VURUNTU Yakıtın motor silindiri içinde çok hızlı ve darbeli yanışı

VURUNTU Yakıtın motor silindiri içinde çok hızlı ve darbeli yanışı

VURUNTU
Yakıtın motor silindiri içinde çok hızlı ve darbeli yanışı, Otto motorlarında açık bir
çınlama ve dizel motorlarında ise vuruntu şeklindeki gürültü ile anlaşılır. Bu nedenle vuruntu
halinde Otto motoru "çınlıyor" dizel motoru "çekiçliyor" denir. Vuruntu gürültüsü,
silindirdeki şiddetli basınç dalgasının silindir kapağı ve piston yüzüne çarpması ve orada
çekiç darbesine benzer bir etki oluşturmasından kaynaklanmaktadır.
Vuruntulu yanmada, özellikle piston termik ve mekanik olarak aşırı yüklenir.
Sürekli vuruntu pistonun tahrip olmasına neden olur. Isının aşın derecede açığa
çıkması ile piston hızla genleşir ve silindir duvarlarında oluşan yağ filminin bozulmasına
neden olur. Bunun sonucunda kuru sürtünme başlar ve daha fazla açığa çıkan ısı ortam
sıcaklığını hızla arttırarak piston yüzeyinde ergimelere ve silindir duvarına kaynaklanmalara
neden olur. Yer yer oluşan kaynak bağlantıları pistonun hareketi sonucu tekrar koparak
şiddetli aşınmalara ve sıcaklığın devamlı yükselmesine sebep olur. Bu zincirleme olay kısa
sürede pistonun silindir iç yüzüne tamamen kaynaklanarak tahrip olması ile sonuçlanır.
Vuruntu esnasında piston tahrip olmasa bile sürtünme yükü şiddetle artarak motorun
efektif gücünün düşmesine neden olur. Dolayısıyla vuruntu saptandığı anda mümkün mertebe
hemen giderilmelidir.
Otto Motorlarında Vuruntu
Vuruntunun nedenleri
Normal yanma koşullarında, yakıt-hava karışımı buji bölgesinde tutuşturulur ve alev
bir küre yüzeyi gibi yaklaşık 20 m/s’lik ortalama hızla yanma odasına yayılır. Bu esnada
gazların sıcaklığı ve basıncı artarak, basınç dalgalarının yanma odası içinde yayılmasına
neden olur. Kuşkusuz henüz yanmamış kanşımın da sıcaklığı ve basıncı aynı anda
yükselmeye devanı eder. Yanmamış bölgede sıcaklığın, yakıtın tutuşma sıcaklığından daha
yüksek değerlere erişmesi halinde bu bölgede kendi kendine tutuşmalar oluşarak yeni basınç
dalgaları meydana gelecek, bu basınç dalgalarının birbirlerine çarpması ise vuruntu
gürültüsünü oluşturacaktır.
Vuruntunun önlenme çareleri
Vuruntunun önlenmesi çareleri aranırken üç koşul göz önünde bulundurulur.
1. Vuruntu motorun çalıştınlması esnasında oluşuyorsa, büyük bir tahribatın
önlenmesi amacıyla derhal çare bulunması gereklidir.
2. Motor, konstrüktör tarafından tasarlanacaksa vuruntuyu önlemek için her türlü
imalat olanaklarından yararlanılmalıdır.
3. Yakıt üreticisi vuruntu dayanımı yüksek yakıt üretmelidir.
Birinci koşulu inceleyelim. Vuruntu ya ivmelenme esnasında ya da yüksek hızda
oluşuyor ise her iki halde de motor aşırı yüklenmiştir.
İvmelenme vuruntusu, aracın tam gaz ve düşük motor devrinde oluşur. Bu durumda
vitesi bir derece düşürmek yararlı olabilir. Böylece güç sabit kalırken motor devri yükselir ve
döndürme momenti düşer. Bu durumda gaz kelebeği biraz daha fazla kapanacağından
silindire alınan dolgu azalacak, sıkıştırma sonu basıncı biraz düşecek ve vuruntu
kaybolacaktır.
Yüksek hız vuruntusu, aracın yüksek hızlarında oluşabilir. Yüksek hızlarda vuruntu
sesini duymak pek kolay değildir. Dolayısıyla gereken önleme başvurulamadığından piston
yanmasına nadirende olsa rastlanmaktadır. Hızın azaltılması durumunda vuruntu sesi
duyulabilir. Normal benzin kullanılması halinde vuruntu yapan motorda süper benzin
kullanılacak olursa vuruntu giderilebilir.
Ateşleme avansının bir miktar düşürülmesi ile de vuruntu önlenebilir. Avansın
düşürülmesi ile silindir basıncı bir miktar düşeceğinden dolgunun kendi kendine tutuşma
olasılığı azalacaktır. Ancak bu durumda motor gücü biraz düşecek, yakıt tüketimi artacaktır.
İkinci koşulda motor konstrüktörü için aşağıdaki olanaklardan yararlanmak
mümkündür:
1. Sıkıştırma oranının seçimi
Sıkıştırma oranı, motorun piyasada mevcut benzin kullanırken, vuruntu yapmayacağı
kadar büyük seçilmelidir.
Normal benzin için sıkıştırma oranı ε ~ 7-8;
Süper benzin için ise sıkıştırma oranı ε ~ 8-9;
Sıkıştırma oranı seçilirken, yüksek e değerlerinde motor gücünün arttığı ve yakıt
tüketiminin azaldığı göz önünde bulundurulmalıdır.
2. Buji yerinin seçimi
Silindir içerisinde yanmanın sıcak noktadan başlayarak soğuk bölgeye doğru
ilerlemesi halinde vuruntu olasılığı daha azdır. Yanma odasında en sıcak noktalar egzoz
supabı civarındadır. Dolayısiyle buji egzoz supabına yakın yerleştirilmelidir.
3. Yanma odası biçimi
Yanma odasının da vuruntuya etkisi vardır, yaygın yanma odasına oranla kompakt
şekillendirilmiş yanma odalarında vuruntu oluşumu daha azdır, kendi kendine erken
tutuşmanın önlenmesi için, yanma esnasında alev cephesiyle en son buluşacak dolgu
kısmının, iyi-soğutulmuş, düşük sıcaklıktaki bölgede olması gereklidir. Silindir içerisindeki
hava hareketi, homojen karışım oluşumuna yardım ederken sıcaklığın da düzgün dağılımını
destekler. Alev yanma odasında daha hızlı ilerler ve darbeli yanma meydana gelmez. Emme
manifolduna verilen helezonik biçim ve yanma odası ile piston yüzünün
özel
şekillendirilmesi dolgu hareketlerini hızlandırılır. Ancak emme manifolduna verilen
helezonik biçim gaz akımlarına karşı direnci arttırdığından dolayı volumetrik verimin ve
sonuç olarakta motor gücünün küçülmesine neden olur
.
Şekil 2 Etkin soğutma
vuruntuyu önler.
Sekil 3 Hidrokarbonların
vuruntu dayanımları
4. Soğutma
İyi soğutma sayesinde dolgu daha soğuk kalacak ve kendi kendine tutuşma olasılığı
azalacaktır, bu görüş açısında su ile soğutma hava ile soğutmaya oranla daha avantajlıdır.
Dökme demir yerine ısı iletim katsayısı yaklaşık üç kat daha fazla olan alüminyum alaşımının
kullanılması sayesinde silindir kapağı sıcaklığı daha düşük olmakta, dolayısiyle de vuruntu
azalmaktadır.
5. Elektronik vuruntu ayarlayıcı monte etmek
Ateşleme avansının azaltılması ile vuruntu önlenebilir. Elektronik ateşleme sistemi ile
birlikte elektronik vuruntu ayarlayıcısının kullanılmasıyla ateşleme anının (ateşleme
avansının) ayarlanması mümkün olmaktadır. Motora monte edilen vuruntu sensörü (ivme
sensörü) motor gövdesindeki titreşimleri algılar. Vuruntu sensörü tarafından algılanan ve
mikroişlemciye iletilen sinyaller, mikroişlemcide analiz edilerek, vuruntudan kaynaklanan
titreşimler belirlenir. Motorda vuruntu saptanınca mikroişlemci ateşleme anını, her vuruntu
darbesine karşılık 1°KMA kadar geciktirir (avansı azaltır), bu azalma olayı vuruntunun
kaybolduğu ana kadar sürer. Bu durumda motor, ateşleme değerleri topografyasına göre,
vuruntu sınır değerlerine çok yakın bir avansla çalışır. Elektronik vuruntu ayarlayıcı
kullanılmayacak olursa, emniyet bakımından sınır değerlerden uzaklaşmak gerekebilir. Sınır
değerlere yakın çalışma motorun hacımsal gücünü artırır, özgül yakıt tüketimini azaltır.
Elektronik vuruntu ayarlayıcının kullanımı ile motorda sıkıştırma oranı artırılabilmekte, daha
düşük oktan sayılı benzin kullanımı mümkün olmaktadır. Yani motorun yakıta karşı
duyarlılığı azaltılmaktadır.
Son olarak, yakıtın etkisini belirleyen 3. koşulu ele alalım.
Yakıtlar ham petrolün damıtılması ile üretilmektedirler, ham petrol hidrokarbonların
çok çeşitli kombinasyonlanndan oluşmaktadır, bu hidrokarbonlar tamamen farklı vuruntu
dayanımı gösterirler. Ham petrolün damıtılması ile elde edilen ürünler bir dizi kimyasal
işlemlere tabi tutularak vuruntuya dayanıklı hidrokarbonlar elde edilir.
Kaynama noktası 40°C’dan 400°C'a kadar olan aralıkta elde edilen (kaynama noktası
en fazla 215°C) normal benzin ve süper benzinin ortak yaklaşık ısıl değeri Hu = 43.500
kJ/kg'dır. Ancak süper benzinin vuruntuya dayanımı normal benzine oranla daha fazladır.
Süper benzinin yoğunluğu p~0.76 g/cm3 iken bu değer normal benzinde p~0.74 g/cm3
olmaktadır. Her iki yakıtında kurşun ilaveli ve kurşunsuz çeşitleri vardır. Kurşunsuz normal
benzin ile kurşunlu normal benzin aynı araştırma oktan sayısına (kısaltması ROZ) sahip iken
(ROZ ~ 92), kurşunsuz süper benzinin araştırma oktan sayısı kurşunlu süper benzininkinden
(ROZ ~ 98) 3 birim daha düşüktür. Egzoz gazlarının katalizatör tarafından arındırıldığı
motorlarda kurşunsuz benzin kullanılması gereklidir. Benzine katılan kurşunlu katkının üst
sınır değeri 0.15 g/l dir. Bu amaçla kullanılan en önemli katkı maddeleri kurşun tetra metil
(Pb(CH3)4) ve kurşun tetra etil (Pb(G2H5)4)’dir. Bunların her ikiside son derece zehirli
maddelerdir. Bu maddeler, yanma odasında yüksek sıcaklığın etkisiyle, daha yanma
oluşmadan parçalanarak, ortama toz halinde yayılır ve karışımın kendi kendine tutuşmasını
önlerler, kurşun tozlarının yanma esnasında kurşun okside dönüşerek silindir duvarlarını
aşındırma etkisini önlemek amacıyla benzine ayrıca Brom ya da Klor bileşikleri ilave edilir.
Böylece kurşunun, kurşun bromit ya da Kurşun klorid olarak yanması sağlanır, kurşunun son
derece zehirli olan bu bileşikleri 800°C’da gaz halinde olup, egzos gazlarıyla beraber motor
dışına atılarak hava kirliliğine neden olurlar. Bu nedenle kurşun katkılı benzinlerin
kullanımını sınırlayan kanunların uygulamaya konulması ve kurşunlu benzinin yerini
kurşunsuz benzinin alması memnuniyet vericidir. Benzine katılacak kurşun miktarının üst
sınırlan, litrede gram olarak aşağıda verildiği gibi değişim göstermiştir.
Kurşun bileşikleri yanında vuruntuyu önleyen başka katkı maddeleri de vardır.
Örneğin Ludwigshafen de BASF tarafından vuruntu önleyicisi oluşturulan demirkarbonil ve
monometil anilin burada anılabilir, bu iki katkı maddesi her ne kadar egzoz gazlarına zararlı
madde eklemezlerse de sorunsuz sayılmazlar, demirkarbonil yanma esnasında aşınmayı
hızlandıran bir tür demir oksit oluşturur. Aynı vuruntu dayanımını elde etmek için benzine
katılması gerekli monometilanilin miktarı, kurşun tetra etil miktarının yaklaşık 30 katıdır. Bu
kadar çok katkı maddesi ise supap tijleri üzerinde bir tabaka oluşturarak, hareketin
zorlaşmasına neden olur.
Benzin üretiminde, uygun kimyasal yöntemlerle benzini vuruntu dayanımı yüksek
olan İzoparafin ve Aromatlarca zengin hale sokma olanağı da vardır. Ancak bu yöntem
dikkatlice uygulanmalıdır, çünkü aromatların egzoz gazlannda kanserojen oldukları yönünde
önemli iddialar mevcuttur.
Benzine Metanol gibi alkol ilavesi de vuruntu dayanımını arttırmaktadır. Ancak
alkoller su içerdiklerinden dolayı benzine fazla oranda katılacak olurlarsa pas tehlikesi başlar
örneğin benzine %20 oranında katılan alkol, yakıt iletim borularında aşın paslanmalara neden
olabilir.
Benzinin vuruntu dayanımının saptanması
Benzinin vuruntu dayanımı, onun oktan sayısı ile belirtilir Oktan sayısı bir karşılaştırma
sayısı olup, çeşitli benzinlerin vuruntuya dayanımı hakkında bir fikir edinmek için iki
yardımcı yakıt esas alınmıştır Bu yakıtlardan biri izo oktan olup oktan sayısı 100 kabul
edilmiştir. Diğer yakıt ise vuruntu dayanımı 0 olarak kabul edilen normal heptandır. Böylece
hacimsel olarak %80 izo oktan ve %20 normal heptandan oluşan bir karışım ile aynı vuruntu
özelliği gösteren benzinin oktan sayısı 80'dir denilir. Vuruntu dayanımı izo oktan yüzdesinin
arttırılması ile artar.
Oktan sayısının saptanması, DIN 51756 normu ile standartlaştırılmıştır. Bu yöntem özel
motorlar kullanılarak uygulanır. Kabul edilen deney motorları CFR - deney motoru
(Cooperative Feul Research Commitee of the American Society of Automotive Engineers) ve
BAFS - deney motoru (Badische Anilin - und Soda – Fabrik)’dır. Deneme motoru bir
silindirli, dört zamanlı ve termosifon prensibi ile soğutulan bir motordur. Motorda su
devirdaim pompası yoktur su serbest buharlaşmaktadır. Motorun sıkıştırma oranı çalışma
esnasında 4 ila 11 arasında değiştirilebilir.
Şeki1 4 - Sıkıştırma oranının değiştirilmesi (Fa. Ruf ' un deney motoru)
DIN Normuna göre 3 çeşit oktan sayısı tanımlanmaktadır:
1.
Araştırma - oktan sayısı (kısaltma ROZ)
2.
Ön oktan sıyısı (FOZ)
3.
Motor - oktan sayısı (MOZ)
FOZ ve ROZ aynı deney yöntemi ile elde edilirler. Ancak FOZ nin saptanmasında
yakıtın, kaynama noktası 100°C'a kadar olan kısmı alınır ve bu kısmın vuruntu dayanımı
saptanır.
İki deney yöntemi vardır: Araştırma yöntemi ve Motor yöntemi. Her iki deney
yönteminin farkları Tablo-2'de gösterilmiştir. Motor yönteminde yakıt hava karışımı
karburatörün arkasında, araştırma yönteminde ise hava karbüratörden önce ısıtılmaktadır.
Deneme motoru bir alternatif akım jeneratörü ile başlatılır ve yüklenir. Ölçüm daima yakıtın
en şiddetli vuruntu anında gerçekleştirilir. Buna ilaveten hava yakıt oranı en yüksek vuruntuya
göre ayarlanır. Vuruntu darbeleri, indüktif bir alıcı ve elektronik bir yükseltici üzerinden bir
milivoltmetrede gösterilir. Motorda sıkıştırma oranı o şekilde ayarlanır ki, denemeye alınan
benzinin vuruntu ölçü ibresi skalanın orta noktasında bulunsun. Bundan sonra oktan sayıları,
iki birim farklı olan iki karşılaştırma karışımı alınır. Bu karışımlardan biri denenen benzinden
daha şiddetli vuruntu verecek, diğerinin vuruntusu daha zayıf olacaktır. Böylece denenen
benzinin oktan sayısını onda bir hassasiyetle bulmak için bu değerler arasında interpolasyon
yapılır. Aynı benzin, motor yöntemi ile denenecek olursa araştırma yöntemine oranla daha
düşük oktan sayısı elde edilir. Günümüzde piyasada mevcut benzinlerin Motor oktan sayıları
(MOZ), Araştırma oktan sayılarından (ROZ) yaklaşık 10 birim daha küçüktür. Bu farkın
nedeni her iki yöntemde olefin ve anomatlann içeriklerinin farklı oluşundandır. Piyasada
mevcut benzinlerin ROZ değerleri 90-92 ve süper benzinlerin ki ise 96-98 civarındadır.
Araştırma oktan sayısı ve özellikle ön oktan sayısı, yakıtın ivmelenmedeki vuruntu durumuna
uyar. Motor oktan sayısı ise bunun aksine aşın yük altındaki vuruntu için esas alınır.
Motor ve Araştırma deney yöntemlerindeki farklar (BASF -deney motoru)
Şekil 5 - Oktan sayısının saptanması
MOZ, ROZ ve FOZ'un yanında yol oktan sayısı (SOZ)'da vardır Bu "Modifîed
Uniontown Methode" da göre yolda hareket halindeki vasıtadan elde edilir. Bu yöntemde
motor çalışma sıcaklığına eriştikten sonra, çeşitli İzo oktan - normal heptan karışımları ile tam
gaz ve direkt viteste ilerlerken hızdan ivmelenmeye geçilir, her karışım için vuruntu elde
edilinceye kadar avans ayan değiştirilebilir ve normal ateşleme avansından kaç derece
sapıldığı tesbit edilir. Bu olaylar çeşitli karışımlar için tekrarlanarak elde edilen değerlerle
şekil 6’daki gibi bir eğri elde edilir. Bundan sonra denenecek benzin için işlemler tekrarlanır,
vuruntunun elde edildiği avans açı farkı bulunarak, bu değer ve şekildeki eğri yardımıyla
benzinin oktan sayısı tesbit edilebilir. Çeşitli motorlar kullanılacak olursa aynı benzin için
farklı “yol oktan sayıları" (SOZ) elde edilecektir.
Şekil 6 - Yol oktan sayısının belirtilmesi
Dizel Motorlarında Vuruntu
Vuruntu nedenleri
Dizel motorlarında silindire emilen taze hava, o derece yüksek kompresyon oranı ile
sıkıştırılır ki, sıkıştırma sonu sıcaklığı içeriye püskürtülecek yakıtın tutuşma sıcaklığının bir
hayli üstünde olsun. Tutuşma gecikmesi süresince silindir içine püskürtülen yakıt miktarı,
patlama şeklinde yanar, bu miktar çok olursa şiddetli darbe dalgalan oluşur ve çekiç
vuruşlanna benzer bir gürültü doğurur.
Vuruntuyu önleme çareleri
Genelde vuruntu sesi, soğuk taşıt aracı motorunun rolantide ya da düşük güçte
çalışması esnasında, daha şiddetli duyulur, bunun nedeni tutuşma gecikmesinin büyük
olmasıdır. Bilindiği gibi anılan tutuşma gecikmesi basınç ve sıcaklığın artması ile
azalmaktadır. Rolanti çalışması esnasında oluşan vuruntu motor için tehlikeli olmayıp, güç
arttıkça kendiliğinden kaybolur.
Direkt püskürtmeli motorlarda, kızgın hava içine doğrudan püskürtülen yakıtın,
tutuşma gecikmesi süresindeki miktannı azaltmakla vuruntu önlenebilir. Yakıtın esas kısmı
tutuşma sağlandıktan sonra püskürtülür. Bu tedbirle tamemen giderilemeyen bir dezavantaj is
oluşumudur. İs oluşumunun nedeni yakıtın buharlaşarak hava ile iyice kanşmasına yeterli
zaman bulunamamasıdır. Özellikle basınç ve sıcaklığın yüksek oluşu ve yanma olayı için
yeterli havanın bulunmaması durumunda, is oluşumuna neden olan kreking (moleküllerin
parçalanması) olayı meydana gelir. Bu is tamamen yanamadığından, egzoz gazlan ile siyah
duman şeklinde atılır.
Darbe şeklindeki yanma, yanma odasının bölünmesi ile azaltılabilir. Dizel yakıtı, esas
yanma odasına bir geçitle bağlanmış olan, ön yanma odasına püskürtülür (Şekil 7). Burada
yeterli hava bulunmadığından püskürtülen tüm yakıt yanamaz. Kısmi yanma sonucu ön
yanma odasında basınç ve sıcaklık artar ve yakıt gazın yüksek basıncı yardımı ile ana yanma
odasına, ara geçitte kazanacağı şiddetli bir hizla, üflenir ve son yanma burada oluşur. Yanma
süresinin uzatılması sayesinde, tutuşma gecikmesi büyük olan yakıtların bile vuruntusu
önlenebilir. Ancak bu avantajın faturasını artan özgül yakıt sarfiyatı öder.
Yakıtın hava içine püskürtüldüğü bu iki karışım oluşturma yöntemi yanında, MAN
firmasında Dr. Meurer tarafından, deyişik bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde yakıt,
yanma odasının bir duvarında (Örneğin Piston tablasında oluşturulan çanak şeklindeki çukur
duvarına) ince bir tabaka oluşturacak şekilde püskürtülür. Bu yöntemde vuruntu olmaz.
Çünkü duvara püskürtülen yakıtın sadece buharlaşan kısmı ortamda dönme hareketi yapan
hava ile karışır. Bu yöntemle çalışan motorlara "çok yakıtlı motorlar" denir. Çünkü bunlarda
dizel yakıtın üstündeki yağlama yağından benzine kadar her türlü yakıt yakılabilir.
Vuruntunun önlenmesi, yakıt üreticileri tarafından da sağlanmıştır. Dizel yakıtı ham
petrolün damıtılma sürecinde 200-360°C’lik sıcaklık aralığında elde edilmektedir. Bu yakıt
tutuşması son derece kolay, düz zincir yapılı parafin esaslı moleküllerden oluşmaktadır. Dizel
yakıtın yoğunluğu yaklaşık 0.82 g/cm3 ve ısıl değeri Hu ~ 42.000 kJ/kg’dır Tutuşma
hızlandırıcı katkılarla dizel yakıtının tutuşma eğilimi daha da arttırılabilir. Bu katkılar, silindir
içine püskürtüldükleri an hemen tutuşarak ortam sıcaklığını arttırdıklarından dizel yakıtının
tutuşma gecikmesi süresini kısaltırlar. Bu tutuşma hızlandırıcılarından dizel yakıtına hacimsel
olarak sadece %0.1-%1 kadar ilave etmek yeterlidir.
Şekil 7 - Bölünmüş yanma odası
Dizel yakıtının tutuşma eğiliminin saplanması
Dizel yakıtının tutuşma eğilimi onun setan sayısı ile belirtilir Yani dizel yakıtının
tutuşma eğilimi, setan (cetan) ve a-metilnaftalinden oluşturulan belli bir karşılaştırma
karışımının tutuşma eğilimi ile aynıdır. Bu karışımı oluşturan maddelerden setanın tutuşma
eğilimi 100; a- metil naftalininki ise 0 varsayılır. Örneğin setan sayısı 55 olan bir dizel yakıtı,
hacimsel olarak %55 setan ve %45 a- metalnaftalin den oluşan bir karışım ile aynı tutuşma
eğilimi gösterir. Setan sayısının artması ile orantılı olarak tutuşma eğilimi artar.
Setan sayısının saptanması, DIN 51773 normu ile tanımlanmıştır. Oktan sayısının
saptanmasında olduğu gibi burada da bir deney motoruna gereksinme vardır. Kullanılan
motorlar, BASF - deney motoru ve CFR - deney motorudur. Bu motorların her ikiside bir
silindirli dizel motoru olup, sıkıştırma sonu basınçlar ayarlanabilir durumdadır. Sıkıştırma
sonu basıncı BASF - deney motorunda emme yolunun kısılması ile, CFR - deney motorunda
ise sıkıştırma oranını değiştirmek suretiyle ayarlanır.
Fa. BASF firması tarafından 1952/54'de geliştirilen bir deney motoru ile setan
sayısının ölçülme yöntemi kısa olarak aşağıda verilmiştir. Anılan deney motoru halen
Almanya'da setan sayısının saptanmasında kullanılmaktadır. Bu motor bir silindirli, dört
zamanlı türbülans odalı, termosifon prensibiyle soğutulan bir dizel motorudur. Motor bir
alternatif akım motoru ile çalıştırılır ve 1000 d/dak.'lik bir devir sayısında yüklenir. Motor
başlangıçta denenecek dizel yakıtı ile çalıştırılır. Yakıt püskürtme debisi, 8±0.5 cm3/dak. 'lık
bir tüketime göre ayarlanır ve püskürtme üst ölü noktadan (ÜÖN) 20° KMA evvel yapılır.
Motorun emme yolunda bir gaz kelebeği ve onun önünde de, bir vakum ölçere bağlı bir jet
(lüle) mevcuttur. Gaz kelebeği kısmen kapatılarak, silindir iç basıncı (sıkıştırma sonu basıncı)
o şekilde düşünülür ki tutuşma gecikmesi 20° KMA kadar sürsün. Yani tutuşma tam ÜÖN'da
meydana gelsin. Bu durumda vakum ölçerde tespit edilen basınç, sonra değerlendirilmek
üzere kaydedilir. Ölçülen vakum değeri küçüldükçe yakıtın tutuşma eğilimi yüksek olur.
Gerçekte ölçülen vakum değeri küçüldükçe jetten geçen hava miktarı az ve dolayısıyla
sıkıştırma sonu basıncı düşük olacaktır. Dizel yakıtıyla yapılan bu ölçümden sonra motor iki
karşılaştırma yakıtı ile aynı koşullar altında çalıştırılır. Karşılaştırma karışımlarında setan
sayısı sadece 4 birim farklı olabilir. Ayrıca dizel yakıtının setan sayısı iki karşılaştırma
karışımının setan sayılan arasında olmalıdır. Vakum ölçer'in ibresi sabit tutulduğundan dolayı,
dizel yakıtın setan sayısı doğrusal interpolasyonla hesaplanarak elde edilen değer, en yakın
tam sayı ile belirtilebilir.
Bu günkü dizel yakıtlarının setan sayılan 50 ile 55 arasında değişmektedir.
Şekil 8 - Otto ve Dizel Vuruntularının Basınç Karakteristikleri
Erken Tutuşma
Erken tutuşmanın, herhangi bir tutuşturucu kaynağın bujiden önce sebebiyet verdiği ve
büyük verim kaybıyla sonuçlanan tutuşma şekli olduğunu biliyoruz. Bu kayıp tabii olarak
erken yanmaya başlayan silindir gazlarının piston üzerine uyguladığı basınç sonucu oluşan
negatif işten kaynaklanmaktadır. Ancak silindire uzak son gaz bölgesinde buji ateşledikten
sonra meydana gelecek bir tutuşmada erken tutuşma olarak bilinir.
Şekil 9 - Son Gaz Bölgesinde Alev Nüvesinin Oluşumu
Erken tutuşma çok yüksek avans etkisinde olduğundan neticesi vuruntuya sebep olan
aşırı son gaz bölgesi sıcaklık ve basıncıdır. Halbuki vuruntu da erken tutuşmaya sebep
olabilmektedir. Dolayısıyla bu olaylardan herhangi birinin bir defa ortaya çıkması tehlikeli bir
ardışık etkileşim süreci oluşturur. Bu ise motorun gücünün sıfıra inmesi gibi bir sonuç
doğurabilir.
Erken Tutuşmanın Sebepleri : Erken tutuşmaya kızgın nokta veya yüzeyler sebep
olmaktadır. Uygun olarak seçilmemiş veya sürekli ve şiddetli vuruntulu ortamdaki bir buji
önde gelen bir erken tutuşma sebebidir. Keza kızgın yüzeyler de erken tutuşmaya yol açar. Isıl
iletkenlikleri çok düşük olan karbon birikintileri, hem yüzey sıcaklığını artırarak hem de
alevsiz yanma neticesinde yakın bölgedeki karışımı tutuşma sıcaklığına çıkararak erken
tutuşma meydana getirirler.
Aşırı doldurmalı motorlarda duvarlardan ısı transferi daha yüksek olduğu için erken tutuşma
temayülü de daha fazladır. Ancak yüksek oktanlı yakıtlar düşük oktanlılara kıyasla erken
tutuşmaya karşı çok daha mukavimdir.
Erken Tutuşmanın Zararları : Yüksek güçlü motorlarda erken tutuşma yüksek gaz
sıcaklığı oluşturacağından piston kafasının aşın derecede ısınmasına sebebiyet verir. Yüksek
basınç sıcak gazların segmanlardan geçmesine sebep olacağından, pistonda kısmi erimeler
görülebilir. Giriş basıncı veya ortalama efektif basıncı nisbeten düşük motorlarda ise vuruntu
ile bir arada olmayan erken tutuşmanın fazla bir tahribata yol açtığı şüphelidir. Ancak erken
tutuşmanın sebep olduğu güç ve verim kaybı oldukça ciddi boyutlardadır.
Erken Tutuşmanın Anlaşılması: Erken tutuşmanın anlaşılması için bir metod
motorun durdurulmasıdır. Motor kısa bir süre daha çalışmaya devam ederse erken tutuşma var
demektir. Ancak bu metod her zaman kesin netice vermez. Mekanik bir arıza söz konusu
değilken ani bir güç kaybı olması daha emin bir teşhis yoludur. Denge basınçlı tip yüksek
hızlı bir basınç verici ile elde edilen indikatör diyagramı erken tutuşmanın anlaşılması için en
güvenilir metoddur.
Tutuşma Gecikmesi
İndikatör diyagramı dikkatlice incelenecek olursa, tutuşmanın tam bujinin kıvılcım
çaktığı yada dizel yakıtının püskürtüldüğü anda oluşmadığı, aksine belli bir süre sonra
meydana geldiği görülür (Şekil 10). Yanmanın başlangıcı, basınç eğrisinin eğimindeki ani artış
nedeniyle politropik gidişten sapması ile anlaşılmaktadır.
Buji kıvılcımı ya da mazot püskürtme anı ile tutuşmanın oluştuğu an arasındaki
süreye tutuşma gecikmesi denir. Bu süre yaklaşık olarak 1/1000 saniyelik zaman alır.
Tutuşma gecikmesi süresinde yakıt tutuşmaya hazırlanır. Yakıt önce buharlaşır daha sonra
kimyasal ön reaksiyonlar meydana gelir. Tutuşma gecikmesi suresi aşağıdaki faktörlere
bağlıdır:
Şeki1 10 - Dizel motorunda tutuşma gecikmesi
1. Yakıtın cinsi
Dizel yakıtı karbon ve hidrojen atomlanndan meydana gelmiş, kolay parçalanan
büyük moleküllerinden oluşmaktadır. Tutuşma gecikmesi küçüktür. Benzin ve özellikle süper
benzin, tutuşma gecikmesi büyük karbon hidrojen bileşiklerinden meydana gelmektedir.
2. Sıcaklık ve basınç
Artan sıcaklık ve büyüyen basınca karşılık tutuşma gecikmesi küçülür.
Dizel motorlarında küçük tutuşma gecikmesi istenir. Esasen dizel yakıtı silindir
içine püskürtüldüğü an tutuşmalıdır ki, püskürtme zamanında, püskürtülen yakıt miktarı
yardımı ile, yanma basıncının ayarlanması (basıncın kontrolü) mümkün olsun. Tutuşma
gecikmesinin büyük olması halinde biriken yakıtın birden bire patlarcasına tutuşması sonucu
basıncın aniden artması önlenemez.
Otto motorlarında kullanılan yakıtlarda ise yukandakinin aksine tutuşma gecikmesi
büyük olmalıdır ki, herhangi bir zamansız tutuşma ve darbeli yanma meydana gelmesin.
Şekil 11 – Fiziksel ve Kimyasal Tutuşma Gecikmesi