BENZİNLİ MOTORLARDA ATEŞLEME SİSTEMİ

Benzinli motorlarda silindirlerde yakıt-hava karışımının tutuşturulması için gerekli olan kıvılcımı sağlayan sisteme “ateşleme sistemi” denir.

ATEŞLEME SİSTEMİNİN TEMEL ELEMANLARI

   1)      Batarya

   2)      Ateşleme Bobini

   3)      Distribütör

   4)      Kablolar

   5)      Bujiler

 

ATEŞLEME SİSTEMİ İÇİN GEREKLİ AKIM NASIL BİR YOL İZLER?

   1)      Bataryadan düşük gerilimli akım gelir.

   2)      Bu akım kontak anahtarından geçip bobin birinci devre sargılarını dolaşır

   3)      Ve Platin kontakları üzerinden devresini tamamlar.

   4)      Akımın, bobin birinci devre sargılarından geçmesi süresince bobin içinde elektromanyetik alan oluşur.

   5)      Distribütör kamı, platin kontaklarını açar. Kontakların açılmasıyla birinci devre akımı kesilir.

(Primer devreden sekonder devreye geçilir)

   6)      Akımın kesilmesiyle, bobin içinde birinci devre sargılarının meydana getirdiği manyetik alan sıfıra ulaşırken bobin ikinci devre sargılarında (Faraday Kanunu) yüksek gerilim oluşur.

   7)      Yüksek gerilimli akım bobin kulesinden çıkar, orta kuleye ulaşır.

   8)      Bu esnada tevzi makarası(rotor), orta kuleyi ateşleme sırası gelen buji kulesine irtibatlandırır.

   9)      Orta kuleden buji kulesine geçen yüksek gerilimli akım, buji kablosu üzerinden geçer ve buji tırnakları üzerinden atlayarak kıvılcım meydana getirip devresini tamamlar.

   10)   Meydana gelen kıvılcım, yanma odasına sıkıştırılan karışımın ateşlenmesini sağlar.

DİSTRİBÜTÖR

   1)      Ateşleme zamanı gelen silindirin bujisine, bobinden gelen yüksek voltajı gönderir.

   2)      Avans düzeni ile motorun her devrinde gerekli olan ateşleme avansını verir.

Distribütör kolu döndüğü esnada saatin 12, 3, 6 ve 9 konumlarına denk geldiğinde, bağlı olduğu bujide kıvılcım oluşturur. Her bir silindir, distribütörün 90 derecelik açısına denk gelen sürelerde birer birer ateşlenirler.

KONDANSATÖR

İki iletken levha arasına bir dielektrik (yalıtkan) madde konur ve levhalara gerilim uygulanırsa elde edilen sisteme kondansatör adı verilir.

Görevleri:

1)      Platinlerin açıldığı anda primer sargıdaki akımın ani olarak kesilmesine yardım eder.

2)      Platinlerin açılmaya başladığı andan tamamı ile açıldığı ana kadar akımı üzerine çekerek platinler arasında kıvılcım meydana gelmesini önler

3)      Bujide kıvılcım çakma süresini uzatır.

ATEŞLEME BOBİNİ

Aküden gelen düşük gerilimi, bünyesindeki sargılar yardımı ile buji tırnakları arasında kıvılcım oluşturacak şekilde yüksek gerilime dönüştüren ateşleme devre elemanına ateşleme bobini denir.

Primer devre akımı: 4 amper

Sekonder devredeki yüksek voltaj: 18000-20000 V

BUJİ

 

Buji, karışımın sıkıştırma tutuşturulabilmesi için gerekli olan elektrik kıvılcımını (arkı) sağlar.

Oluşan bu kıvılcım ile silindir içerisindeki yanma olayı başlatılmış olur.

Not:

Standart bujilerin ortalama kullanım süresi 10-15.000 km’dir. Yenisiyle değiştirmek gerekir. Bujilerin ömrünü artırmak için merkez elektrot ile şasi elektrodunun üzeri özel olarak platin veya iridyum kaplanır. Elektrotların uçları özel malzeme ile kaplı olduğundan bu elektrotlar çok az aşınır. Yaklaşık 100000 km’ye kadar bakım veya ayarına gerek yoktur.

ATEŞLEME AVANSI NEDİR?

Kısaca,  erken ateşleme miktarına ‘’ateşleme avansı’’ denir.

Piston Ü.Ö.N’ye(Üst Ölü Nokta) çıkmadan bujinin çakarak yanmayı başlatmasına ateşleme avansı denir.

Peki Neden Erken Ateşlenme Gerekiyor?

Bujiler hava-yakıt karışımının yanması için gerekli kıvılcımı yanma odasına gönderir. Fakat alevin tamamen yayılabilmesi için belirli bir ZAMANA ihtiyaç vardır. Yanmanın maksimum basınçta gerçekleşebilmesi için kıvılcım biraz önceden yollanır(erken ateşleme).

Bu nedenle ilk ateşleme ile maksimum basıncın oluşumu arasında bir miktar fark vardır. Silindirler içinde maksimum basınç elde edildiğinde ÜÖN’den yaklaşık 5-10 derece sonra motorun çıkış gücü maksimum olur.

Başlangıç Avans Ayarı

Motora rölanti devrinde, gerekli olan ateşleme avansına başlangıç avansı denir. Başlangıç avans ayarı avans tabancası (leon lambası) ile yapılır.

RÖLANTİ NEDİR ?

Motor çalışır halde iken aracın hareketsiz durumda olmasına rölanti nedir.

BU SIFIR YAKIT TÜKETİMİ Mİ DEMEKTİR?

-Hayır

Araç rölanti durumdayken motor çalışır, pistonlar yukarı aşağı hareket eder ve yanma gerçekleşir. Yanma demek ise yakıt tüketimi demektir. Yani araç durağan ve motor çalışıyorsa yakıt tüketimi gerçekleşmiş olur.

Birçok sürücü araç çalışıyor ama hareketsiz ise çok az yakıt tükettiğini düşünür ancak bu yanlış bir düşüncedir.

4 Zamanlı Dizel Motoru - The Four-Stroke Diesel Engine

***English version is below***
Animasyonları incelemeyi unutmayın..
Do not forget to examine the animations..

Dört Zamanlı Dizel Motoru

Bir önceki yazımda 4 zamanlı benzinli motorun çalışma prensibini açıklamıştım.

Sizce dizel motorlar ve benzinli motorlar aynı şekilde mi çalışır?
Yazının devamında da açıkladığım gibi "HAYIR" :)

Dizel motoru da benzinli motora benzer ancak biraz farklı çalışır. Benzinli motorlarda gerçekleşen kıvılcım ateşleme sistemi dizel motorlarda yoktur.

Dizel motorlarda yakıt nasıl tutuşturulur?

• Sıkıştırılmış hava ile dolu olan silindire yakıt püskürtüldüğünde tutuşma meydana gelir.

Kıyaslama Yapalım

Benzinli motora kıyasla, dizel motorda:

• Üstün yakıt ekonomisi (yakıt tasarrufu)
• Daha yüksek sıkıştırma oranı
• Arttırılmış dayanıklılık

Yakıt tasarrufunu neler sağlar?

• Yüksek sıkıştırma oranı
• Düşük yakıt fiyatı

Peki ya sıkıştırma oranı yüksek olunca ne elde ediyoruz?

• Daha iyi bir termal verim sağlanıyor. (Bunun sonucunda ise son derece etkili bir mekanik iş ortaya çıkar!!)

Dizel yakıtı,aynı hacimde, benzinden daha ucuzdur. Benzin ve dizel aynı hacimde eşit enerjilere sahiptirler FAKAT ağırlıkları aynı iken dizel, benzinden %10 daha fazla enerjiye sahiptir.

Dezavantajlar:

• Bununla birlikte, bir dizel motorun yüksek sıkıştırma oranı, yüksek basınca neden olur. Bu yüzden motor malzemeleri üzerinde yüksek strese neden olur.
• Ayrıca, dizel motorlardaki silindirler, pistonlar, biyeller ve valfler daha ağır ve kalın olduğu için sistemin daha ağır hareket etmesine neden olur.
• Dizel motorla ilgili bir başka sorun da karmaşık yakıt enjektör sistemidir. Dizel yakıt kolayca buharlaşamadığı için, uygun hava-yakıt karışımını üretmek için yüksek basınçlı enjeksiyon nozulları gereklidir. 

Şekilde dizel motorunun dört stroku gösterilmiştir. (4 strok = giriş strok, sıkıştırma stroku, güç stroku ve egzoz strokudur)

1. Emme stroku

Emme (giriş) valfi açılır, piston aşağıya doğru kayarken silindire hava çeker. Piston maksimum hacme ulaştığında emme valfi kapanır.

2. Sıkıştırma stroku

Piston havayı iter ve ilk hacminin yaklaşık 1 / 16'sına kadar sıkıştırır. Bu aşamada hava sıcaklığı 1000 ° C'ye kadar çıkabilir.

3. Güç stroku

Dizel yakıtı, sıkıştırma işleminin sınırına gelmeden hemen önce, yakıt enjektörü tarafından silindire girer. Hava-yakıt karışımı, yanma odasındaki yüksek basınç ve sıcaklık nedeniyle yanmaya başlar ve ortaya çıkan termodinamik enerji, pistonu aşağı doğru iter. Bu aşama boyunca, hem giriş hem de egzoz valfleri kapalı kalır.

4. Egzoz stroku

Egzoz valfi açılır ve piston yukarı doğru kayar. Bu sırada yanma gazları (egzoz) dışarı salınır. Piston silindirin tepesine ulaştığında, egzoz valfi kapanır ve giriş valfi açılır, bu da döngüyü yeniden başlatır.

***

Four - Stroke Diesel Engine

In my previous article, I explained the working principle of the 4-stroke gasoline engine.

Do you think diesel engines and gasoline engines work in the same way?

As I mentioned in the article, "NO" :)

Diesel engines are similar to gasoline engines but work a bit different. The spark ignition system in gasoline engines is not available in diesel engines. Instead, the air-fuel mixture is ignited by the compression heating ignition system.

So how is the fuel burned in diesel engines?

• When the cylinder is filled with compressed air, fuel is sprayed and ignition occurs.

Comparison

Compared with the gasoline engine and the diesel.

• Superior fuel economy (fuel economy)
• Higher compression ratio
• Increased durability

What does fuel saving provide?

• High compression ratio
• Low fuel price

What do you get when you have a high compression ratio?

• Acquiring a better thermal efficiency. (The result is a highly effective mechanical work!)

Diesel fuel, in the same volume, is cheaper than gasoline. Gasoline and diesel have equal energy in the same volume. BUT if they have the same weight, diesel have 10% more energy than gasoline.

Disadvantages:

• The high compression ratio of a diesel engine is caused by high pressures. This causes high stresses on the engine materials.
• In addition, the cylinders, pistons, biels and valves in diesel engines are heavier and thicker, causing the system to move more heavily.
• Another problem with diesel engines is the complex fuel injector system. Because diesel fuel can not evaporate easily, high-pressure injection nozzles are required to produce a suitable air-fuel mixture. 

Four strokes of the diesel engine are shown. (4 strokes = input stroke, compression stroke, power stroke and exhaust stroke)

1. Intake stroke

The intake valve opens and the piston draws air as the piston slides down. When the piston reaches the maximum volume, the suction valve closes.

2. Compression stroke

The piston pushes the air and compresses to about 1 / 16th of the initial volume. At this stage, the air temperature can reach up to 1000 ° C.

3. Power stroke

The diesel fuel enters the cylinder by the fuel injector just before it reaches the limit of the compression process. The air-fuel mixture burns due to the high pressure and temperature in the combustion chamber, and the resulting thermodynamic energy pushes the piston downward. During this phase, both inlet and exhaust valves remain closed.

4. Exhaust stroke

The exhaust valve opens and the piston slides upwards. In the meantime, the combustion gases (exhaust) are released. When reaching the top of the piston cylinder, the exhaust valve closes and the inlet valve opens, which restarts the cycle.

4 Zamanlı Benzinli Motor (Otto Motoru) - The Four-Stroke Gasoline Engine (Otto Engine)

***English version is below***
Animasyonları incelemeyi unutmayın.
Do not forget to look over the animations.

4 Zamanlı Benzinli Motor (Otto Motoru)

Benzinli içten yanmalı bir motorun çalışma prensibi şu şekildedir:
Yakıtın sahip olduğu kinetik enerji mekanik enerjiye dönüştürülür ve bu süreç dört zamanlı çevrim olarak adlandırılır. Bu çevrim aynı zamanda mucidi olan Nikolaus Otto'nun Otto çevrimi olarak da bilinir.

Çevrim ve motor devri ilişkisi nasıldır?

• Bu çevrimde her dört zamanlı çevrim, iki motor devri yapar. 

Bu çevrimde rol alan ana bileşenler nelerdir?

• Silindirler, pistonlar, valfler ve bujiler yanma sürecinin ana bileşenleridir. 

Şekilde gösterildiği gibi, dört zamanlı çevrim:

• Emme
• Sıkıştırma
• Güç ve 
• Egzoz strokunu içerir.

Emme stroku
Bu çevrimin ilk strokudur. Başlangıçta, emme valfi açılır ve piston silindirin tepesinde bulunur. Ardından piston düşük basınçlı bir ortam yaratmak için silindiri aşağı doğru kaydırır. Çıkış (egzoz) valfi kapalı kalırken, düşük basınçlı ortam sayesinde piston, silindir içine yakıt-hava karışımını çeker. Piston strokun tabanına ulaştığında (maksimum hacim durumuna), emme valfi kapanır ve bu strok sona erer.

Sıkıştırma stroku
Hem emme hem de çıkış valfleri kapalıyken, piston yukarıya doğru hareket etmeye başlar ve hava-yakıt karışımını silindirin tepesinde sıkıştırır. Piston, minimum hacim konumuna ulaştığında strok tamamlanır. Hava-yakıt sıkıştırması, basınç, sıcaklık ve yakıt karışımı yoğunluğunda bir artışa neden olur

Güç stroku
Piston maksimum sıkıştırma oranına ulaştığında (silindirin tepesi), sıkıştırılmış hava-yakıt karışımı bir bujiyle ateşlenir. Bu aşama çok fazla ısı üretir ve ortaya çıkan yüksek sıcaklık ve basınç gazları pistonu aşağı doğru ittirir. Emme ve çıkış valfleri bu strok sırasında kapalı kalır. Kıvılcım ateşleme sistemiyle çalışan benzinli motorlar bazen kıvılcım ateşlemeli motorlar olarak adlandırılır. Kıvılcım ateşleme sistemi, bir kurşun-asit batarya ve bir indüksiyon bobini içeren bir elektrik sistemidir. Sistem, silindirin içindeki hava yakıt karışımını tutuşturmak için yüksek voltajlı bir elektrik kıvılcımı oluşturur. Motor tarafından tahrik edilen bir alternatör kullanılarak akü şarj edilir.

Egzoz stroku
Bu çevrimin dördüncü ve son strokudur. Egzoz diye adlandırdığımız yanma sırasındaki yan ürünler ve gazlar bu strokta boşaltılır. Piston, egzoz stroku sonunda silindirin tabanına ulaştığında, çıkış (egzoz) valfi açılır ve egzoz stroku başlar. Krank mili, egzozu çıkış vanasından dışarı çıkarmak için pistonu yukarı doğru iter. Bu strokun sonunda, egzoz valfi kapanır. Egzoz valfi kapanırken, giriş valfi açılır ve bu 4  strok döngüs şeklinde tekrarlanır.

Bu çevrimin daha iyi anlaşılabilmesi için aşağıdaki animasyonları inceleyebilirsiniz.

***

The Four-Stroke Gasoline Engine (Otto Engine)

The operating principle of a gasoline internal combustion engine is summarized as follows:
The kinetic energy of the fuel is transformed into mechanical energy. This process is called the four-stroke cycle. This cycle is also known as the Otto cycle of Nikolaus Otto, who is also the inventor of this process.

How is cycle and motor revolution relation?

• Each four-stroke cycle makes two engine cycles.

What are the main components involved in this cycle?

• Cylinders, pistons, valves and spark-plugs are the main components of the combustion process.

Intake stroke
This cycle is the first stroke of the cycle. First of all, the intake valve opens and the piston is located at the top of the cylinder. The piston then slides down the cylinder to create a low-pressure environment. When the outlet (exhaust) valve is closed, the low-pressure environment pulls the fuel-air mixture into the cylinder. When the piston reaches the bottom of the stroke (maximum volume position), the intake valve closes and this stroke ends.

Compression stroke
When both intake and outlet valves are closed, the piston starts to move upwards and compresses the air-fuel mixture at the top of the cylinder. When the piston reaches the minimum volume position, the stroke finishes. Air-fuel compression causes an increase in pressure, temperature and fuel mixture density

Power stroke
When the piston reaches the maximum compression ratio (at the top of the cylinder), the compressed air-fuel mixture is ignited by a spark-plug. This stage produces too much heat and the generated high temperature and pressure gases push the piston down. The intake and outlet valves remain closed during this stroke. Gasoline engines operating with a spark ignition (SI) system are sometimes called spark ignition engines. The spark ignition system is an electrical system that includes a lead-acid battery and an induction coil. The system creates a high-voltage electric spark to ignite the air fuel mixture in the cylinder. The battery is charged using a motor-driven alternator.

Exhaust stroke
This cycle is the fourth and the final stroke. The by-products and gases, which we call the exhaust, are discharged in this stroke. When the piston reaches the bottom of the cylinder at the end of the exhaust stroke, the outlet (exhaust) valve opens and the exhaust stroke begins. The crankshaft pushes the piston upward to discharge the exhaust through the outlet valve. At the end of this stroke, the exhaust valve closes. When the exhaust valve is closed, the inlet valve opens.
And then these 4 strokes are repeated as a cycle.

For a better understanding on Otto Cycle, you can examine the animations below.

Mühendis Gözünden - Through an Engineer's Eyes

***English version is below***

Blogumu okuyan herkese selamlar

Yeni mezun bir Makine Mühendisi olarak hem mühendis adayları için hem de mühendisler için bir blog açmak istedim. Bu blogta mühendislik üzerine merak edip araştırdığım bilgileri sizlerle paylaşacağım. Umarım hepimiz için faydalı içerikler hazırlayabilirim.

Hi everyone who is reading my blog

As a new graduated Mechanical Engineer I would like to create a blog for both engineers and engineering students. In this blog I'm going to share theorical information which I've wondered and searched about engineering. I hope to prepare useful contents for all of us.