Bir mühendis olarak, her etkileyici teknolojik başarının, birlikte mükemmel şekilde çalışan karmaşık bir parça sistemi tarafından mümkün kılındığını bilirsiniz.
Arabaları, uçakları, traktörleri, otobüsleri ve motosikletleri hareket ettirmek için yakıt kullanan otomotiv motoru buna en iyi örnek olabilir.
İster bir mühendislik öğrencisi olun ister deneyimli bir profesyonel, bu önemli teknoloji ve onu mümkün kılan parlak beyinler hakkında yeni bir şeyler öğreneceksiniz.
Öyleyse kemerinizi bağlayın ve otomotiv motorunun kalbinden geçen bu eğitici yolculukta bize katılın!
Otomotiv Motorlarına Giriş
Resmi tanımlama:
Otomobiller, uçaklar, traktörler, otobüsler ve motosikletler için hareket gücü sağlayan ve araçta taşınan yakıt tüketen makine.
Yani, benzinden tasarruf etmek istiyorsanız, size söyleyebileceğimiz en iyi şey arabanızın motorunu sökmenizdir. Şaka yapıyorum!
Motor, yanan benzinden gelen ısıyı güce çevirerek arabanın tekerleklerini döndüren karmaşık bir makinedir. Bu da bir şeye hız verir.
En yaygın motor türü olan içten yanmalı bir motorda benzini harekete geçirmek için dört zamanlı bir yanma döngüsü kullanılır.
Bu döngünün dört bölümü vardır: emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz.
Motor Çeşitleri
Dört silindirli sıralı motorlar veya altı veya sekiz silindirli V motorlar gibi farklı motor türleri vardır.
Motorun düzeni, ne kadar büyük olduğunu, ne kadar iyi çalıştığını ve ne kadar güce sahip olduğunu belirler.
Sıralı motorlar, daha uzun ve daha karmaşık olan V motorlardan daha küçüktür.
Ana bileşenler
Silindir bloğu, silindir kafası ve karter, bir otomobil motorunun en önemli parçalarıdır.
Motorun kalbi, genellikle demir veya alüminyum alaşımından yapılan silindir bloğudur. Enerji üretmek için yukarı ve aşağı hareket eden pistonları tutan silindirlere sahiptir.
Yanma odası da silindir bloğundadır. Yanmayı sağlamak için yakıt ve havanın karıştığı yerdir.
Silindir kafası, silindir bloğunun üstüne oturur. Bir buji, eksantrik milleri ve valfleri vardır.
Eksantrik milleri, yanma odasına ne kadar yakıt, hava ve egzoz gazının girip çıktığını kontrol eden valflerin nasıl açılıp kapandığını kontrol eder.
Buji, yanmanın gerçekleşmesi için yakıt ve hava karışımını yakar.
Karter genellikle dökme demirden yapılır ve motorun altındadır.
Pistonlar, krank mili, eksantrik milleri, zamanlama zinciri, yağ karteri, yağ filtresi vb. Parçaları tutar. Bu parçalar birlikte yakıtı harekete dönüştürür.
Bir araba kapatıldığında, marş motoru pistona aşağı hareket etmesi için ihtiyaç duyduğu kuvveti verir.
Yanmalı Motorlarda İyileştirmeler
Son birkaç yılda, doğrudan yakıt enjeksiyonu, turboşarj ve değişken valf zamanlaması gibi motor teknolojisinde gelişmeler oldu.
Bu değişiklikler nedeniyle araba daha az gaz kullanıyor, daha fazla güce sahip oluyor ve daha az çevre kirliliği yaratıyor.
Video: Nasıl çalışır?
İpucu: Gerekirse altyazı düğmesini açın. İngilizce diline aşina değilseniz, ayarlar düğmesinde "otomatik çeviri"yi seçin. En sevdiğiniz dil çeviri için uygun hale gelmeden önce videonun diline tıklamanız gerekebilir.
Otomotiv Motor Çeşitleri
Arabalarda kullanılan farklı motor türleri vardır ve bunlar iki şeye göre gruplandırılabilir: yakıt türü ve motorun ayarlanma şekli (silindir sayısı) (silindir konfigürasyonu).
Benzinli ve dizel motorlar en yaygın araba motoru türleridir, ancak bir motoru diğerinden ayıran başka şeyler de vardır.
- Düz veya Sıralı Motorlar.
Düz/sıralı bir motordaki tüm silindirler bir sıra üzerindedir, yukarı bakar ve genellikle arabaya diktir.
Bu, aile hatchback'leri ve daha küçük otomobiller için en yaygın düzendir.
- arızalar.
Düz motorlarda, tek bir krank milinin her iki yanında iki sıra silindir bulunur.
- V-Motorlar.
Bir V-motordaki silindirler, krank milinin etrafında bir V oluşturan iki ayrı sıraya yerleştirilmiştir.
- W-Motorları.
W motorlarında, krank milinin etrafında bir W oluşturan üç sıra silindir bulunur.
Silindirlerin ayarlanma şekli de farklı olabilir.
Küçük arabaların üç silindirli motorları vardır, ancak turboşarjlar onları daha büyük aile hatchback'lerine de yerleştirmeyi mümkün kılmıştır.
Altı silindirli motorlar genellikle üst düzey spor arabalarda ve performans arabalarında bulunur. V şeklinde veya düz bir çizgide kurulabilirler.
Süper arabalar ve lüks sedanlar, V8'ler, V10'lar ve V12'ler gibi sekiz veya daha fazla silindirli motorlara sahiptir.
En üst düzey Volkswagen Grubu arabalarından bazıları W12 motorlara sahiptir.
Benzinli ve Dizel Motorlar
Otomotiv uygulamalarında, benzinli ve dizel motorlar arasındaki temel farklar, enerjinin nasıl üretildiği, kullanılan yakıtın türü, ısıl verim, beklenen ömür, dakikadaki devir sayısı (RPM) ve torktur.
- Benzinli Motorlar.
Kıvılcımla ateşlemeli yanma, benzinli motorlarda gazı ve havayı sıkıştırmadan ve yakmadan önce karıştırmak için kullanılır.
Çoğu zaman, benzinli motorlar dizel motorlardan daha yüksek devirlere sahiptir, ancak daha az torka sahiptirler.
- Dizel Motorlar.
Dizel motorlar havaya yakıt enjekte etmeden önce yakıtı sıkıştırarak motoru termal olarak daha verimli ve muhtemelen daha uzun ömürlü hale getirir.
Dizel, benzinden daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahip olduğundan, dizel motorlar benzinli motorlardan daha az yakıt kullanır.
Bu farklı motor tiplerinin otomobillerde nasıl kullanıldığı zamanla değişti ve otomobilin nasıl kullanılacağına, ne kadar iyi performans göstermesi gerektiğine ve ne kadar yakıt kullanması gerektiğine bağlı.
Otomotiv Endüstrisinin Genişlemesi
Otomotiv Motorunun Gelişimi
Sanayi Devrimi sırasında, otomobil endüstrisinin büyümesi ve daha fazla güce sahip motorlara olan ihtiyaç, içten yanmalı motorların (ICE'ler) yaratılmasına yol açtı.
Bu motorlar başlangıçta sıvı yakıtla çalışacak şekilde yapılmıştı, ancak benzinle çalışabilmeleri için değiştirildi.
1900'lerde iki zamanlı ve dört zamanlı motorlar yapıldı ve aynı anda çok sayıda araba yapmak mümkün hale geldi.
Sıvı Yakıt Dönüşümü ve Emisyon Azaltımında İyileştirmeler
Mühendisler, sıvı yakıtları kullanılabilecekleri şekilde buhara dönüştürmenin yollarını buldular. Bu, yakıt verimliliğini ve motor çıkışını iyileştirdi.
Arabalardan kaynaklanan kirlilik sorununu çözmek için bilgisayarlı motor yönetim sistemleri de yapıldı.
Nitrojen oksitler (Nox) ve partikül madde (PM) gibi kriter kirleticilerin ICE emisyonları, son 30 yıldaki araştırma ve geliştirme sayesinde %99'dan fazla azaltılmıştır.
Gelişmiş Yanmalı Motor Araştırma ve Geliştirme
Günümüzde insanlar içten yanmalı motorların daha iyi çalışmasını ve çevre için daha iyi olmasını sağlamaya çalışıyor.
Gelişmiş içten yanmalı motorlar üzerine araştırma ve geliştirme, homojen şarjlı sıkıştırmalı ateşleme (HCCI) ve zıt pistonlu motorlar (OPE) gibi yeni teknolojilere ve aynı zamanda aktarma organlarını daha elektrikli ve hibrit hale getirmeye odaklanır.
Elektrikli araçların sayısı artıyor olsa da, içten yanmalı motorlar ulaşım sektörü için hâlâ önemini koruyor ve daha uzun süre kullanılacak.
Otomotiv Motor Boyutu ve Hava Akışı
Çoğu araba motoru, tüm silindirlerinin toplam hacmi olan litre cinsinden ölçülür.
Motoru büyütürseniz, bazen daha fazla beygir gücü ve tork üretebilir, ancak bu her zaman böyle değildir.
Otomotiv Motorlarında Hava Akışı Algılama
Pervane ölçer ve sıcak tel, bir motorun içeri giren hava miktarını ölçmesinin en yaygın iki yoludur.
Değişken bir dirence bağlı yay yüklü bir hava pervanesi, motora giren hava miktarını ölçmek için pervane ölçer tarafından kullanılır.
Öte yandan, sıcak tel kütle hava akışı sensörü, hava akışına doğru sarkan ve belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan dirençli bir tel kullanır.
Gelen hava daha sonra elektrik akımını geçen hava miktarıyla orantılı bir şekilde değiştiren teli soğutur.
Öte yandan Kármán vorteks sensörü, bir araba motorunda gelen hava akışını ölçmenin bir yolu değildir.
Bunun yerine, hava akışında girdaplara neden olarak ve ardından girdapların neden olduğu basınç değişikliklerini ölçerek hava akış hızını ölçmenin bir yoludur.
Otomotiv Motor Bakımı
Motor Yağı Filtreleri
Motor yağı filtreleri, bir otomobilin motorunun iyi çalışmasını sağlamanın önemli bir parçasıdır.
Yağdan kir, yağ ve metal parçacıklarını çıkarmak için çalışırlar. Bu, yağın düzgün bir şekilde akmasını sağlar, yağı temizler ve metal parçaları korur.
Fiyat, tasarım, yapı ve detaylara gösterilen özen, motor yağı filtresi seçerken dikkate alınması gereken önemli şeylerdir.
Otomotiv Motor Yönetim Sistemleri
Performansını artırmak için bir motor yönetim sistemini ayarlamanın ve değiştirmenin birçok yolu vardır.
Sistemleri değiştirmenin bazı yolları, fabrika ECM'lerini yeniden kalibre etmek, bindirmeler, önleyiciler ve diğer ekstra parçalarla uyum sağlamak ve emme manifoldlarını tasarlamak, değiştirmek ve oluşturmaktır.
Bir motorun ne kadar iyi çalıştığını değiştirmek için ayrı olarak programlanabilen motor yönetim sistemleri de kullanılabilir.
En iyi performansı elde etmek için, değişiklikleri güvenli ve güvenilir bir şekilde yapmak önemlidir.
Motor yönetim sisteminizde değişiklik yapmadan önce bir uzmanla konuşmalı veya konuyu okumalısınız.
Motor Saatleri
Motor saatleri, bir motorun ilk yapıldığından beri, araç hareket etmese bile çalıştığı saat sayısıdır.
Bu ölçüm, bir araç her gün saatlerce hareketsiz oturmak için bir PTO kullandığında kilometre sayacı kilometreyi kaydetmediğinden, ticari araçlardaki aşınma ve yıpranmayı ölçmek için, özellikle rölanti süresini takip etmek için yararlıdır.
Motor saatleri, önleyici bakımı planlamak ve bir aracın ne kadar kullanıldığını belirlemek için de kullanılabilir.
Motor saatleri ve mil arasındaki ilişki, araçları değiştirmek için eksiksiz bir plan yapmak, bakım programlarını iyileştirmek ve bir filonun ne kadar iyi çalıştığını takip etmek için kullanılabilir.
Modern motorlarda, motorun dönüş sayısını ve her dönüşün ne kadar sürdüğünü sayan, motor kontrol modülü (ECM) adı verilen bir parça bulunur.
Otomotiv Motor Kontrol Modülleri
Otomotiv motor kontrol modülleri (ECM'ler), doğru çalıştıklarından emin olmak ve insanların bunlarla uğraşmasını önlemek için bir dizi güvenlik önlemi kullanır.
Örneğin, doğrulama donanımını ve güvenlik mekanizmalarını yerleştirirler, SAE J3061 ve ISO/SAE 21434 gibi otomotiv güvenlik standartlarını kullanırlar ve doğrulama süreçlerinden geçerler.
ECM'ler, sahte veya değiştirilmiş sinyalleri bulmak için olasılık kontrolleri kullanılarak da korunabilir.
Bu, doğru olduklarından emin olmak için sensör değerlerinin kablolu değerlerle karşılaştırılmasıyla yapılır. Bu, kötü kişilerin ECM'de değişiklik yapmasını zorlaştırır.
Son olarak, modern ECM'ler, sensör girdilerini hızla alabilen, yorumlayabilen ve bunlara göre hareket edebilen mikroişlemciler gibi bilgisayar parçalarıyla yapılır. Bu, sistemin doğru çalıştığından emin olmanıza yardımcı olur.
EPA'nın, Temiz Hava Yasası'nın kurcalama ve satış sonrası bozguna uğratma cihazlarına ilişkin yasaklarına uyulmasını sağlayan bir politikası vardır.
Bu yasaklar bir aracın tüm ömrü boyunca geçerlidir, bayilerin zaten yolda olan kurcalanmış araçları satmasını yasa dışı kılar ve araçtaki emisyonların düzgün çalıştığından emin olmak için araçların düzenli olarak denetlenmesini gerektirir.
Bir ECU'yu değiştiren ürünler olan tunerler, satış sonrası yasadışı bozguna uğratma cihazları olabilir ve bunları kullanmak veya takmak yasa dışı kurcalama olabilir.
Kullanım örnekleri
| Görev: | Tanım: |
|---|---|
| Arabalar ve diğer araçlar | Arabalar, kamyonlar ve otobüsler otomotiv motorlarının kullanıldığı en yaygın yerlerdir. Bu motorlar araca ilerlemek için ihtiyaç duyduğu gücü verir. Modern ulaşımın önemli bir parçasıdırlar. |
| Uçağın Tahrik Edilmesi | Araba motorlarının kullanıldığı bir diğer önemli yer ise kalkış ve uçuş için gerekli olan itkiyi sağladıkları uçaklardır. Çoğu uçak motoru, araba motorlarından daha güçlü ve verimlidir çünkü daha fazla kaldırma gücü oluşturabilmeleri ve havanın direncini yenebilmeleri gerekir. |
| Tarımsal ekipman | Araba motorları genellikle traktörlerde ve diğer tarım ekipmanlarında kullanılır. Bu motorlar, çiftçiliğin getirdiği ağır yüklerin ve ağır işlerin üstesinden gelebilecek kadar güçlü ve uzun ömürlü olmalıdır. |
| Güç üretimi | Araba motorlarının da güç elde etmek için kullanılabileceği zamanlar vardır. Çoğu zaman bu motorlar, elektrik kesildiğinde evlere ve işyerlerine güç sağlamak için kullanılan jeneratör setlerinde kullanılır. |
| Deniz Tahrik | Tekneler ve diğer deniz taşıtları da araba motorlarıyla çalıştırılabilir. Deniz motorları, sert deniz ortamında çalışmaları gerektiğinden genellikle araba motorlarından daha uzun süre dayanacak ve korozyona daha iyi direnecek şekilde yapılır. |
| Yarışma | Araba motorlarının kullanıldığı başka bir yol da, çok hızlı gidebilen yüksek performanslı arabalara güç verdikleri yarışlardır. Yarış motorlarının çoğu, onlardan en iyi şekilde yararlanmak için ayarlanmıştır ve normal bir araba motorundan çok daha fazla güç üretebilirler. |
| Çim biçme makineleri ve diğer küçük aletler | Son olarak, araba motorları çim biçme makinelerine, motorlu testerelere ve diğer küçük aletlere güç sağlamak için de kullanılabilir. Çoğu zaman, bu motorlar daha büyük benzerleri kadar güçlü değildir, ancak yine de günlük kullanımın üstesinden gelebilecek kadar güvenilir ve verimli olmaları gerekir. |
Referanslar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Çözüm
Sonuç olarak, araba motoru, seyahat etme ve yaşama şeklimizi değiştiren inanılmaz bir teknoloji ürünüdür.
Mühendisler, ilk içten yanmalı motorlardan günümüzün en gelişmiş hibrit ve elektrik aktarma organlarına kadar bu harika makinelerin yapımında ön saflarda yer aldı.
Ancak araba motoru aynı zamanda daha derin bir şeyin sembolüdür: mümkün olanın sınırlarını zorlamak, engelleri aşmak ve daha iyi bir yarın hayal etmek için doğal arzumuz.
Geleceğe baktığımızda, otomotiv motorunun hayatımızın önemli bir parçası olmaya devam edeceği açıktır.
Bizi işe, okula ve diğer yerlere götüren arabalara güç veren motordur.
Ama aynı zamanda insan yaratıcılığının ne kadar güçlü olduğunun, insanların yeni şeyler denemeye ne kadar istekli olduğunun ve insan zihninin ne kadar çok şey yapabileceğinin bir hatırlatıcısıdır.
Bu nedenle, arabanızı bir sonraki çalıştırışınızda, her şeyi mümkün kılan muhteşem mühendisliği düşünmek için bir dakikanızı ayırın ve olasılıkların gerçekten sonsuz olduğunu unutmayın.
Paylaş…
