Motor Çalışma Prensibi

Otomobil motor parçalarının görevlerini anlayabilmek ve arızaları hakkında yorum yapabilmek için iyi bir temel gerekmektedir. Bu temelde motor çalışma prensibi ‘ni iyi anlamaktan geçmektedir. Bu yazıyı okuduktan sonra araba motorları ‘nın nasıl çalıştığı hakkında birçok bilgiye sahip olacaksınız. Bu bilgiler ışığında diğer sayfaları da okursanız emin olun ki arızalar hakkında yorum yapabilir hatta çözebilir hale geleceksiniz. Kim istemez ki kendi arabasının ustası olmak. Araba motorları nasıl çalışır sorusuna cevap olacak bu yazıya başlamadan önce motorun tanımını yapalım.

Kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çeviren makinelere motor denir. Yakıtın yanması sonucu oluşan kimyasal enerjiyi, pistonlar ve krank mili sayesinde hareket enerjisine çeviren makinelerdir.

Günümüz arabalarının hepsinde içten yanmalı motorlar kullanılmaktadır. Dıştan yanmalı motorları anlatarak zaman kaybetmeyelim ve içten yanmalı motorlar nedir onu öğrenelim. Bu sayfayı içten yanmalı motorların çalışma presibine ayırdık. İçten yanmalı motor çalışma prensibi ise yakıtın, motor içinde yanma odası adı verilen sınırlı alan içerisinde yakılması ile oluşan basıncın, pistonu hareket ettirmesi prensibiyle çalışan makinedir.

Bu makinelere içten yanmalı motor denmesinin sebebi yanma olayının motor içerisinde gerçekleşiyor olmasıdır. Yanma işleminin gerçekleştiği yanma odasının motor içerisinde olması ile birlikte kompakt motorlar üretilebilmiş ve otomobillerin oluşması sağlanmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte motorların kapladığı alan azalmış ve güçleri artmıştır. Her geçen gün bu gelişim tüm hızıyla devam etmektedir.

*Bu sayfada arabayı oluşturan parçalardan ve sistemlerden bir tanesi olan motorun çalışma prensibi anlatılmıştır. Arabanın tüm parçaları ve görevleri hakkında bilgi almak için burayı tıklayabilirsiniz.

4 Zamanlı İçten Yanmalı Motorların Çalışma Prensibi – Araba Motoru Nasıl Çalışır?

Hali hazırda otomotiv sektöründe kullanılan içten yanmalı motorlar 2 zamanlı ve 4 zamanlı motorlar olmak üzere ikiye ayrılır. Bu başlık altında en yaygın biçimde kullanılan motor tipi olan 4 zamanlı içten yanmalı motorların çalışma prensibi anlatılacaktır.

4 zamanlı motorun çalışma prensibini anlatmadan önce zamanın tanımını yapmak gerekirse pistonun aşağıdan yukarıya veya yukarıdan aşağıya inmesi 1 zaman olarak kabul edilir. 4 zamanlı motorların bir silindirinde çevrimin tamamlanması yani gücün oluşması için gereken süre pistonun 4 hareketidir. Bu hareket pistonun alt ölü noktadan üst ölü noktaya veya tam tersi üst ölü noktadan alt ölü noktaya hareket etmesidir. Yani bir piston 4 hareket yapması sonucu bir yanma meydana gelir. Çevrimin bir safhasında gerçekleşen bu yanma zamanı, pistonu hareket ettiren zamandır. Piston yanma zamanı dışındaki zamanlarda hareket kabiliyetini diğer silindirlerdeki yanma kuvvetinden alır. Yanma, motorun silindirlerinde yanma sırasına göre gerçekleşerek oluşturduğu kuvvet ile motorun çalışmasını sağlar. İlerleyen paragraflarda daha ayrıntılı anlattığımız için ne demek istediğimizi daha net anlayacaksınız.

Kısaca özetlemek gerekirse;

Motor ilk hareketini aküye bağlı marş motorundan alır. İlk hareketi alarak dönmeye başlayan motorun silindirleri içerisinde gerekli olan yanma koşullarını sağlandıktan sonra silindirlerde yanma başlar ve marş motoru devreden çıkarak motor sadece yanma kuvvetiyle çalışmaya başlar. Daha sonra rolanti devrine ulaşan motor gaz pedalından komut gelene kadar bu devirde sabit kalır.

*Motorun rolanti devrinde kalmasını sağlayan parçalar gazkelebeği ve rolanti motoru sayfası içerisinde anlatılmıştır.

Bu kısımda kullanacağımız kısaltmalar: 
AÖN (Alt Ölü Nokta – Bottom Dead Center); Pistonun silindir içerisinde gidebileceği en alt noktadır.
ÜÖN (Üst Ölü Nokta –  Top Dead Center) : Pistonun silindir içerisinde gidebileceği en üst noktadır.
Derece : Derece ile bahsedilmek istenen krank milinin 1 turu motorun 360 derecelik hareketi olarak kabul edilir. Yani hesap ederseniz üst ölü nokta ile alt ölü nokta arasında kalan mesafe 180 derecelik bir bölüme tekabül eder. Dereceye örnek vermek gerekirse; pistonun hareket ettiği silindirlerin uzunluğu 9 cm yani 90 mm diyelim. Motorun 1 derecelik hareketi, 0,5 mm’lik mesafeye tekabül edecektir. 90/180=0,5 mm/derece
Yanma Odası : Piston üst ölü noktaya çıktığında pistonun üstünde kalan hacime yanma odası denir. Yanma odası elemanları ise silindir kapağı üzerindeki emme ve egzoz sübapları ve haliyle piston ve silindirden oluşmaktadır.

Aşağıda bahsedilecek olan motor çalışma prensibi ‘ne göre sübabların açılma kapanma zamanları derece olarak tamamen motorun tasarımı ile alakalıdır.
Eksantrik milinin üzerinde her bir emme ve egzoz sübabına kumanda eden kamlar(kemler) bulunur. Yumurtaya benzeyen bu kamlar eksantrik mili döndükçe sübapları açıp kapatır.

*Motor çalışma prensibi anlatımında kullanılan temel parçalara göz atmak için motor parçaları ve görevleri sayfasına bakabilirsiniz.

Motor Çalışma Prensibi – Zamanların Tanımı

4 zamanlı içten yanmalı motorlar sırasıyla aşağıdaki hareketleri yani diğer ismiyle stroke’ları yaparak motorun çalışmasını sağlar;
1-Emme-Hava Girişi – Benzinli motorlarda hava yakıt karışımının dizel motorlarda ise havanın silindirlere emildiği zamandır. Temiz hava veya hava-yakıt karışımı emme sübabının açılmasıyla silindirlere dolar. Yeni nesil enjeksiyonlu benzinli motorlarda benzin sıkıştırma ve yanma zamanında verilbilir.
2-Sıkıştırma – Benzinli motorlarda hava yakıt karışımının dizel motorlarda havanın sıkıştırıldığı zamandır. Bu zaman diliminde sıkıştırılan havanın veya karışımın basıncı ve sıcaklığı yükselmektedir.
3-Yanma-Patlama-İş-Güç – Benzinli motorlarda buji yardımıyla hava-yakıt karışımı ateşlendiği dizel motorlarda ise yüksek basınçlı pulvarize bir şekilde püskürtülen yakıtın yakıldığı zamandır. Çevrimin en önemli zamanıdır ve motor bütün hareketini bu zaman diliminden almaktadır.
4-Egzoz – Yanma sonucu oluşan gazların motor dışına atıldığı zamandır. Ayrıca egzoz zamanının sonu çevrimin sonu olarak kabul edilir ve bu zamanın sonunda emme zamanı başlar ve çevrim tekrar devam eder.

Bu bölümde zamanlar kısaca anlatılmıştır. Aşağıda ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır. Bu nedenle okumaya devam edin.

Fotoğrafta da görüldüğü gibi şekiller soldan sırasıyla 1. emme, 2. sıkıştırma, 3. yanma ve 4. ise egzoz zamanını göstermektedir.

4 Zamanlı Motor Yanma Çevrimi

Şimdi biraz daha ayrıntı zamanı.

1-Emme Zamanı:

Piston ÜÖN’dan AÖN’ya doğru harekete başlarken emme valfi yani emme sübabı açık vaziyettedir. Pistonun aşağı doğru hareketi vakum yaratarak emme manifolfundan havayı o silindire gelmesini sağlar. Piston aşağı indikçe silindir içerisine temiz hava dolar.
Benzinli motorlarda, bu zaman diliminde silindirlere temiz hava ve benzin karışımı emilir. Enjeksiyondan püskürtülen yakıtla hava karışarak emme sübabından silindir içerisine emilir. Direkt benzin enjeksiyonlu motorlarda yakıt püskürtme işi direk silindirlerin içerisine yapılır.
Dizel motorlarda ise sadece temiz hava silindirlere emilir.

2-Sıkıştırma Zamanı:

Piston AÖN’ya ulaştıktan bir kaç derece önce veya sonra emme sübabı kapanır. Kapanma derecesi tamamen motor tasarımı ile alakalı ve motorun atmosferikmi yoksa turboşarjlı mı olduğu ile alakalıdır. Biz ayrıntıya girmeden düşünürsek piston AÖN’ya vardığında emme sübabı kapatıyor diyelim. Daha sonra emme ve egzoz sübabları kapalı olduğu için pistonda ÜÖN’ya doğru hareket etmesi sebebiyle silindir içerisinde kalan hava veya hava-yakıt karışımı sıkışmaya başlar. Piston ÜÖN’ya çıkarken içerdeki havanın basıncı ve sıcaklığı yükselmeye başlar.

*Atmosferik ve şarjlı sistem farklarını öğrenmek için motor hava sistemleri sayfasına burayı tıklayarak ulaşabilirsiniz.

3-Yanma-Patlama-İş-Güç Zamanı:

Sıkıştırma zamanının sonuna doğru silindir üzerinde sıkışan havanın basıncı ve sıcaklığı artmakta olduğunu belirtmiştik. Piston üst ölü noktaya varmadan birkaç derece önce;
Benzinli motorlarda, emme zamanında enjeksiyon sistemi yardımıyla alınan hava yakıt karışımı sıkıştırma zamanında sıkıştırıldıktan sonra iş zamanında buji ile ateşlenerek patlama yani yanma gerçekleştirilir.
Dizel motorlarda ise yüksek basınç pompası ve enjektör yardımıyla yakıt pulvarize şekilde silindir içerisine püskürtülür. Pulvarize olan dizel, silindir içerisindeki sıcak havayla buluştuğunda patlama gerçekleşir.

*Benzinli motorlarda enjeksiyon sistemleri, dizel motorlarda enjektör sistemi hakkında daha fazla bilgi almak için motor yakıt sistemleri sayfasını okuyabilirsiniz.

Bu yanmanın kuvvetiyle piston alt ölü noktaya doğru itilecektir. Yanma zamanı piston alt ölü noktaya inene kadar devam etmektedir. Piston aşağıya indikçe silindir içerisindeki basınç azalmaktadır. Yanma zamanı çevrimin devam edebilmesi için ve motorun çalışabilmesi için en önemli zamandır. Bu nedenle otomobillerde yakıt sistemleri bakımları önem kazanmaktadır. Kötü yanma oluşan motorlarda performans düşüklüğü ve çalışmama sorunu ile karşılaşılabilmektedir. Araba kullanıcılarının yaptığı en büyük hatalar, yakıt sistemi elemanlarının bakımlarını aksatmaları veya hiç yapmamalarıdır.

4-Egzoz Zamanı:

Piston AÖN’ya varmadan önce egzoz sübabı açılarak içerideki egzoz gazı manifold üzerinden dışarıya atılmaya başlar. Daha sonra piston AÖN’dan ÜÖN’ya gidene kadar egzoz zamanı devam ederek silindir içerisindeki yanmadan dolayı oluşan gazı dışarıya atar. Piston ÜÖN’ya gelmeden önce emme sübabı açılır ve az bir süre emme ve egzoz sübabı aynı anda açık kalır. Piston ÜÖN’yı geçtikten birkaç derece sonra egzoz sübabı kapanarak emme zamanı başlar. Bu iki sübabın aynı anda açık kalmasına sübap çakışması denir. Sübap çakışması silindir içerisinin soğuması ve atık gazların atılmasını kolaylaştırır. Egzoz sübaplarının ömrünün uzun olması için motor içerisindeki yanmanın kaliteli olması gerekmektedir. Kötü yanma veya yanmayan yakıtın silindir içerisinde kalması sonucu egzoz gaz sıcaklığı artacak ve egzoz sübaplarına zarar verecek ve erimesine neden olacaktır. Zarar gören sübaplar içerideki sıkıştırma ve yanma basıncını azaltacağından dolayı motorun performansı azalacaktır. Bu nedenle iyi bir yanma uzun ömürlü motor anlamına geldiğini unutmamak gerekir.

Araba Motorları Nasıl Çalışır? İçten Yanmalı Motor Çalışma Prensibi

Genelde araba motorları olarak kullanılan içten yanmalı 4 zamanlı motorların zamanlarını öğrendiğimize göre araba motorlarının nasıl çalıştığına dair biraz bilgilenmiş olduk. Peki bu yanma sonucunda tam olarak neler oluyor? Anlatmaya başlarsak;
Motorda bu 4 zamanın gerçekleşmesi için krank mili 720 derece yani 2 tur dönmesi gerekmektedir. Krank milinin her 720 derecelik hareketinde her bir silindirde 1 yanma gerçekleşir. Yani buradan anlaşılması gereken 4 silindirli bir motorda krank milinin 2 turunda her bir silindirde sırasıyla yanma gerçekleşir.

Örnek olarak silindirlerde oluşan hareketler ve motor ateşleme sırası;

Motor ateşleme sırası 1-3-4-2 olduğunu düşünelim;

1- İlk 180 derecelik harekette (0-180 derece): Motorun 1 numaralı silindirinde yanma zamanı başlarken aynı anda 4 numaralı silindirde emme zamanı başlamakta 2 numaralı silindirde egzoz zamanı ve 3 numaralı silindirlerde ise sıkıştırma zamanı başlamaktadır.

2- İkinci 180derecelik harekette (180-360 derece): 1 numaralı silindirde egzoz zamanı gerçekleşecek aynı anda 4 numaralı silindir sıkıştırma zamanını yapacaktır. Tabi ki 3 numaralı silindirde yanma 2 numaralı silindirlerde ise emme zamanı gerçekleşir.

3- Üçüncü 180 derecelik harekette (360-540 derece): 1 numaralı silindir emme zamanına başlayacak aynı zamanda 4 numaralı silindirde yanma gerçekleşecektir. 3 numaralı silindirde egzoz zamanı 2 numaralı silindirde ise sıkıştırma zamanı gerçekleşir.

4- Dördüncü 180 derecelik harekette (540-720 derece): 1 numaralı silindir sıkıştırma zamanına geçecek aynı zamanda 4 numaralı silindirde egzoz zamanı başlayacaktır. 3 numaralı silindirde emme zamanı başlarken 2 numaralı silindirde yanma zamanı başlayacaktır.

Krank milinin 2 turunda yani 720 derecelik hareketinde her bir silindirde birer adet yanma oluştu. Her bir silindir incelendiğinde ise çevrim tamamlanarak 4 zamanın birden oluştuğunu gördük. Anlaşılacağı gibi bu motorda ateşleme sırası 1-3-4-2 şeklinde olmaktadır. 4 silindirli motorlarda motor ateşleme sırası genellikle bu şekilde olmaktadır.

Gelelim araba motorları nasıl çalışır sorusuna!

Bildiğiniz gibi araba motorları ilk hareketini marş motorundan alıyor demiştik. Marş motoru sadece ilk hareketi sağlıyor. Motor belli bir devre ulaştıktan sonra içerideki sıkıştırma basıncı yeterli seviyeye ulaşır. Sonra silindir içerisinde yanma koşulları sağlanmış olacaktır. Yanma başladıktan sonra yanma kuvvetiyle ve sırasıyla pistonlar aşağıya doğru ittirilmektedir. Yani motor dönme gücünü yanma/patlama gerçekleşen silindirden alır. Yukarıda anlatıldığı gibi yanma sırasıyla gerçekleşerek devam eder. Ve motor silindirlerinde sırayla yanma olduğu için motor dönme gücü devam etmektedir.

Peki bu yanma nasıl dönme gücüne dönüşüyor?

Motor parçaları ve görevleri sayfasında da anlatıldığı gibi; silindirlerde oluşan yanma, pistonları dikey doğrultuda aşağı doğru ittirmektedir. Piston piston kolları ile krank miline bağlıdır. Piston kolu, pistonun dikey hareketini dairesel harekete çevirerek krank milinin dönmesini sağlar. Dönen krank mili sayesinde diğer pistonlar hangi zamanda olursa olsun hareketine devam edecektir. Silindirlerin hepsinde yanma olduğu sürece bu hareket devam edecek ve motor çalışacaktır. Gücün devam etmesi ise motorun parçalarının kondüsyonu ile alakalıdır.

Motor performansını etkileyen sistemler

Özellikle motorların ilk çalıştırmalarında yaşanan sorunlar parçaların kondüsyonuna bağlıdır. Sübapların kaçırması, piston segmanlarının ve hava sistemlerinin kondüsyonu sıkıştırma basıncına doğrudan etkileyen parçalardır. Sıkıştırma basıncının düşmesi yakıt sisteminiz ne kadar iyi olursa olsun motorunuzun performansını düşürecektir. Sıkıştırma basınıcınız ne kadar iyi olursa; yanma sonrası basınçta o kadar iyi olacak ve motor gücüde tam olacaktır. Bu nedenle sıkıştırma basınıcını sağlayan parçaların iyi durumda olması iyi bir motor için ilk şarttır. Peki sıkıştırma basıncımız iyi ve sıra geldi yanma basıncına. Yanma basıncını etkileyen faktör ise yakıt sistemimizdir. Yakıt sistemi elemanlarının iyi olması gerekiyor ki yanma kaliteli olsun ve motorun gücü yerinde olsun. Yanmanın kalitesiz olması motorun ileriki dönemlerinde diğer parçalara zarar vermesine ve ömrünün ciddi derecede azalmasına neden olacaktır.

*Yakıt sistemi sayfasından benzinli ve dizel motorlarda yakıtın silindirlere nasıl verildiği hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz.

Yukarıda anlatılan zamanları gösteren motor çalışma prensibi videosu eklenmiştir. 4 zamanlı içten yanmalı motorların çalışma prensibi ‘ni anlamak için youtube’dan alınan güzel bir videodur.

Ek bilgi olarak

Peki araba motorlarını kim icat etti? Kaç yılında araba motoru icat edildi?

Benzinli motorlar otto çevrimi prensibine göre çalışırken dizel motorlar ise dizel çevrimine göre çalışır.

Benzinli motorların 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 yukarıda bahsedildiği gibi 4 zamandan oluşur.

Dizel motorlar; 1892’de alman mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuş ve daha sonra 1893 yılında patenti alınmıştır. Motorun mucidi, geniş kömür yataklarına sahip Almanya’nın petrole bağımlılığını azaltmak için kömürle çalışan bir motor yapmayı hedeflemiştir. Ancak kömür tozunun yanmasından dolayı ortaya çıkan kül; büyük sorunlar doğurmuş, daha sonraları ise motorda farklı yakıtların kullanılması tasarlanmıştır. Nitekim Rudolf Diesel, motorun sunumunu 1900’deki Dünya fuarında, yakıt olarak yer fıstığı yağı(biodizel) kullanarak yapmıştır.

Dizel çevrimi ile otto çevrimi arasındaki fark ise yanmanın oluşma aşaması. Otto çevriminde ateşleyici olan bujiye ihtiyaç duyulurken dizel çevriminde herhangi bir ateşlemeye gerek duymaz. Dizel çevrimi tamamen yakıtı pulvarize ederek sıcak havayla buluşturma yöntemine dayanır. Yani sıcak ve basınçlı havayla buluşan yakıt zerrecikleri yanmaya başlar.

*Turbo şarj nedir ve turbo arızası nasıl anlaşılır gibi sorulara cevap verilmiş olan ve turbo hakkında herşeyin anlatıldığı sayfayı burayı tıklayarak görebilirsiniz.

Araba motorları olarak en çok kullanılan 4 zamanlı içten yanmalı motorların anlatıldığı motor çalışma prensibi sayfası bittiğine göre bir sonraki konu olan motor parçaları ve görevleri sayfasına burayı tıklayarak geçebilirsiniz. Sistemler sayfasına bakarak araba motorlarının çalışmasına yardımcı olan sistemleri görebilirsiniz. Veya çalışma prensipleri ana sayfasına dönerek sayfa hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz. Ana sayfaya dönmek için burayı tıklayın.

Kaynak: Sayfa Carstechnic tarafından oluşturulmuştur.