İçten Yanmalı Motorlar

Günümüzde, endüstride oldukça yaygın bir kullanım alanına sahip olan içten yanmalı motorlar özellikle otomotiv sanayisinin vazgeçilmezleri arasındadır. Bu yazımızda da içten yanmalı motorların nasıl çalıştığını, nerelerde kullanıldığını ve tarihsel gelişimini inceleyeceğiz

İçten yanmalı motorlar uygun yakıtı yakarak, yakıtın bünyesinde barındırdığı kimyasal enerjiyi kullanmak üzere güce dönüştüren motorlardır. Buhar makinelerinden farklı olarak içten yanmalı bir motor bu yakıtı motorun içinde bulunan yanma odasında yakarak veya oksitleyerek enerji üretme prensibine dayanır. Bu motorların en yaygın yakıtı benzin olup benzin veya dizel motoru olarak da adlandırılır. Bunların yanında metan, hidrojen, propan da bu tür motorlarda yakıt olarak kullanılabilir.

Şekil 1: Karbüratörlü benzin motoru kesit resmi

Tarihsel Gelişimi

19.yüzyılda çeşitli şekillerde geliştirilen bu motorlar 1850 yılında petrol üretim çalışmaları ile birlikte ilk kullanımı gerçekleştirilmiştir,fakat seri ve pratik hale dönüşememiştir. 19.yüzyıla gelinmesiyle birlikte içten yanmalı motorlar, gelişen mühendislik çalışmaları ile birlikte yaygınlaşmaya başlamıştır. İlk içten yanmalı motor 1859 yılında Etienne Lenoir tarafından geliştirilmiştir. Geliştirilen ilk motorda kömür-gazı ile hava karışımını atmosfer basıncında yakılmıştır. Ateşleme ise bir elektrik kıvılcımı ile sağlanmıştır. Egzoz stroku ilave edilen motor 1860 – 65 arasında yaklaşık %5 verim ve 6 HP güçte 5000 adet üretilmiştir.

Şekil 2: Etiene Lenour tarafından geliştirilen ilk motor

İçten yanmalı pistonlu motorların bugünkü temel yapısı önerileri ilk defa Nicolaus August Otto tarafından 1867 yılında önerilmiş, 1876 yılında da ilk prototip motor çalıştırılmıştır. 1890’a kadar yaklaşık 50000 adet motor Amerika ve Avrupa'da satılmıştır. Bu motor, sabit hacimde yanma çevrimi ile çalışan 4-zamanlı benzin motoru olup efektif verimi daha 1894 yıllarında %20-25’e kadar yükseltilmiştir. Bugün ise efektif verim %30 - 37 arasında değişmektedir. Motorlar genel olarak gidip-gelme hareketli piston, biyel ve krank milinden oluşur. Ancak bunun yanında Felix Wanbel’in tasarımına dayanan dönel pistonlu motorlarda denenmiştir. Motorlar günümüze kadar yaklaşık 100 yıl boyunca petrolden üretilen sıvı yakıtlara uygun olacak şekilde gelişmiştir. Başlangıçta motor ve motorlu taşıt sayısı az olduğu için ham petrolden basit damıtma ile elde edilen hafif yakıtlar, düşük ısıtma oranlı ve düşük verimli motorlarda bol bol kullanılıyordu. 1920 lere doğru motor ve motorlu taşıtların sayısının hzıla artması sonucu yakıt miktarını düşürüp, verimi artırmaya yönelik çalışmalar artmıştır.

Uygulama Alanları

İçten yanmalı motorlar yaygın olarak araçların mobil tahrikinde ve taşınabilir makinelerde kullanılır. Özellikle mobil ekipmanlarda yüksek yakıt yoğunluğunun yanında yüksek güç-ağırlık oranı sağlar. Genel olarak fosil yakıtların kullanıldığı bu makineler hemen hemen tüm motorlu araçlarda kullanılır. Otomobil, kamyon, motorsiklet, uçak, tekne ve lokomotif gibi taşıma araçlarında yer alır. Çok yüksek güç-ağırlık oranının olması gerektiği yerlerde bu motorlar gaz türbinleri şeklinde görülür. Bu uygulamalar arasında jet uçakları, helikopterler, büyük gemiler ve elektrik jeneratörleri örnek olarak verilebilir.

Şekil 3: Kısmen açılmış bir otomobil motorunun iç yapısı

İçten Yanmalı Motor Tipleri

Motorların sınıflandırılması, teknolojinin ilerleyişine bağlı olarak ilk bulunuşundan, bugüne kadar çok farklı metotlarla yapılmıştır. Günümüzde kullanılan motorların dizaynında göz önünde bulundurulan en önemli parametre; ekonomikliktir. Günümüz motor teknolojisinde, hem üretici, hem de tüketici için ilk tercih de bu yönde olmaktadır. Buna bağlı olarak; silindir sayısı arttığında gücün artması, gücün yanın da yakıt tüketiminin de artması göz önüne alınmalıdır.

http://i.istockimg.com/file_thumbview_approve/17760922/2/.swf

İçten yanmalı motorlar kendi konfigürasyonu ile sınıflandırılabilirler. Bu motorların yaygın türleri ise şunlardır:

Pistonlu tipler; 1-İki stroklu motor 2-Dört stroklu motor (otto çevrimi ) 3-Altı stroklu motor 4-Dizel motor 5-Atkinson döngüsü 6-Miller döngüsü Dönel motorlar; 1-Wankel motoru 2-Gaz türbinleri 3-Jet motorları ( turbojet, turbofan, roket ) Endüstride oldukça yaygın bir kullanım alanına sahip bu içten yanmalı motor tiplerinin çalışma prensibi her ne kadar motorun tipine göre değişse de temelde benzer çalışma sistemine sahiptir.

Genel olarak içten yanmalı motorların tanımından, tarihçesinden, uygulama alanlarından ve türlerinden bahsetmeye çalıştık. Bir sonraki yazımızda bu motorların çalışma prensiplerinden, termik hesaplardan ve ideal çevrimlerden bahsedeceğiz.