porsche, Subaru ve Volkswagen gibi markaların bir dönem kullanmış oldukları hala da bazılarının kullanmaya devam ettiği bu motor tipi, dar alanda minimum dirençle maksimum güç alınması için kısa piston kolu kullanımına izin verir. Fakat yüksek yakıt tüketimi sebebi ile günümüzde pek tercih edilmemektedir. Ancak hala bazı araçlarda kulanılmaktadır.
Yıldız tipi motor
Yıldız tipi motor, silindirleri bir daire merkezine karşı sıralanmış motorlara denir. Bu motor türünde tüm piston kolları tek biyel muylusuna (resimde piston kollarının bağlı olduğu ortadaki döner kısım) bağlı olarak çalışırlar. Yıldız tip motorlarda ateşleme aralığının düzgün olabilmesi için 4 zamanlıları tek sayıda 2 zamanlıları çift sayıda silindirli olarak yapılır. Bu tertip şeklinde beygir gücü başına düşen motor ağırlığı 2 kg civarındadır. Bu nedenle uçaklarda ve bazı deniz taşıtlarında rahatlıkla kullanılır.
W tipi motor
W tipi motor, birleştirilmiş iki adet V-tipi motordan oluşur. Bu birleştirme seri bağlantı şekilnde gerçekleştirilir.Bugatti Veyron'da bu motordan kullanılmıştır.
İlk W tipi motor İtalyan Alessandro Anzani (1877-1956) tarafından 1906 yılında bisiklete uygulanan W3 motorudur.
H tipi motor
H tipi motor , silindirlerin birbirine göre konumları H şeklinde olan motordur. V açısı 180 derece olan iki V motorun kranklarının birer dişli ile ortak kullanıldığı düşünülürse H tipi motor ortaya çıkar. Silindir blokları aynı kartere bağlıdır. 2 krank mili ve bir iş alma mili mevcuttur. Böylece iki ayrı motorun gücü bir blokta toplanmış olur.Ancak bu gibi motorlarda hareketli parça ne kadar çok olursa aşınma, ısınma,mekanik ses,sık arıza v.s olacağından pek fazla rağbet görmezler.
Ateşleme Tipine Göre
Buji ile ateşlemeli motorlar
Buji ile ateşlemeli motorlar, piston üst ölü noktaya geldiğinde maksimum gücü elde etmek için yakıt hava karışımının buji kıvılcımı ile ateşlendiği motorlardır. Çevrimlerine göre sabit hacim çevrimli motorlardır.
Benzin , LPG , Doğalgaz yakıtlı olabilirler.
Ateşleme sistemleri distribütörlü (Klasik Sistem) veya Transistörlü (Elektronik Sistem) ; yakıt sistemleri karbüratörlü , enjeksiyonlu ya da direkt püskürtmeli enjeksiyonlu olabilir.
Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar
Bu tip motorlar (İng: compression ignition engines, CI) yakıt ve hava karışımının yüksek basınç ve sıcaklığın etkisi ile tutuşmasıyla çalışır.
Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda buji ya da herhangi bir ateşleme mekanizması bulunmaz. küçük patlamalar ile piston hareketi sağlanır. Bununla birlikte enjeksiyon sistemleri benzinli motorlara göre daha karmaşıktır, ve çok daha yüksek basınçlar altında çalışırlar.
Benzinli motorlarda görülen ateşleme sistemi bir noktadan tutuşma sağladığı için silindirin çapını belirli bir büyüklükle sınırlandırır(Genelde en çok 0.15 m.). Buda bujili motorların büyüklüğünü ve dolayısıyla gücünü sınırlar. Dizel motorlarda ise silindir çapı çok daha büyük olabilir (1 m.), ve çok yüksek güçler üretilebilir. Yanma benzinli motorlara göre daha yavaş gerçekleştiği için sıkıştırma ile ateşlemeli motorların devri nispeten düşüktür.
Ekonomik olmaları nedeniyle bu tip motorlar kamyon, otobüs, iş makineleri gibi ticari araçlarda yoğun bir şekilde kullanılır. Ayrıca gemi, tren, denizaltı gibi yüksek güç gerektiren ve arabalara göre daha düşük devirlerde çalışan makinelerde tercih edilir.
Günümüzde gelişen dizel motor teknolojisi bu tip motorların binek otomobillerde de yaygınlaşmasını sağlamıştır. Yüksek fiyat ve bakım masraflarına rağmen ekonomik olması ve ivmelenme performansının benzinli motorlara çok yaklaşması sebebiyle önemli bir alternatif haline gelmiştir.
Zamanlama Sistemine Göre
İki zamanlı motor
İki zamanlı motor, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha yaygın olarak kullanılan dört zamanlı motordan farkı, pistonun lineer hareketlerinde 4 yerine 2 stroka sahip olmasıdır. Fakat bu iki strokta, 4 zamanlı motorda oluşan 4 işlemde (emme, sıkıştırma, yanma, egsoz) meydana gelmektedir. Yani emme ve sıkıştırma 1 strokta , yanma ve egsoz 1 strokta yapılır.
Çalışma Prensibi
Emme ve sıkıştırma
Bu motor tipinde emme ve egsoz sübapları yoktur. Emme ve egsoz işlemleri silindir içinde oluşan basınç farkları vasıtası ile yapılır. Piston yukarı hareket ederken, üst kısımdaki karışımı silindir içinde sıkıştırmaya başlar. Bu esnada pistonun yukarı hareketi ile krank bölümünde bir vakum oluşur ve karışım krank bölümüne dolar. Bu karışım yakıt, yağ ve hava karışımıdır. Sıkışan karışım buji ile ateşlenir ve patlama oluşur. Çıkan enerji pistonu aşağı iter.
Yanma ve egsoz
Pistonun aşağı itilmesi ile egsoz çıkışı açılıp, emiş ağzı kapanır. Yanma sonucu ortaya çıkan atık gaz, egsoz borusundan atılır. Pistonun hareketi ile aşağıda sıkışan karışım, taşıma cebinin açılması ile pistonun üst kısmına dolar. Üst kısıma yeni karışım dolması ve egsoz gazının tamamen atılması ile çevrim tamamlanır ve diğer çevrim başlar.
Avantaj ve Dezavantajları
* İki zamanlı motor, dört zamanlı motora göre daha basit ve az maliyetlidir.
* Soğuk havalarda çalıştırılması daha kolaydır.
* Yakıt karışımının bir kısmı yanmadan egsoz gazı ile atıldığı için çevre ve yakıt ekonomisi konularında başarılı değildir.
* Yakıt karışımının pistonun üst kısma ulaşması krank bölümü ile sağlandığından, krank bölümü devamlı yağlamaya maruz değildir ve yağlama yakıt karışımı içine karıştırılan yağ ile olur. Bu yağın yakılması çevre açısından zararlıdır.
* İki strokta çalıştığı için pistonun her yukarı çıkışında yanma olur ve aşırı ısınma meydana gelir.
Kullanıldıkları yerler
Genelde küçük yapıdaki benzin motorları iki zamanlı olarak kullanılırlar. Motosiklet,bazı küçük teknelerde, scooter, kar motosikletleri ve model uçaklarda kullanılır. Ayrıca motorlu bahçe araçlarında da (çim biçme makinası vb.) kullanılırlar.Büyük yapıdaki iki zamanlı dizel motorlar başta gemilerin ana makinası olmak üzere 2000 hp gücün üzerindeki güçlere ihtiyaç duyduğumuzda iki zamanlı dizeller kullanılmaktadır.
4 Zamanlı motor
4 zamanlı motorlar (Dört Fazlı), pistonun bir çevriminin (cycle) 4 aşamada (4-stroke cycle) tamamlandığı motor tipleridir. İçten yanmalı motorlar (internal combustion engines) sınıfında yer alırlar.
Çalışma prensibi
Motorlarda güç üretimi önce yakıtın içindeki kimyasal enerjinin ısı enerjisine dönüşmesi, sonra da bu ısı enerjisinin pistonu harekete geçirmesiyle gerçekleşir. Bir dört zamanlı motorda bu işlem şu aşamaları izler:
1. Yakıt ve hava karışımı pistonun dışarı hareketiyle dolar.
2. Karışım pistonun içeri hareket etmesiyle sıkıştırılır.
3. Sıkışmış karışım benzinli motorlarda bir kıvılcım ile tutuşturulur, dizel motorlarda ise yüksek basınç ve sıcaklık altında kendiliğinden tutuşur ve yanma gerçekleşir. Yanma sonucu açığa çıkan enerji ile piston dışarı doğru itilir. Bu sayede krank şaftı döndürülür ve kinetik enerji elde edilmiş olur.
4. Pistonun geri dönüşü sırasında egzoz valfı açıktır ve egzoz gazları pistondan atılır. Döngü böylece başlangıç konumuna gelir ve 1. aşamadan itibaren işlemler yinelenir.
Motorun bir döngüsünü yukarıda anlatılan 4 aşamada tamamlamasından dolayı bu tip motorlara 4 zamanlı motorlar ismi verilir. Hareket halindeki benzinli bir araçta bu döngü dakikada ortalama 3.000-3.500 defa tekrarlanır.
2 zamanlı motorlara göre daha verimli olan 4 zamanlı motorlar günümüzde en çok kullanılan içten yanmalı motor tipidir.
Silindir Sayılarına Göre
Çok silindirli motorlar
Silindirlerin düzenine göre çok çeşitli motor yapı şekilleri vardır ( Motorların Sınıflandırılması şablonunda silindir birleştirme şekkillerine göre motorlar satırından ayrıntılı bilgi alınabilir) Silindirler DIN 73021’e uygun bir şekilde ifade edilir. Silindirlerin sayılmasına güç çıkışının karşı tarafından başlanır. Boksör motorlarda ve V tipi motorlarda güç çıkışının karşı tarafından soldaki silindirden başlanır ve sıra takip edilir. Genelde 4 zaman ilkesine göre çalışırlar. 2 zaman ilkesine göre çalışan tipleri de mevcuttur. Hava veya su ile soğutulan çeşitleri vardır.
Silindir sayıları
İki silindirli motorlar
Otomobil motorlarında çok az kullanılırlar. Örneğin DAF firması Hollandada ürettiği otomobillerde yatık I tipi subap mekanizmasına sahip bir motor kullanmıştır. Genelde hava soğutmalı olup 2 zaman prensibine göre çalışan motorlardır.
Üç silindirli motorlar
Buji ile veya sıkıştırma ile ateşlemeli , 2 zamanlı veya 4 zamanlı olabilirler. Hyundai Accent Admire 1,5 CRDI model otomobiller sıralı 3 silindirli , dizel , su soğutmalı 1500 cc hacminde motorlara sahiptirler.
Dört silindirli motorlar
En çok kullanılan silindir sayısıdır. Çeşitli kombinasyonlarda (buji ile ateşlemeli, su soğutmalı v tipi – sıkıştırma ile ateşlemeli , sıralı , su soğutmalı –buji ile ateşlemeli , boksör , hava soğutmalı gibi ) yapılabilirler.
* Volkswagen kaplumbağa : Buji ile ateşlemeli , benzinli , boksör , hava ile soğutmalı
* Ford Taunus : Buji ile ateşlemeli , v tipi , su ile soğutmalı , benzinli
* Hyundai Accent Era CRDI : Sıkıştırma ile ateşlemeli , mazotlu , sıralı , su ile soğutmalı
Altı silindirli motorlar
Avrupada genelde kullanılmayan ağırlıklı olarak ABD’de ürtilen otomobillerde kullanılan motorlardır. Sıralı veya V tipinde yapılabilirler.
Sekiz silindirli motorlar
Genelde eski otomobillerde kullanılmıştır. Sıralı tiplerinin boyu çok uzun olduğundan ve otomobillerin ön kısmının uzamasına sebep olduğundan motor parçalarının dengelenmesi problemlerinden ötürü genelde V tipinde yapılırlar.
Oniki ve Onaltı silindirli motorlar
Genellikle deniz vasıtalarında , lokomotiflerde ve sanayi işlerinde kullanılan motorlardır. Otomotiv sektöründe ise otobüs ve kamyonlarda kullanılmasına rağmen spor otomobillerde kullanılan tipleri de vardır . Ferrari 12 silindirli motorları bazı modellerinde kullanırken , Bugatti Veyron modelinde 16 silindirli bir motor kullanmıştır. Silindir birleştirme şekillerine göre dengeleme probleminden ötürü sıralı tip kullanılmamaktadır. V tipi , boksör tipi , iki sıralı yıldız , yıldız , W tipi , üç sıralı X veya sıra halinde X tipi olarak yapılırlar.
Tek silindirli motorlar
İki krank mili devrinde sadece bir iş yaptığından dolayı dengesiz harekete sahip ve gücü düşük motorlardır. 2 zaman prensibine göre çalışırlar. Otomobillerde kullanım olanağı yoktur. Daha çok küçük işlerde , su tulumbalarında , sandallarda , motorsikletlerde , jenaratörlerde ve askeri amaçlar için kullanılmaktadırlar.
Soğutma Sistemlerine Göre
Hava soğutmalı motor
Hava soğutmalı motor, motorun sıcak parçalarının soğutulması için direkt olarak hava sirkülasyonunu kullanır.
Çoğu modern içten yanmalı motor, kapalı devre sıvı soğutucuların motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşması ile soğutulur. Soğutucu ısıyı absorbe eder, daha sonra bir ısı eşanjörü veya radyatör ile üzerindeki ısıyı havaya iletir ve döngü bu şekilde devam eder. Bu şekilde de , nihai soğutucu hava iken, sistemde dolaşan sıvı soğutucu dolayısı ile bu tipler su soğutmalı motor olarak bilinir. Buna göre, bir hava soğutmalı motorda ısı motordan direkt olarak havaya atılır, sıvı soğutucu kullanılmaz.
Havacılık endüstrisinde kullanılan pistonlu motorların bir çoğu da hava soğutmalıdır. Günümüzde de birçok firma hafif uçaklarda genelde bu tip motor kullanmaktadır.
Bir çok motorsikletde, ağırlıktan kazanmak ve motor yapısını basitleştirmek için hava soğutmalı motor kullanılır. Günümüzde imal edilen otomobillerde hava soğutmalı motorlar kullanılmamaktadır, fakat geçmişte üretilen birçok modelde hava soğutmalı motorlar kullanılmıştır.
Su soğutmalı motor
Su soğutmalı motor, motorun çalışması esnasında ortaya çıkan aşırı sıcaklıktan dolayı motor yağı ve parçalarının zarar görmemesi için motor bloğunun soğutulmasında soğutucu sıvı (su) sirkülasyonunu kullanan motor tipidir.
Çoğu modern içten yanmalı motor, kapalı devre sıvı soğutucuların motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşması ile soğutulur. Soğutucu ısıyı absorbe eder, daha sonra bir ısı eşanjörü veya radyatör ile üzerindeki ısıyı havaya iletir ve döngü bu şekilde devam eder.
Bu şekilde, sistemde dolaşan sıvı soğutucu kullanan bu tipler su soğutmalı motor olarak bilinir.
Buna göre, bir su soğutmalı motorda ısı motordan direkt olarak havaya atılmaz, soğutma işleminin etkinliğini arttırmak için sıvı soğutucu kullanılır.
Su soğutmalı motorların, hava soğutmalı motorlara göre çeşitli üstünlükleri vardır. Su soğutmalı motorda motor bloğunu saran su gömlekleri (kanalları) motor sesini izole eder ve hava soğutmalı motora göre daha sessiz çalışır. Ayrıca büyük hacimli motorlarda hava soğutmalı tip kullanmak mümkün olmaz, motoru soğutmak için yerleştirilecek vantilatörün çok büyük olması gerekeceğinden hem kaplayacağı yer, hem de gürültü bakımından uygulaması çok zordur. Bu yüzden günümüz otomobil teknolojisinde artık tamamen su soğutmalı motorlar kullanılmaktadır. Suyun, donma noktasının altındaki hava şartlarında donmaması için antifriz kullanılır.
Hava soğutmalı tip, daha çok küçük motorların daha basit ve ekonomik olması için kullanılabilmektedir.
Yakıt Çeşitlerine Göre
Benzinli motor
Benzinli motor, bir tür içten yanmalı motordur.Benzinli motorlarda kullanılan yakıt benzin olup, yakıt dizel motordan farklı olarak karbüratör adı verilen bir düzenek sayesinde,sıvı olarak değil buharlaşıp hava ile karışarak silindire girer.
Benzinin oksijen (hava) ile oluşturduğu karışım sonucunda yanma gerçekleşir.Yakıt hava karışımının silindirin içinde bir kıvılcım ile yanması sonucu bir patlama meydana gelir. Burada yine dizel motordan farklı yanmayı sağlamak için kıvılcım yani buji kullanılır. Patlamanın ortaya çıkardığı basınç, piston tarafından hareket enerjisine dönüştürülür.
Benzinli motorun çalışma prensibini oluşturan çevrim dört zamanlı çevrim ya da Otto Çevrimi olarak da anılır. Bu çevrim 1876 yılında Alman mühendis Nikolaus Otto tarafından bulunmuştur.Çevrim dört aşamadan oluşur.
1. Emme: Karbüratörden gelen benzin-hava karışımı, emme sübabının açılması ile silindir içine çekilir.
2. Sıkıştırma: Piston yukarı çıkarak benzin-hava karışımını sıkıştırır.
3. Yanma: Sıkışan ve ısınan karışım, bujiden çıkan kıvılcım ile tutuşur. Oluşan patlama ile piston aşağı doğru itilir.Hareket gücü bu aşamada üretilmiş olur.
4. Egsoz: Bu aşamada ise pistonun yukarı hareketi ile yanma sonucu oluşan gazlar egsoz sübabından dışarı atılır ve bir çevrim tamamlanarak, diğer çevrim yeniden başlar
Dizel motor
Dizel Motoru, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha özel bir tanımla, dizel motor oksijen içeren bir gazın (genellikle bu atmosferik havadır) sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan bir motordur. Bu yüzden benzinli motorlardan farklı olarak ateşleme için bujiye ve yakıt oksijen karışımını oluşturmak için karbüratöre ihtiyaç yoktur.
1892'de Alman Mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuş ve daha sonra 23 Şubat 1893'te patenti alınmış bu süreç dizel çevrimi olarak bilinir. Diesel, motoru kömür tozu dahil çeşitli yakıtların kullanımına yönelik olarak tasarlamıştır. Motorun sunumunu 1900’deki Dünya Fuarı'nda, yakıt olarak yer fıstığı yağı (Biodizel) kullanarak yapmıştır.
Çalışma prensipleri
Gaz sıkıştırıldığında, sıcaklığı yükselir, dizel motoru bu özelliği kullanarak yakıtı ateşler. Hava, dizel motorunun silindiri içine çekilir ve bir piston tarafından, kıvılcım ateşlemeli (benzinli) motorlardakinden çok daha yüksek (25 katı bulabilir) bir oranda sıkıştırılır. Hava sıcaklığı 700-900°C'a ulaşır. Piston hareketinin en tepe noktasında, dizel yakıt yüksek basınçla atomizer memeden geçerek yanma odasının içine püskürtülür, burada sıcak ve yüksek basınçlı hava ile karışır. Bu karışım hızla tutuşur ve yanar. Hızlı sıcaklık artışı ile yanma odası içindeki gaz genleşir, artan basınç, pistonu aşağı doğru hareket ettirir. Biyel (piston) kolu, krank mili çıkışına dönme gücü olarak iletilir.
Motorun süpürmesinde, egzoz gazını silindirin dışına atma ve taze hava çekme işlemi, kapakçıklar (valf) veya giriş ve çıkış kanalları aracılığıyla yapılır. Dizel motorun kapasitesinin tam olarak kullanılabimesi için içeriye alınan havayı sıkıştırabilecek turboşarjer kullanılması gerekir; turboşarjer ile havanın sıkıştırılmasından sonra bir artsoğutucu/arasoğutucu ile içeri alınan havanın soğutulması ayrıca verimi arttırılır.
Çok soğuk havalarda, dizel yakıt koyulaşır, viskozitesi artar, balmumu kristalleri oluşur veya jel haline dönüşür. Yakıt enjektörü, yakıtı silindirin içine etkili bir şekilde itemez ve bu yüzden soğuk havalarda motorun çalıştırılmasını zorlaştırabilir. Dizel teknolojisinde bu zorluğu yenmek için çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Sıkça kullanılan bir uygulama, yakıt hattı ve yakıt filtresini elektrikle ısıtmaktır. Bazı motorlarda silindir içinde bulunan kızdırma bujileri denen küçük elektrikli ısıtıcılar, çalıştırmak için silindirleri önceden ısıtırlar. Az sayıda motorda kullanılan başka bir teknolojide ise, manifold içindeki rezistans telli ısıtıcılar, motor çalışma sıcaklığına gelinceye dek giriş havasını ısıtır. Soğuk havalarda, motor uzun süreli (1 saatten daha fazla) kapatıldığında kullanılan ve şehir cereyanı ile çalışan motor blok ısıtıcıları, aşınma ve çalıştırma zamanını azaltmak için sıklıkla kullanılır.
Eski dizel motor sisteminin en önemli parçası hız kontrol ünitesidir; bu ünite yakıtın gelme hızını kontrol ederek motorun hızını sınırlar. Benzin motorlarından farklı olarak dizel motorlarında hava emme sübabı yoktur, bu yüzden hız kontrol ünitesi olmazsa motor fazla hızlanır. Eski tip hız kontrol üniteleri motordan bir vites sistemi ile yönlendirilir ve böylece sadece motor hızıyla doğru ilişkili olarak yakıt sağlanırdı.
Modern elektronik kontrollü dizel motorları benzin motorlarındakine benzer bir kontrol mekanizmasını (ECM) Elektronik Kontrol Modülü veya Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) yoluyla uygularlar. Motor "bilgisayarı" ECM/ECU içinde motorun çalışmasıyla ilgili algoritmalar ve kalibrasyon tabloları kaydedilmiştir. ECM/ECU bir sensörden motor hızına dair sinyal alınca gereken bilgi işlemlerini yapar, elektronik ve hidrolik valfler aracılığıyla yakıt miktarını ve yanma zamanlamasını kontrol ederek motor hızını sabit tutar.
Yakıtın pistonların içine enjeksiyonunun başlama zamanının kontrolu, emisyonların azaltılması ve motor veriminin (yakıt ekonomisi) artırılması için en önemli unsurdur. Silindir içine yakıt enjeksiyonu başlama zamanlaması, günümüz modern motorlarında elektronik olarak kontrol edilmektedir. Zamanlama, genellikle üst ölü noktanın (TDC/Top Dead Center) önündeki pistonun krank ünitesi açısı ile ölçülür. Örneğin, piston üst ölü noktadan 10 derece önde olduğu zaman eğer ECM/ECU yakıt enjeksiyonuna başlarsa, enjeksiyon başlama veya zamanlama 10 derece öndedir denir. Optimal zamanlama, motorun hızı ve yükü kadar tasarımına da bağlıdır.
Enjeksiyon tipleri
Dizel motorlarda yakıt enjeksiyonu, endirekt ve direkt olarak iki tiptir. Endirekt enjeksiyonda yakıt, dizel motorda yanma odası dışında, ön oda olarak adlandırılan yere verilir. Yanma başladığında yanma odasının içine yayılır. Bu tipte motordaki aşırı gürültü ve titreşim düşürülür, fakat ısı kaybı artar ve motor verimi düşük olur. Direkt enjeksiyon ise modern dizel motorlarda kullanılır. Burada motordaki yanma odasına yakıt doğrudan püskürtülür.
Emisyon Kontrolü
Dizel motorlarının en büyük sorunlarından biri, yanma veriminin düşük olmasıdır. Bir başka deyişle; yanma odasına giren yakıt homojenize bir şekilde yanmaz. Bunun sonucunda ortama çok fazla sera etkisi yapacak gazlar verilir. Bunun kontrolü son yıllarda Dizel motoru üreticilerinin en büyük sorunlarından birisi haline gelmiştir. Avrupa Birliğinin almış olduğu karara göre Kasım 2008'de Euro V standartları Avrupa'da devreye giriyor.
Emisyon değerlerini düşürmek için ise araştırmalar hala devam etmekte. NADI konsepti diye tabir edilen bir uygulama ile emisyon değerleri düşürülürken performans artışı da kayda değer bir şekilde artmaktadır. Bu uygulama ile enjeksiyon açıları düşürülerek küresel ısınmaya etkisi olacak gazların oluşumu bir nebze olsun azaltılmaktadır.
NOT:TAMAMEN ALINTIDIR
ama üreticiler aşınma sorununu aşmakta zorlanıyorlar