MazdaClubTR

Makale : Mazda SKYACTIV-G Benzinli Motor

Mazda'nın SKYACTIV Teknolojileri içerisinde geliştirdiği, dünyanın seri üretim için kullanılan en yüksek sıkıştırma oranına sahip benzinli motoru SKYACTIV-G motoruna yakından bir bakış atıyoruz

.SKYACTIV-G Benzinli Motorun Özellikleri

  • Dünyada seri üretim araçlarda 14.0:1 sıkıştırma oranını gerçekleştiren ilk benzinli motor.
  • Yüksek sıkıştırma sayesinde yakıt verimliliği ve torkta %15 e yaklaşan önemli artış,
  • Düşük ve yüksek motor hızlarındaki tork artışı sayesinde iyileştirilmiş günlük sürüş,
  • 4-2-1 egzoz sistemi, kavite pistonları, çok delikli enjektörler ve diğer yenilikler sayesinde elde edilebilen yüksek sıkıştırma.
Yüksek Sıkıştırma Oranı ile ilgili Problemler ve Metrikleri

Sıkıştırma oranının arttırılması termal verimliliği ciddi oranda arttırır. Günümüz benzinli araçların sıkıştırma oranı genellikle 10:1 – 12:1 aralığındadır.

Teorik olarak, eğer sıkıştırma oranı 10:1 den 15:1 e çıkartılırsa termal verimlilik yaklaşık olarak %9 artar. Ancak yüksek sıkıştırma oranlı motorların yaygınlaşmasını engelleyen en önemli etken vuruntu sebebi ile torkta gerçekleşen düşüştür.

Resmi ekleyen

Vuruntu, yüksek basınç ve sıcaklık altında yakıt-hava karışımının olması gereken zamandan önce ateşlenerek istenmeyen yüksek frekanslı ses çıkartmasıdır. Sıkıştırma oranı arttırıldığında silindirin Üst Ölü Noktadaki (TDC – Top Dead Center ) sıcaklığı ile birlikte vuruntu olasılığı da artar.

TDC’deki sıcaklığı azaltmak için uygulanan yöntemlerden birisi yanma odasındaki artık egzoz gazlarını azaltmaktır.

Örnek olarak, 10.0:1 sıkıştırma oranında artık gazlar 750 C, emilen gazlar ise 25 C civarındadır. Eğer egzoz gazlarının %10’u yanma odasında kalırsa bu emilen havayı yaklaşık 70 C arttıracaktır. Bu durumda silindir içinde yakıt-hava karışımının TDC deki artışı yaklaşık 160 C olarak hesaplanmaktadır. Bu da artık egzoz gazının vuruntuya olan etkisini açıkça göstermektedir.

Hesaplamalar yukarıdaki şekilde (Fig.2) özetlenmiştir. Eğer artık egzoz gazı %8 den %4 e düşürülürse sıkıştırma oranı 11.1 den 14.1 e çıkartılsa bile TDC deki sıcaklık sabit kalmaktadır.

SKYACTIV-G motorunda bu düşüş sağlanarak yüksek sıkıştırma oranı yakalanabilmiştir.

Vuruntuya Dayanıklı Teknolojiler

Artık egzoz gazını azaltmanın yollarından birisi 4-2-1 egzoz sisteminin kullanılmasıdır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi egzoz manifoldu kısa olduğu zaman 3 numaralı silindirden çıkan egzoz gazı egzoz sürecini bitirip emme sürecine başlamış olan 1 numaralı silindire ulaşır. Yanarak silindiri yeni terk etmiş atık gazın başka silindirde emilmesi silindir içindeki havayı ciddi miktarda arttıracaktır. Kısa egzoz manifoldu ile yüksek basınç dalgaları hemen yanındaki silindire çok kısa zamanda ulaşarak bu ters etkinin düşük motor hızlarında yüksek motor hızlarına kadar sürmesine sebep olur.

Resmi ekleyen

Bununla birlikte 4-2-1 li egzoz sisteminde yüksek basıç dalgalarının bir sonraki silindire ulaşması daha fazla zaman alacağından bahsedilen etki çok düşük motor hızları ile sınırlı kalmaktadır.

4-2-1 egzoz sistemindeki temel problemlerden birisi de uzun mesafe sebebi ile gazın katalizöre gidene kadar soğuyup çalışmasını geciktirmesidir. Geç ateşleme ile egzozs gazının ısısı arttırılabilir ama çok fazla gecikme düzensiz ateşlemeye sebep olacaktır. SKYACTIV-G de ateşleme zamanı oldukça geciktirilmesine rağmen stabil ateşleme sağlanabilmiştir.

Bu da aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi kavisli bir silindir tasarımı kullanılarak ve buji etrafında çok katlı yakıt-hava karışımı oluşturularak sağlanmıştır. Daha da ötesi, bu yapı ilk kıvılcımın silindir kafasına çarpıp soğuma kaybı oluşturması problemini de çözmüştür.

Resmi ekleyen

Yanmayı İyileştirmek

Vuruntuya karşı direnci arttırmak için yanma süresi de azaltılmıştır. Daha hızlı yanma, yanmamış hava-yakıt karışımının yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı süreyi kısaltır ve böylece normal yanma, vuruntu meydana gelmeden önce sonuçlanır. Bu nedenle yeni motorda, hava akımını yoğunlaştırarak elde edilen daha düzgün bir hava-yakıt karışımı, püskürtme basıncını ve sprey özelliklerini arttıran yeni çok delikli enjektörler ve ateşleme kıvılcımının silindire çarpıp büyümesini engellememesi için kavisli olarak tasarlanmış özel piston ve yanma odası kullanılmıştır.

Kaynak : mazda.com

Tercüme : MazdaClubTR

makale yi okumak için buraya tıklayın

M.E.G bunu beğendi

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Mükemmel bir makale ellerinize sağlık. 

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Güzel bir bilgilendirme olmuş. Emeginize sağlık.

Zenfone 6 dan gönderildi...

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

  • Etiket tabanlı benzer içerikler

    • Burak
      Yazan: Burak
      SKYACTIV-G motorunun teknik özelliklerini ve bazı detayları bu makalemizde kısmen de olsa incelemiştik.
       
      SKYACTIV-G motor kuşkusuz verimi arttıran ve yakıt ekonomisi sunan bir teknolojiye sahip ama bunu sağlarken günümüzün en önemli eğilimlerinden birisi olan düşük hacim ve turbo beslemeli motorlara kapıyı kapatıyor mu yoksa çok mu zorlaştırıyor ?
       
      Cevabını verebilecek kadar teknik bilgiye sahip olmayı arzu ederdim ama benim ilgi ve bilgi alanımın dışına çıkıyor. Bu sebeple sadece bir kaç aklıma gelen noktayı yazıp sizlerin de yorumlarına baş vuracağım.
       
      Bilindiği gibi SKYACTIV-G motor oldukça yüksek bir sıkıştırma ile verimi arttırmayı başarıyor ama bunu sağlarken de vuruntuya engel olmak için yani yüksek basınçta benzinin kendi kendine alev almasını engellemek için ek teknolojileri sunmaya ihtiyaç duyuyor.
       
      Bilindiği üzere günümüz turbo beslemeli motorların çoğu 10:1  sıkıştırma oranında çalışıyor. Bu oran sayesinde sıkıştırılmış olan hava gaz karışımı vuruntuya sebep olmadan ateşlenebiliyor ve yüksek tork ve güç elde etmek mümkün oluyor.
       
      Peki SKYACTIV'de sunulan 14:1 oranındaki sıkıştırma bu işe uygun mu ?
       
      Teknik ve teknolojik olarak mümkün mü bilmiyorum ama teorik olarak direk ve tam zamanında yapılacak enjeksiyon ile olabilir gibi geliyor bana. Direk enjeksiyonlu motorlarda emme sırasında sadece hava emildiği ve sadece hava sıkıştırıldığı için vuruntu ihtimali minimize ediliyor. Benzin ateşlemeden çok kısa bir süre önce yanma odasına verildiği için vuruntu olasılığı azalıyor.
       
      Tek sorun bu dar zamanda araca yeterli miktarda benzin yeterli basınçla verilebilir mi ? Bu çalışma şeklinin başka yan etkileri olur mu ?
       
      Yorumlarınızı bekliyorum.
    • MazdaClubTR
      Yazan: MazdaClubTR
      SKYACTIV-G Benzinli Motorun Özellikleri
      Dünyada seri üretim araçlarda 14.0:1 sıkıştırma oranını gerçekleştiren ilk benzinli motor.
      Yüksek sıkıştırma sayesinde yakıt verimliliği ve torkta %15 e yaklaşan önemli artış,
      Düşük ve yüksek motor hızlarındaki tork artışı sayesinde iyileştirilmiş günlük sürüş,
      4-2-1 egzoz sistemi, kavite pistonları, çok delikli enjektörler ve diğer yenilikler sayesinde elde edilebilen yüksek sıkıştırma.

      Yüksek Sıkıştırma Oranı ile ilgili Problemler ve Metrikleri

      Sıkıştırma oranının arttırılması termal verimliliği ciddi oranda arttırır. Günümüz benzinli araçların sıkıştırma oranı genellikle 10:1 – 12:1 aralığındadır.

      Teorik olarak, eğer sıkıştırma oranı 10:1 den 15:1 e çıkartılırsa termal verimlilik yaklaşık olarak %9 artar. Ancak yüksek sıkıştırma oranlı motorların yaygınlaşmasını engelleyen en önemli etken vuruntu sebebi ile torkta gerçekleşen düşüştür.



      Vuruntu, yüksek basınç ve sıcaklık altında yakıt-hava karışımının olması gereken zamandan önce ateşlenerek istenmeyen yüksek frekanslı ses çıkartmasıdır. Sıkıştırma oranı arttırıldığında silindirin Üst Ölü Noktadaki (TDC – Top Dead Center ) sıcaklığı ile birlikte vuruntu olasılığı da artar.

      TDC’deki sıcaklığı azaltmak için uygulanan yöntemlerden birisi yanma odasındaki artık egzoz gazlarını azaltmaktır.

      Örnek olarak, 10.0:1 sıkıştırma oranında artık gazlar 750 C, emilen gazlar ise 25 C civarındadır. Eğer egzoz gazlarının %10’u yanma odasında kalırsa bu emilen havayı yaklaşık 70 C arttıracaktır. Bu durumda silindir içinde yakıt-hava karışımının TDC deki artışı yaklaşık 160 C olarak hesaplanmaktadır. Bu da artık egzoz gazının vuruntuya olan etkisini açıkça göstermektedir.

      Hesaplamalar yukarıdaki şekilde (Fig.2) özetlenmiştir. Eğer artık egzoz gazı %8 den %4 e düşürülürse sıkıştırma oranı 11.1 den 14.1 e çıkartılsa bile TDC deki sıcaklık sabit kalmaktadır.

      SKYACTIV-G motorunda bu düşüş sağlanarak yüksek sıkıştırma oranı yakalanabilmiştir.


      Vuruntuya Dayanıklı Teknolojiler

      Artık egzoz gazını azaltmanın yollarından birisi 4-2-1 egzoz sisteminin kullanılmasıdır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi egzoz manifoldu kısa olduğu zaman 3 numaralı silindirden çıkan egzoz gazı egzoz sürecini bitirip emme sürecine başlamış olan 1 numaralı silindire ulaşır. Yanarak silindiri yeni terk etmiş atık gazın başka silindirde emilmesi silindir içindeki havayı ciddi miktarda arttıracaktır. Kısa egzoz manifoldu ile yüksek basınç dalgaları hemen yanındaki silindire çok kısa zamanda ulaşarak bu ters etkinin düşük motor hızlarında yüksek motor hızlarına kadar sürmesine sebep olur.



      Bununla birlikte 4-2-1 li egzoz sisteminde yüksek basıç dalgalarının bir sonraki silindire ulaşması daha fazla zaman alacağından bahsedilen etki çok düşük motor hızları ile sınırlı kalmaktadır.

      4-2-1 egzoz sistemindeki temel problemlerden birisi de uzun mesafe sebebi ile gazın katalizöre gidene kadar soğuyup çalışmasını geciktirmesidir. Geç ateşleme ile egzozs gazının ısısı arttırılabilir ama çok fazla gecikme düzensiz ateşlemeye sebep olacaktır. SKYACTIV-G de ateşleme zamanı oldukça geciktirilmesine rağmen stabil ateşleme sağlanabilmiştir.

      Bu da aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi kavisli bir silindir tasarımı kullanılarak ve buji etrafında çok katlı yakıt-hava karışımı oluşturularak sağlanmıştır. Daha da ötesi, bu yapı ilk kıvılcımın silindir kafasına çarpıp soğuma kaybı oluşturması problemini de çözmüştür.




      Yanmayı İyileştirmek

      Vuruntuya karşı direnci arttırmak için yanma süresi de azaltılmıştır. Daha hızlı yanma, yanmamış hava-yakıt karışımının yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı süreyi kısaltır ve böylece normal yanma, vuruntu meydana gelmeden önce sonuçlanır. Bu nedenle yeni motorda, hava akımını yoğunlaştırarak elde edilen daha düzgün bir hava-yakıt karışımı, püskürtme basıncını ve sprey özelliklerini arttıran yeni çok delikli enjektörler ve ateşleme kıvılcımının silindire çarpıp büyümesini engellememesi için kavisli olarak tasarlanmış özel piston ve yanma odası kullanılmıştır.

      Kaynak : mazda.com
      Tercüme : MazdaClubTR


Bilgi Bankası

Üye Haritası

MazdaClubTR Hakkında

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.