- Dört zamanlı motorlar emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz döngüsünü takip eder.
- Benzinli motorlar kıvılcımla, dizel motorlar sıkıştırmada kendiliğinden tutuşur.
- Emme aşamasında karışım dolar; emme valfi açık, egzoz kapalı.
- Yanma sonrası güç üretimiyle basınç ve sıcaklık artar; egzozla gazlar atılır.
4 zamanlı motorlar, günümüz araçlarının çoğunun temelini oluşturan yenilikçi bir yanma sistemi sunar. Bu döngü, kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren dört aşamadan oluşur ve benzinli motorlar için Otto döngüsü veya dizel motorlar için Diesel döngüsü olarak adlandırılır; araç hareketi için gerekli gücü sürekli olarak üretir.
İçten yanmalı motorlar iki ana türe ayrılır: sıkıştırma ile tutuşturmalı (dizel) ve kıvılcım ile tutuşturmalı (benzin). Her iki tip de dört zaman ilkesini kullanır, fakat karışımın tutuşturulma biçimi farklıdır.
Yapı ve Temel Bileşenler
- Piston: silindirin içinde hareketli eleman
- Silindir: yanma sürecinin gerçekleştiği alan
- Emme ve Egzoz Valfleri: içeri ve dışarı akışı kontrol eder
- Krank Mili: pistonun doğrusal hareketini dönme hareketine çevirir
- Buji [buji] (benzinde) veya Enjektör [egzoz] (dizelde): yakıtın tutuşturulmasını sağlar
Zaman 1: Emme - Karışımın Alınması
Piston aşağı doğru hareket eder, kranak miline doğru aşağı iner ve silindirde kısmi bir vakum oluşturarak yakıt-hava karışımının emilimini sağlar. Bu kritik aşamada:
- Emme valfleri tamamen açıktır
- Egzoz valfleri kapalıdır
- Benzinli motorlarda yakıt-hava karışımı önceden hazırlanır
- Dizel motorlarda silindire sadece temiz hava girer
Bu aşamanın verimliliği motorun nihai gücünü doğrudan etkiler. Bozuk bir emme, aracın performansını önemli ölçüde düşürebilir.
Zaman 2: Sıkıştırma - Yanma İçin Hazırlık
Bu dönemde hem egzoz valfi hem de emme valfi kapalıdır; Piston yukarı doğru hareket eder ve karışımı başlangıç hacmindeki tam hacme sıkıştırır.
- Sıkıştırma oranı: benzin için 8:1-12:1, dizel için 14:1-23:1
- Sıkıştırma ile hava 300-500°C’ye kadar ısınır
- Basınç: benzin için 12-20 bar, dizel için 30-55 bar
Dizel motorlarda sıkıştırma sıcaklığı, enjeksiyonla yakıtın ateşlenmesini sağlayacak yüksek sıcaklığa ulaşır.
Zaman 3: Yanma ve Genleşme - Gücü Üretme
Bu, kimyasal enerjinin mekanik enerjeye dönüştüğü andır. Silindir içindeki yakıt-hava karışımı yanar:
- Benzinli motorlarda, karışım [buji] ile ateşlenir
- Dizel motorlarda, sıkıştırmanın yüksek sıcaklığı nedeniyle kendiliğinden tutuşur
Yanmanın aşırı parametreleri:
- Basınç: benzinli motorlarda 30-40 bar, dizelde 150 bar’a kadar
- Sıcaklık: 2200°C’yi aştığından 2500°C’ye kadar çıkabilir
- Süre: tam yanma sadece birkaç milisaniye sürer
Bu yoğun basınç sayesinde piston, silindirin içinde hızlı bir şekilde aşağı doğru hareket eder ve patlamadan elde edilen kuvvetler krank miline piston kolu aracılığıyla iletilir.
Zaman 4: Egzoz - Yanmış Gazların Atılması
Son zaman diliminde emme valfi kapalıdır ve [egzoz] valfi açılır, böylece yanma sonucunda oluşan gazlar dışarı atılır.
- Emme valfi kapalıdır ve [egzoz] valfi açılır
- Bu açılma, gazların atılmasını optimize eder
- Gazlar 400-900°C sıcaklıkta
- Egzoz basıncı 1,2-1,8 bar
Senkronizasyon ve Döngünün Tekrarlanması
Dört zaman, krank milinin iki tam dönüşü (720 derece) içinde gerçekleşir. Mükemmel senkronizasyon şu unsurlar tarafından sağlanır:
- Krank Mili: supapların açılışını ve kapanışını kontrol eder
- Zamanlamalı Distribütör/Sistem: Kayış ya da zincirli dağıtım
- Volant: Döngüler arasındaki iner-çıkarı sürdürür
3000 rpm’lik bir motor için bu döngü her silindir için dakikada 1500 kez tekrarlanır, bu da çalışmanın inanılmaz hassasiyet gerektirdiğini gösterir.
Verimlilik ve Modern Optimizasyonlar
Günümüz 4 zamanlı motorları birçok optimizasyonla daha verimli hale gelir:
- Direkt enjeksiyon: yanma verimliliğini artırır
- Turboşarj: havanın yoğunlaşmasını sağlayarak gücü yükseltir
- Değişken valf zamanlaması: devire göre valflerin açılışını optimize eder
- EGR sistemleri: emisyonları azaltır
Bu temel 4 zamanın anlaşılması, içten yanmalı motorların nasıl çalıştığını anlamak için sağlam bir temel sağlar; bu, otomobil meraklıları ve araçlarını daha iyi anlamak isteyenler için önemlidir.
