İçten Yanmalı Motorların Sınıflandırılması

İçten Yanmalı Motorların Sınıflandırılması Motorlar, yakıtın yanması sonucu açığa çıkan ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir. Enerji dönüştürme yöntemine göre iki grupta toplanırlar. 1) Dıştan yanmalı (makina) 2) İçten yanmalı (motor) MOTOR: Yapısında bulunan yanma odasında yakıtı havanın oksijeni ile yakarak yakıt enerjisini önce ısı enerjisine dönüştüren, sonra da bu enerjiyi hareketli organları yardımıyla mekanik enerjiye dönüştüren makineler

Dıştan yanmalı motorlar Yanma olayı, motorun dışında oluşturuluyor ve iş gazlarına enerji iletimi ayrıca bir ısı değiştirici ile yapılıyorsa bunlara dıştan yanmalı makina denir. Bu gruba; pistonlu buhar makinesi, buhar türbini ve stirling motoru makinesi girmektedir.

İÇTEN YANMALI MOTOR İçten yanmalı motorlar yakıtın barındırdığı kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren bir “Enerji Dönüşüm Makinasıdır” İçten yanmalı motorları, dıştan yanmalı motorlardan ayıran en temel fark yakıtın yanması veya oksitlenmesinin silindir içerisinde gerçekleşmesidir. Günümüzde yakıt tipine bağlı olarak iki tip içten yanmalı motor yaygın olarak kullanılmaktadır. OTTO motoru DİESEL motoru

MOTORLARIN SINIFLANDIRMASI Strok Sayısına Göre - 4 Stroklu - 2 Stroklu 2. Karışım Teşkiline Göre - Hava Yakıt Karışımının Silindir Dışında Oluşturulması - Hava Yakıt karışımının Silindir İçinde Oluşturulması 3. Çalışma Çevriminin Karakterine Göre -Yanmanın Sabit Hacimde Olduğu (Otto) - Yanmanın Sabit Basınçta Olduğu (Diesel) - Yanmanın Kısmen Sabit Hacim Kısmende Sabit Basınçta Olduğu (Seilinger) 4. Kullanılan Yakıta Göre - Sıvı Yakıtlı (Benzin, Motorin, Kerozen, Alkol, Bitkisel Yağ) - Gaz Yakıtlı (Doğal Gaz CNG, LPG) 5. Taze Dolgunun Silindirlere Doldurulma Şekline Göre - Doğal Emişli - Aşırı Doldurmalı

6. Silindir Yerleştirme Tarzına Göre (a) Tek silindirli motor (b) Sıra Tipi motor (c) V motor (d) Karşı silindirli (Boxer) motor (e) W motor (f) Karşı pistonlu motor (g) Yıldız (radial) motor (h) H motor

9. Kullanım Amaçlarına Göre - Stasyoner - Gemi - Lokomotif - Taşıt 7. Soğutma Şekline Göre - Sıvı Soğutmalı - Hava Soğutmalı 8. Piston Hızına Göre - Düşük Hızlı - Yüksek Hızlı m/s Cm<=6.5 m/s düşük Cm>6.5 m/s yüksek 9. Kullanım Amaçlarına Göre - Stasyoner - Gemi - Lokomotif - Taşıt - Uçak - Domestic (Evsel)

a) Otto Motor -Buji ile ateşlemeli motor (BAM) - Yakıt tipi: benzin - 2 veya 4 zamanlı tipleri var - Silindir içine alınan hava+yakıt (dolgu/karışım) sıkıştırılır - Karbüratör veya enjektörlü (yeni) tipte olabilir - Ateşleme bir dış kaynak (buji) ile yapılır

a) Otto Motor Enjeksiyonlu Tip Otto Motor

b) Dizel Motor Sıkıştırma ile ateşlemeli motor (SAM) olarak da bilinir - Yakıt: Motorin (mazot) - 2 veya 4 zamanlı olabilir - Ateşleme, yüksek basınç altında ısınan hava içine yakıt püskürtülmesiyle sağlanır - Tarımsal işletmelerde, traktörlerin tamamına yakını 4 zamanlı Dizel motora sahiptir

b) Dizel Motor

Otto / Dizel Motor Kıyaslama - Otto ve Diesel motorlar arasındaki önemli yapısal farklılıklar yakıtın yakılma şeklinden kaynaklanır Genel özellikler açısından iki motor sistemi arasında önemli farklılıklar bulunmaz - Otto: Dolgu (hava+yakıt karışımı) emilir, yanma elektrik kıvılcımı (buji) ile sağlanır - Diesel: Sadece hava emilir, yakıt, sıkıştırılan (ve böylelikle sıcaklığı yükselen hava içine püskürtülerek kendiliğinden yanma sağlanır - Dizel motorların üstünlükleri: 1) Yakıtı ucuz ?  2) Özgül yakıt tüketimi düşük  3) Enerji dönüşüm verimleri yüksek  - Tarımsal işlemlerde enerji makinası olarak en yaygın motor: Dizel motor

İçten Yanmalı Motor Tipleri 2) Silindir dizilişine göre: Düz (sıravari, I motor) Boxer (karşılıklı, yatay dizili) V tipi (V6, V8), W tipi Yıldız H motor W motor Karşı pistonlu motor Kafes motor

a) Düz Tip Motor Otomobillerde yaygın

b) Boxer Tip Motor

c) V Tipi Motor Büyük otobüslerde yaygın (V6, V8)

d) Yıldız Tip Motor Pervaneli uçaklarda yaygın

Çevrim ve Zaman - Çevrim: Motorda kimyasal enerjinin mekanik enerjiye dönüşümü için gerçekleşen birim olay - Bir Çevrim, 4 farklı evrenin ardarda meydana gelmesiyle oluşur: 1) Taze dolgunun yanma odasına emilmesi (Emme) 2) Emilen dolgunun sıkıştırılması (Sıkıştırma) 3) Dolgunun yakılması ve genleşme (İş) 4) Ortaya çıkan gazların dışarıya atılması (Eksoz) - Çevrim = (Emme) + (Sıkıştırma) + (İş) + (Eksoz)

4 Zamanlı Motor (Enjektörlü, Otto) Emme Sıkıştırma İş Eksoz

Emme- Sıkıştırma 2 Zamanlı Motor İş- Eksoz

2 ve 4 Zamanlı Motorlar Motorun çalışması sırasında yapılan her bir işleme (emme, sıkıştırma, iş, eksoz) bir zaman veya strok denir. 2 Zamanlı 4 zamanlı motorlarda, bir çevrim krank milinin 2 devrinde (720° dönüş) 2 zamanlı motorlarda ise, bir çevrim krank milinin 1 devrinde (360° dönüş) 2 zamanlı Otto motorda emilen: hava+yakıt+yağ Dört Zamanlı

2 Zamanlı Motorlar İki zamanlı motor yakıt ve yağ tüketimi fazla Yakıta 1/20 oranında yağ ilave edilir Teorik olarak aynı hacimdeki dört zamanlılara kıyasla iki kat fazla güç elde edilmeli, ancak, silindirde yeterli karışım sağlanamadığından bu mümkün değil Her bir devirde iş yapıldığı için ölü noktaları aşmak kolay, bu nedenle devir sayıları yüksek, volanları küçük

2 ve 4 Zamanlı Motorlar - Motorun çalışması sırasında yapılan her bir işlem (emme, sıkıştırma, iş, eksoz) bir zaman veya strok olarak isimlendirilir - 4 zamanlı motorlarda, bir çevrim krank milinin 2 devrinde (720º dönüş) - 2 zamanlı motorlarda ise, bir çevrim krank milinin 1 devrinde (360º dönüş) - 2 zamanlı Otto motorda emilen: hava+yakıt+yağ

2 ve 4 Zamanlı Motorlar 2 Zamanlı Motorlar: - İki zamanlı motor yakıt ve yağ tüketimi fazla - Yakıta 1/20 oranında yağ ilave edilir + Teorik olarak aynı hacimdeki dört zamanlılara kıyasla iki kat fazla güç elde edilmeli, ancak, silindirde yeterli karışım sağlanamadığından bu mümkün değil + Her bir devirde iş yapıldığı için ölü noktaları aşmak kolay, bu nedenle devir sayıları yüksek, volanları küçük

İçten Yanmalı Motor Tipleri 4) Kullandığı yakıt tipine göre: a) LPG’li b) Benzinli c) Motorinli (Dizel) d) Yeni tipler (hidrojenli, karma, vb) HİBRİT

Tanımlar Strok Emme Hacmi = Strok Hacmi + Yanma Odası Hacmi EH = SH + YOH

Tanımlar Üst Ölü Nokta (ÜÖN): Pistonun silindir içerisinde erişebileceği en üst nokta Alt Ölü Nokta (AÖN): Pistonun silindir içerisinde erişebileceği en alt nokta Piston alt ölü noktadayken silindir ile piston arasındaki hacim en büyük, üst ölü noktadayken de en küçük değere sahiptir. Strok: ÜÖN ile AÖN arasındaki uzaklık Strok Hacmi (SH): Strok yüksekliğindeki silindir hacmi (AÖN, ÜÖN arası hacim) Strok Yanma Odası (sıkıştırma) hacmi (YOH): Piston ÜÖN’da iken pistonun üzerinde kalan hacim Emme hacmi (EH): Piston AÖN’da iken pistonun üzerinde kalan hacim Emme Hacmi = Strok Hacmi + YanmaOdası Hacmi EH = SH + YOH

Tanımlar - Sıkıştırma oranı: Emme hacmi (EH)’nin yanma odası (sıkıştırma) hacmi (YOH)’ne oranıdır. Motorlarda çok kullanılan bir deyimdir SO : Sıkıştırma oranı YOH : Yanma odası hacmi SH : Strok hacmi - Otto motorlar: 7/1…12/1 - Diesel motorlar: 14/1…22/1 (Yüksek SO)

Vuruntu Motorda yanma veya patlama olayının istenmeyen zamanda olması (zamansız yanma/patlama olayı) En çok aracın yokuş yukarı çıkma veya hızlanma gibi büyük yük altında çalıştığı durumlarda olur Vuruntunun Motorda Meydana Getirdiği Olumsuzluklar Aşırı titreşim Gürültülü (vurma sesi) çalışma Düşük motor performansı Ciddi motor hasarları (aşınma)

Vuruntu yapma ve vuruntuya direnç Dizel motorlarda sıkıştırma sonunda püskürtülen yakıtın kendiliğinden tutuşması istenirken, Otto motorlarında istenmez. Vuruntu motorda aşınmaya ve güç azalmasına neden olur. Vuruntu daha çok yakıt özellikleri ile ilişkilidir.

Oktan Sayısı Nedir? Otto (benzinli) motorlarında yakıtın kendiliğinden tutuşmaya dayanıklılığının bir ölçüsüdür. Otto motorlarda vuruntulu çalışmanın başlıca nedeni; ateşleme kıvılcımı oluşmadan yakıtın kendiliğinden tutuşmasıdır. Bu şekilde ortaya çıkan kontrolsüz yanma motorlarda vuruntulu çalışmaya neden olur. Benzinin oktan sayısı 50-110 arasında değişir Normal yol taşıtları için: 90-100 Uçaklar için: 100-110

Otto Motorda Vuruntu Benzinin istenenden erken yanması Benzinin oktan sayısı artarsa, vuruntuya direnci de artar Bazı katkı maddeleri (kurşun tetra-etil) oktan sayısı yükselir ve vuruntu etkisi azalır. Kurşunun çevre ve insan sağlığına olumsuz etkisi sebebiyle, son zamanlarda kurşunlu benzin yerini kurşunsuz benzine bırakmıştır. Alternatif: Benzol, toluol, ksilol, alkol vb. tutuşmaya dayanıklı yakıtları karıştırma

Diesel Motorda Vuruntu Motorinin geç tutuşması şeklinde olur Motorinin setan sayısı arttıkça, yakıtın kalitesi de artar Setan sayısı: Yakıtta bulunan setanın hacimsel yüzdesi Motorinin setan sayısı: 49-62 Tutuşma gecikmesini önlemek için: Ön yanma odası Türbülans odası kullanılır

Setan Sayısı Diesel yakıtının tutuşma kolaylığını ve tutuşma kalitesini gösterir. Setan sayısının yüksek olması, yakıtın tutuşma sıcaklığının düşük olduğunu, yani daha kolay tutuştuğunu gösterir Setan sayısı yeteri kadar yüksek değil ise; yakıtın tamamı, yanması gereken zaman aralığında yanamaz ve zamanından sonra yanan yakıt fazla verimli olmaz Dizel yakıtının setan sayısı: 49-62 arasında değişir.

Vuruntuyu Azaltmak İçin Alınacak Önlemler OTTO DİZEL Düşük sıkıştırma oranı Yüksek sıkıştırma oranı Emilen havanın kısılması Aşırı doldurma (süperşarj) Az yük, Yüksek devir sayısı Aşırı yüklenme, Düşük devir Emilen havanın ve silindir kapağı sıcaklığın düşük olması Emilen havanın, soğutma suyunun ve silindir kapağı sıcaklığın yüksek olması Yakıtın kendiliğinden tutuşmaya dayanıklı (Yüksek oktan sayılı) olması Yakıtın kendiliğinden tutuşmaya elverişli (yüksek setan sayılı) olması

Motorlarda Yanma Normal olarak kütlece hava içinde %23.58 O2 bulunur. Oksijenin yeterli veya yetersiz olması durumuna göre yanma iki şekilde olur: Tam yanma (oksijen yeterli) Eksik yanma (oksijen yetersiz) Tam yanmada 1 kg benzin yada motorin için 15 kg hava gerekir. C + O2  CO2 + Isı Enerjisi (33 870 kJ/kg) H2 + 1/2 O2  H2O + Isı Enerjisi (144 400 kJ/kg)

2C + 1/2O2  2CO + Isı Enerjisi (8 800 kJ/kg) b) Eksik yanma: Oksijenin yetersiz olması durumunda gerçekleşir 2C + 1/2O2  2CO + Isı Enerjisi (8 800 kJ/kg) H2 + 1/2 O2  H2O + Isı Enerjisi (144 400 kJ/kg) Düşük enerji: 1 kg C, tam yanmada : 33870 kJ, eksik yanmada: 8800 kJ ısı verir ortaya çıkan enerji 4 kat daha az Oluşan karbonmonoksit (CO) gazı zehirlidir.

Yakıt Alt Isıl Değeri Yakıtın alt ısıl değeri: 1 kg yakıtın yakılmasıyla ortaya çıkan ısı enerjisi miktarı Benzin: 42 500 kJ/kg Dizel yakıtı: 42 790 kJ/kg