VOLÜMETRİK VERİMİ ARTTIRMA YÖNTEMLERİ (Multiair Motor)


Günümüzde teknolojinin her alanında olduğu gibi, otomotiv alanında da buna paralel olarak oldukça önemli gelişmeler kaydedilmektedir.Bu alanda bilgisayar ve elektronik teknolojisinin kullanılması motorlar üzerindeki eski sistemleri değiştirmiş, insanoğlunu yeni sistemler kullanmaya sevk etmiştir.

İcat olunduğu 1800’lü yıllardan beri gelişmeler birbiri ardını izlemekte ve bugün sayısı milyonlara varan, yeni teknoloji otomobilleri yollarda görmekteyiz. Teknolojinin gelişmesi ile, kullanılan araçların kalitesi artmakta fiyatı ise düşmektedir. 1900’lü yıllarda seri
üretime geçilmeden önce çok az kişi bir otomobil sahibi oluyordu. Ve bu otomobiller, günümüzdekilere kıyasla çok ilkeldi. Her alandaki gelişmelerin birbirleri ile iletişimi bu süreci hızlandırmaktadır. Günümüzde arabaların kalitesi artmakta, güçlenmekte, hızlanmakta ve gelişmektedir. Varılacak yere daha çabuk varma amaçlardan bir tanesidir. Bu da daha hızlı bir taşıt ile gerçekleşir. Taşıtın daha hızlı olması için daha güçlü bir motora sahip olması gerekir. Bu projede daha güçlü bir motor için benim oldukça bilgi sahibi olduğum daha önceki öğretim hayatımda staj yaptığım ve bir çalışma geçmişimin olduğu FİAT firmasının geliştirdiği yeni bir sistemi inceleyeceğiz…Bu sistemin adı FİAT firmasına ait FPT(Fiat powertrain) tarafından geliştirilmiş olan tamamen motora alınan hava/ yakıt karışım oranı optimizasyonu sağlayan MULTİAİR teknolojisidir.Türkçesi ise daha iyi hava kontrolü, yani motor içerisindeki devire göre hava ve yakıt oranını çeşitli şekillerde, az veya çok olarak verme prosesini gerçekleştirmektedir.Bu düzenleme itibariyle istenilenden fazla hava ve yakıt karışımının önüne geçilmiş, olası kayıpları azaltarak volümetrik(hacimsel) verimi arttırma hedeflenmiştir.Diğer markalar için örnek vermek gerekirse Honda’nın kullandığı VTEC, Toyota’nın kullandığı VVT-I, Hyundai ‘ın kullandığı CVVT ve BMW’nin kullandığı VANOS(Dynamic efficiency) bu teknolojiye benzer süpapların modülasyonu ile gerekli yakıt/hava karışım oranları ayarlanmaktadır.

Bu çalışmada “volümetrik verim nedir nasıl arttırılmaktadır?” sorularının yanıtları MULTİAİR teknolojisi üzerinden sizlere aktarmaya çalışacağım.

1.Giriş

Volümetrik verim, gerçekte silindire alınan taze dolgu miktarının, teorik olarak silindire alınabilecek taze dolgu miktarına olan oranıdır. Burada öncelikle volümetrik verime etki eden konstrüktif(yapısal) faktörler ele alınmalıdır. Verim üzerinde, emme ve egzoz supaplarının kesit alanlarının büyük bir etkisi vardır. Kesit alanları büyüdükçe daha çok hava yakıt karışımı alınacak ve daha çok egzoz gazı atılacak, dolayısıyla verim artacaktır.Emme zamanında silindirlere giren havanın yoğunluğunun herhangi bir nedenle azalması volümetrik verimi önemli ölçüde azaltır.

Motor gücüne ve torkuna etki eden nedenlerin başında gelir.Bu verim artarsa motorun torku ve gücü de artmaktadır.Bu verim emme süpabının düzenleniş şekline, havanın ve motorun sıcaklığına, atmosferik basınca, motor devrine ve gaz kelebeğinin açıklık miktarına göre değişim göstermektedir.Yani bu parametrelerle oynanmasıyla volümetrik verim ve motor gücü arttırılabilmektedir.

1.1 Değişken Süpap Düzenleme Sistemi ve Volümetrik Verim Arttırma Yöntemleri

İçten yanmalı motorlar, yakıtta bulunan kimyasal enerjiyi, ısı enerjisine çevirir. Silindirin içindeki artan ısı enerjisi basınç yapar. Bu basınç, pistonlara etki ederek onların itilmesini sağlar ve sonuç olarak krank adı verilen milin çevrilerek mekanik enerji elde edilir. Bu mekanik kuvvet krank torku diye ölçülür. Bir motorun, belirli bir devirde, belirli bir krank torku elde edebilme kabiliyetine “motor gücü” denir.(Bu motor gücünün volanttan ölçüm yapılması şartı ile elde edilen verimine de efektif verim denilmektedir.). Motor gücü, motorun iş yapma oranıdır. Bu kimyasal enerji – mekanik enerji dönüşümü 100% verimli değildir. Aslında sadece %30’luk bir  kimyasal enerji mekanik enerjiye çevrilmektedir. Peki motor gücü nasıl artmaktadır?İki ana etmen motor gücünü etkilemektedir.Birincisi motorun gücünü azaltıcı etkiler, ikincisi ise motorun gücünü arttırıcı etkilerdir.Azaltıcı etkilerden bahsedecek olursak yukarıda giriş bölümünde belirtilen parametrelerin yani silindir hacmi, motor devri ve sıcaklığı, gaz kelebeği açıklığı vs. değiştirilmesi, azaltılması durumunda motor olumsuz etkilenecek ve gücü azalacaktır.Arttırıcı etkiler ise volümetrik verimin arttırılmasından geçmektedir.Bu ise silindire alınan dolgu miktarının ve zamanlarının değiştirilmesi ile mümkün olmaktadır.

Bu dolgu miktarını zamanlara göre arttırıp azaltmak için değişken sübap zamanlaması sağlayan bu teknoloji silindir içerisindeki pompalama kayıplarını azaltarak motordan daha fazla güç elde etmemizi sağlamaktadır.

Çalışmasına bakıldığında normal bir 16 valflı dolgu mekanizmasından tek farkı çift ekzantrik milinin tek mile düşürülerek bir elektro mekanik sistemin silindir kapağı üzerine ilişkilendirilmesiyle gerçekleştiği görülmektedir.
Şekil 1:MULTİAİR modülü

 10

1.3 MULTİAİR Sistemi Nedir, Nasıl Çalışır?

  Bu sistem FPT*(Fiat Powertrain)’nin, motor gücünü arttırmak daha düşük emisyon değerlerine ulaşmak ve düşük hacimlerde yüksek performanslar elde etmek için geliştirmiş olduğu gaza basış miktarlarına göre süpapların açık kalma sürelerini değiştiren, elektro mekanik bir modüle sahip motordur.Gün geçtikçe kötüleşen çevreye tamamen dost olabilecek Euro 5** normlarına uygun çevreci bir motor olarak araçlarda kullanılmaya başlanmıştır.

Yönetimi tamamen elektronik olup sisteme uygun olarak özel üretilmiş kontrol ünitesi tarafından yürütülmektedir.

Şekil 2:MULTİAİR kontrol ünitesi

11

Diğer sistemlerden farklı olarak birçok yönü vardır işte bunlardan bazıları:

I.          Gaz kelebeksiz kontrol sağlar

II.          Motor yüklerinin optimize etmekte

III.          Hızlı ve direkt süpap kontrolü sağlamakta

IV.          Geliştirilmiş yanma kontrolü öngörmektedir.

Bu özelliklerin getirdiği faydaları;  yakıt ekonomisi, konforlu/performanslı sürüş zevki, motordan istenen çabuk tepkilere cevap verme ve son olarak da emisyon etkisidir.

*:Fiat powertrain:Fiat markasının kurmuş olduğu motor geliştirme ve üretme firmasıdır.

**:Avrupa standartlarına göre belirlenmiş olan eksoz emisyon normlarıdır.

1.3.1 Ana Parçaları

 12

 Dışarıdan bakıldığında 16 valflı bir benzinli motora ait silindir kapağına benzetilen motora özel bu kapak üzerinde, sadece eksoz ekzantrik kamı bulunmaktadır.Emme sübaplarını açıp kapatan mil ise tamamen kaldırılarak elektro mekanik modül bu kısma monte edilmiştir.Tamamen alüminyumdan imal edilmiş olan parçalardan oluşmaktadır.

Şekilde görüldüğü gibi silindir kapağı üzerine konumlandırılmış kam taşıyıcısında eksoz kısmı yataklandırılmış olmasına rağmen, emme kısmında herhangi bir yatak veya oyuk görülmemektedir.Çünkü bu kısımda kam mili gibi hareketli bir parça yer almamaktadır.

1.3.2 MULTİAİR modülü Ana Bileşenleri

13

Yukarıdaki şekilde görülen ise emme sübaplarının üzerine monte edilen modülün ana parçasıdır.

14

 

Şekil 6’da ise sistemin ana bileşen parçalarının yerleri gösterilmiştir.Sistemde mekanik olarak gerçekleştirilen tüm hareketler sisteme bir pompa ile basınçlandırılmış motorun kendi yağından sağlanmaktadır.

Bu hareketleri ise tamamen motor kontrol ünitesi sürücünün isteklerine göre değerlendirerek ana bileşenlere gerekli sinyali sağladığında döngü tamamlanmakta ve sistem görevini yerine getirmektedir.

 15

  Şekil 6’da görülen modülün tek silindirdeki parçalarının yerleridir.Üniteden gelen sinyale göre pompalanan yağ selonoid valfe basınçlı olarak gelmektedir.Ve ayrı olarak üretilen bir diğer sinyalle de bu valfin açık kalma süresi değiştirilmektedir.Valf yağı serbest bıraktığında pompalama elemanını itecek yağ kuvveti oldukça güçlü olacağından bu modülün yayları özel olarak üretilmekte ve herhangi bir revizyona tabi tutulamamaktadır.

 

16

1.3.3 Basınçlandırıcı Sistem

  Basınçlandırma sisteminde 4 parça önemli rol oynamaktadır.Bunlar selonoid valfler, yağ akümülatörü, mikrofiltre ve buradaki yağın sıcaklığını ölçen yağ sıcaklık sensörüdür.

1.3.3.a Selonoid Valfler

  Selonoid valfler bilindiği gibi manyetik alan mantığı ile elektriği üzerine aldığında kapalı konumundan açık konuma gelmektedir.Bu motor üzerindeki görevi ise gerekli zamanlarda ve istenen miktarlarda sübap iteceklerinin itilmesini sağlamak için basınçlandırılmış yağı istenen süre kadar açık kalarak vermektedir.

 

17

1.3.3.b Yağ Akümülatörü

Bu parçanın görevi süpap kalkma denetimi sırasında yağı toplar ve bir sonraki çevrim için yüksek basınç odasındaki yağ hacmini tamamlar.

18

1.3.3.c Mikrofiltre

  Silindir kapağı üzerinde eksoz ekzantrik mili kasnağının yanına konumlandırılmış bu parça normal olarak bu modül üzerine gönderilen yağı tekrar süzerek en temiz şekilde iletmektedir.

 

 

19

1.3.3.ç Yağ Sıcaklık Sensörü

Bu sensör ise modül üzerinde selonoid valflerin yanında yer almaktadır.Görevi ise selonoid valfın ağzından çıkan yağın sıcaklığını tespit edip üniteyi bilinçlendirerek yağ basıncının aşırı yükselmesini ve çabuk özelliğini kaybetmemesi için soğutma bilgisini üniteye vermesi sağlanmıştır.

 

20

Şekil 11:Sıcaklık sensörü

 

 

21

2. Yağ Besleme Sistemi

Bu kısımda ise modülün yağ besleme sistemi anlatılacaktır.Motor pompasından gelen yağ 2. kanaldan kumanda girişine yerleştirilmiş olan yüksek bölümüne akar; sıkışan hava, hava alma deliği 1a aracılığıyla ayrılır ve boşaltılır.Hazne 1’in altından ve kontrol valfi 3 aracılığıyla alınan yağ her silindirin kumandasının orta basınç devresine akar.Yağ içerisinde hala olası olarak bulunan havanın 4A deliğinden atılmasının sağlanacağı ikinci bir hazne olan 4’e ulaşır.Kanal 7 ile hazne 4 bir hidrolik akümülatöre 9 ile bağlanır.Piston 8 aracılığıyla ve yayın kuvvetiyle 10, bir sonraki çevrim için, bu akümülatör standart motor sübapı çalışması sırasında yüksek basınç odasından tahliye edilen yağ hacminin tekmil edilmesini sağlar.

 

 

22

Şekil 13:Yağ besleme sistemi şeması

  3. Sistemin Çalışması

   Daha önceki sayfalarda da bahsedildiği gibi sistem tamamen volümetrik verimin arttırılmasına emisyonların düşürülmesine yönelik bir çalışma sistemini benimsemektedir.Motorun zaman ve çevrimine göre belirli süre ve miktarda açık kalarak devamlılığı sağlayan sübapların sistemce geliştirilmiş 4 zamanı mevcuttur.Bunlar tam açma stratejisi(Full lift), erken sübap kapama stratejisi(EIVC), geç sübap açma stratejisi(LİVO), çoklu açma stratejisi(MULTİLİFT) olarak belirlenmiştir.Bu bölümde ise bu stratejiler tek, tek açıklanacaktır.Öncelikle 1.4 105 HP 130 Nm tork üretebilen MULTİAİR motorun teknik özellikleri verilecektir.

 

 

23

 

 

24

 

 

3.1 Tam Açma Stratejisi (Full Lift)

  Yüksek konfor ve sürücü isteklerine çabuk cevap üretebilen bu motorda tam açma stratejisi ani ivmelenme ve ani gaz isteklerinde uygulanmaktadır.Gaz pedalını okuyan kontrol ünitesi aldığı ani ivmelenme isteğine cevap olarak silindir içerisindeki volümetrik verimi arttırmak amacıyla emme süpaplarını tam açar.Ve hava yakıt karışımı bol miktarda alınarak piston üzerindeki basınç iş zamanında arttırılır.Böylece sürücü isteği karşılanmış olunur.Bu strateji de her şey normal motorlarla aynı olduğundan Şekil 15’teki 2. Satırın 3. Sütunundaki ufak grafiği örnek gösterebiliriz.

 

3.2 Erken Sübap Kapama Stratejisi(EIVC:Early İntake Valve Close)

  Emme süpabı normal zamanında açılarak normal kapanma zamanından önce kapatılıyorsa bu strateji uygulanmaktadır.Bu strateji araç hareket halindeyken vites değişimleri esnasında sürüş konforu etkilenmesin ve performansta herhangi bir kayıp olmaması için uygulanmaktadır.Pompalama kayıplarının önüne geçilerek hiçbir enerji kaybı yaşanmamaktadır.

25

3.3 Geç Sübap Açma Stratejisi (LİVO:Late İntake Valve Open)

Bu strateji ise motoru ilk çalıştırmalarda sübabı az açarak havanın hızlanması sağlanır.Ve böylece karışım silindire pompalama kayıpları olmadan alınarak herhangi bir eksilme olmadan karışım tam olarak yakılır.Bir diğeri ise rölanti şartlarında emme sübabını tam olarak açmaya gerek yoktur.Çünkü bu çevrimde güce ihtiyaç duyulmadığından hava ve yakıt oranı kısılmış bi şekilde silindire alınır.Bu şekilde ciddi oranda yakıt tasarrufu sağlanmaktadır.

26

 

3.4  Çoklu Açma Stratejisi (MULTİLİFT)

  Gerekli şartlar altındaki bu stratejide ise sübaplar normal de sadece emme zamanında açılırken yani tek seferlik açılırken bu strateji bunu tamamen ortadan kaldırmış ve sübapların birden çok açılmasını sağlamıştır.Temel amacı ise ağır trafik şartlarında bilhassa dur kalk yapıldığında silindir normal emme zamanını yapar ve sübap bir kere açılarak silindir içerisine hava yakıt karışımını vermektedir.

Emme zamanı bitip piston alt ölü noktaya indiğinde sıkıştırma zamanı başlangıcında emme sübabı bir harekette daha bulunarak az bir miktar açılır ve içeriye biraz daha hava yakıt karışımı bırakır.

Bu olay gerçekleştiğinde ortadan, normal kalkışlarda gerçekleşen avans vurmaları engellenecek içeriye ufak ufak hava girişleri sağlanacak avans vuruşu engellenecektir.Ve bir diğer faydası ise emisyon değerlerinin minimum seviyeye indirilme isteğidir.

27

Şekil 18:MULTİLİFT çoklu açma stratejisinin krank açısına göre sübap açılma miktarı değişimleri

 

SONUÇ:Yazımızda anlaşıldığı gibi gelişen teknoloji ile beraber motor yönetim sistemleri git gide karmaşık hale gelmektedir.Bunların bir çoğu az enerjiyle yüksek performans, düşük emisyon değerleri ve konfor adına yapılan çalışmalardır.

Bizimde bu normlara ulaşmak için yeni teknolojiler takip edilmeli bu teknoloji hakkında bu işi yapanlar bilgilendirilmeli sınava tabi tutulup her şey mükemmel bir şekilde oturtulmalıdır.Çünkü günümüzde her şey elektronik donanımlara sahip makinelere doğru yol almaktadır.

Sistemin gelceği hakkında:Çevreye duyulan saygı günden güne artmaktadır.Bu da geçmişte yapılan hataların farkına varılıp düzeltilmesi yönünde yapılan çalışmalarla düzeltilmeye çalışılmaktadır.Sistem verimli bir sistem olup yakıt ekonomisine oldukça katkıda bulunduğu için tercih edilecektir.Bunun yanı sıra düşük emisyon standartları sayesinde çevreye saygısından dolayı büyük ilgi görecek ve belki de diğer araçlarda da örnek alınarak kullanılmaya başlanacaktır.

Saygılarımla…

[youtube id=”Td9Gz_h7Qpg” width=”600″ height=”350″]

Halim ÖZTÜRK

Mühendislik Fakültesi Otomotiv Ana Bilim Dalı
İZİN ALINMADAN,ALINTI YAPILAMAZ

gibsondeluxe@gmail.com

Like
Like Love Haha Wow Sad Angry
What's Your Reaction?
Angry Angry
0
Angry
Cute Cute
0
Cute
Fail Fail
0
Fail
Geeky Geeky
0
Geeky
Lol Lol
0
Lol
Love Love
0
Love
OMG OMG
0
OMG
Win Win
0
Win
WTF WTF
0
WTF

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

VOLÜMETRİK VERİMİ ARTTIRMA YÖNTEMLERİ (Multiair Motor)

log in

reset password

Back to
log in