Otomobilin parçaları ve çalışma şekilleri

Benzin motorları günümüzde en çok kullanılan motor tipi olup, %20’lik verimi aşamasa da halen kullanılmaya devam edilmektedir. Artık elektrik motorlarına yönelinmesini savunsam da petrol bitmediği sürece içten yanmalı motorlar da tarih olmayacaktır. Tabi hidrojen kullanan otomobiller de aynı tip içten yanmalı motor kullanmakta fakat yapıları biraz daha farklıdır.

1876 yılında Alman mühendis Nikolaus Otto tarafından bulunan benzin motorları o dönemlerdeki %3-5’lik verimden bugün en iyi bir Ferrari motorunda %20’lere kadar çıkartılmıştır fakat yine de yakıtın oluşturduğu kuvvetin yaklaşık %10’u aktarma organalarına(arkadan itişli bir otomobil için), %5’i pistonların ataletine, %5’i sürtünmeye ve %60 kadarı da ısı olarak dışarı atılıp tamamen boşa harcanmaktadır. Yani tekerleklere iletilebilen verimli güç ancak harcanan yakıtın oluşturduğu enerjinin %20’si kadar olabilmektedir.

Benzin motorlarını yeterince kötüledikten sonra, biraz da çalışma sistemine bakacak olursak; en çok kullanılan motor tipi olarak enjeksiyonlu motorları görmekteyiz. Enjeksiyonlu motorlar karböratörlü motorlara nazaran daha homojen bir yakıt + hava karışımı gerçekleştirebildiğinden tercih edilmektedir. Günümüz benzinli motorlarında tümüyle enjeksiyon sistemine geçilmiştir.Benzinli bir motorun çalışmasını en basit haliyle şöyle ifade edebiliriz; motorun emme kanalına dışarıdan alınan temiz hava, yine emme kanalının bitiminde bulunan enjeksiyon ucundan yakıtın püskürtülmesiyle silindir içerisine yakıt + hava karışımı olarak alınır. Silindirde yanmanın gerçekleştiği ve yanma odası olarak adlandırılan pistonun silindirin en üst kısmındaki alanında homojene yakın bir hava + yakıt karışımı sıkıştırılarak buji ile ateşlenir. Ateşlemenin etkisiyle hızla genişleyen silindir hacmi ve buna bağlı olarak pistonun aşağıya itilmesi, pistona bağlı olan krank-biyel mekanizmasını harekete geçirir. Biyel, piston kolu demektir.

Krank ise, aracın hareketi için gerekli momentumu sağlayan bir mildir. Pistona bağlı biyel mekanizması, pistondan aldığı doğrusal hareketi krank mili üzerine dairesel harekete çevirerek iletir. Krank mili de şanzımana bağlı olup, tekerleklere giden gücün ayarlanması sağlanır.Yanda görülmekte olan dört zamanlı bir motorun çalışma safhalarıdır. Bunlar;

-

Temiz hava + benzin karışımı üstte sol taraftaki emme kanalındaki sübapın açılmasıyla ve pistonun aşağıya doğru hareketinden oluşan vakum etkisiyle silindir içerisine alınıyor.

Silindir içerisine alınan hava + yakıt karışımı pistonun yukarı hareketiyle sıkıştırılarak hen sıcaklığı hem de basıncı yükseltilip çok ufak bir hacme hapsediliyor. Bu esnada her iki sübap ta tam kapalı konumda olup, yalıtım sağlanmaktadır.

Sıkıştırılan benzin + hava karışımı sübapların tam ortasında yer alan buji(kıvılcım üreten eleman) ile ateşlenerek yanma gerçekleşir. Aracın hareketini sağlayan güç bu anda üretilir.

Yanma sonrasında piston yukarı geri gelirken, yanmış artık gazlar üst sağ tarafta yer alan egsoz sübabının açılmasıyla dışarıya atılır. Ardından pistonun aşağıya tekrar gelmesi esnasında 1. çevrim yani emme safhası tekrar başlar.
Motorun sarsıntı yapmaması için dikkat edilen en önemli faktör silindir sayısıdır. Örneğin V-tipi bir motorda 5 silindir uygulamaya kalkarsanız, bir tarafta iki diğer tarafta üç silindir bulunmak zorunda olacağından inanılmaz bir titreşim oluşur ve motor çalışamaz.

Sıra tipi silindirleri olan bu motorlar genellikle önden çekişli ekonomi sınıfı araçlarda kullanılır. Dört silindirli olan bu motor tipinin kullanımı çok yaygındır. Fazla yer kaplamaz, buna karşılık istenilen gücü fazlasıyla karşılayabilir.

V tipi olarak bilinen bu motorlar ise birbirine genellikle 90 derece ile konumlandırılmış simetrik ve aynı sayıdaki silindirlerden oluşur. Örneğin yukarıda bir V6 motorunu görmektesiniz. karşılıklı üçer silindir bulunan bu motor yüksek güç üretmesi için tasarlanmış spor veya yarış otomobillerinde yaygın olarak kullanılır. V8, V12 ve V16 şeklinde daha güçlü versiyonları da vardır. Bu motorlar sıra tipli motorlardan çok daha sarsıntısız ve pürüzsüz çalışırlar. Çünkü pistonların hareketiyle oluşan merkezkaç ve atalet kuvvetleri karşılıklı olarak birbirlerini sönümler. Çekişin yani torkun güçlü ve sürekli olduğu bu tip motorlar yakıt ekonomisi yönünden sınıfta kalırlar. Bu nedenle günümüzde kullanım alanı azdır.

Silindirlerin yatay olarak konumlandırıldığı bu tip motorların kullanım alanı azdır. Sadece birkaç marjinal otomobil firması tarafından(örneğin Subaru) kullanılır. Bu motorların şu avantajı vardır; dikey duran silindirler içerisinde piston hareket ederken pistonun kendi ağırlığından kaynaklanan büyük bir atalet kuvveti oluşur. Pistonlar yatay olduğunda yerçekimi etkisi altında oluşan piston ağırlıkları motora değil silindir yüzeylerine biner. Bu da oluşan ataleti azalttığı gibi pistonun ağırlığı neredeyse yokmuş gibi çalışarak daha yüksek devirle ve rahat hareket ettirilmesi sağlanır.

Dizel Motor nedir? Nasıl çalışır?

Benzin yani Otto motorundan 16 yıl sonra, 1892 yılında Alman mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuştur. Benzinli motorlarla temelde birçok özelliği aynıdır.

Tek farkı piston içerisinde sıkıştırılanın yakıt + hava karışımı değil sadece hava olmasıdır. Sıkıştırılan hava belirli bir basınç ve sıçaklığa ulaştığında yüksek basınçlı enjektörden yakıt püskürtülür ve sıkışan sıcak havanın içerisinde yakıtın patlaması ile piston aşağı doğru itilir. Benzin motoruyla olan temel fark budur fakat bunun avantajları ve dezavantajları vardır. Dizel motorunun en büyük avantajı, yanmanın hava içerisine enjekte edilen yakıt ile sağlanması sonucunda daha kusursuz gerçekleşmesi ve buna bağlı olarak daha verimli olmasıdır.

Benzin motorlarının %20 seviyesinde olan motor verimlerinden bahsetmiştik, dizel motorlarda ise bu verim %40’ın üzerindedir. Bu sayede dizel motorla benzinli motora göre aynı miktar yakıtla daha fazla yol katedilebilir. Yanma kuvvetli gerçekleştiğinden çekiş yani tork daha fazladır ve ara hızlanmaları daha iyi gerçekleştirirler fakat fazla devir yapamadıklarından çabuk kesilirler. Fazla devir yapamamalarının sebebi, dizel motorlarının daha kuvvetli bir motor bloğuna ve yine daha dayanıklı piston ve silindirlerden oluşmasındandır. Daha dayanıklı malzeme daha ağır metal anlamına geldiğinden pistonları 4000 devirden daha hızlı çevirmeleri pek mümkün değildir.

Benzinli motorları ise, 6000 devire rahatlıkla çıkabilirler. Dizel motorlarındaki yüksek basınçlı yanma olayı neticesinde daha kaliteli malzemelerden üretilen motor parçaları motorun maliyetini de arttırmaktadır. Bunun yanında bakım sıklığı ve bir arıza durumunda daha ciddi sorunların oluşması da dezavantajlarındandır.

Sonuçta dizel motorlar sağladıkları iyi yanma ve güçlü çekiş ile kamyon ve otobüs gibi fazla güç değil çekiş gereken alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Benzin motorları ise, daha fazla güç istenen binek otomobiller ve jipler gibi küçük araçlarda tercih edilmektedir.

Wankel Motoru nedir? Nasıl çalışır?

Wankel motoru 1954 yılında Alman mühendisi Felix Wankel tarafından geliştirilmiş bir motordur. Motor 1957 yılında ilk defa Almanya Neckarsulm’daki NSU firması standına getirildi. İlk kez 1963 yılında NSU Spider marka araca mote edildi. 1967 yılında NSU Ro 80 çift diskli wankel motorunu kabul etti.

NSU Ro 80 2×497,5 cm3 ‘lük bir motor hacmine sahipti. 5500 d/d’da 136 HP güç üretiyordu. Motorun ağırlığı 103 kg’dı. Sıkıştırma oranı 9/1’di. NSU’dan başka o yıllarda Japon Toyo Kogyo Firması da wankel motoruyla güç üreten otomobil üretmiştir. 1972 yılında Amerikan GM firması 5 sene içerisinde Wankel motorunu geliştirmek için 50 milyon dolar harcayarak 185HP gücünde bir Wankel motorunu geliştirerek otomobillerinde kullanmaya başlamıştır. Yine Amerikan Ford firması Wankel motorunun kendi araçlarında kullanılması için çeşitli anlaşmalar yapmıştır. Bunların dışında Hollanda’da Datsun , İngiltere’de Rolls-Royce ve İtalya’da Alfa romeo firmaları Wankel motoruyla ilgilenmişlerdir.Günümüzde ise Mazda firması RX7 ve RX8 modelinde bu motoru kullanmaktadır.



Wankel motorunun iç yapısı sanılanın aksine normal bir motordan çok daha basittir. Oval bir gövde içerisinde merkezden kaçık olarak dönen bir rotor (döner piston) (tasarımına göre 2-3-4 rotor da olabilir) ve ekzantrik milidir ( ekzantirk mili 4 zamanlı motorlarda bulunan krank milinin işini yapmaktadır ). 4 silindirli , 16 subaplı , 2 ekzantirikli modern bir motora göre karmaşık hareketli parçalardan yoksundur. Rotor bir iç v bir dış dişli yardımı ile motorun ana miline bağlıdır. Motor çalıştığı sürece emme , sıkıştırma , iş ve egzoz zamanları rotorun çevresinde oluşur. Motorun en büyük zorluğu da buradan kaynaklanır. Rotorun etrafının çok çabuk aşınmasından dolayı sıklıkla değiştirilmesi gerekmektedir. Genellikle polimerik malzemeden yapılan rotor kenarları aşınması zor bir madde tarafından henüz üretilememiştir.

-

Wankel motorları dört zaman ilkesine göre çalışmaktadır. Rotorun her bir tam devrinde her haznede dört zamanlı motora göre bir iş meydana gelir. Ekzantrik mili bu sırada üç devir dönmüş olur. Çalışması şu şekildedir. Motorun kumandası muhafaza gövdesindeki kanal üzerinden sağlanır. Rotor ekzantrik milinin bir kamına yataklandırılmıştır. Muhafaza gövdesinin içinde sabitlendirilen pinyon dişli rotorun iç tarafına açılmış dişli ile kavraşmış durumdadır. Rotor sabit pinyon dişli üzerinde yuvarlanır. Yuvarlanırken ekzantrik mili üzerinde bir döndürme kuvveti oluşturur. Ekzantirik milinde oluşan bu dönme hareketi şanzumana iletilir. Su ile soğutmalı motor gövdesinin bir yanında emme ve eksoz kanalları karşı tarafında ateşleme bujileri yer alır.

WANKEL MOTORU KULLANILAN OTOMOBİL MODELLERİ

NSU Spider
NSU Ro-80
Mazda R-100
Mazda RX-7
Mazda RX-8

Motorlarda Yanma Odaları ve Özellikleri



Piston Ü.Ö.N. de iken üst tarafında kalan boşluğa yanma odası denir. Yanma olayı yanma odasında gerçekleşir. Yanma olayının sonucunda yakıttaki kimyasal enerji önce ısı enerjisine dönüştürülür. Ortaya çıkan ısı enerjisi piston biyel mekanizmasıyla da mekanik enerjiye çevrilir. Motorlarda genellikle yanma odası silindir kapaklarında bulunur. Bazı motorlarda ise yanma odasının bir kısmı piston üzerinde mevcuttur. Motorlarda iyi bir karışımın oluşmasında ve iyi bir yanmanın gerçekleşebilmesinde yanma odaları büyük bir rol oynar. Yanma odaları pürüzsüz ve küçük yüzeyli bir hacme sahip olması gerekir. Yanma odasının şekli genellikle supapların konumuna göre belirlenmektedir.



Bir mumdaki alev, motorlardaki yanmanın basit halidir ve temel yanma ile bağıntılıdır. Fakat motorlarda bu daha farklıdır çünkü gaz değişim işlemleri atmosfer basıncının üzerinde gerçekleşir. Motor içinde gerçekleşen yanma biraz karmaşıktır ama temel prensipler geçerlidir. Benzin, hidrokarbon temelli bir yakıttır ve yanma için çok küçük parçalara ayrılması yani bilinen ismiyle atomize edilmesi gerekir. Bu aslında atomlarına ayrışmak demek değildir fakat bu şekilde adlandırılmaktadır. Benzin sıvı haldeyken kendi kendine yanamaz.

Benzin atomize edildiğinde laminer bir yanma oluşturur ve bu yanma yaklaşık olarak 0.5 m/sn ‘lik bir hıza sahiptir. Bir karşılaştırma yapmak gerekirse, asetilen-hava karışımı 1.58 m/sn ‘lik bir yanma hızına sahiptir. Bu yavaş yanma hızı, benzin yakıt olarak kullanıldığında içten yanmalı motorlarda ilginç bir soruna yol açar.

Metrik ölçülerin kabul edilip kullanılmaya başlandığı zamanda, silindir için 100 mm çap ve yanma için ideal bir bölge verilmişti. Benzin bu mesafeyi 100 milisaniyede katediyordu. Problem şu ki, motor 3000 devirdeyken yanmanın gerçekleşebilmesi için sadece 10 milisaniyelik bir zaman dilimi kalıyordu. Bu durumda çalışmayı sürdürebilmek için farklı bir kuvvete ihtiyaç olduğu çok açıktı. Çünkü benzin motorları büyük ölçüde 3000 dev/dk ‘dan daha yüksek hızlarda çalışıyordu. Bu noktada anahtar cümle: yanma hızının arttırılmasıydı.
Zamanla tespit edildi ki, yanma motor içerisinde piston çapı boyunca 10 ila 25 m/sn arası hızlarla hareket ediyordu. Bu hız daha önce tespit edilmiş hızdan çok daha yüksek ve bu da benzinin neden motor yakıtı olarak kullanıldığının en açık cevabıdır. Yanma hızını arttırmak için, mutlaka türbülanslı bir yanma gerçekleştirmek gerekir. Bu türbülansı sağlayabilmek için, başarılı bir yanma odası tasarımına ve sıkıştırma çevrimine ihtiyaç vardır. Yanma sürecinde, türbülanslı hareketin etkisiyle alev yanma olmayan boş bölgeye doğru hızla ilerler. Difüzyon hareketinin büyük ölçüde sıkıştırma ile alakası vardır ve bu dizel motorlarında buji ile ateşleme işlemi olmadığından daha iyi gerçekleşir. İdeal olarak, yakıt çok güzel bir enjektör sistemiyle püskürtülmeli, türbülanslı hava hareketiyle yakıt damlacığındaki buharlaşmış yakıt ve yanma ürünlerini süpürmeli, bu şekilde yanma hızını arttırmalıdır.

Gerçek yanma işlemi ön alevle başlar ve pistonla beraber genişler, bu çevrim pratikte çok karmaşıktır. Bu noktada kimyanın bütün inceliklerini kavramaya gerek yoktur fakat termodinamik kanunlarını, enerjiyi ve enerji dönüşümlerini iyi bilmeye ihtiyaç vardır. Birinci kanun, “enerji tamamen yok edilemez sadece hal değiştirebilir” der. Bu motorda basitçe görülür, enerji önce ısıya sonra harekete ve daha sonra tekrar ısıya dönüşür. İkinci kanun çok daha karmaşıktır fakat özetle şunu biliyoruz ki, enerji sabit bir yönergeyi izler ve asla sapmaz. Örneğin, ısı mevcut enerjisi ile dışardan bir kuvvet etkimeden sadece sıcaktan soğuğa doğru hareket eder. Termodinamik kanunları ısı transferinin doğrudan piston kalıbı-kursu ile soğutma sistemi arasında olduğunu ve ısıl verimin bu kalıp içerisindeki sıkıştırma oranıyla değiştiğini kabul eder.

Genel ve bilinen motor kıyaslamalarına göre fazla hava pompalanmasının daha büyük bir güç çıkışı sağladığı tespit edilmiştir. Bu inkar edilemez bir gerçektir fakat hava kendi başına bunu başaramaz ve mutlaka verimli bir yanma olayının gerçekleşmesi gerekir. Bu sebeple motordaki yanma odasının etkilerini incelememiz gerekir.



Christian Huygen, 1673 yılında ilk motoru icat etmiştir. O bunu sadece suyu yaşadığı yerdeki Seine ıramığdan bahçelere taşıyabilmek için geliştirmiştir. İlk zamanlarda yanma odası silindir için basit bir kapak düzeneğinden farklı değildi. Yanma odaları dizaynındaki asıl atılım, sübaplı motorların silindir kafasında oluşan türbülansı keşfeden Ricardo sayesinde gerçekleşmiştir. 1900’lü yılların başında sıkıştırma oranları 6 seviyelerindeydi. O zamanlar yakıtın oktan değerleri 60-70 arasında değişmekteydi. Sonraki 10 yıl içerisinde yanma odası bir motor karakteristiği olarak kabul edildi. En büyük atılım 1951 yılında Chrysler firmasının yarı-küresel yanma odası kullandığı V8 motorunu tanıtmasıyla yaşandı. Günümüzde daha iyi yanma ve güç artışı üzerine çalışmalar belirli bir çizgide ve ufak atılımlarla devam etmektedir.
Yanma odası dizaynı gelişimi için birkaç ölçüt vardır. Ön alevin yanma odasını katetmesi için gereken mesafe azaltılarak optimum şekilde ayarlanmalıdır. Bu ayarlama buji elektrodu ile benzin karışımı arasındaki mesafenin azaltılmasıyla gerçekleştirilebilir. Bu sayede daha yüksek potansiyele sahip motor hızları ve daha fazla güç üreten tasarımlar yapılabilmesini mümkündür. Anormal yanma yani daha iyi bilinen ismiyle patlamalı yanma, yanmaya ilave olan ön alevin başlamasını geciktirdiği için yavaş yanmaya neden olur.

Her buji piston üzerinde orta pozisyonda ve egsoz subabına yakın yerde konumlandırılmalıdır. Çünkü bu bölgelerde en türbülanslı ve sıcak noktalar oluşmaktadır. Buna ek olarak egsoz subabı, içeri giren taze havanın ısı transferini limitlemesi açısından mümkün olduğunca emme subabından uzak olmalıdır.

Burada yanmanın hızlandırılması ve iyileştirilebilmesi için, yeterli derecede türbülansa ihtiyaç vardır. Fakat türbülansın çok fazla olması da, ısının yanma odasından çıkmasına ve gürültülü yanmaya neden olacağından bu dengeli yapılmalıdır. Buradaki türbülans miktarı, dışarıdan ilave bir giriş portu veya içten bir sıkıştırma yastığı-plakası kullanılarak ayarlanabilir. Silindir kafasının üst kısmı ile piston kafası arasındaki mesafe ölü hacim veya sıkıştırma hacmi olarak adlandırılır.

Eksantrik dizaynı ve subap sayısı yanma odasında subap yerleşimi ve açık kalma sürelerine bağlı olarak birtakım etkilere neden olurlar. Termodinamik kanunları ile sunulan ideal bir motor, ısıl verim için yüksek sıkıştırma oranına, hızlı yanma gerçekleşen bir oda tasarımına ve ani gaz tepkisine sahiptir. Bunlar, motorun oktan sayısına toleransını ve Nitrojenoksit emisyonları üretiminin limitlendirilmesi özelliğini arttırabilmek için zorunludur. Bu zehirli artık gazın oluşumu için gerekli üç şey vardır; ısı, basınç ve maruz kalma süresi. Yüksek sıkıştırma oranları, silindir basıncını arttırarak ve daha küçük bir bölgeye daha fazla ısı enerjisi yükleyerek, Nitrojenoksit üretimini arttırır. Bu fenomen yüksek yanma hızıyla yani üçüncü elementin(maruz kalma süresinin) dezavantajını yokederek engellenebilir. Bu sayede emisyonlar büyük ölçüde azaltılmış olur.

Diğer faktörler bujinin yerleştirildiği bölgede yapılan birtakım değişiklere ve kullanılan materyallere dayanır. Daha önce de belirttiğimiz üzere, alevin silindir kafasının tam orta bölgesinde başlaması daha yüksek basınçla çok daha hızlı bir yanma gerçekleşmesini mümkün kılar. Güç üretiminde emisyonları ve oktan toleranslarını göz önünde bulundurduğumuzda, silindir içi basıncının mümkün olduğunca çabuk artması gerektiği anlaşılır. Bu sayede de pistonun iş zamanında daha hızlı genişleyip, daha fazla kurs hacmi boyunca güç üretimi yapılması sağlanır.

Birçok performans tipi silindir kafası alüminyumdan üretilir çünkü hafiftir, kolay işlenir ve port açılabilir bunun yanında ısı dağıtımını daha iyi gerçekleştirir ve yüksek sıkıştırma oranlarını mümkün kılar. Ama mükemmel bir ısıl verimde ve bütün şartlar aynı düşünüldüğünde dökme çelikte güç üretimi daha kolaydır. Çelikten alüminyuma dönüşüm yapılırken aynı ısıl verimi elde edebilmek için sıkıştırma oranını bir kademe arttırmak gereklidir. Bunun nedeni ise, çeliğin ısıyı bünyesinde daha fazla saklaması ve genişleme zamanında bunun kullanılmasıdır. Bu dönüşüm yaparken dikkat edilmesi gereken önemli bir noktadır.

Hidrokarbon emisyonları yanma odasındaki karışımın dış katmanında bulunur ve karışım yanma odası duvarlarında büyük nümerik oranlarda soğumaya uğrarlar. Alev yanma odası duvarına yaklaşırken sönümlenir ve arkasında hidrokarbonlu bir katman bırakır. Yarı-küresel yanma odası en iyi hacimsel oranı sunar.



İdeal yanmanın gerçekleştirilebilmesi için motorlarda en çok kullanılan yanma odaları aşağıdadır;
– Çatı tipi yanma odası
– Yarı küresel tip yanma odası
– Kama tip yanma odası
– Küvet tip yanma odası kullanılmaktadır.



Bu tip yanma odaları her silindirde dört supap bulunan motorlarda kullanılmaktadır. Bu yanma odalarında buji yanma odasının tam ortasında yer almaktadır. Bu durum etkin ve hızlı bir yanmanın gerçekleşmesini sağlamaktadır. Ancak supap mekanizması nedeniyle silindir kapağı büyük boyutludur. Bu tip yanma odaları bir binanın çatı arasına benzemesi nedeniyle çatı tip yanma odaları denilmektedir. Çatı tip yanma odaları yarı-küresel tipine benzer olduğundan birbirlerine yakın özellikler gösterirler. Aşağıda Hemi(yarı-küresel) yanma odasının özellikleri verilmektedir.



Bu tip yanma odaları aynı hacimdeki diğer yanma odaları ile karşılaştırıldığında en küçük yüzey alanına, en az ısı kaybına ve en fazla ısıl (termal) verimliliğe sahip yanma odalarıdır. Bu odalar verimlilik kazancı adına diğer unsurlardan en az miktarda ödün verilecek şekilde dizayn edilmiştir. Subaplar, orjinal Chrysler Hemi’de yanma odası çevresinde 58.5 derecelik açıyla ve tam olarak krankmilinin merkez hattına denk gelecek şekilde yerleştirilmiştir. Bu pozisyon, subaplar açıldığında içeriye büyük miktarda hava akışı sağlar. Aynı zamanda karışımın daha efektif bir şekilde çapraz akış hareketi yapabilmesini ve taze karışımın egsoz subabındaki ısı transferinin limitlenebilmesini mümkün kılar. Daha önceden hatırlayacağımız üzere bu tasarım en iyi yüzey/hacim oranını ve soğutma sisteminden ısı çekilimini limitlemek için zorunlu olan en kısa egsoz subap açılma zamanlamasını sağlar. Bu yanma odasında bujinin ortada bulunması, harika bir oktan toleransını beraberinde getirir. Subaplardaki küçük sıkıştırma plakaları, artık gazın buji üzerinden atılmasını ve yanmanın daha hızlı gerçekleşmesini sağlar. Diğer bir avantajı da, emme ve egsoz subapları arasındaki mesafeden dolayı ısı transferinin mümkün olan en az şekilde yapılabilmesidir.



Kama tip yanma odalarında silindir kapağında kama şeklinde bir hazne bulunmaktadır. Bu tip yanma odalarının yapısı da basit olduğu için silindir kapağı daha küçüktür. Yıllar boyunca en çok kullanılmış yanma odası türüdür. Küvet tip yanma odasına benzer. Emme subapları odanın eğimli şeklinde dizayn edilmiş çatı kısmına yerleştirilmiştir. Subapların genel olarak konumu yine eğimlidir. Buji odanın kalın kısmına subapların tam ortasına yerleştirilmiştir. Odanın sivri-dik kenarının görevi, yakıt+hava karışımının yönünü değiştirmek ve bu karışıma silindir ekseninde ve aşağıya doğru spiral bir yol izletmektir. Sıkıştırma kursu boyunca karışım ölü hacim içerisinde dar kısma doğru sıkışıp inceden kalına doğru genişleyen oda duvarlarında sert şekilde itilmeye maruz kalır. Bu da güç oluşumuna olumlu katkı sağlayarak hareketin daha kolay gerçekleşmesine olanak verir.



Yanma odasının yapısı basit olduğu için silindir kapağı ve supap mekanizmasının yapısı, diğer yanma odalarının kullanıldığı silindir kapaklarına göre daha küçük ve basittir. Ancak bu tip yanma odaları büyük çaplı supaplara uygun değildir. Bu tasarım kama tip veya yarı-küresel tip yanma odalarına pek benzememektedir. Üretici firmaların kullandığı değişik formlarda çeşitleri vardır. Bazı dizaynlarda yanma odası neredeyse oval şekildedir, yeni ve daha verimli olanı ise kalp-şekli olarak adlandırılan tasarımdır. Burada silindir kafasının tepesi ile örtüşen piston kafası söz konusudur ve bu odanın iki sıkıştırma alanına ayrılmasına neden olur. Bu alanların boyutları birbirinden farklıdır. Büyük olan tarafta buji ve emme subabı bulunur. Asıl sıkıştırırmanın olduğu bölgenin karşı tarafı konik bir şekildedir yani kama tipinde olduğu gibi dik bir duvar söz konusu değildir. Bujinin konumu egsoz subabına ve orta kısma doğru mümkün olduğunca yakındır. Subaplar arasındaki az mesafe ise, hacimsel verimi ve oktan toleransını sınırlamaktadır.

Bu tasarımların hepsini düşündüğümüzde birtakım avantaj ve dezavantajların olduğunu görüyoruz. Mühendisler yıllar boyunca en ideal tasarımı bulmak için çalışmışlar ve çalışmaya devam etmektedir. En kötü yanma odasında dahi, duvarlarda ve yüzeylerde yapılan bir takım yumuatmalarla sıkıştırmayı artırmak, yanma hızını yükseltmek gibi özellikler kazandırılabilir veya bujinin konumu değiştirerek ve piston kafasında ufak değişiklikler yaparak yanma iyileştirilebilir. Günümüzde bu ufak tasarım hilelerinin etkisi oldukça azaltılmıştır ve artık çok daha iyi yanma odalarının standart olarak tasarlandığı unutulmamalıdır.

Motorlarda Piston Tipleri ve Kullanılan Malzemeler



Genellikle gri dökme demirden, yumuşak dökme çelikten, alüminyum alaşımından veya bazı dizel motorlarında olduğu gibi, krom-nikel katkılı çeliklerden ve hadde demirinden yapılır. Gri dökme demirden yapılan pistonlar aşınmaya dayanıklı olmakla beraber, gri dökme demire az miktarda çelik katıldığı zaman, dökme yumuşak çelik elde edilir ki, dayanıklılığı, aşınmaya karşı direnci ve nisbeten hafifliği nedeniyle, piston yapımında tercih edilmektedir. Dökme demir ve çelik döküm pistonları daha çok traktör ve yol makinalarında kullanılan ağır hizmet tipi motorlarda tercih edilmektedir. Çünkü bu motorlarda ani devir değiştirmeler ve birdenbire yüksek devirlere geçiş olmadığı için, bu tip motorlarda pistonun ağır olması önemli bir sakınca teşkil etmemektedir. Bununla beraber alüminyum alaşımı pistonların ısı iletme yeteneği fazla olduğu için, ısıyı bünyelerinde tutmadan geçirirler ve bu nedenle daha düşük sıcaklıklarda çalışırlar. Alüminyum alaşımından yapılan pistonların genleşme katsayısı fazla olduğu için, bu tip pistonlarda silindirle piston arasında dökme demir pistonlara nazaran daha fazla boşluk verilir. Ancak alüminyum alaşım pistonlara bazı özel şekiller verilerek motor soğukken piston vuruntusu yapmadan, motor rejim sıcaklığında çalışırken piston sıkışması yapmadan çalışması sağlanmıştır. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlar, bazı firmalarca termik işlemlere tabi tutulduktan sonra, elektrolitik(anodik) işlemler uygulanır. Bu işlemler sonucunda piston yüzeyinde 0.0005mm kalınlığında ince mesamatlı alüminyum oksit tabakası meydana gelir. Bu tabaka pistonun aşınmaya karşı direncini arttırdığı gibi, piston yüzeyinin daha iyi yağlanmasını sağlar. Diğer bazı firmalar ise, piston yüzeyini elektroliz usulü ile kalay veya benzeri yumuşak maddelerle kaplar, bu madenler piston yüzeyinde yağlayıcı bir madde gibi görev yaparak özellikle pistonun ilk alışma devresinin kısalmasını sağlar.

Pistonun Yapısı

Piston başları genellikle düz, bombeli ve bazı dizel motorlarında çanak(iç bükey) biçiminde yapılmaktadır. Bazı V8 motorlarında piston başının subap başlarına çarpmasını önlemek için, piston aşları oyuk şekilde yapılmıştır. Piston başını takviye ederek, yanmış gaz basıncına karşı direncini artırmak için pistonun iç kısmına takviye kolları yapılmıştır. Bu takviye kolları, piston başındaki ısının sekmanlar yoluyla, silindir cidarına ve soğutma suyuna iletilmesine de yardım eder.

Bazı ağır hizmet tipi motorlarda piston başını ve sekman yuvalarını yüksek basınç ve ısıdan korumak için, buralara çelik takviye parçaları koyulur. Piston etek başlangıcının hemen altında bulunan piston pim yuvaları piston pimine yataklık eder. Çoğunlukla pistonlarda piston pim yuvası etrafındaki malzeme boşaltılarak, hem pistonun ağırlığı azaltılmış hem de pistonun pim yönünde genleşmesi sağlanmıştır. Piston başında sekman yuvaları bulunur. Genellikle benzin motorları pis

Pistondaki kompresyon sekmanları düz olduğu halde, yağ sekman yuvalarında, yağ akıtma delikleri vardır. Gene bazı pistonların, birinci piston setinde bir kanal bulunur ki, buna ısı barajı denir. Bu kanal piston başındaki fazla ısının sekman yuvalarına geçmesini önlediği gibi, karbon parçalarını toplayarak, onları zararsız hale getirir. Genellikle piston eteğinin deformasyonunu önlemek için, etek iç kısmına döküm sırasında bir takviye denge şeridi yapılmıştır.

Alüminyum alaşımdan yapılan pistonlarda, pime dik eksende piston boşluğunu az bırakabilmek için, piston pim ekseni yönündeki malzeme mümkün olduğu kadar boşaltılmış ve ölçü bu yöde düşürülerek, motorun çalışma sırasında pistonun pim yönünde genleşip büzülmesi sağlanmıştır. Piston pim yuvaları genellikle piston simetri ekseninde olmasına rağmen, bazı motorlarda silindirde piston etek vuruntusunu önlemek için, pim yuva ekseni piston ekseninden 1.6mm sıkıştırma zamanı dayanma yüzeyi tarafına veya iş zamanı dayanma yüzeyi tarafına kaçık yapılmıştır.

Piston Çeşitleri

Benzin motorlarında düz etekli, düz diyagonal yarıklı, T yarıklı, U yarıklı ve oto termik pistonlar kullanılmaktadır.

Düz etekli pistonlar, dökme demirden krom-nikelli demir veya nadiren alüminyum alaşımından yapılırlar. Bu pistonların eteklerinde yatay veya dikey herhangi bir yarık yoktur. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlarda, pistonun şekil değiştirmeden ve sıkışmadan rahatça genleşerek göreve devam edebilmesi için piston üzerine yatay ve dikey yarıklar açılmıştır. Yatay yarıklar genellikle piston başındaki yağ sekmanı yuvasında olduğu gibi piston etek başlangıcında da olabilir. Bu yarık piston başındaki yüksek ısının piston eteğine geçmeden sekmanlar yolu ile silindir cidarına ve oradan da soğutma suyuna geçmesini sağlar. Dikey yarıklar ise, özellikle alüminyum alaşımdan yapılan pistonlarda bulunur. Yüksek ısıyla genleşey piston eteği bu yarığı kapatır. Piston soğuyup büzülünce, bu yarık tekrar açılır. Böylece pistonla silindir arasına daha az boşluk vererek motorun daha verimli çalışması sağlanmış olur.

Benzin motorlarında genellikle T yarıklı veya U yarıklı pistonlar kullanılır. Yarıklı pistonlar genellikle oval olarak yapılır. Pistonun pim yönündeki çapı, pime dik yöndeki çaptan daha küçüktür. Yarıklar pime dik tarafta ve piston sıkıştırma zamanındaki yaslanma yüzeyi tarafında bulunur. T yarıklı pistonlarda pime dik eksende etek başlangıcında bir yatay yarık ve bu yatay yarığa tam ortadan birleşen ve etek sonuna takriben 10-15mm kala sona eren dikey bir diyagonal yarıktan ibarettir. U yarıklı pistonlarda U yarığı, pistonun sıkıştırma zamanındaki yaslanma yüzeyi tarafında ters U biçiminde açılmış bir yarıktır.

Diğer yarıklarda olduğu gibi, piston etek başlangıcında bir yatay yarık ve bu yatay yarığın iki ucundan uzanan iki ayrı diyagonal yarık vardır. Aynı şekilde yatay yarık piston başındaki ısının piston eteğine geçmesini önler. Dikey yarıklar ise piston eteğinin bu yarıklar üzerine genleşmesini ve büzülmesini sağlar.

Oto Termik Pistonları

Bu pistonlar dökülürken, piston pim yuvalarına piston pimine dik eksen yönünde genleşme katsayısı alüminyuma göre daha az olan, invar çeliğinden yapılmış levhalar yerleştirilmiştir. Oval olarak yapılan bu pistonlarda, pime dik eksende pistonla silindir arasına 0.03-0.05mm gibi az bir boşluk verilir. Pim yönünde ise, 0.25-0.30mm kadar boşluk verilmiştir. Bu pistonlarda büyük bir yatay yarık ve sıkıştırma zamanındaki yaslanma yüzeyi tarafında, eteği boydan boya kat eden diyagonal bir yarık vardır. Oto termik pistonlarda motor ısındığı zaman, piston pim yuvasında bulunan çelik parçalar, pistonun pime dik yönde genleşmesini sınırlandırır, piston bu yönde ancak çeliğin genleşme katsayısına uygun biçimde genleşir. Böylece motor soğukken piston vuruntusu yapmayacak şekilde, pime dik yönde az boşluk verilir. Halbuki pim yönünde fazla boşluk olduğu için, motor ısındıkça piston pim yönünde genleşir ve bu suretle yüksek hızlarda piston sıkışmadan görevine devam eder.

Alüminyum alaşımından yapılan pistonların yukarıda açıklanan birçok iyi özellikleri yanında, alüminyum genleşme katsayısı fazla olması nedeniyle, motor rejim halinde çalışırken, pistonun sıkışıp şekil değiştirmeden görevine devam edebilmesi için alüminyum pistonlara çeşitli yarıklar açılmış, piston başları daha düşük ölçüde silindirik olarak yapılmış, piston etekleri ise oval ve konik olarak yapılmıştır.

Oval Pistonlar

Alüminyum alaşımı pistonlar, normal dökme demir pistonlar gibi silindirik olarak yapılsaydı, alüminyum genleşme katsayısı fazla olduğu için pistonun yüksek motor sıcaklığında sıkışıp kalmadan çalışmasına devam edebilmesi için, dökme demir pistonlara göre çok daha fazla boşluk verilmesi gerekirdi. Bu durum ise, soğuk motor çalışmasında fazla boşluk nedeniyle motorda piston vuruntusuna neden olur. Oval pistonlar yapılarının özelliği nedeniyle, silindire en az dökme demir pistonlar kadar sıkı alıştırıldıkları için motor soğukken piston vuruntusu yapmadıkları gibi, motorun rejim sıcaklığında en az piston boşluğu ile piston, silindir ve sekmanlar çizilip sıkışmadan en yüksek verimle çalışmasına devam edebilir.

Aktarma organları - Debriyaj(Kavrama) Nedir? Nasıl Çalışır?

Döner haldeki bir parçanın hareketini aynı eksen üzerinde bulunan diğer bir parçaya iletmek veya iletilmekte olan bu hareketi istendiği zaman durdurmak amacıyla kullanılan tertibata kavrama adı verilir. Konumuz olan ve motorlu taşıtlarda kullanılan kavramalar krank mili ekseninde olmak üzere motorla vites kutusu arasına bağlanmış olup, motordan vites kutusuna hareket iletimini sağlar ve istendiği zaman, motor çalışmasına devam ettiği halde, bu hareket iletimini durdurur.

-

Kavramanın Görevleri

Motor çalışır durumda iken kavrama kavranmış olursa hareket motordan vites kutusuna iletilir. Aynı anda, vites kutusu vites durumunda ise motorun hareketi tekerleklere kadar iletilir ve taşıt harekete geçer. Kavrama ayrılmış durumda ( hareket iletmez durumda ) olduğu zaman motorun hareketi vites kutusuna geçemez ve vites kutusu boş durumda olmasa dahi motorun hareketi vites kutusuna iletilmediğinden taşıtın hareketi mümkün olmaz. O halde, vites kutusu vites durumunda olmasına rağmen, taşıt durur halde iken kavrama motorun çalışmasına imkan verir.

Kavramanın geçici olarak motorla vites kutusu arasındaki bağlantıyı kesmesinin, vites kutusunda hız durumlarının değiştirilmesindeki önemi büyüktür. Güç iletimi durdurulmadan vites kutusu bir hız durumundan diğer bir hız durumuna geçirilmek istenseydi, güç iletmekte olan iki dişli basınç altında olacağından bunların ayrılması oldukça güç olurdu. Vites kutusu boş duruma geldikten sonra, güç iletimi devam ederken istenen hız durumuna ait iki dişliyi kavrattırmaya çalışmak da dişlilerinde hasara uğramasına sebep olurdu. Çünkü büyük bir ihtimalle döndüren ve döndürülen dişlilerin çevre hızları birbirinden farklıdır. Bu durumdaki dişlilerin kavrattırılmaya teşebbüs edilmesiyle, dişlerin birbirine çarparak kırılmalarına sebep olunur.

Kavrama hareket iletmez duruma getirilirse dişler üzerisindeki basınç kalkacağından dişlerin birbirinden ayrılması kolay olur ve vites boş duruma gelince döndüren dişli serbest hale geleceğinden diğer bir hız durumu için kavrattırılacak dişlilerin çevre hızlarının denkleştirilmesi mümkün olur. Bunun sonucu olarak dişliler kolayca kavrattırılır. Bundan sonra kavrama tekrar kavramış duruma getirilerek motorun hareketi vites kutusu aracılığıyla bir başka oranda tekerleklere iletilir.

Diğer taraftan bir taşıtın durur halden belirli bir hızdaki hareket haline hemen geçişi imkansızdır veya büyük bir sarsıntıya sebep olunur. Bunun gibi düşük bir hızdan daha yüksek bir hıza veya yüksek bir hızdan daha düşük bir hıza aniden geçişte de büyük bir sarsıntı meydana gelir ve hareketi ileten parçalar aşırı derecede zorlanarak hasara uğrarlar. Kavrama ilk hareket esnasında motorun hareketini vites kutusuna, dolayısıyla tekerleklere, tedrici olarak iletir ve taşıtın harekete geçişi sarsıntısız olur. Aynı şekilde vites durumunun her değiştirilmesinden sonra motorla vites kutusunu tedricen bağlanmasını sağlayarak, taşıtın ani hızlanmasını veya ani yavaşlamasını, dolayısıyla sarsıntıları önleyerek hareket ileten parçaları hasara uğratmaktan korumuş olur ve taşıtta bulunanları oldukça rahatsız edici bir durum ortadan kaldırılır. Bunlardan başka herhangi bir sebeple de olsa motorla vites kutusu arasındaki bağlantının kesilmesi gerekebilir. Örneğin; bir arıza nedeniyle vites kutusu boş duruma getirilemeyebilir. Bu durumda taşıtın tamir yerine kadar çekilmesi sırasında tekerleklerin hareketinin motora iletilmemesi kavramanın ayırmasıyla mümkün olur.

Bu açıklamalardan sonra kavramanın görevi şu şekilde özetlenebilir:

• İlk hareket sırasında motorun hareketini tekerleklere tedricen ileterek taşıtın sarsıntısız olarak harekete geçişini sağlamak.
• Taşıt hareket halinde iken vites durumlarını değiştirmek için motordan vites kutusuna hareket iletimini geçici olarak kesmek.
• Gerekli hallerde motorla güç aktarma organlarının bağlantısını kesmek.

Kavramada Aranan Özellikler

• Yukarda açıklandığı gibi, kavramanın esas görevi motorun hareketini vites kutusuna tedrici olarak iletmektir. Fakat modern bir kavramada bu görevin yanında aşağıdaki özelliklerin bulunması istenir;
• Vites durumlarının kolay ve sessiz olarak değiştirilebilmesi için kavrama diskinin atalet momenti küçük olmalıdır. Bunun içinde diskin hafif olması gerekir. Çok büyük disklerde kavrama pedalına basılınca disk de özel şekilde frenlenerek vitese geçme işlemi sessiz hale getirilir.
• Krank milindeki burulma titreşimlerini vites kutusuna iletmemelidir.
• Serbest duruma geçmesi için kavrama pedalına tatbik edilmesi gereken kuvvet az olmalıdır.
• Bakımı kolay olmalıdır.
• Ucuza mal olmalıdır.

Krank Mili Nedir? Nasıl Çalışır?

Krank mili en basit ifadeyle; pistonun doğrusal hareketini dairesel dönme hareketine çeviren bir motor elemanıdır. Krank mili malzemesi olarak çelik yada Sfero-dökme demir kullanılır. Krank mili eksiz yani kaynaksız olmak zorunda olduğundan tek parçadan üretilir. İlk etapta kaba şekilde dökümü yapılan çelik, dövme ve sertleştirme işlemlerinden sonra asıl şeklini alır. Ayrıca dövme işleminden sonra muylu yüzeyleri özel taşlama işlemlerine tabi tutularak parlatılırlar. Çünkü biyel mekanizmasının bağlandığı yer olduğundan sürtünmesiz düzgün bir yüzeyde hareket edebilmesi önemlidir.

-

Krank milinin hem mukavemetinin çok yüksek olması, hem de esnek olması istenir. Birbirine zıt gibi gözüken bu iki kavram bir orta noktada buluşur ve krank milinin zorlanmalarda çatlamaması veya kırılmaması için bir miktar esnekliğe sahiptir. Küçük çelik miller ise, yine kalıplar içinde dövme yöntemi ile imal edilirler. Büyük krank milleri, açıkta dövülerek muylularla gerçek açısal sapmalar kazandırılır ve son tesfiye işlemleri uygulanarak tamamlanırlar. Krank milleri mukavemeti yüksek dövme çelikten imal edildiği gibi, basınçlı döküm yöntemiyle de seri imalatları mümkündür.

Krankın mukavemetini artırmak için muylu ve kolun birleştiği yer sertleştirmenin uygulandığı bölge içine alınır. Bu bölgede gerilim yoğuşumunu gidermek amacıyla muylu ile kolun birleştiği yere yine dövme ile yuvarlanma kavisi verilir. Bu çok hassas bir işlem sürecidir ve sfero döküm ile imal edilen krank millerinde bu geçiş bölgeleri kuvvet akışına daha uygun tasarlanabilir.

Krank mili pistonlardan aldığı öteleme hareketini dairesel harekete çevirerek tekerleklere iletilen bütün momentin kendi üzerinden alınmasını sağlar. Krank miline bağlı trigel kayışı ile kam miline hareket verirken yine krank miline bağlı volan mekanizması ile motorun boştaki momentumunun korunması sağlanır. Bir disk şeklinde olan volan hareketiyle beraber momentum oluşturur ve pistonlardan güç alınmadığı yani yanma olmadığı anlarda motorun dönel sürekliliğinin yani momentumunun korrunmasını sağlar.

Krank milinin sürtünme yüzeylerinin yağlanmasında, krank mili içine açılan yağ kanallarından faydalanılmaktadır. Bu kanallar hem krank mili hem de krank pim yatay eksenleri yönünde açılır ve krank kollarına paralel olarak açılmış kanallarla birleştirilir. Bunun nedeni muylu ile biyel arasındaki yağ filmini azaltmaktır. Çünkü yağ filmi optimum kalınlığa sahip olmalıdır, fazla kalın olması da fazla ince olması da istenmez. Yağ filiminin asıl vazifesi aşınma ve sürtünmeye karşı koruyucu olmasıdır.

Krank milleri ana yatak ve biyel(kol) muyluları, kaldıraç kolları, denge ağırlıkları ve flanş gibi kısımlardan oluşmaktadır.
Krank milleri tüm motorların en pahalı ve en önemli parçalarıdır. Hasar görmesi durumunda tamiri mümkün olmadığı gibi yapımında oluşacak kusurların sonradan düzeltilmesi de son derece zordur.

Karşı Ağırlıklar

Motorlarının krank millerinin dengelenmesi bakımından başlıca iki önemli kuvvet söz konusudur.

• Atalet(eylemsizlik) kuvveti
• Merkezkaç kuvveti

Krank milini dengelemek ve sarsıntı oluşumunu engellemek için muylulara ters yönde ağırlıklarla birlikte imal edilir. Atalet eksenel hareket yapan piston ve biyelin ağırlık merkezinin üst tarafında kalan ve eksenel haraket yaptığı varsayılan parçaların kütleleri nedeniyle oluşmaktadır. Merkezkaç kuvveti ise döner hareket yapan krank kolu ve biyelin ağırlık merkezi altında kalan bölümlerinin kütleleri tarafından meydana getirilmektedir. Merkezkaç kuvvetin dengelenmesinde karşı ağırlıklardan yararlanılır. Bunlar hem merkezkaç kuvvetinin dışa uyguladığı kuvveti hem de krank milindeki eğilme gerilmelerini karşılar, diğer yandan da ana yatakların yükü azaltılır. Çok silindirli motorlarda peşpeşe dizilen karşı ağırlıklar birbirlerinin merkezkaç kuvvetini sönümleyip titreşime engel olurlar. Piston ateşlemeleri ve krankın dönme açısı da buna imkan verecek şekilde düzenlenmiştir.

Kam Mili(Ekzantrik Mili) Nedir? Nasıl Çalışır?

-

-

Hareketini krank milinden alan motorun yardımcı milidir. Dört zamanlı bir motorda krank mili iki tur yaptığında kam mili bir tur yapar. İki zamanlı motorlarda ise, bu birebir oranındadır. Egzantrik milinin amacı, sübapların açılma-kapanma zamanlarını ayarlamaktır. Motor devriyle orantılı çalışan bu mil, motorun düzgün çalışması için çok ince ayar yapılarak motor üzerine konumlandırılmıştır. Kam milleri yüksek kaliteli karbon çeliklerinden genellikle döküm yöntemi ile imal edilir. Genellikle kaliteli çelik alaşımlarından presle dövülerek yada dökülerek tek parça olarak üretilirler. Mil üzerinde muylular, kamlar ve hareket verme dişlileri vardır.

Kam mili hareketini krank milinden dişli, zincir veya kayış yardımıyla alır. Kullanılan kayışın ismi, motorun hayati parçaları arasında anılan triger kayışıdır. Krank mili ile kam mili arasındaki mesafe çok yakınsa dişli teması ile hareket aktarılır. Dişli ile aktarma aslında en verimli ve sorunsuz sistemdir fakat silindirleri sıra tipli olan motorlarda bu mümkün olamamaktadır çünkü aradaki mesafe dişliyle aktarılamayacak kadar fazladır. Yukarıdaki şekilde görülen V tipi motorlarda ise, dişli kullanılabilir. Sıra tipli motorlarda triger kayışı veya zincil kullanılır. Triger kayışı kopabilir veya sıyırabilir, bu da motorda telafisi olmayan hasarlara neden olabilmektedir. Zincirde ise, kopma daha nadir görülmektedir ve kopma olsa bile araç stop ederek motora zarar gelmesi engellenir. Fakat kayış sıyırdığında hareket devam ettiğinden sübap zamanlamaları değişir ve bu da telafisi mümkün olmayan sıralama hatalarına dolayısıyla yanlış zamanda ateşlenen pistonlar nedeniyle krank milinin kırılmasına neden olabilir.

-

Kam milinin ana görevi belirtildiği üzere sübapları açıp kapatmaktır. Üstten egzantirikli motorlarda kam milinin kamları ile külbitörler direkt temas halindedir. Kam mili külbitöre hareket verir, külbitörler ise sübapları açar. Yandan egzantirikli motorlarda ise kam milinin kamları sübap iteceklerine hareket verir. Sübap itecekleri de külbitöre hareket iletir ve külbitörler de sübapı açar.

Kam milinin yardımcı görevleri ise, yağ pompasına ve bunun dışında varsa yakıt otomatiğine ve distribitöre hareket vermektir. Aşınma daha çok kamın ucunda ve yanaklarında gerçekleşir. Uçtaki aşıntı supapların daha az açılmasına; yanaklardaki aşıntı ise, supapların sesli çalışmasına ve erken açılıp kapanmalarına neden olur. Aşınma hızı ve süresi, kam yüzeyinin sertliğine, supap boşluğuna, supap yayı sertliğine ve değiştirilme süresine göre değişir. Sübapların açılıp-kapanma zamanlamasındaki en ufak değişim kötü yanmaya, dolayısıyla motorun güçten düşmesine neden olur.

Diferansiyel Nedir? Nasıl Çalışır?

-

Difransiyel her iki aks ile aynı zamanda çalışırken aksların farklı hızda dönmelerini sağlayarak virajlarda stabilite sağlar. Otomobil virajı alırken, dairesel yol izler ve bir yay çizer. İşte bu yayı çizerken dışta kalan tekerlekler çapı daha geniş bir daire yayı çizeceğinden yani daha fazla mesafe katedeceğinden içtekilerden daha hızlı dönmelidir. Aşağıdaki şekilde de göreceğiniz bu durumu sağlayan diferansiyeldir. Difransiyel her iki tekerleğin arasında yer alır ve yarım bir dişli şaft ile tekerlere bağlanır. Dört tekerlekten çekişli araçlarda ise her çift teker için ayrı ayrı iki tane difransiyelleri vardır.

Diferansiyelin Kısımlarına Bakacak Olursak;

• Diferansiyel Yağları
• Şaft
• Universal Mafsallar
• Sabit Hız(CV) Mafsallar

Diferansiyel Yağları

Difransiyelde yağlama birinci sırada gelen en önemli gerekliliklerden birisidir. Yağlama için mutlaka özel difransiyel yağları kullanılmalıdır. Yağ yuvarlak dişli tarafından mekanizma içerisinde dolaştırılır. Difransiyel kovanının altında yağı boşaltmak için üstünde ise yağ eklenmesi için birer tapa bulunur.

Şaft

Şanzımanı difransiyele bağlayan elemana şaft adı verilir. Şaft şanzıman ile bağlantısında esnek bir yapıya sahiptir. Yolların engebeli yapısında şanzıman düz konumunu her zaman koruyabilsin diye, şaft esnek bir yapıdadır. Sürüş açısı değiştiğinde universal mafsallar şaftın esnek olmasını sağlar. Ağır olmamaları için şaftlar içi boş boru şeklindedir. Sarsılmayı engellemek için düzgün ve balansı alınmış olmalıdırlar. Genelde motorun dönme hızıyla döndüklerinden hafif bükülmüş yada balanslı olurlarsa otomobilde ciddi hasarlara neden olabilirler.

Universal Mafsallar

Universal Mafsal şaftı şanzımana ve difransiyele bağlayan parçaya verilen isimdir. Bir şaftın her iki ucunda birer tane bulunmak zorundadır. Eğer şaft iki parçadan oluşuyorsa üç tane universal mafsal gerekir. Mafsallar yolun yüzeyindeki değişiklikleri hissettirmeyecek ölçüde esnek olmalıdır. Şaft dışında daha küçük mafsallar direksiyon sistemlerinde kullanılır. İki tip universal mafsal vardır, en yaygın kullanılanı haç şeklinde olanıdır.

-

Sabit Hız(CV) Mafsallar

Önden çekişli araçlar sadece aşağı ve yukarı çalışan ve direksiyon kabiliyeti olan mafsallar isterler. Dönüş açıları standart mafsala göre daha değişik bir tasarım gerektirir. CV mafsallar torku büyük açılarda daha etkili biçimde aktarabilirler. Kuvveti çok yumuşak biçimde iletirler.

Dört ana parçadan oluşurlar;

1. Dış kısım; içinde oluklar açılmıştır.
2. Bilyalar; genelde yuvanın içinde bulunur.
3. İç top; bilyaların çalışabilmesi için dış yüzeyinde oluklar bulunur.
4. Kauçuk Körük; parçaları kir ve nemden korumak için muhafaza elemanı olarak kullanılır.

Otomobillerde Fren Sistemi ve Disk Frenler Nasıl Çalışır?

-

Bir otomobilin hiç şüphesiz en önemli bölümlerinden biri fren sistemidir. Bir araçta fren sistemi ne kadar güçlü ve etkiliyse o araç da o kadar güvenlidir diyebiliriz. Günümüzün bütün modern araçlarında disk frenler kullanılır. Fren pedalına bastığınızda sistemdeki hidrolik sıvının yerini değiştirmiş olursunuz, bu değişim fren disklerine bir piston yardımıyla iletildiğinde araç disk üzerindeki sürtünme kuvvetinin etkisiyle yavaşlamaya başlar. Ne kadar fazla güç uygularsanız disk o kadar baskıya maruz kalır ve tekerleğin dönüş hızı yavaşlar.

Disk frenler birçok arabada önde yer alır fakat günümüzde dört tekerlekte de bu tip frenler kullanılmaya başlanmıştır. Disk frenlerin asıl önemli olduğu yer ön taraftır. Çünkü frenleme en iyi ön tekerlekler vasıtasıyla yapılır. Bunu şöyle açıklayabiliriz, hareket eden bir nesneyi yavaşlatmaya başladığımızda eylemsizlik prensibine göre kütle hareketini devam ettirmek ister.

Eğer siz bu harekete izin vermezseniz, nesnenin ağırlık merkezi öne kayar. Nasıl araba içinde otururken fren yapıldığında istemsiz olarak ileri doğru bir hareket yapıyorsak, aynı şekilde araç da öne doğru eğilim yapar. Bu eğilimi ve ön kısma yaklaşan ağırlık merkezini durdurmanın en etkili yolu da ön tekerleklerin durdurulmasıdır. Fren esnasında aracın arka tekerleklerinin yerle olan teması ve üzerine binen yük miktarı azalacağından frenleme konusunda pek etkili olamazlar. Fakat eğer geri geri giderken fren yaparsak, o zaman da asıl yük arka frenlere binecek ve arka frenler daha etkili olacaktır.

-

Disk Frenler

Disk frenler yanda göründüğü üzere kaliper, piston, balatalar, disk ve bağlantı noktalarından oluşur. Fren pedalına bastığımızda sistemdeki hidrolik sıvıyı boruya iteriz. Sıvıların sıkıştıralamaz oluşu ve bulundukları kabın her noktasına aynı basıncı uygulamaları prensibinden yararlanılarak, boru içerisindeki sıvı ince bir geçitten kaliperlerin arasındaki balata pistonuna iletilir. Ayağınızla fren pedalına uyguladığınız 2kg’lık bir kuvvet ile, daracık kesitli olan kanal ağzından sıvının pistona genişleyerek iletilmesini sağlar ve bunun neticesinde 2 tonluk bir basınç oluşturabilirsiniz. Çünkü uygulanan kuvvet cidarı piston üzerinde çok daha geniştir ve sıvılar üzerine uygulanan basıncı her noktaya eşit ilettiğinden kat be kat fazla bir kuvvet ile piston yer değiştirmeye zorlanır. Pistonun ucunda ve diskin arka tarafında bulunan balatalar ile disk sanki mengene ile sıkılıyormuş gibi basınca maruz kalır.

Bu disk balataların arasında tekerlekle beraber dönmekte olduğundan frenleme ile birlikte inanılmaz bir sürtünme ve buna bağlı ısı enerjisi oluşur. Bu sürtünme o kadar büyüktür ki, disk tamamen ateş kırmızısı haline bile gelebilir. Özellikle Formula 1 yarışlarında birçoğumuz sert firenaj esnasında diskin kızardığına şahit olmuştur.

Sonuç olarak frenler aracın hareketiyle oluşan kinetik enerjiyi sönümleyerek ısı enerjisine çevirir. Bunu yaparken sürtünmeyle oluşan yüksek ısının hızlı şekilde disklerden ve balatalardan atılması gerekir. Bunu kolaylaştırmak için de ısı transfer katsayısı yüksek malzemelerden disk üretmek ve kaliperlere hava kanalları yerleştirmek en çok kullanılan yöntemlerdir.