Motor Terimleri ve Temel Motor Bilgileri

Motor terimleri, içten yanmalı motorların yapısını ve çalışma prensibini anlayabilmek için bilinmesi gereken temel fiziksel ve teknik kavramları kapsar. Isı, sıcaklık, kuvvet, basınç, iş, güç, tork, devir, silindir hacmi, sıkıştırma oranı ve dört zamanlı motor çevrimi bu kavramların başında gelir.

Bu sayfada temel motor terimlerini, motorlarda tork ve güç ilişkisini, piston hareketlerini, dört zamanlı motorun çalışma prensibini, ateşleme avansını, vuruntuyu ve motor verimlerini birlikte inceleyebilirsiniz.

Motor terimleri çalışma dokümanını buradan indirebilirsiniz.

Temel Motor Terimleri ve Fiziksel Kavramlar

Madde ve Hal Değişikliği

Uzayda yer kaplayan ve kütlesi bulunan fiziksel varlıklara madde denir. Maddenin katı, sıvı ve gaz gibi fiziksel hâlleri arasında gerçekleşen değişimler hal değişikliği olarak adlandırılır. Örneğin su yeterince soğutulduğunda donar, ısıtıldığında ise buharlaşabilir.

Otomotivde sıcaklık değişimlerinin etkisi özellikle motor parçaları ve soğutma sistemi açısından önemlidir. Motor soğutma sistemlerinde yalnızca su yerine üreticinin belirlediği özellikte uygun soğutma sıvısı kullanılır. Antifriz içeren uygun karışım donma noktasını düşürür, kaynama noktasının yükselmesine katkı sağlar ve soğutma sisteminin korozyona karşı korunmasına yardımcı olur.

Soğutma sistemlerinin çalışma prensibi için Motorda Soğutma Sistemi konusunu inceleyebilirsiniz.

Genleşme

Maddelerin boyutları sıcaklık değişiminden etkilenir. Katı maddelerde sıcaklık yükseldiğinde genellikle genleşme, sıcaklık düştüğünde ise büzülme meydana gelir. Genleşme miktarı malzemenin özelliklerine bağlıdır. Örneğin alüminyum ve dökme demirin ısıl genleşme davranışları aynı değildir.

Motorlarda farklı malzemeler birlikte kullanıldığından çalışma sıcaklığı ve üretici tarafından belirtilen ölçüm şartları önemlidir. Supap boşluğu gibi kontrollerde ölçüm sıcaklığı ve yöntem için ilgili motorun teknik verileri esas alınmalıdır. Supaplarla ilgili uygulamalar için Supap Sistemi İş ve İşlem Yaprakları içeriğini inceleyebilirsiniz.

Isı

Isı, sıcaklık farkı nedeniyle bir sistemden diğerine aktarılan enerjidir. SI sisteminde enerji ve ısı birimi joule (J) olarak kullanılır. Kalori (cal) ve kilokalori (kcal) de ısı enerjisinin ifade edilmesinde kullanılan birimlerdir.

Sıcaklık

Sıcaklık, bir sistemin termal durumunu ifade eden fiziksel büyüklüktür. Otomotiv uygulamalarında sıcaklık çoğunlukla santigrat derece (°C) ile ifade edilir ve uygun sıcaklık ölçüm cihazları veya sensörlerle belirlenir.

Kuvvet (F)

Kuvvet, bir cismin hareket durumunu veya şeklini değiştirebilen etkidir. SI sistemindeki kuvvet birimi Newton (N)‘dur.

1 kg kütle, Dünya yüzeyine yakın bölgelerde yaklaşık 9,81 N ağırlık kuvvetine karşılık gelir. Bu nedenle kilogram (kg) ile Newton (N) aynı fiziksel büyüklüğün birimi değildir.

Ağırlık (G)

Ağırlık, bir kütleye yer çekimi nedeniyle etki eden kuvvettir. Bu nedenle ağırlığın SI birimi Newton’dur. Kütle ise kilogram (kg) ile ifade edilir.

Ağırlık yaklaşık olarak aşağıdaki bağıntıyla hesaplanabilir:

G = m × g

Burada G ağırlık kuvvetini, m kütleyi ve g yer çekimi ivmesini ifade eder.

Atalet

Atalet, bir cismin mevcut hareket durumundaki değişikliğe karşı gösterdiği dirençtir. Duran bir cisim durma durumunu, hareket eden bir cisim ise dışarıdan net bir kuvvet uygulanmadığı sürece hareket durumunu koruma eğilimindedir.

Araçlarda vites oranları, motor tarafından üretilen torkun tekerleklere farklı oranlarda aktarılmasına olanak sağlar. Özellikle ilk hareket sırasında düşük viteslerde daha yüksek tekerlek torku elde edilmesi aracın hızlanmasına yardımcı olur.

Basınç (P)

Basınç, birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvet olarak tanımlanır.

P = F / A

SI basınç birimi Pascal (Pa)’dır. Otomotiv uygulamalarında bar, kPa ve MPa gibi birimler de yaygın olarak kullanılır.

Yaklaşık dönüşümler:

• 1 bar = 100 kPa
• 1 bar ≈ 0,987 atm
• 1 atm ≈ 1,013 bar

Atmosfer Basıncı

Atmosfer basıncı, atmosferdeki havanın oluşturduğu basınçtır. Standart atmosfer basıncı deniz seviyesinde yaklaşık 101,325 kPa veya 1,013 bar olarak kabul edilir.

Rakım yükseldikçe atmosfer basıncı genel olarak azalır. Bu değişim özellikle atmosferik motorlarda silindire alınabilen hava kütlesini ve dolayısıyla motor performansını etkileyebilir.

Vakum

Vakum, bir bölgedeki mutlak basıncın atmosfer basıncından daha düşük olması durumunu ifade eder. Benzinli motorlarda emme manifoldu basıncı motorun yüküne ve gaz kelebeğinin konumuna göre değişebilir.

İş, Güç ve Tork Nedir?

İş (W)

Bir kuvvetin uygulandığı cismi kuvvet doğrultusunda hareket ettirmesi durumunda mekanik iş yapılır. Basit doğrusal hareket için:

W = F × L

W = İş (J)
F = Kuvvet (N)
L = Yol (m)

1 Newtonmetre (N·m) yapılan iş açısından 1 Joule’e (J) eşittir.

Güç (P)

Güç, birim zamanda yapılan iş veya aktarılan enerji miktarıdır. SI birimi Watt (W)‘tır.

P = W / t

1 Watt = 1 Joule/saniye (J/s).

Beygir Gücü (BG / PS / HP)

Motor gücünün ifade edilmesinde kilowatt (kW) yanında beygir gücü ifadeleri de kullanılır. Metrik beygir gücü için yaklaşık dönüşüm:

1 PS (BG) ≈ 735,5 W ≈ 0,7355 kW

İngiliz mekanik horsepower (hp) değeri ise metrik BG/PS ile tam olarak aynı değildir ve yaklaşık 745,7 W’tır.

Tork (Moment)

Tork, bir kuvvetin bir eksen etrafında döndürme etkisini ifade eder. Motorlarda krank milinde oluşan döndürme etkisi tork olarak değerlendirilir.

T = F × L

T = Tork (N·m)
F = Kuvvet (N)
L = Kuvvet kolu (m)

Örnek: Bir bağlantının 5 daN·m torkla sıkılması isteniyorsa ve kuvvet kolu 1 metre ise teorik olarak 5 daN büyüklüğünde dik kuvvet uygulanması 5 daN·m tork oluşturur.

T = F × L = 5 × 1 = 5 daN·m

Kuvvet veya kuvvet kolu arttırıldığında oluşturulan tork artar. Dişli sistemlerinde aktarma oranı değiştirilerek çıkış torku artırılabilir; bunun karşılığında çıkış hızı değişir.

Devir (rpm, d/d)

Devir, dönen bir cismin belirli bir referans noktasından başlayarak tam tur yapmasını ifade eder. Motor devri genellikle dakikadaki devir sayısı olan rpm (revolutions per minute) veya d/d ile gösterilir.

Motorlarda Tork ve Güç İlişkisi

Motor silindirlerinde yanma sonucunda oluşan basınç pistona kuvvet uygular. Bu kuvvet piston ve biyel aracılığıyla krank miline aktarılarak tork oluşturur.

Motor torku ve gücü aynı kavram değildir. Tork döndürme etkisini, güç ise iş yapma hızını ifade eder. Döner sistemlerde güç; tork ve açısal hızla ilişkilidir.

Bir motorun tork eğrisi; motor devri, dolum verimi, yanma verimi, emme-egzoz sistemleri, motor yönetimi ve motor tasarımı gibi birçok etkene bağlıdır. Bu nedenle torkun belirli bir devirden sonra mutlaka yalnızca hacimsel verim nedeniyle düşeceğini söylemek bütün motorlar için yeterli bir açıklama değildir.

Motor Nedir?

Motor, bir enerji türünü mekanik enerjiye dönüştüren makinedir. İçten yanmalı motorlarda yakıtın kimyasal enerjisi yanma sonucunda ısı enerjisine, ardından mekanik işe dönüştürülür.

Motorlarda Temel Mekanik Terimler

Üst Ölü Nokta (ÜÖN – TDC)

Üst Ölü Nokta (ÜÖN), pistonun silindir içerisindeki hareketinde ulaştığı en üst konumdur. İngilizcede Top Dead Center (TDC) olarak ifade edilir.

Alt Ölü Nokta (AÖN – BDC)

Alt Ölü Nokta (AÖN), pistonun silindir içerisindeki hareketinde ulaştığı en alt konumdur. İngilizcede Bottom Dead Center (BDC) olarak ifade edilir.

Kurs (Strok – Piston Yolu)

Kurs veya strok, pistonun ÜÖN ile AÖN arasında katettiği mesafedir. Piston, biyel ve krank mekanizmasının yapısını ayrıntılı incelemek için Piston, Biyel ve Krank Mili Kontrolleri konusuna göz atabilirsiniz.

Silindir Hacmi

Bir silindirin süpürme hacmi, silindir kesit alanı ile piston strokunun çarpılmasıyla hesaplanabilir.

V = (π × D² / 4) × L

Burada D silindir çapını, L ise piston strokunu ifade eder. Çok silindirli bir motorda toplam motor hacmi, bir silindirin süpürme hacminin silindir sayısıyla çarpılmasıyla bulunabilir.

Sıkıştırma Oranı

Sıkıştırma oranı, piston AÖN’deyken silindir içerisindeki toplam hacmin, piston ÜÖN’deyken kalan yanma odası hacmine oranıdır.

ε = (V_h + V_c) / V_c

Sıkıştırma oranı motorun termodinamik verimini ve yanma koşullarını etkileyen önemli tasarım parametrelerinden biridir. Benzinli motorlarda kullanılacak yakıtın vuruntu direnci, motorun sıkıştırma oranı, turbo veya süperşarj basıncı, yanma odası tasarımı ve motor yönetim stratejisi birlikte değerlendirilir.

Dört Zamanlı Motorun Çalışma Prensibi

Dört zamanlı bir motorda bir çalışma çevrimi emme, sıkıştırma, iş ve egzoz olmak üzere dört piston zamanından oluşur. Bir zaman sırasında krank mili yaklaşık 180°, tam çevrim sırasında ise 720° döner.

Çevrim

Dört zamanlı motorda bir çalışma çevriminin tamamlanabilmesi için piston dört zaman gerçekleştirirken krank mili iki tam tur, yani 720° döner.

Supap Zamanlama Diyagramı

Gerçek motorlarda emme ve egzoz supapları tam olarak ölü noktalarda açılıp kapanmak zorunda değildir. Supapların açılma ve kapanma açıları motor tasarımına göre belirlenir ve modern motorlarda değişken supap zamanlaması sistemleriyle çalışma koşullarına göre değiştirilebilir.

Kaynak dokümandaki örnek motora ait supap zamanlama açıları aşağıdaki görselde gösterilmektedir. Bu değerler bütün motorlar için sabit kabul edilmemelidir.

Supap zamanlamasını ayrıntılı incelemek için Supap Zaman Ayar Diyagramı konusundan yararlanabilirsiniz.

1. Emme Zamanı

Emme zamanında piston ÜÖN’den AÖN’ye doğru hareket ederken emme supabı açık konumdadır ve silindire hava veya motorun yakıt sistemine bağlı olarak hazırlanmış hava-yakıt karışımı alınır.

Kaynak dokümandaki örnek zamanlama diyagramında emme supabının ÜÖN’den 10° önce açılmaya başladığı ve AÖN’den 49° sonra kapandığı gösterilmektedir. Bunlar örnek motora ait değerlerdir; gerçek supap zamanları motor tasarımına ve değişken supap zamanlama sisteminin çalışma durumuna göre farklılık gösterebilir.

2. Sıkıştırma Zamanı

Sıkıştırma zamanında piston AÖN’den ÜÖN’ye doğru hareket eder. Emme ve egzoz supapları kapalıyken silindir içerisindeki karışım sıkıştırılır ve basınç ile sıcaklık yükselir.

Kaynak dokümanda ateşlemenin ÜÖN’den yaklaşık 10–12° önce gerçekleştiği örnek verilmiştir. Bu değer bütün benzinli motorlar için sabit değildir. Modern motorlarda ateşleme zamanı ECU tarafından motor devri, yükü, sıcaklığı, yakıt özellikleri ve vuruntu gibi birçok parametreye göre değiştirilebilir.

3. İş Zamanı

Sıkıştırma zamanının sonlarına doğru başlatılan yanma sonucunda silindir basıncı yükselir. Oluşan basınç pistonu AÖN yönünde hareket ettirir. Piston üzerindeki kuvvet biyel aracılığıyla krank miline aktarılır ve mekanik iş elde edilir.

4. Egzoz Zamanı

Egzoz zamanında yanma sonucu oluşan gazlar silindirden uzaklaştırılır. Gerçek motorlarda egzoz supabı gaz değişimini iyileştirmek amacıyla AÖN’den önce açılabilir ve ÜÖN’den sonra kapanabilir.

Kaynak dokümandaki örnek sistemde egzoz supabının AÖN’den 50° önce açıldığı ve ÜÖN’den 9° sonra kapandığı gösterilmektedir. Bu değerler örnek motora özgüdür ve bütün motorlara uygulanmamalıdır.

Ateşleme Avansı Nedir?

Ateşleme avansı, kıvılcım ateşlemeli motorlarda buji kıvılcımının piston ÜÖN’ye ulaşmadan önce oluşturulmasını ifade eder. Bunun nedeni hava-yakıt karışımının yanmasının belirli bir süre gerektirmesidir.

Ateşleme avansı bütün çalışma koşullarında sabit değildir. Modern motorlarda ECU; devir, yük, sıcaklık, hava miktarı, vuruntu bilgisi ve diğer çalışma parametrelerine göre ateşleme zamanını sürekli değiştirebilir.

Ateşleme ve Yanma

Sıkıştırma zamanının sonlarına doğru buji elektrotları arasında meydana gelen elektriksel kıvılcım, çevresindeki uygun hava-yakıt karışımını tutuşturur. Oluşan alev çekirdeği gelişir ve alev cephesi yanma odasında ilerleyerek karışımın büyük bölümünün yanmasını sağlar.

Kıvılcım olayını bütün motorlar için geçerli tek bir sıcaklık değeriyle açıklamak doğru değildir. Ateşleme açısından önemli olan kıvılcımın uygun şartlarda karışımın tutuşmasını sağlayacak enerjiyi oluşturabilmesidir.

Detonasyon (Vuruntu) Nedir?

Vuruntu, kıvılcım ateşlemeli motorda normal alev cephesi ilerlerken henüz yanmamış son gaz bölgesinin kendiliğinden tutuşması sonucunda yüksek frekanslı basınç salınımlarının oluşmasıdır.

Vuruntu eğilimini yakıtın oktan değeri, motor yükü, sıkıştırma oranı, emme havası ve motor sıcaklığı, ateşleme zamanı, silindir basıncı ve yanma odası koşulları gibi birçok etken değiştirebilir.

Şiddetli ve sürekli vuruntu motor parçaları üzerinde yüksek termal ve mekanik yükler oluşturabilir. Modern motorlarda vuruntu sensörü motor yönetim sisteminin vuruntuyu algılamasına ve uygun ateşleme düzeltmeleri yapmasına yardımcı olur.

Erken Ateşleme Nedir?

Erken ateşleme (pre-ignition), hava-yakıt karışımının buji kıvılcımı oluşmadan önce yanma odasındaki sıcak bir nokta nedeniyle tutuşmaya başlamasıdır. Vuruntu ile erken ateşleme aynı olay değildir.

Aşırı ısınmış parçalar, uygun olmayan buji, sıcak noktalar ve bazı yanma odası birikintileri erken ateşleme riskini artırabilir. Erken ateşleme ciddi termal ve mekanik hasarlara yol açabileceğinden nedeni doğru şekilde belirlenmelidir.

Motor Verimleri

Verim, bir sistemden elde edilen yararlı çıktının sisteme verilen enerji veya işe oranını ifade eder. Gerçek motorlarda sürtünme, ısı transferi, pompalama ve yardımcı sistemler gibi kayıplar bulunduğundan toplam verim %100 olamaz.

Hacimsel Verim

Hacimsel verim, motorun silindirlerini hava ile doldurma başarısını ifade eden önemli bir motor performans parametresidir. Tanım ve hesaplama yöntemi motor tipine ve kullanılan referans şartlarına göre teknik olarak ifade edilir.

Hacimsel verim; emme ve egzoz sistemlerinin tasarımı, supap zamanlaması, motor devri, emme havasının sıcaklığı ve basıncı gibi birçok etkenden etkilenir. Daha fazla hava kütlesinin silindire alınabilmesi, uygun yakıt ve yanma koşulları sağlandığında daha yüksek tork ve güç üretimine olanak sağlayabilir.

Mekanik Verim

Mekanik verim, silindirlerde geliştirilen indike güç ile krank milinden elde edilen efektif/fren gücü arasındaki ilişkiyi ifade eder. Piston-segman sürtünmeleri, yataklar, valf mekanizması ve yardımcı sistemler nedeniyle silindirlerde geliştirilen gücün tamamı krank mili çıkışından alınamaz.

Bu nedenle krank milinden ölçülen efektif güç, silindir içerisindeki gaz basınçlarının oluşturduğu teorik/indike güçten daha düşüktür.

Motor Terimleri Çalışma Dokümanı

Bu sayfadaki motor terimleri konusunu çevrim dışı çalışmak veya ders sırasında kullanmak için hazırlanan çalışma dokümanını aşağıdaki bağlantıdan indirebilirsiniz.

Motor Terimleri Çalışma Dokümanını İndir

Motorların çalışma prensibi, motor parçaları, ölçme, bakım ve diğer otomotiv teknolojisi konularına MotorDersi ana sayfasından ulaşabilirsiniz.