İçten Yanmalı Motor Nedir ?

İçten Yanmalı Motor Tarihçesi

İçten yanmalı motor tarih sahnesine çıkışı uzun çalışmalar ve dönem insanlarının büyük emek ve çalışmaları neticesinde olmuştur. Endüstriyel devrim ile birlikte buhar gücü ile çalışan motorlar üretilmeye başlanmıştır. James Watt tarafından dizayn edilen ve ilk üretimi yapılan bu motorlar sanayi devriminin büyük yol katetmesine ve bugünkü motor teknolojisine ulaşılmasında büyük rol oynamıştır.

Watt ile ilgili ayrıntılı bilgi için aşağıdaki wikipedia bağlantısını inceleyebilirsiniz.

http://www.wikizero.biz/index.php?q=aHR0cHM6Ly9lbi53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvV2F0dF9zdGVhbV9lbmdpbmU

Buhar gücünün makinalarda devreye girmesi, bir çok fabrika için büyük bir nimet kabul edilmişti. Çünkü insan gücü artık yerini yavaş yavaş motorların gücüne devretmeye başlayacaktı. Ayrıca ulaşım için o dönemki lokomotifler buhar gücü ile çalışmaktaydı.

Buhar Treni

İçten yanmalı motor, ilk olarak 1807 yılında Fransa’da test edilmeye başlanmıştır. Ancak icat edilmesi 1860 yılında Etienne Lenoir  tarafından yapılmıştır.

Otomobillerde Kullanılmaya Başlanması

Ticari olarak içten yanmalı motorların ilk olarak otomobillerde kullanılması Karl Benz tarafından yapılmıştır.

Karl Benz

Dünya’da benzinle çalışan ilk arabayı yapan Karl Benz, alman bir makine mühendisidir.  Ürettiği ilk motor, 4 zamanlı otto çevrimine göre çalışan bir içten yanmalı motor tipidir. Günümüzde benzinli araçlarda kullanılan motorlar çok daha verimli, hafif ve güçlü olsa da, temel mantık halen aynıdır.

Üretilen İlk Otomobil

Karl Benz Tarafından Üretilen İlk Otomobil

Çok kısa bir zaman dilimi içerisinde benzinli araçlar, hem imalatçıların hem de tüketicilerin büyük beğenisini kazandı. İlk zamanlarda, motorların zor çalıştırılması, sesli ve pis olmaları gelişmenin önünü kesemedi.


Manuel İlk Hareketin Verilmesi

İlk otomobillerde birçoğumuzun televizyonlardan aşina olduğu manuel çalıştırma prensibi geçerliydi. O dönemler araçlarda akü bulunmadığı ve motora ilk hareketin mecburen kas gücü ile verildiği zor dönemlerdi.

Charles Kettering, elektrik gücü ile motora ilk hareketin verileceği sistemi geliştirdi. Böylece araçlarda marş motoru geliştirilmiş oldu. Kas gücü yerini elektrik enerjisine bıraktı.

İçten Yanmalı Motor ve Metanol

1900’lü yılların başında motorlarda benzin yerine metanol kullanımı yaygındı. Ancak; Fransa ve Almanya’da dönem hükümetlerinin metanol üretimine ek vergi koymaları nedeniyle yakıt sistemleri benzine dönmeye başladı ve metanol kullanımı bitti.

Günümüzde de benzin, en geçerli yakıt olarak görülmektedir. Ancak o dönemde, yakıt tanklarının sağlam olmaması, insanların bilinçsiz olması nedeniyle benzin sızıntıları, patlamalar ve yangınlar oluşmaktaydı. Fakat; dönemin teknolojisi için daha iyi bir alternatif ne yazık ki yoktu.

4 Zamanlı içten yanmalı motor

Günümüzde her ne kadar elektrikli araçların yoğunluğu artsa da halen araçlarda içten yanmalı motor kullanımı çok baskındır. 4 zamanlı motorlarda zamanlamalar aşağıdaki gibi sıralanmaktadır;

Emme Zamanı
Sıkıştırma Zamanı
Yanma Zamanı
Egzoz Zamanı


içten yanmalı motor

4 Zamanlı içten yanmalı motor

içten yanmalı motor içinde silindirlerin bağlı olduğu pistonlar vardır. Bu pistonlar krank miline bağlıdır. Krank mili döndükçe pistonlar da yukarı aşağı hareket eder. Bu hareket çeşitli bağlantı elemanları ile tekerleklere iletilerek aracın hareket etmesi sağlanır.

Emme Zamanı

Piston hareketiyle birlikte emme subapları açılarak, silindir içerisine benzin ve hava karışımı emilir. Bu hareketle birlikte benzin ve hava silindir içine girmiş olur.

Sıkıştırma Zamanı


Silindir içerisine emilen benzin ve hava karışımı, pistonun yukarı hareketiyle birlikte silindir içerisinde sıkışmaya başlar. Silindir içerisinde sıkışan hava ve benzin karışımının sıcaklığı ve basıncı artar. Ancak benzinli motorlarda sadece sıkıştırma, benzinin parlamasına yol açmamaktadır. Ekstra bir kıvılcım gerekmektedir. Bu da bir sonraki adımda gerçekleşecektir.

Yanma Zamanı

Sıkıştırma zamanından sonra, benzin ve hava karışımının sıcaklığı ve basıncı o kadar artar ki, patlaması için tek bir kıvılcım yeterli olacaktır. Benzinli motorlarda bu kısımda bujiler devreye girer. Pistonlar yukarı çıktığında bujiler ateşlenir ve patlama olur. Bu evreye yanma evresi denir. Patlamanın etkisiyle piston ve silindir aşağı iner ve krank milini döndürür. Böylece patlamanın etkisi ile krank miline hareket verilmiş olur.

Egzoz Zamanı

Yanma evresinden sonra, piston tekrar yukarı çıkar ve egzoz sübapları açılır. Yanma aşamasında oluşan gazlar bu zamanda egzoz manifoldundan dışarı çıkarılır. Egzoz manifoldundan dışarı çıkan gazlar, günümüzde egzoz sistemleri içerisinden geçer ve egzozdan atmosfere atılır. Motor içerisinde oluşan zararlı yanma gazları egzoz sisteminden geçerken genellikle katalitik konvertör denilen bir sistemin içerisinden geçer ve doğaya karışmadan önce zararlı bileşenlerinden bir nebze de olsa arındırılır.

içten yanmalı motor kesiti

içten yanmalı motor

içten yanmalı motor

Yukarıdaki ayrıntılı şekil incelenmiş olur ise, anlatılanlar daha iyi anlaşılmış olacaktır. A’da gözüken kam mili denilen parçalar subapların açılıp kapanmasını sağlamaktadır. E tarafındaki subabın açılması ile yakıt ve hava girişi sağlanır. F tarafındaki subabın açılması sonucunda da yanma olayında oluşan gazların egzoz zamanında egzoz sistemine verilmesi sağlanmaktadır.

Şekilde – D – harfi ile gözüken kısım bujidir ve yanma olayını sağlar.

Buji

Bujinin en ucundaki kısım gerekli zamanlarda kıvılcım atarak patlama sağlar. Bu patlama motorun hareketini verir. Bujilerin arıza yapması motorun sarsıntılı bir biçimde çalışmasına neden olur.

H ile gösterilen parça pistondur. Silindirlerin içerisinde yukarı – aşağı hareketini yaparak 4 zamanlı çalışır ve yukarıda bahsedilen bütün işlem basamaklarının oluşmasını sağlar. Silindir hacmi ne kadar büyük olursa, piston da o derecede büyük olacaktır. Bu da daha fazla yakıt ve hava girişi demektir. Daha çok yakıt da daha fazla güç elde etmek ancak; daha fazla yakıt sarfiyatı anlamına gelir.

Antifriz

I ile gösterilen parça motor bloğu içerisinde bulunan boşluklardır. Silindir içerisinde pistonun hareket etmesinden dolayı fizik kurallarının doğası gereği bir ısınma meydana gelecektir. Bu ısınma motor verimini düşürür ve parçaların kullanım ömrünü azaltır. Bu nedenle soğutma suyu motor bloğu içerisinde gezinmelidir.

Soğuk havalarda motor bloğu içerisinde bulunan su donup motor bloğunu çatlatabilir. Bu nedenle araçlar fabrikadan çıkarken soğutma suyuna antifriz eklemektedir. Eklenen antifriz suyun donma sıcaklığını düşürerek, soğuk havalarda suyun donarak motora zarar vermesini engeller.

Antifriz Eklenmesi

4 zamanlı içten yanmalı motorun çalışma prensibi ile ilgili video aşağıdadır.

İki zamanlı içten yanmalı motor

Bazı küçük motosikletlerde kullanılırlar. Bu motor tiplerinde silindirlerde bulunan yakıt ve egzoz delikleri bulunur.

Silindirin hareketi esnasında silindir içerisine hava ve benzin karışımı gelir. Bu tip motorlarda da buji vardır ve dört zamanlı içten yanmalı motor lardaki gibi, bujiden çıkan ateşleme ile, karışım patlatılır. Ateşlemenin sonucunda genleşen hava, silindirleri aşağı iter. Silindirler aşağı inerken egzoz gazları dışarı çıkar. Kartere dolan temiz hava ve benzin karışımı tekrar silindire dolar. Silindirler yükselirken karışım tekrar sıkıştırılır. Bu şekilde çevrim gerçekleşir.

2 zamanlı ve 4 zamanlı motorların karşılaştırılması ile ilgili video için aşağıdaki bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

içten yanmalı motor ve Yağlama

İçten yanmalı motor lar sürtünen hareketli parçaların birbirlerini aşındırması nedeniyle yağlanmalıdır.  Yağın vizkozitesi optimum çalışma için çok önemlidir. Kullanılan yağ, yüksek sıcaklıklarda özelliğini yitirmemelidir. Motorlarda yağ sistemi bir devir şeklinde sirkülasyon halindedir. Motorun içerisine pompa aracılığıyla karterden çekilen yağ, parçaların arasına verilir. Parçalar arasında dolaşan yağ, süzülür ve karterde yeniden depolanır. Sonra tekrardan karterden çekilerek motor içerisine geri verilir.

içten yanmalı motorların yavaşlatılmış hali ile nasıl çalıştığını anlatan çok başarılı bir video için aşağıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

İki Zamanlı içten yanmalı Motor Avantaj ve Dezavantajları

iki zamanlı olanları, dört zamanlı içten yanmalı motorlara göre daha basit ve daha az maliyetli olarak imal edilirler ve daha güçlüdürler. Ancak; benzin tüketimleri daha fazladır. Bu nedenle tercih edilmezler.

Silindir Dizilim Şekilleri

Sıralı Tip İçten Yanmalı Motor

Günümüzde araçlarda kullanılan en popüler motor biçimidir. Düz bir krank mili üzerine yerleşen piston ve silindirlerden oluşur. Hem dizel hem de benzinli içten yanmalı motorlarda tercih edilir. Genelde 6 silindire kadar tercih edilirler. Hatta 6 silindir olduktan sonra, V – tipi motorlara geçiş yapılır. Bunun nedeni, silindir adedi artarsa, motorun dengesinin bozulacağıdır. V tipi motorlarda silindir ve pistonlar karşılıklı V şeklinde dizilirler.

içten yanmalı motor

Sıralı Düz Tip Motorlar

V Tipi Motorlar

Bu tip motorlar genellikle yüksek performans istenen motor tiplerinde kullanılır. Fazla silindir kullanıldığında yerden istifade etmek için silindir ve pistonlar karşılıklı ve bir açı ile dizilirler. V6 – V8 – V12 gibi tipler mevcuttur. Burada amaç, yüksek güç, devir sağlarken, motorun kapladığı alanı azaltmaktır.

 Yıldız Tipi içten yanmalı motor

Radyal tip içten yanmalı motor da denilen bu tip motorda, silindirler bir merkez etrafına belirli açılarla dizilirler. Aşağıdaki fotoğrafta da görüleceği üzere şekli yıldıza benzediği için bu ismi almıştır.

Bu tip motorlar yüksek beygir istenen yerlerde, örneğin uçaklarda ya da  deniz taşıtlarında kullanılır.

içten yanmalı motor

W Tipi Motorlar

W tip motorlar, iki adet V tipi motorun birleştirilmesi ile oluşmuştur. Yüksek beygir, yüksek tork istenen araçlarda kullanılır. Yüksek silindir adedi ile imal edilirler. Genellikle Volkswagen grubu bu motoru yüksek performans istenen modellerinde kullanmaktadır. Bugatti Veyron, bu tip bir motorun kullanıldığı bir otomobildir. İki adet V 8 motorun karşılıklı olarak birleştirilmesi neticesinde W 16 kodlu bir motor imal edilmiştir ve uygun şartlar ve devirde bu makineden 1000 HP güç elde edilmiştir.

içten yanmalı motor

Bugatti Veyron’da kullanılan W16 motorun örneği aşağıda görülebilir.

Bugatti Veyron Motor Bloğu

Yabancı kaynaklara aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

https://carfromjapan.com/article/car-maintenance/types-car-engines-everything-wanted-know/

Dıştan Yanmalı Motorlar ile Farkı Nedir ?

İçten yanmalı motor ile dıştan yanmalı motor arasındaki farkların temelinde, eğer yanma hadisesi ile silindir hareketleri aynı yerde meydana geliyor ise, bunlara içten yanmalı motor denilmektedir. Günümüz otomotiv endüstrisinde içten yanmalı motor kullanılmaktadır. Son yıllarda artan elektrikli otomobiller tamamen farklı bir prensibe göre çalışmasına rağmen halen sektördeki baskınlığını sürdürmektedir.

Dıştan yanmalı motorlarda ise, yanma olayı ile silindirlerin hareketleri başka yerlerde oluşmaktadır. Kısaca özetlemek gerekirse, eski buharlı trenlerde, yanma olayı bir kazanda meydan gelmekte ve oluşan buhar başka bir yerde depolanmaktaydı. Buharın depolanma amacı, yine buharın meydana getirdiği basınç ile silindirlerin harekete geçirilmesidir. Yani silindirler ile buharın depolandığı kazan ve yanma kazanı farklı yerlerde bulunmaktaydı.

içten yanmalı motor ve dıştan yanmalı motorlar arasındaki farkı anlatan bir makale için aşağıdaki bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

https://www.quora.com/What-is-the-difference-between-an-internal-and-external-combustion-engine

Atmosferik ve Turbo Motorların Farkları Nelerdir ?

Atmosferik basınç ile çalışan motorlar genellikle benzinli motorlardır. Burada, yanma odasına çekilen hava, pistonun vakumu ile meydana gelmektedir. Yanma hadisesinin gerçekleşeceği yere giren hava miktarı atmosfer basıncının genellikle sabit olmasından dolayı bellidir ve çok yüksek güçler elde edebilmek için silindir hacminin büyütülmesi gerekmektedir.

Turbo motorlarda ise, yanma odasına çekilen hava miktarı turbo denilen bir parça yardımıyla arttırılmaktadır.

turbo

Yukarıda fotoğrafını gördüğünüz parça turbo’dur. İçerisinde dönen bir pervane yardımıyla hava içeriye çok daha yüksek bir basınç ve hızla çekilir. Motor, silindir içerisinde bulunan yanma odasına daha fazla hava çekilmesiyle birlikte yanma daha büyük basınçlar ve kuvvetlerle sonuçlanacaktır. Bu şekilde elde edilen fazla güç, motorun beygirini arttıracaktır. Günümüzde turbo benzinli araçlarda kullanılmasına rağmen, en çok dizel araçlarda kullanılmaktadır. Bunun başlıca nedeni, dizel motorlar yapıları gereği torku çok yüksek olmasına rağmen beygir enerjisini fazla verememektedir. Bu nedenle dizel motorlara turbo takviyesi yapılarak, atmosferik benzinli araçlardan elde edilen beygirlere ulaşılmaktadır. Aksi takdirde dizel motorlar, günümüz teknolojisinde araçlarda kullanılamaz idi.

Dizel Motorlar Neden Benzinli Motorlara Göre Daha Seslidir ?

Dizel Motor

Hepimizin bildiği gibi, araçlarda dizel motorların kullanımı yaygınlaştı. Bunun temel nedeni yakıt tüketiminin düşük olması ve nispeten benzine göre fiyatının ucuz olması. Gerçi şu an ülkemizde fiyat yönünden pek bir avantajı kalmamış olsa bile, dizel araçların tüketimlerinin düşük olması bir gerçektir.

Dizel araçlardaki çalışma prensibi benzinli araçlardan farklıdır. Yazımızın öncesinde de bahsettiğimiz üzere, benzinli araçlarda ” Buji ” denilen ve silindirlerde ateşlemeye yarayan bir parça mevcuttur. Sıkıştırma esnasında bujiler belirli aralıklar kıvılcım çıkartarak, sıkıştırılmış hava ile benzin karışımını patlatırlar. Patlamanın etkisiyle silindir aşağı doğru iner. Bu hadisenin devamı da dairesel harekete dönüştürülerek elde edilen güç şanzıman ve tekerleklere iletilir.

Dizel araçlarda ise, buji yoktur. Buji yerine, yüksek basınç ile sıkıştırma durumu vardır. Yani dizel araçlarda kullanılan mazot ile hava karışımı benzinli araçlardakine göre çok yüksek basınçlarda sıkıştırılır. Sıkıştırma belli bir noktadan sonra o kadar yüksek basınçlara çıkar ki aynı benzinli araçlarda olduğu gibi patlama meydana gelir ve hareket enerjisi oluşmuş olur. Basıncın çok yüksek olmasından dolayı da dizel araçlardaki ses, benzinli araçlara göre daha yüksek olmaktadır.

Benzinli araçlarda kullanılan oksijen sensörü ile ilgili yazımız için aşağıdaki bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

https://www.metalurjimalzeme.net/oksijen-sensoru-nedir/

İçten Yanmalı Motor ve Yakıt Ekonomisi

Yakıt Ekonomisi

İçten yanmalı motorların otomobillerde kullanılması ve dolayısı ile aile ekonomisine ek bir gider kalemi haline gelmesi neticesinde üreticiler yakıt ekonomisi hususunu dikkate almaya başladılar.

İlk üretilen araçlarda, Amerika ile Avrupa arasında büyük farklar vardı. Bunun temel nedeni, Avrupa’da yolların daha dar ve kıvrımlı olması, Amerika’da o dönemde de petrolün ucuz olmasıydı. Bu nedenle Avrupalı üreticiler Amerikan rakiplerinin tersine, daha küçük hacimli ve verimli motorlar üretmek için işe koyuldular.

Günümüzde de Amerika’da halen büyük hacimli V8 – V12 motorlar kullanılırken, Avrupa’da 1.0 hacimli 3 silindirli motorlara geçilmiştir. Bu işlem büyük bir Ar-Ge yatırımı ile gerçekleştirilmiştir. Çünkü fizik kanunları gereği silindir hacmi küçüldükçe motordan elde edilen güç de benzer oranda azalacaktır. Ancak Avrupalı üreticiler aşağıda listelenen konularda iyileştirmeler yaparak düşük hacimli sistemlerden yüksek beygir gücü almayı başarmışlardır.

  • Turbo kullanımı
  • Hem motorun hem de aracın ağırlık azaltılması
  • Motor iç yüzeyinde yüzey pürüzlülük değerlerinin düşürülmesi
  • Egzoz sistemlerinin iyileştirilmesi
  • Elektronik sistemlerin ateşleme ve benzin pompalama zamanlamalarını optimize etmeye başlaması
  • Karbüratör kullanımının bitmesi.

Lazer Kaynak ile ilgili yazımız için aşağıdaki bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

https://www.metalurjimalzeme.net/lazer-kaynak/