Konuyu anlamak için öncelikle açıklanması gereken birkaç husus var:
İçten yanmalı motorlarda çalışmaya başlamak ile çalışır durumda kalmak arasında büyük farklar vardır.
* Konuyu basitçe açıklamak adına, verilen tüm örneklerdeki motorların mekanik açıdan sağlıklı ve tasarım parametreleri dahilinde çalıştığını varsayalım; o sayede varyasyonlardan çok start stop sisteminin özelliklerini öne çıkarmak mümkün olacaktır.
* Ayrıca yakıt tüketimi ve emisyon yakın bir ilişki içinde olduğu için ikisini ayrı ayrı ele almaya da gerek yok.
Bir kez çalışmaya başlamış bir motor, belli bir hava - yakıt karışımı sağlandığı sürece çalışmaya devam eder. Bu motor hedeflenen operasyonel sıcaklığına ulaştığında da söz konusu hava yakıt karışımı içindeki yakıt oranı ciddi bir şekilde düşer, stokiyometrik karışım değerleri elde edilir. -Bunu Stokiyometri makalemizde açıklamıştık-
Unutmadan; start stop sistemi de motor ısınana kadar devreye girmez çoğu uygulamada.
İçinde bulunduğumuz üretim döngüsüne kadar üretilen araçlarda, start stop sistemini mümkün kılamayacak özellikler vardır.
Eskiden bu güne doğru gelecek olursak,
Karbüratörlü araçlar, idealden çok uzak bir hava yakıt beslemesi ile çalışırlar. Karbüratör içinde hava ile karışan yakıt, dolambaçlı yollardan geçerek yanma odasına ulaşır. İlk çalıştırma anında yavaş hareket eden bu karışımın içindeki yakıtın hatırı sayılır bir kısmı, yavaş akmakta olan bu hava içinde asılı kalamaz, manifoldun iç çeperlerinde birikir. Bu durumu telafi etmek için gaz pedalını pompalamak ya da bir solenoidi devreye sokmak vasıtası ile ilk çalıştırmada epey fazla yakıt gönderilir.
Motor çalıştıktan sonra hızlanan hava akımı da iç çeperlerde kalmış olan yakıtı sürükler, yanma odasına götürür. Karbüratörlü motorlarda ilk çalıştırmada "motoru temizlemek için" birkaç kez gaz verilmesinin asıl nedeni budur.
Böylesi bir durumda, ilk çalıştırma hem masraflı, hem de kirlilik yaratan bir süreç olur. Diğer bir deyişle, iki dakika kadar rölantide kalmak, motoru kapatıp çalıştırmaktan daha ucuza mal olur.
Karbüratörün ardından gelen tek nokta enjeksiyon ise, bu tanım çerçevesinde o janjanlı "enjeksiyon" sözcüğü haricinde karbüratör ile aynı paranteze girer.
Tek nokta enjeksiyon -throttle body injection- sisteminin karbüratöre göre tek avantajı yakıt beslemesini dış etkenlere göre değiştirebilmesidir.
Sonrasında sırası ile mekanik ve elektronik çok noktalı enjeksiyon sistemleri ile tanıştık...
Mekanik sistem bahçe musluğu gibi sürekli akar, elektronik sistem de prostatlı amca gibidir, yakıtı kesik kesik verir. En büyük farkları bu ama gerçekten büyük fark işte.
Ortak noktaları da hava yakıt karışımının manifoldun dolambaçlı labirentinden geçmek zorunda olmamasıdır.
Hava silindir kapağına kadar tek başına gelir. Enjektörler yanma odalarına çok yakın monte edildikleri için, yakıt işe son anda dahil olur ve çok çok az bir kayıp ile adrese ulaşır.
Madem yakıt ile başladık, yakıt ile devam edelim.
Bir de artık direct injection var. Bu sistemde yakıtı, arada aracı, komisyoncu, celep, menecer olmadan doğrudan yanma odasının içine püskürtürsünüz yani yakıtı akan hava taşımaz. Acayip zaman kazanırsınız, çünkü yanma olayında (patlama değil o, patlama diyene iki tane patlatırım ) milisaniye önemli bir zaman dilimidir. Yakıtı tam gerektiği anda, tam gerektiği kadar verirsiniz, mis gibi olur.
Haa!! bu yakıtın tutuşması da lazım. Sadece tutuşmak değil, yanma işlemine ne zaman başlanacağı da önemli.
Distribütörlü araçlarda kaba bir avans ayarı yapılırdı mesela. Bu sistem, dış etkenler vs gibi değişkenler ne olursa olsun belli bir aralıkta çalışarak ateşlemeyi yapar, motor kimi zaman tık diye çalışır, kimi zaman da bir süre marş basılmasını gerektirirdi. -tamam, vakum avans vardı, ama o manifold basıncı ile ilgili, biz ilk çalıştırmadan bahsediyoruz-
Distribütörlü bir araca start stop sistemi yaparsanız, kullanıcıya illallah dedirtme riskini de alırsınız yani.
Elektronik enjeksiyon (hani şu kesik kesik püskürten sistem) ile, otomobillerde merkezi bir kumanda ünitesi de kullanılır oldu. Bunun adına ecu dediler, mcu dediler, ems dediler, ama türkçe tercümesi hep beyin oldu.
Bu ecu, önemli bir gelişme.
Nasıl bir gelişme olduğunu şöyle ifade edeyim;
aşağı yukarı son otuz yıldır üretilen araçların elektronik kumanda birimlerinin gücü ve kapasitesi, Ay'a inen apollo sistemlerinin bilgisayarlarının toplam güç ve kapasitesinden daha fazla, daha hızlı, daha janjanlı.
Bir tane uyduruk motoru adam gibi çalıştırmak aya inmekten daha çok işlem ve kapasite gerektiriyor yani. Ancak, bunun dahi ilk on yıl boyunca çok kaba bir sistem olduğunu, deli gibi ar-ge gerektirdiğini, bugünkü halinin çok daha farklı olduğunu da belirtmek lazım.
Konudan saptık.
Yoo, sapmadık aslında.
Son yıllarda geliştirilen teknoloji, artık çok az yakıtı motorun tam kalbine tam zamanında gönderip, bunu da ideal bir zamanlama ile tutuşturabilecek düzeye gelebildi.
Hatta, motorun mekanik özelliklerini dahi anlık olarak değiştirebiliyor bu sistemler. Sübapların açılış ve kapanışları, bunun ne zaman ve ne kadar süre ile olduğu o ilk çalıştırmada önemli olan sıkıştırma evresini ideal hale getirebiliyor.
Diğer yandan, marş basma yöntemleri de değişti. Bazı sistemler hala marş motoru kullanıyor ama manyak teknoloji ürünü mıknatıslar, bilgisayar destekli sargı yöntemleri verimlerini yükseltti, motoru çok çabuk bir şekilde çalışmak için gerekli minimum devir seviyesine çıkarabiliyorlar.
Bazıları da özüne döndü...
Otomobiller, ilk yıllarda oldukça deneysel ürünlerdi. 1920'li yıllarda üretilen modellerde çok dehşetli kavramlar ya da teknolojiler denenmişti. Bunlardan biri de, motor kasnağına kayış ile bağlanan marş motorunun, motor çalıştıktan sonra dinamo görevi görmesi idi. (Alternatör demedim burada, ikisi farklı şeyler)
Artık üreticiler bu şekilde çift görev yapan birimler tasarlayıp kullanıyorlar, hem parça sayısı azalıyor, hem de ağırlık, maliyet vs düşüyor.
Start - Stop teknolojisinin sorunsuzca uygulanabilmesini mümkün kılan en büyük atılım, öncelikle yakıtın ilk çalıştırmada yanma odasına kayıpsız bir şekilde iletilebilmesi oldu. Bu da ekonomi getirdi doğal olarak. Sonrasında da ateşleme karakteristiklerinin anlık olarak değişebilidiği akıllı ve anlık müdahalelerde bulanabilen bir elektronik kumanda sistemi var tabii. Bir de motoru çok çabuk bir şekilde hızlıca döndürdüğünüzde, zırt diye çalışabiliyor işte.
Yoksa artık harbiden anahtar gerekmiyor.
Ben bile 16 yaşındaki düz vitesli aracımı (Mazda MX-5) evde çayımı içerken bir düğmeye basıp çalıştırabiliyorum.
Bir otomobilin teknik özelliklerinde motoruna ait güç ve tork değerlerini görürüz. Buradaki güç, motorun beygir gücüdür ve Türkçesi BG olan HP (horsepower) birimiyle ifade edilir. 1 beygir: 75 kg’lık ağırlığı 1 sn’de 1 metre yukarı kaldırabilecek güç miktarı olarak tanımlanır. Bunun da yaklaşık 1 atın gücüne denk geldiği düşünülerek “beygir gücü” denilmiştir. Beygir gücü motora has değiştirilemez bir değerdir. Fakat otomobilin dynometer ile ölçülen beygir ve tork değerleri; aktarma organı, vites kutusu ve tekerlek çapı gibi etmenlere bağlı olarak farklılık göstermektedir. Yani beygir gücü yüksek, torku ise düşük olan bir motoru sadece dişli oranı ayarlarını değiştirerek bile tam ters karaktere büründürmek mümkündür. Bu nedenle beygir gücü ve tork çıplak bir motorda gerçek değerlerini ifade ediyor olsalar da, gücün yere iletilmesine kadar araya giren faktörler göz önüne alındığında sadece motora ait karakteristik bir veri olarak düşünülemez.
Tork Nedir?
Tork, motordan tekerleğe iletilen itme (dönme momenti) kuvvetidir. Birimi Nm (Newtonmetre)’dir. Halk ağzıyla otomobilin çekişi olarak da tarif edebileceğimiz tork, kamyon, otobüs, traktör gibi araçlarda çok yüksek değerler almaktadır. Bunun nedeni yük taşıyan araçlarda hız yapmaktan çok çekişe ihtiyaç duyulmasıdır.
Aslında bu kavram fizikte dönme momenti olarak bilinen Kuvvet X Kuvvet kolu formulünden başka birşey değildir. Yukarıdaki resimde anahtarla somunun sıkılması gösterilmekte. Burada elle uygulanan kuvvet vida ile somun arasında vidaya paralel yönde bir gerilim ve dairesel yönde moment oluşturmakta. İşte bu momente tork denir. Anahtarın sapı ne kadar uzun olur ve ne kadar geriden tutulabilirse, somun o kadar kolay dönecektir. Otomobilin tekerleklerinde olan da bunu aynısıdır. Tekerleğin çapı küçültülürse tork yükselir ve daha ani tepki veren daha esnek bir sürüş karakteristiğine sahip olunabilir. Tabi bu durumda maksimum sürat düşecektir. Bir yerden kazanılırken bir yerden fire vermek gerekir, bu işin doğasında olan birşeydir.
Torku ifade eden bir diğer oto terimi de esnekliktir. Aynı devir bandında torku yüksek olan otomobiller ara hızlanmalarda yani sollamalarda örneğin 60km/h hızdan 120km/h hıza ulaşmada daha başarılıdır. Bu da otomobilin esnekliği olarak tanımlanır. Torku yüksek olan bir otomobil özellikle rampa çıkarken fazla devir çevirmeye ihtiyaç duymadan hızını koruyabilir fakat torku az olan otomobil ivmesini koruyabilmek için vites düşürerek hızını artırmak zorundadır.
Torkun yüksek olması için temel olarak motorun yanma odasında normalden daha kuvvetli bir yanma gerçekleşmesi gerekir. Aynı beygir gücüne sahip bir benzinli motor ile bir dizel motor arasında iki kat tork farkı oluşabilir. Dizel motorlarda yanma odasındaki sıkıştırılan yüksek basınçlı havanın içerisine yine yüksek basınçlı enjektörlerden yakıt püskürtülerek kuvvetli bir yanma elde edilir. Bunun yanında pistonun kurs içerisindeki hareket mesafesinin artması ve buna bağlı olarak piston kolunun uzaması gibi etmenlerden ötürü dizel motorların torkları yüksektir. Fakat dizel motorlar benzinlilere göre fazla devir yapamadıklarından hızlanma değerlerinde pek iç açıcı değerler elde edemezler yani sahip oldukları tork avantajlarını devir düşüklükleri nedeniyle kısmen kaybederler. Bu devir düşüklüğünün nedeni ise, yanma odasına püskürtülen mazotun odacığın belirli bir noktasından başlayarak yayılarak patlamayı oluşturmasıdır. Bu noktada patlamayı kuvvetlendirmek için enjektör basıncını artırarak yakıtı yanma odasına daha hızlı göndermekten başka yapacak fazla birşey yoktur. Benzinli motorlarda ise, birden fazla buji ile farklı noktalarda ateşleme sağlanabilmesinin yanında moleküller arası yanmayı hızlandırıcı partiküllerin yakıta eklenmesiyle yanma verimini artırmak mümkün olmaktadır.
Yüksek devirli benzin motorları her halükarda en gelişmiş turbo dizel bir motordan dahi ivmelenme anlamında üstündürler. Fakat alt devirlerdeki ani hızlanma yetenekleri sayesinde günlük şehir içi kullanımda dizel motorlar çok keyifli sürüş dinamikleri sunarlar. Bunun nedeni elbette yüksek tork değerleridir. Torku yüksek olan bir aracın gaz pedalına basıldığında insanın sırtını koltuğa yapıştıracak bir hızlanma duygusu yaşatır ve bu da sürüşteki en önemli keyif faktörlerinden birisidir. Fakat hareketin devamında devirler arttıkça bu hissiyatı yaşamak pek mümkün değildir. Benzinli otomobiller ise daha doygun hızlanırlar. Bu nedenledir ki, drag yarışlarında dizel otomobiller genellikle tercih edilmemektedir.
Bir otomobilin vites kutusunda, daha fazla tork üretmesi veya daha fazla hız yapması arasında tercih yapılabilir. Bu konuda güç ve tork değerleri binek otomobillerde birbirine yakın değerlerde tutulurken örneğin bir jipte tork yönüne kaydırılmıştır. Misal bir binek otomobil 130 HP güç, 160 Nm tork değerine sahipken aynı motorun kullanıldığı bir jip 100 HP güç, 280 Nm tork değerine sahip olabilir. Burada beygir gücü değişmezken kullanılan şanzıman oranlarına bağlı olarak torkta farklılık görülmektedir. Benzer şekilde tekerlek çapı büyük olan traktör gibi araçlarda torkun yüksek olması gerekir çünkü tekerlek çapı büyüdükçe motorun çekişi düşer. İlave olarak motor tipi de tork açısından önemlidir. Sıra tipli motorlar güç üretmeye odaklı olarak üretilirken V tipli motorlar çekişin fazla ve sürekli olması istenen yerlerde yaygın olarak kullanılır.
Tork Eğrisi
Otomobilden anlayanların baktığı en önemli ve en iyi yorumlanması gereken teknik veri tork eğrisidir. Aşağıda Volkswagen markasına ait 1.4 TSI ve 1.6 FSI motorlarının tork eğrileri karşılaştırılmalı olarak verilmiştir.
Grafiği yorumlarken ilk başta şu temel bilgiyi bilmek gerekir: “Bir motorun tork eğrisi ne kadar düz bir çizgi şeklinde ilerliyorsa, motor o kadar verimlidir.” Motorun verimli olması kullanılan yakıttan minimum ısıl kayıpla optimum kazanç elde edilebildiği anlamına gelir ki, bu bir motor için en belirleyici kalite faktörlerinin başında gelir.
Grafikteki her iki motor da benzinlidir. 1.4 litrelik TSI motor 1500 devir seviyelerinden başlayarak 3500 devre kadar aynı tork değerini koruyabilmiştir. Bu demektir ki otomobil bu devir bandında kendinden beklenebilecek en atak(esnek) sürüşü mümkün kılıyor. 1.6 litrelik FSI motor ise, maksimum torkunu 4000 devirde üretmiş ve bu devirden sonra 6300 devirlere kadar fazla bir şey kaybetmeden çekişini korumuş. Atmosferik bir motor için güzel bir değer fakat 4000 devire kadar otomobilin uyuşuk bir tavır sergilemesi hem şehir içi yakıt ekonomisi hem de sürüş keyfi açısından kötü bir durum. Bu motordan performans alınabilmesi için yüksek devirde kullanmak şart, bu da çok yüksek ısıl kayıplarla beraber verimsizliği ve yüksek yakıt tüketimini beraberinde getirir. Peki bu durumda 1.4 TSI motor harika mı? Tabiki değil; onun da 3500 devirden sonra aniden nefesi kesilmeye başlıyor ve FSI motor kadar yüksek devirle motoru çeviremiyor. Sonuç olarak rampada TSI motor FSI’ya rahatlıkla toz yutturacak ve kıyas götürmez şekilde performansını gösterecektir. Düz yolda ise FSI motor, TSI’yı hem hızlanma değeri olarak hem de maksimum sürat anlamında ya geride bırakacaktır. Ama yakıt ekonomisi ve sürüş keyfi açısından TSI motorun tercih edilebilirliği daha fazla. FSI motorun eğrisi grafiğin hiçbir yerinde düz bir çizgi olarak ilerlemediğinden zaten ilk bakışta çok başarılı olmadığı anlaşılıyor. Bu grafikte kırmızı çizgiyle gösterilen TSI motor tork anlamında da güçlü zaten ama bazı grafiklerde tam tersi olur ve eğri tepe gibi olan mavi grafik kırmızının üzerine çıkar. İşte o durumda da düz ilerleyen grafiğe sahip aracı tercih etmek daha mantıklı olacaktır. Maksimum torku az olsa da o torku değişken devir aralığında sürekli üretebilen motor daha başarılıdır.
Hava ile benzin karışımının ideal oranı 14.7:1.00 şeklindedir.
Bu oran ile elde edilen bir yanma olayında ortaya mavi alev çıkar. Bu da hem artık yakıtın kalmadığı (tüm yakıtın yanıp kullanılarak enerjiye dönüştüğü), hem de yanma olayından nasibini alamamış oksijen moleküllerinin kalmadığı anlamına gelir.
Alev kırmızılaştıkça yakıtın fazla, açık sarı ile beyaz bir renk aldıkça da oksijenin fazla olduğu anlaşılır.
Hal böyle iken, stokiyometri sadece motorun yük altında olmadığı ya da yükün çok az olduğu sabit devir durumlarında tercih edilir.
Güç istenilen durumlarda, stokiyometrik orandan daha fazla yakıt gerekir. Burada amaç ortamda yanabileceğinden daha fazla yakıt bulundurarak detonasyon (yanma işleminin istenmeyen bir noktadan, istenmeyen bir zamanda başlama eylemi) önlenmesi ile birlikte açığa çıkan ısının kontrol altına alınmasıdır.
Diğer bir deyişle; gaz verilip yük altında devri yükselmekte olan bir benzinli motorda bu oran bir anda 14.7:1 civarından 12.5, hatta 11.00:1 seviyelerine çıkar.
Yapılan testler, yaklaşık 12.5:1.00 oranı ile en yüksek tork değerinin yakalanabildiğini göstermiştir.
Ancak, bu oranın her iki yöne doğru aşırı değerlere gitmesi ciddi sorunlar yaratır.
16 - 17:00:1 değerlerinin yukarısına çıkıldığında, açığa çıkan aşırı ısı, piston, segman, sübap gibi hayati parçaların sıcaktan bozulmasına, hatta erimesine dahi yol açabilir. Yolda kalırsınız, faturası da affedersiniz kol gibi olur.
Buna karşın, sürekli 9.00:1 seviyesinin altında çalışan motorlarda da, yanmaktan umudu kesen yakıt segmanların arasından süzülerek yağa karışır, yağın niteliğini bozar. Bu da zaman içinde artık damarlarında yağ yerine sütü bozuk bir sıvı dolaşan motorun helvasının çok vakitsiz bir zamanda yapılması anlamına gelir. Bu durumun da faturası omuz ile dirsek arasını hatırlatır insana.
Ayrıca, içinde çok fazla yakıt bulunan aşırı zengin karışım, kısa bir süre içinde katalitik konvertörün de çanına ot tıkar. Katalitik konvertör gerçekten tıkanır, araç gerçekten isteksiz isteksiz gider yolda.
Bu tür sorunların oluşmaması için, adına oksijen sensörü dediğimiz bir geribildirim düzeneği kullanılır.
Oksijen sensörü, egzoz gazını motordan çıktığı noktaya yakın bir yerde, egzoz sistemi üzerinde bulunur ve saniyede en az on ölçüm yaparak sonuçları ecu'ya (beyin işte) bildirir.
Oksijen sensörünün ölçtüğü, egzoz gazının içindeki oksijenin moleküler basıncıdır. (Moleküler basınç hacim ile değişmez de ondan). Sonra bu ölçümü anlaşılabilir bir hale getirmek için voltaja çevirir, ecu bu voltaj değerleri ile ilgillenir.
Ecu da duruma göre enjektörlerin yakıt püskürtme sürelerinde mikrosaniye ya da milisaniye seviyelerinde düzeltmeler yaparak sistemin tasarım parametreleri içinde çalışıyor olmasını temin eder.
Konuyu araştırmaya başlayınca işin LPG'li Mazda araçlarının da karşılaştığı problemlerden olan sübap probleminin de çok güzel açıklamalarına rastladım. Bunlardan bir tanesini sizler için zamanım el verdiğince çevirip sizlerle paylaşmaya devam edeceğim.
Valf - Sübap Nedir ?
Valf Yatağı Resesyonu veya Sübap Yatağı Erimesini tam anlamak için öncelikli olarak Valf (Sübap) teriminin doğru anlaşıldığından emin olmalıyız.
Motor sübapları birbirinden tamamen ayrı iki parçadan oluşurlar. Birincisi sübap kafası ve gövdesi, ikincisi de yatağı veya bagası.
Bir çoğumuz sübap kafası ve gövdesine bakıp bunu sübap / valf olarak adlandırır ama gerçekte bu sadece parçalardan biridir.
Bu ayrımı yapmak önemlidir zira isimden de anlaşılacağı gibi Valf Yatağı Resesyonu veya Sübap Yatağı Erimesi gerçekte sadece yatakta yani baga da gerçekleşir, sübap kafası ve gövdesinde değil.
Valf Yatağı Resesyonu veya Sübap Yatağı Erimesi Nedir ?
Valf Yatağı Resesyonu veya Sübap Yatağı Erimesi sübap yatağının silindir kapağına doğru eriyerek deforme olmasıdır.
Resimde soldaki deforme olmuş sağdaki ise normal sübap yatağını göstermektedir.
Bu oluştuğunda sübap kafaları ve gövdesi deforme olmuş bagadan sebep güçlü sübap yayları tarafından yukarıya çekilir. Bunu sübapların kendini ayarlaması olarak açıklayabiliriz.
Bunun sonucu olarak sübaplar yukarıya o kadar çok çekilir ki normalde sübap iticilerimin eksantrik ile arasında olması gereken boşluk sıfıra iner.
Sübapların doğru kapanması için normalde bu ikisi arasında belirli bir açıklık olması gerekir. Bu ikisi arasında hiç boşluk bulunmaması, egzantrik milinin sürekli iticiye değmesine ve bu sebeple sübap ile yatak arasında sürekli bir açıklık bulunmasına yol açar. Bu da sübabın tam kapanmasını engeller ve kompresyonun düşmesine veya sıfırlanmasına , sonuç olarak da motorda ciddi güç kaybına sebep olur.
Peki buna neler sebep olur.
Bunun sebeplerini 3 bölüme ayırabiliriz ;
Baganın ısı altında yumuşaması ( Brinelling )
Erozyon
Mikro kaynak
Unutmamalıdır ki motorun hangi yakıt ile çalıştığından bağımsız bu üç etken sürekli aktifdir.
Isı Altında Yumuşama ( Brinelling )
Bunu en basit şekilde bir demirci ustasının demire şekil vermek için elindeki demiri kor hale getirip döverek rahatça şekillendirmesi diye açıklayabiliriz. Erime ısısına yaklaşan her metal daha kolay şekil değiştirmeye meyleder. Bu da daha fazla ısının her metali şekil değiştirmeye daha çok meyilli hale getirdiği anlamına gelir.
Silindirli motorlarda sübap kafaları demirci çekicinin yerini alır yani sürekli sübap yataklarını yani bagaları döverler. Demirci Ustasında olduğu gibi sübap yataklarına uygulanacak fazla ısı bu etkiyi ve dolayısı ile deformasyonu hızlandırır.
Burada tek etken ısı değildir. Aynı zamanda çekiçin yani sübap kafalarının ağırlığı da önem taşır. Motor tasarımcıları bu etkiyi azaltmak için sübapları mümkün olduğu kadar hafif yapmaya çalışsalar da yeterince sert olması gereken bu parçada çok da seçenekleri yoktur.
Motor tasarımcıları bunu sübap sayısını arttırarak çözmüşlerdir. Sanıldığının aksine sübap sayısının arttırılması motorun daha rahat "nefes" almasını sağlamak değil, sübap kafa ve bagalarına uygulanan kuvveti bölerek azaltmaktır.
Erozyon
Erozyon hangi yakıtı kullanırsanız kullanın kaçınabileceğiniz bir durum değildir. Bu tamamen mekanik bir sonuç olduğu için bunu durdurmanın tek yolu sübapların hareketini, sübap başlarının dönüşünü durdurmaktır. Sübap başları kendi çevresinde döndüğü zaman basitçe karşı karşıya kaldıkları metallerin sürtünmesi sonucu sert olan yumuşak olanı daha çok etkileyecek şekilde aşındırır. Bu problemi çözmek için motor tasarımcıları çeşitli yöntemler kullanır. En çok kullanılan yöntemlerden birisi birbirine ters sarmala sahip iki yay kullanmaktır. Birbiri içine geçen iki yay kullanıldığı için döndürme kuvvetleri her halukarda eşit olmayacağından dönüş kaçınılmazdır ama oldukça aza indirilmiştir.
Buna kısmi bir çözüm de sübap başı ve yataklarının yağlanmasıdır. Erozyona uğrayacak maddeleri yağladığımızda her iki yüzeyden de daha az molekül aşınır. Bunu sağlamak için eskiden benzine kurşun eklenirdi çünkü kurşun yukarıda bahsedilen yağlamayı sağlar, aşınmayı azaltırdı ama günümüzde kurşunsuz benzin sebebi ile bu avantaj da gitmiş durumda.
Mikro Kaynak
Metalurji bize birbirine benzeyen iki temiz yüzeyin temas ettiği süre ne olursa olsun yapışmaya meylettiğini göstermiştir. Temas ettikleri süre ne kadar uzarsa ( motorun çalışmadığı süre ) ,yüzeyler ne kadar temizse ve metaller ne kadar birbirine benzerse mikro kaynak daha çabuk oluşacaktır.
Birbirine kaynamış yüzeyler birbirlerinden çekildiğinde her iki yüzeyden de moleküller koparak hasar verir. Bu olay sürekli gerçekleşirse sübap başı ve yatağı artık tam kilitlenemeyip yakıtı sızdırmaya başlayacaktır. Bundan korunmanın veya gecitirmenin en kolay yolu her iki yüzeye biraz "kir" eklemektir. Burada kir yani iki yüzeyi birbirinde ayıran şey yağ olabilir, bir çeşit cila veya boya olabilir, hatta bazı yakıtların yanması sonucu oluşan kurum da olabilir. Açıktır ki benzin ve dizel gibi yakıtlar yandıkları zaman bolca kurum üretirler ama şu da kesindir ki LPG bunlara göre çok daha temiz bir yanma sağlar ve karbon artığı bırakmaz. Yanmanın temiz olması da mikro kaynağı teşvik ederek oluşturduğu zararı hızlandırır.
Neden Bazı Motorlar Diğerlerine Nazaran Daha Çok Etkilenir ?
Yukarıdaki faktörler anlaşılırsa bir motoru benzin ve LPG ile çalıştırma arasında iki fark olduğu anlaşılır.
Mikro kaynak
İşin özü, sübap aşınması LPG kullanıldığında daha temiz bir yakıt olması sebebi ile biraz daha hızlı gerçekleşecektir. Mikro kaynağı önleyecek bir kir veya kurum bulunmamaktadır. Bu durum sizi endişelendirmesin, bunun etkisi gerçekten çok düşüktür. Burada konuştuğumuz sübap hayatı hala aracın kendi hayatından daha fazladır.
Mikro kaynak az da olsa kaçınılabilir. Çelik sübaplara karşılık Stellite ( Kobalt - Krom karışımı ) sübap yatakları iyi bir çözüm olabilir. Bu savaş meydanındaki bir diğer silah da yakıt katkılarıdır. Bunlar çoğunlukla hafif yağlar olarak ortaya çıkar. Doğru bir dozajda uygulanırsa sübap başklarını ve yataklarını yağlayarak erozyonu ciddi anlamda önleyebilir. Uygulandığında kurumun yerine alarak mikro kaynağı da engelleyecektir. Bu çok küçük miktardaki püskürtmeler sübaplarda çok az da olsa bir soğutma etkisine de sahip olacaktır ama bu göz ardı edilecek kadar azdır.
Burada önemli bir uyarı yapmak istiyoruz. Modern motorlarda aşırı uygulanan Sübap Koruyucu karışımlar egzoz emisyonunu olumsuz yönde etkiledeiği gibi katalitik konvertöre zarar da verebilmektedir.
Sübap Başı ve Yatağının Çalışma Isısı
LPG hakkında en çok duyacağınız yanlış bilgilerden birisi LPG'nin daha sıcak çalıştığı yönündedir. Bu bir şehir efsanesidir.
LPG aynı miktarda benzinin sadece %85 i kadar ısıl değere sahiptir. Bu sebeple aynı miktar LPG'den elde edilebilecek ısı benzinin en fazla %85 i kadar olacaktır.
Yalnız LPG kullanıldığında eksik olan bir faktör vardır - püsküren ıslak benzinin sübaplar üzerindeki soğutma etkisi. Buharlaşan benzin buğusu sübapları hafifçe soğuturken LPG benzinin sahip olduğu soğutma etkisine sahip değildir. Bunun bir sonucu olarak LPG'nin daha fazla sübap ısısı üretmesini beklersiniz ama biraz yukarıda açıkladığımız gibi durum böyle değildir. Yukarıda açıkladığımız gibi benzinin sadece %85 i kadar ısıl değere sahip olan LPG'nin soğutma dezavantajı düşünüldüğünde aslında iki şekilde motorun az çok aynı ısılarda çalıştığı söylenebilir.
Eğer sübap sıcaklıklarında bir artış olursa bu sübap yataklarında ısı altında yumuşama riskini arttırarak bu iş için çok yumuşak olan sübap yataklarındaki bozulmayı attıracaktır. Bu etkiden en çok zarar gören motorlar Ford ve Honda'nın bazı motorları, tüm Jaguar ( aslında hepsi Ford'dur ) ve tüm Subaru motorları olmasına rağmen aslında günümüz motorlarının %90 ı sorunsuzdur.
Hangi motorlar LPG dönüşümü için en az uygun olanlarıdır ?
LPG dönüşümü için en kötü motor kötü tasarlanmıiş yumuşak sübap yataklarına sahip olanlardır. Bunlar ısı altında yumuşama ve sürtünmeye sert olanlar kadar kolay direnemezler. Birbirine yakın metallerden yapılan sübap başı ve yataklarının da kolay etkilendiği bilinmektedir. Sübap başı ve gövdesinin ağırlığı da en az sertliği kadar önemlidir. Silindir başına 4 sübabı olan motorların 2 taneye sahip olanlardan daha dayanıklı olduğu bilinmektedir. Tabii burada bahsi geçen sübap yatakları yumuşak ise herhangi bir faydası olmayacaktır.
Sert Sübap Yataklarına Sahip Olan Motorlar Etkilenir mi ?
Hasar her türlü yakıtta meydana gelebilir.
Eğer yanlış yakıt hava karışımı uygulanması ( özellikle fakir karışım ) sebebi ile bir motor daha yüksek ısılarla çalışmaya zorlanırsa sübaplar aşısı ısınır ve sübap yataklarında ısı altında yumuşama çok daha hızlı bir şekilde gerçekleşir. İster LPG ister benzin olsun motora doğru bir karışım vermek çok önemlidir.
Sonuç olarak
Bu olayda tüm suçu LPG ye atmak doğru olmayacaktır. Eğer bir motor kurşunsuz benzinle sorunsuz bir şekilde tasarlanmışsa LPG de de hiç bir ek problem olmadan çalışacaktır ve unutulmamalıdır ki yukarıda bahsi geçen tüm etkenler kurşunsuz benzinde de geçerlidir, özellikle de motordaki paçalar maliyeti azaltma yönünde tasarlandıysa
Kesin olan bir hakikat vardır ki tüm motor sübapları kullanılabilir ömürlerinin sonuna gelecektir. Ne kadar sert yataklar , birbirinden farklı maddelerden yapılıp daha uzun süre dayansa da hiç bir şey sonsuza kadar sürmez.
Son olarak tüm modern LPG sistemlerinin aracın benzin karışımını dikkate aldığı düşünülürse fakir karışım veren bir motorua takılmış olan LPG sistemine de aynı veriler aktarılacağından kendisine iletilen bilgiyi kullanan LPG sistemi sorumlu tutulamaz. Bu direk olarak bir bakım problemidir, LPG değil.
Steven P. Sparrow BSc (Hons)
Şubat 2008
Link to original article
http://www.go-lpg.co.uk/VSR.html
Önemli Not : Terimlerin , kavramların tercümesinde, kelimelerin kullanılmasında var olduğunu düşündüğünüz hatalar için lütfen bilgi verin, ilgili değişiklikler yapalım.
Rot ayarının tanımının “ayar” sözcüğünün farklı uygulamalarını da kapsayacak şekilde yapılması en sağlıklı yaklaşım olacak galiba.
Bu bağlamda rot ayarı, kara taşıtlarının tekerleklerinin birbirleri ve üzerinde bulundukları yüzey ile olan geometrik ilişkilerini, bu ilişkilerin belirli amaçlar doğrultusunda optimize edilmesini ifade eden bir uzlaşmalar bütünüdür.
İşin uzlaşma kısmına girmek için biraz erken henüz.
Bir de, bu tanımı sadece otomobillerle kısıtlamak en iyisi, çok dallanıp budaklanmayalım.
En basit hali ile, sıradan bir oyuncak otomobili ele alalım. Dört tekerlek var, dördü de zemine 90 derece açı ile temas ediyor, aynı aks üzerinde olanlar birbirlerine paralel, aynı tarafta olanlar ise birbirlerine tamı tamına hizalanmış durumda.
Hayat bu kadar basit.
Değil!
Gerçek hayat dinamik değişkenlerle dolu da, ondan değil.
Viraja girerken dış kısımda kalan ön tekerlek üzerinde büyük bir yanal yük oluşur. Bu yük o tekerleği dışarı doğru bükmeye, kanırtmaya çalışır. Tekerleğin şaseye hareketli bağlantı düzenekleri ile tespit edilmiş olması da böylesi bir kanırtmaya izin verir. (Burada mümkün olduğu kadar kafa karıştırıcı değişkenleri ayıklayarak, sadece temel ögeleri ele almaya çalıştığım unutulmasın lütfen.)
Şimdi, bu dışarı doğru kanıran tekerlekteki lastiğin tabanının sadece dış kısmı yüzey ile irtibat halindedir, bu da tutunma dediğimiz o çok önemli özelliğin içine eden bir durum olur, siz direksiyonu çevirisiniz, araç viraja girmek yerine yarıçapı belçika kadar olan bir eğri çizmeye çalışır aklınca.
Bu ve bunun gibi trajik durumların engellenmesi için yukarıda sözünü ettiğim geometrik ilişkilerin hesaplanması ve uygulanması gerekir.
Burada toplamda 3 farklı değer vardır ki, bunları çoğu kişi ezbere bilir:
toe
caster
camber
thrust angle (üç deyip dört yazdığımın farkındayım, bir sebebi var.)
Toe, aynı aks üzerindeki tekerleklerin birbirleri ile olan paralellik ilişkilerini açıklar. Eğer birbirlerine paralel konumdalar ise, toe 0 olur, bu kadar basit.
Tekerleklerin ön kısımları birbirlerine daha yakın ise (kayak öğrenirken yapılan kar sapanı gibi, ama o kadar abartılı değil) toe eksi değerde olur ve sıfırdan ne kadar saptığını ifade edecek şekilde mm ya da inch şeklinde, ya da sıfır açısı ile yaptığı açı şeklinde ifade edilir. Dışarı bakıyorsa da tam tersi olur, artı değer verilir. (Çoğu kez kafa karıştırmamak adına + ya da - kullanılmaz, içeri ya da dışarı denir.) Bunlar genellikle küçük değerlerdir, en fazla 2-3 mm civarında oynarlar.
Toe ayarı bir aracın düz çizgiden ne şekilde sapacağını belirleyen, diğer bir deyişle dönmeye nasıl başlayacağı konusunda kişiliğini belirleyen ana unsurdur. Bir araç, doğru toe ayarı ile çok kıvrak ya da çok hantal hale getirilebilir.
Yaygın inanışın aksine, arka tarafında kamyon dingili gibi yekpare bir aks olan ilkel araçlar haricinde, tüm araçlarda toe ayarı hem ön, hem de arka tekerlekler için söz konusudur. Arka toe ayarı çok baba bir konudur, aracın kişiliğini değiştirebilirsiniz, o derece.
Genel bir kural itibarı ile üreticiler, arkadan çekişli araçlarda toe içeri, önden çekişlilerde de toe dışarı yaklaşımını benimserler. (detaya girmiyorum, ağırlık dağılımından moment’e, initial bite’dan positive deflection’a kadar yazarsam, burada sabahlarız ).
Üreticilerin en kolladığı nokta, sattıkları ürünün “bu araba adam öldürür” şekline kötü bir şöhrete sahip olmaması, lastiklerini ve yakıtını mal bulmuş gibi har vurup harman savurmamasıdır. O yüzden, toe ayarını araç çok kıvrak olmayacak şekilde belirlerler.
Sırası geldi, iki kavram daha var: kafadan kayma ve kıç atma.
Bunlara bu işin icat edildiği dilde sırası ile understeer ve oversteer deniliyor. Birincisi, siz direksiyonu kırdığınızda aracın nazlanarak dönmesi, ya da düz çizgiden ayrılmak konusunda daha isteksiz davranması, ikincisi de, yine direksiyonu kırdığınızda aracın dönmek konusunda aşırı istekli davranması şeklinde açıklanabilir. Yarış çevrelerinde understeer için virajdaki iç bariyere kafadan girmek, oversteer için ise aynı bariyere aracın dışarı doğru savrulan kıçı ile toslamak da denir.
Haa!, bunun arası yok mu? var… Orası nirvana işte, ama üretici ortalama sürücünün kontrol kaybetme riskini almaz, basar understeer ayarını.
Arka tekerleklerin toe ayarı da mühim demiştik, bu ayarı seri üretimde kullanan ilk marka, Honda oldu. Daha doğrusu, Honda’nın yurdum dahilinde mevcut bulunmayan üst markası Acura’nın seksenli yılların sonlarında piyasaya sürdüğü NSX modeli.
Arka tekerleklerde çok az içeri toe, aracın yol tutuş karakteristiğinin içine bir kutu çatapat atıp fitilini de yakar. O ne kıvraklıktır, o ne kararlı bir viraj başlangıcıdır, o ne güzel bir yol tutuşudur, deneyen bilir, ama işin dezavantajı da var.
O kısım sonra.
Uzlaşma kısmı da sonra demiştim ya, dezavantajlar da orada olacak.
İşin komik tarafı da, toe en önemli unsurdur, ama toe ayarı en son yapılır. Her şey biter, sonra toe için kollarınızı sıvarsınız.
Gelelim caster açısına.
Bunu anlatmak kolay değil.
Bir bisikletin ön çatalını düşünün. Tekerlek, bu çatal ile bisikletin kendisine belli bir açı ile tespit ediliyor. Şimdi, bu çatalı alın, arkaya bakacak şekilde ters döndürün kafanızda. Tıpkı bir alışveriş arabasının tekerlekleri gibi olsun mesela.
Bu çatal – ya da dikme öne doğru açı yaptığı için, tekerlek düz çizgiden saptığında ilk konumuna getirmeye çalışacaktır. Çevirdiğiniz direksiyonu bıraktığınızda kendi kendine toplamasının geometrik açıklaması da tam budur işte. Camber ayarının asıl amacı, sürüş kolaylığı ve emniyettir.
Diyelim ki yan yoldan ana caddeye çıktınız, o direksiyon kendisini toplamaz ise en dış şeritteki araca giydirme olasılığı yüksek olacaktır. Caster'in var oluş nedeni bununla kısıtlı değildir sadece. Düz yolda aracın kararlı seyir etmesi, aklına geldiği gibi sağa sola sapıtmaması da kısmen caster açısının marifetidir.
Caster açısının da getirdiği dezavantajlar var, ona da sıra gelecek.
Gelelim camber açısına… tanımın açılışını dış ön tekerleği dışa kanırdığı için virajda abukluk yapan bir örnek ile yapmıştım, o ruhla devam edelim.
At, bisiklet, koşan insan, kayakçı ve daha niceleri iş dönmeye gelince içe doğru yatarlar. burada hem zemine binen yüklerin vektörel bileşenleri, hem de merkezkaç kuvveti devreye girer. ama önemli olan o vektörel bileşenlerdir.
Biz de, dönmeye çalışan bir aracın dışarıdaki tekerleklerini içeri yatırabilirsek, hem yük binmesinden dolayı meydana gelen kanırmayı telafi ederiz, hem de o merkezkaç ilkesi ile ortaya çıkan "G" yükünü zemine daha başarılı bir şekilde aktarabiliriz.
Bunu elde edebilmenin en kestirme yolu da tekerleklere üst kısımları içe doğru bakacak şekilde bir açı vermektir. Bu sayede viraja girmeye hazır olurlar. (burada işi basit tutmak adına daha fazla ayrıntıya girmiyorum. ayrıntıya sonra gireceğim.)
Camber açısı da, statik halde iken yere 90 derece ise 0 derece olur. Tekerleklerin üst kısımları içe bakıyorsa negatif, dışa bakıyorsa da pozitif camber açıları elde edilir.
Genel bir kural vardır: arka tekerleklerin negatif camber açısı, önlerden daha az olur. Bunun nedeni de, asıl dönme yükünü ön tekerleklerin çekiyor olması, fazla arka camber açısının düz çizgi kararlılığına olumsuz etkisi, lift over steer, throttle steer gibi bu tanım çerçevesinde fazla egzotik kalacak unsurların da hesaba katılmasıdır.
Geriye thrust angle kalıyor.
İtiş açısı diye bir tarafımdan sallayarak çevireceğim bu unsur, bu tanım dahilinde açıkladığım ve yer veremediğim tüm geometrik ve dinamik unsurların bir araya geldiğinde, aracın ivmelenmesi sırasında düz çizgi kararlılığını ne şekilde etkileyeceğinin ifadesidir. Gaz verince düz mü gider, sapar mı sorusunun cevabıdır. İki dingilin paralellik ilişkisi, diferansiyelin nerede ve açık mı kilitli mi olduğu, açık diferansiyelde hangi tarafa aktarma önceliği verildiği, aracın önden mi arkadan mı çekişli olduğu, sürüş yüksekliği, süspansiyon karakteristikleri vs. thrust angle üzerinde şu veya bu şekilde etkisi olan unsurlardır.
Bu konuda mutlak bir değer olmadığı gibi, araçtan araca değişiklik gösterebilir ve kabul edilebilir bir açı aralığı da vardır.
Buraya kadar her şey güzel, ama hala buzdağının görünen kısmının dörtte birini kapsıyor.
Bu değerlerin kararlaştırılmasındaki en büyük unsurlardan biri, lastik ömrünün azamiye çıkarılmasıdır.
Evet… adam otomobil üretip dünya paraya satıyor, ama sen o araç ile mekanik özelliklerini sonuna kadar zorlayıp viraja giremiyorsun. Yoksa, o lastikler üç ayda kabak gibi olur.
Tüm dünyada, bu değerlerin lastik ömrüne bağlı kalmadan hesaplanıp optimize edildiği seri üretim otomobil sayısı iki elin parmaklarını geçmez. Sağır, can sıkıcı ve heyecansız otomobil üretimi esastır.
Diğer önemli bir unsur da, işin dinamik boyutudur. Araç yüklendiğinde, (pazar günü kaynananızı gezdirdiğinizi düşünün ), fren yapıldığında, viraja girildiğinde, tümsekten geçerken, hızlanırken, süspansiyon boyu sürekli değişir. Tekerlekler aşağı yukarı hareket ettiğinde bu açılar sapıtır, bazı durumlarda istenmeyen sonuçlar doğurur. Örneğin; ön süspansiyon sıkıştığında (burnun alçalması gibi düşünün) toe açısı arzu edilenin çok ötelerine geçebilir (bump steer demeye çalışıyorum burada), bu da fren altında viraja giren bir aracın bir anda çok acaip davranmasına yol açabilir.
Ya da, caster açısı gereğinden fazla olabilir. Bu aracı düz yolda tutar da, bu sefer direksiyonu çevirmek için daha fazla çaba gerektirebilir.
Camber açısı çok nazlıdır. Süspansiyonun hareketine göre birkaç derece birden değişebilir bir anda.
Yanlış camber açısı gibi aşırı toe açısı da lastikleri kısa sürede haşat eder.
Tercih edilen sürüş yüksekliği, fabrikanın verdiği ayarların artık anlamsız hale gelmesine, uygulanamaz hale gelmesine, uygulanabilse dahi işe yaramamasına yol açabilir.
En önemli değişkenlerden biri de lastiktir. Değişik karakterli lastikler mevcut ayarlarda radikal değişikliklerin yapılmasını gerektirebilir.
İşte bunar hep dezavantaj ve uzlaşma durumları…
İdeal ayarların bulunması için izlenecek en sağlıklı yol ise zahmetlidir.
Önce ne tür bir süspansiyon kullanacağınıza karar verirsiniz.
Sonra bir adet pyrometer edinirsiniz. Pyrometer, lastiğe temas ederek sıcaklığını ölçer.
Aracın sürüş yüksekliği için gerekli ayarları yaparsınız.
kullanacağınız lastikleri seçersiniz.
Kaba bir ayar yapıp, geniş ve düz bir mekan bulursunuz, bu mekanda sprey boya ile yaklaşık 30 metre çapında bir daire çizersiniz.
Bu çizgiyi takip ederek kontrolü kaybetmeyeceğiniz en yüksek hızda en az 5 tur atarsınız. Durup hemen inersiniz, dört lastiğin zemine basan kısımlarında, iki kenar ve tam orta olmak üzere üçer sıcaklık ölçümü alırsınız. Aynı işlemi ters tarafa dönerek yaparsınız.
Burada amaç; lastiğin sırtının mümkünse tümünün zemin ile temas etmesini sağlamaktır. En iyi yol tutuşunu bu şekilde elde edersiniz.
Sıcaklık ölçümleri de size lastiğin neresinin zemin ile temas içinde olduğunu ve ilerleme açısının doğru olup olmadığı hakkında etraflıca bilgi verir.
Bu bilgilere dayanarak kendi toe, caster ve camber değerlerinizi hesaplayabilirsiniz. Bubba Racing’den Mclaren’e kadar herkes böyle yapıyor bunu.
Ben fabrikanın yazdığı değerleri unuttum bile. Çok sevdiğim ve işini aslanlar gibi yapan bir yer buldum, senelerdir tüm değerleri güzelce kağıda basıp yanımda götürüyorum, adamlar ben aracın içinde oturup çayımı içerken milimi milimine ayar yapıyorlar.
Çayımı başka yerde de içerim ama, ayar yapılırken sürücü koltuğundaki o 80 kg önemli.
Yolda boş gitmiyor araç, di mi?
2006 senesinin son günlerinde 20 kişi tarafından kurulan MazdaClubTR, Mazda tutkunu ve/veya sahibi binlerce üyenin katkısı ile Mazda konusunda oluşturulan en kapsamlı forum, haber ve bilgi bankasına sahip bağımsız bir topluluktur.