otomotiv teknolojileri

II. Bölüm, Motorlar
OTOMOTİV
TEKNOLOJİLERİ
Prof. Dr. M. Akif CEVİZ
Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,
Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum
M. Akif CEVİZ
Bu hafta
II. Bölüm, Motorlar
Buji Ateşlemeli -- Dizel (Sıkıştırma Ateşlemeli) Motorlar
- Temel Motor parçaları
- Motorların Sınıflandırılması (Çalışma prensipleri)
- (Benzin) Yakıt püskürtme sistemleri ve Silindir içi benzin püskürtme sistemleri
- Ateşleme sistemleri
- (Dizel) Yakıt püskürtme sistemleri
M. Akif CEVİZ
Temel Motor parçaları
II. Bölüm, Motorlar
Silindir Bloğu
- Silindirleri barındırır ve diğer ana mekanik parçaları tutar.
- Ayrıca soğutucu akışkanı ve yağı aktarmak için kanallar vardır.
M. Akif CEVİZ
Temel Motor parçaları
II. Bölüm, Motorlar
Silindir Kapağı (Kafası)
- Bloğun üstünde yer alır ve silindirlerin üst kısmını oluşturur.
- Yanma odasını, supapları ve yakıt hava karışımının girdiği ve
egzozun çıktığı kanalları barındırır.
M. Akif CEVİZ
Temel Motor parçaları
II. Bölüm, Motorlar
Piston, biyel kolu ve krank mili
- Yanma dolayısıyla oluşan kuvvet pistona aktarılır.
- Bu kuvvet pistonu ve biyel kolunu iter, krank mili döner
(motor gücü).
Piston
Silindir
Biyel Kolu
Krank Mili
M. Akif CEVİZ
Temel Motor parçaları
II. Bölüm, Motorlar
Supap mekanizması
- Emme ve egzoz supaplarını
açıp kapatmak için kullanılan
parçalar;
Kam mili, supaplar, supap
iticileri, külbütör manivelası,
supap iticisi.
M. Akif CEVİZ
Temel Motor parçaları
II. Bölüm, Motorlar
Emme ve Egzoz manifoldları,
- Manifoldlar akış kanallarıdır.
- Emme manifoldu hava-yakıt
karışımını silindirlere taşırken
egzoz manifoldu yanma
ürünlerini (egzoz gazları)
silindirlerden uzaklaştırırlar.
PLENUM
Runner
M. Akif CEVİZ
II. Bölüm, Motorlar
Temel Motor parçaları
Yağlama sistemleri
- Yağlama sistemi, yağlama
yağının hareketli sistemlere
ulaşmasını sağlar.
- Yağ, bir pompadan çıkarak
filtreden geçer ve istenen
yerlere transfer edilir.
Yağ filtresi
Yağ pompası
Yağ karteri
Yağ
Girişi
M. Akif CEVİZ
II. Bölüm, Motorlar
Temel Motor parçaları
Soğutma sistemi
- Su pompası ile soğutma suyu
sistemde dolaştırılır.
- Soğutma suyu blok ve kapak
içerisindeki kanallardan
geçirilir.
- Isıl enerji radyatörde soğutma
suyundan atmosfere aktarılır.
Soğutucu
doldurma
deposu
Isıtıcı
Isıtıcı çıkış
Radyatör
basınç kapağı
Termostat
Isıtıcı giriş
Radyatör üst
hortumu
Su pompası
Termostatik
fan
Radyatör alt
hortumu
Radyatör
M. Akif CEVİZ
Motorların sınıflandırılması
II. Bölüm, Motorlar
1- Piston hareket şekli
2- Çalışma prensibi
3- Termodinamik çevrim tipi
4- Karışım teşkili
5- Soğutma şekli
6- Yağlama şekli
7- Yakıt cinsi
8- Silindirlerin dizilişi
9- Yanma odaları
10- Silindirlerin doldurulması
11- Supap sistemi
M. Akif CEVİZ
1- Piston hareket şekline göre
a- ÖTELEME HAREKETİ
YAPAN PİSTONLU
MOTORLAR
II. Bölüm, Motorlar
b- DÖNER
PİSTONLU
MOTORLAR
(WANKEL MOTORU)
M. Akif CEVİZ
2. Çalışma prensiplerine göre
motorlar
II. Bölüm, Motorlar
a- Dört zaman prensibi: Dört piston stroğu veya iki krank devri
EMME
SIKIŞTIRMA
ANİMASYON
Benzin
YANMA
EGZOZ
veya
ANİMASYON
GENİŞLEME
Dizel
M. Akif CEVİZ
2. Çalışma prensiplerine göre
motorlar
II. Bölüm, Motorlar
b- İki zaman prensibi: iki piston stroğu veya bir krank devri
EMME
SIKIŞTIRMA
YANMA
EGZOZ
M. Akif CEVİZ
2. Çalışma prensiplerine göre
motorlar
ANİMASYON 1
II. Bölüm, Motorlar
ANİMASYON 2
M. Akif CEVİZ
3. Termodinamik çevrim tipine
göre
II. Bölüm, Motorlar
-Otto çevrimi: Benzinli motorlar
-Dizel çevrimi: Hava ile püskürtmeli dizel motorlar
-Karma çevrim: Mekanik enjeksiyonlu dizel motorlar
M. Akif CEVİZ
4. Karışım teşkiline göre
II. Bölüm, Motorlar
-Silindir dışında (harici) karışım:
Benzin motorlarında uygulanır. Karbüratörlü ve
enjeksiyonlu olmak üzere iki tipi vardır
-Silindir içinde (dahili) karışım:
Sıkıştırma sonuna doğru yakıt silindir içine
püskürtülür.
Son zamanlarda geliştirilen benzin ve tüm dizel
motorlarında kullanılır.
M. Akif CEVİZ
5. Soğutma şekline göre
II. Bölüm, Motorlar
Yüksek sıcaklıkta malzeme deformasyonunu
önlemek için uygulanır.
-Su soğutmalı: Su pompası yardımıyla su ceketlerinden
soğutma suyu geçirilerek yapılır.
-Hava soğutmalı: Kanatçıklar kullanılır.
-Soğutmasız (Adyabatik): Özel kaplanmış malzemeler
kullanılır.
Ancak vuruntu artırıcı özelliklerinden dolayı
seri üretim yapılamamıştır
M. Akif CEVİZ
6. Yağlama şekline göre
II. Bölüm, Motorlar
-Yakıta yağ karıştırılarak: İki zamanlı 1/20 oranında
-Çarpmalı yağlama
-Cebri pompalı yağlama
M. Akif CEVİZ
7. Yakıt cinsine göre
II. Bölüm, Motorlar
-Katı yakıtlı: Toz kömür motorları
-Sıvı yakıtlı: Benzin, Dizel, Alkol
-Gaz yakıtlı: LPG, CNG, Hidrojen
M. Akif CEVİZ
8. Silindirlerin dizilişine göre
II. Bölüm, Motorlar
-Sıra tipi
-V tipi
-W tipi
-X tipi
-Yıldız tipi
-Kafes tipi
-Boksör tipi …
-V tipi
-Sıra tipi
M. Akif CEVİZ
8. Silindirlerin dizilişine göre
II. Bölüm, Motorlar
M. Akif CEVİZ
8. Silindirlerin dizilişine göre
Boksör tipi
II. Bölüm, Motorlar
Yıldız tipi 1
Yıldız tipi 2
M. Akif CEVİZ
II. Bölüm, Motorlar
9. Yanma Odalarına Göre
-Direkt yanma odalı
-Bölünmüş yanma odalı
Tek sprey DI
Dört sprey DI
MAN DI
Ricardo IDI
ön
ana
yanma yanma
odası
odası
M. Akif CEVİZ
9. Yanma Odalarına Göre
II. Bölüm, Motorlar
Direkt Yanma Odalarının Avantajları
1. Yüksek Performans sağlarlar
2. Isı transferi yüzeyi daha az olduğundan ısıl kayıplar daha azdır
3. Silindir yapıları basit dolayısıyla imali ucuzdur.
4. İlk çalışmaları (soğukta çalışma) daha kolaydır.
Bölünmüş Yanma Odalarının Avantajları
1. Düşük ses emisyonu seviyesi
2. Düşük HC ve NOx emisyonu
M. Akif CEVİZ
10. Silindirlerin Doldurulmasına
Göre
II. Bölüm, Motorlar
-Tabii emişli motorlar
-Aşırı doldurmalı motorlar
- Mekanik aşırı doldurmalı
- Turbo aşırı doldurmalı
M. Akif CEVİZ
II. Bölüm, Motorlar
11. Supap sistemlerine göre
- Statik supap zamanlamalı motorlar
- Değişken supap zamanlamalı motorlar
vvt-i animasyon
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Elektronik Kontrol Ünitesi veya ECU
• Motora bağlı küçük bir bilgisayar
• Sensörlerden gelen veriler sayesinde motor çalışma
parametrelerinin elde edilmesi
• Kelebek kontrolü, ateşleme, yakıt enjeksiyon ve güç
kontrolü
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
• ECU sayesinde motor devir sayısı ve yüke bağlı olarak yakıt
püskürtme miktarını belirlemektedir.
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
• Motor devrini ölçer
• İndüktif sensör ve dişli
volan sayesinde ölçüm
yapılır
• Sensör manyetik alan
değişikliklerini pulslara
dönüştürür.
• Bu sayede ECU hem
devir sayısını hem de
krank pozisyonunu
belirler.
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Kelebek sensörü
•
•
Motor yükünü ölçer
İki tipi vardır:
1) Elektronik ivmelenme sensörü
– Pedala gelen kuvveti ölçer ve kelebeği açar
2) Direk bağlantı
– Pedal ve kelebek arası bağlantıyı
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Hava debi sensörü
• Hot wire metodunu
kullanır
• Sıcak tel ventüri
kesitindedir ve üzerinden
akan hava telin sıcaklığını
düşürür.
• Akım şiddeti ayarlanarak
sıcaklık sabitlenmeye
çalışılır
• ECU voltaj düşümünü
debi bilgisine dönüştürür
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Lambda Sensörü (Oksijen Sensörü)
• Motor yönetiminde en önemli elemanlardan biridir.
• Yakıt sevki ve emisyon kontrolünde çok önemlidir.
• Egzoz gazları içindeki oksijen miktarı hava yakıt oranının
doğrudan belirlenmesini sağlar
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Oksijen Sensörü- Nasıl çalışır?
•
•
•
•
•
İki elektrottan oluşur, biri
havaya diğeri egzoz gazlarına
temas eder.
Oksijenin kısmi basıncındaki
fark bir voltaj oluşmasını
sağlar
ECU ne kadar yakıt
püskürtüldüğünü belirler
Zengin karışım az miktarda
oksijen üretir
Fakir karışım fazla miktarda
oksijen üretir
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Sıcaklık Sensörü
• Sıcaklık termistör olarak
bilinen sensörlerle ölçülür
• Termistör yarı iletken
malzemedir ve bu
malzemenin elektriksel
direnci sıcaklıkla değişir
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Basınç sensörü
• Emme basıncı ile çevre
basıncının ölçülmesini
sağlar
• Yarı iletken silikon
diyaframlar iki odayı ayırır
• Basınç değişimi diyaframı
esnetir
• Diyafram esnediğinde
malzemenin direnci
değişir
• ECU voltaj değişimini
algılar
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
Vuruntu sensörü
• Vuruntu oluştuğunda
(silindir titreşimleri)
sensör ECU’ya uyarı
bilgisi gönderir
• Vuruntu sensörleri
piezoelectrik
kristaltallerdir
• Kristal fiziksel gerilme
etkisinde elektrik
sinyali üretirler
• ECU ateşleme
avansını kontrol eder
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
GDI Direkt Silindir İçi Yakıt
Püskürtme Yöntemi
Dahili
karışım
yönteminin
kullanıldığı bu tür sistemlerde
yakıt, elektromagnetik yakıt
enjektörleri ile her bir silindire
ayrı ayrı gönderilmekte ve
karışım
silindir
içinde
oluşturulmaktadır.
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri
(Benzin)
II. Bölüm, Motorlar
M. Akif CEVİZ
Silindir içi benzin püskürtme
sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
Amaç: Yakıt ekonomisi ve performans artışı
Sıkıştırma Oranı 12-15
Yöntem: Üç farklı çalışma modu
1- Ultra fakir yanma (Stratified):
- Normal çalışma ve düşük ivmelenme şartlarında
- Yakıt sıkıştırma stroğunun sonuna doğru buji önüne püskürtülür
- Diğer bölgelerde hava vardır
- Toplamda hava-yakıt karışımı çok fakirdir
2- Stokiyometrik yanma:
- Ortalama yük şartlarında
- Yakıt emme stroğu esnasında püskürtülür
- Hava yakıt karışımı stokiyometrik şartlardadır
- Emisyon seviyesi katalitik konvertörle düşürülür
3- Tam güç modu (Homojen):
- Maksimum yük şartlarında
- Yakıt emme stroğu esnasında püskürtülür
- Hava yakıt karışımı stokiyometrik oranın üzerindedir (zengin), doğrudan silindir
içine enjeksiyon sayesinde volumetrik verim artar, ayrıca gaz kelebeği yoktur
- Yeni nesil bazı motorlarda (HCCI) yanma buji ile değil de kendiliğinden tutuşma
ile sağlanır. Bunun için sıkıştırma oranı yüksek tutulur. Bu sayede termal verim de
artırılmış olur. Çevrim Otto çevrimine yaklaşmış olur.
M. Akif CEVİZ
II. Bölüm, Motorlar
Ateşleme Sistemleri
Ateşleme Sistemleri
Benzin motorlarında silindirlere alınan yakıt/hava karışımının
tutuşturulmasını elektriksel olarak sağlayan sistemler ateşleme
sistemleri olarak adlandırılır.
Sistemden beklenenler:
Devir sayısı Haritası
1- Ateşleme enerjisinin sağlanması
2- Ateşleme noktasının (avansının) ayarlanması
Yük Haritası
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
Buji
Ateşlemeyi sağlayan kıvılcım sıçramasına zemin
teşkil eden elektrotları bünyesinde bulunduran
elemandır.
Buji yüzeylerinin okunması
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
1- Klasik bobinli ateşleme (1934-1986)
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
2- Transistörlü ateşleme (1965-1993)
II. Bölüm, Motorlar
Ateşleme sistemi
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
Elektronik ateşleme sistemleri
3- Elektronik Ateşleme (1983-1998)
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
4- Distribütörsüz ateşleme (1983-)
- Yüksek voltaj dağıtımı da elektronik kontrollüdür
- Hiçbir mekanik parça yoktur
M. Akif CEVİZ
Ateşleme Sistemleri
II. Bölüm, Motorlar
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel)
II. Bölüm, Motorlar
1- Hava debisi sensörü
2- ECU
3- Yüksek basınç pompası
4- Enjektörler
5- Rail
6- Krank mili devir sayısı
sensörü
7- Soğutucu sıcaklık
sensörü
8- Pedal sensörü
Common Rail Yakıt Enjeksiyon Sistemi:
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel)
II. Bölüm, Motorlar
1- Ana mil
2- Eksantrik mil
3-Pompa elemanı
4- Giriş valfi
5- Çıkış valfi
6-Giriş
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel)
II. Bölüm, Motorlar
1- Yüksek basınç manifoldu (Rail)
2-Yüksek basınç pompasından giriş
3-Rail basnç sensörü
4- Yakıt tankına dönüş
5- Enjektör hattı
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel)
II. Bölüm, Motorlar
A- Enjektör kapalı
B- Enjektör açık
1- Yakıt geri dönüşü
2- Elektrik bağlantısı
3- Tetikleyici eleman (selenoid valf)
4- Rail’den yüksek basınçlı yakıt girişi
5- Valf bilyesi
6- Sızdırma orifisi
7- Besleme orifisi
8- Valf kontrol odası
9- Valf kontrol pistonu (plunger)
10- İğneye giden yakıt yolu
11- Enjektör iğnesi
M. Akif CEVİZ
Yakıt Püskürtme Sistemleri (Dizel)
II. Bölüm, Motorlar
Yeni Nesil Piezo elektrik Enjektörler
- 0.0001 saniye mertebesinde enjeksiyon süresi
- Düşük enjeksiyon enerjisi
- Düşük ses emisyonu seviyesi
- Düşük egzoz emisyonu
- Yüksek performans
- Kullanım kolaylığı
Direkt enjeksiyonlu Benzin ve Dizel motorlar için
M. Akif CEVİZ