Dizel Araç Nedir Nasıl Çalışır? Dizel Motor Çalışma Prensibi

 

(Dizel Toyota Corolla)

Dizel Motor Çalışma Prensibi

Bir dizel motor dört (emme-sıkıştırma-yanma-egzoz) zamanlı olarak çalışır. Motorda iş, yanma zamanında patlayarak yanan mazot-hava karışımının oluşturduğu basıncın, pistonu aşağı itmesi ve biyel kolunun krank milini döndürmesinden elde edilir.

Yanma için üç temel bileşen gereklidir: yakıcı (hava-oksijen), yanıcı (mazot) ve sıcaklık (sıkıştırma sonucu oluşan sıcaklık). Dizel motorda yanma şu şekilde gerçekleşir; piston sıkıştırma zamanında havayı sıkıştırır ve havanın basıncı ve sıcaklığı artar, çok sıcak havanın içerisinde sıkıştırma zamanında yakıtın basınçlı olarak püskürtülmesiyle, yakıt tutuşarak yanar.  Mazotun yanabilmesi için silindirde sıkıştırılan havanın en düşük 400-500 ^oC sıcaklık gerekir. 

Öncelikle (Bakınız: Temel Motor Bilgisi)
(Bakınız: Tüm Motor Parçaları ve Görevleri)

(Dizel motorun çalışma prensibi 4 zamanı)

Havanın %78’i Azot ve %21’i oksijendir, dizel motorda silindirlere ne kadar çok hava (oksijen) alınabilirse, yanma-performans o kadar artacaktır. Bununla beraber havanın çoğu azot olduğundan, yanma sırasında oksijenle(O) azotun(N) reaksiyona girmesi sonucu dizel motorlarda çok fazla zararlı azotoksit (NOx) emisyonu açığa çıkar.

Yeni Nesil Dizel Araçlar

Yeni nesil dizel yakıt sistemlerinde, motorlarda bir çevrimde  enjektörler yakıtı bir kerede değil, kademeli olarak (2-3) kerede püskürtebilmektedirler (piezo enjektörlerle bu sayısı 5-6 keze çıkar), böylece çok iyi bir karışım ve vuruntusuz (detonasyonsuz) yumuşak bir yanma meydana gelir. Sıkıştırma zamanında yapılan ön ve ana enjeksiyonla yanmanın kademeli başlatılması sağlanır, basınç kademeli olarak yükselir ve ani basınç yükselmesinin oluşturduğu titreşim (çekiçleme etkisi) azaltılmış olur, böylece motorun daha az titreşimli ve verimli çalışması sağlanır. Bu sebeple yeni nesil dizel motorlar daha sessiz çalışırlar.

Ön ve ana enjeksiyonun dışında, enjektörler egzoz zamanında da gerektiğinde çok az bir miktar yakıt püskürtebilmektedirler (ardıl-geç enjeksiyon), egzoz zamanında püskürtülen mazot, partikül filtresinde ve oksidasyon katalizöründe, yanmamış hidrokarbonların ve partiküllerin yakılmasında kullanılır. Böylece egzoz emisyonları düşürülür.

İyi bir dizel motor performansı için yakıtın enjektörlerden basınçlı ve atomize olmuş şekilde püskürtülmesi ve havayla çok iyi karışması gerekir. İyi atomize olmuş yakıt ve bol hava bir dizel motorun maksimum tork vermesini sağlar.

(Bakınız: Common Rail Yakıt Sistemi)
(Bakınız: Common Rail Enjektörler)

Dizel Motorun Benzinli Motordan Farkları

Dizel motorun benzinli motordan temel farkları: Sürekli fakir karışımla çalışması yani yanma odasına fazla hava alınması, hava yakıtın sıkıştırılarak kendinden patlatmalı olarak yakılması (dizel motora kendinden patlamalı motor da denir) ve motorun gücünün (hava yerine) yakıtı kontrol ederek ayarlanmasıdır. Benzinli motorlar buji kıvılcımıyla ateşlenir.

Dizel motorun gücü, gaz pedalına basılma miktarına göre enjektörlerin açık kalma süreleri arttırılıp azaltılarak, püskürtülen yakıt miktarının ayarlanmasıyla değiştirilir. Eski mekanik pompa ve enjektörleri olan dizel motorlarda bu ayarlama, dizel pompanın (regülatörü ile) basma miktarı  ve basınç değiştirilerek ayarlanıyordu. Günümüzde dizel yakıt sistemi tamamen elektronik kontrollü olarak (common railveya pompa enjektör) çalıştırılmaktadır.

Dizel motorların sıkıştırma oranı (15:1 - 20:1), benzinli motorlardan (10:1 - 12:1) daha fazladır.

Dizel motor, ilk çalıştırmada benzinli motordan daha geç ısınır (kalorifer), bunun sebebi dizel motorlarda genelde alüminyum yerine dökme demir bloklar kullanılmasıdır (yüksek sıkıştırma oranına dayanıklı olsun diye), dökme demir bloklu dizel motorlar daha ağırdır, dökme demirin ısı kapasitesi daha yüksektir (yani daha fazla ısı emer-saklar), böylece motor suyu daha geç ısınır, kalorifer daha geç ısıtır. Bazı modellerde bu sorunu çözmek için elektrikli ısıtıcılar kullanılmıştır.

Turbo Dizel Motor Çalışma Prensibi 

Günümüz dizel motorlarının tamamı turbo şarjlıdır. Egzoz turbo şarjı motordan çıkan basınçlı egzoz gazlarının turbo türbin kanatçıklarını döndürmesi ve oradan egzoz borusundan dışarı atılmasıyla çalışır. Turbo şarjın kompresör kanatçıklarıysa, dışarıdan temiz havayı alıp basınçlandırarak intercooler’a gönderir, intercooler havanın soğumasını sağlayarak silindirlere daha fazla hava girmesini sağlar (soğuyan hava yoğunlaşır), intercooler’dan gelen basınçlı serin hava yanma odasına gönderilir. Turbo şarjlı motorlarda performans (tork ve beygir gücü) yaklaşık %40 artar, yakıt tüketimi büyük ölçüde azalır ve egzoz emisyonları düşer.

(Bakınız: Turbo Şarj ve Turbo Dizel Motor)

Dizel motorda sıkıştırma zamanının sonunda piston üst ölü noktaya çıktığında, yanma odasındaki sıcaklık yaklaşık 900 ^oC çıkar ve yüksek basınçla birlikte, enjektörden püskürtülen mazot kendi kendine patlayarak (buji kullanılmadan) yanar. Çekiş kuvveti (tork) ön plandadır, yük taşıma kapasiteleri yüksektir, daha az yakarlar ve daha ekonomiktirler, daha gürültülü ve daha az konforludurlar.

Dizel motorlarda yapılan bazı düzenlemelerle, dizel motorlarda Doğal gaz, biyodizel ve bitkisel yağlar alternatif yakıt olarak kullanılabilir. Doğal Gaz, bazı düzenlemeler yapıldıktan sonra hem otto (benzinli-buji ateşlemeli) hem de dizel motorlarda kullanılmaktadır. Örneğin: Çevre dostu doğal gazla çalışan belediye otobüsleri.

Eski tip dizel motorlarda genelde ön yanma odalı dizel enjeksiyon sistemi kullanılmaktaydı, bu sistemde yanma daha yavaş, motorun gürültüsü az fakat yakıt sarfiyatı daha fazlaydı.

Günümüz dizel motorlarındaysa özellikle dizel binek ve dizel hafif ticari araçların motorlarında, common rail direkt enjeksiyon sistemi kullanılmaktadır. Yakıt çok yüksek basınçlarla (1600 – 2600 bar) yanma odasına direkt olarak püskürtülür, enjeksiyon miktarı çok hassas bir şekilde ve kademeli olarak ayarlanabilir, çok daha verimli bir yanma sağlanır ve çok iyi bir yakıt ekonomisi elde edilir. Yüksek yakıt basıncının oluşması için, hareketini eksantrik milinden alan bir common rail yüksek basınç pompası kullanılır.

Ağır vasıtalarda, ağır yük taşıyan kamyon ve tırlardaki dizel motorlarda, elektronik kumandalı pompa enjektör sistemi kullanılmaktadır. Bu sistemde de mazot, enjektörlerle direkt olarak yanma odasına püskürtülür.

Ön Isıtma Sistemi (Kızdırma Bujileri)
Dizel motorlarda, soğuk ilk çalıştırma sırasında marşa basıldığında pistonun havayı sıkıştırması, yeterince sıcaklık üretmez, mazot yanmaz ve motor çalışmaz. Bunu önlemek için dizel araçlarda ön ısıtma sistemi kullanılır.
Daha fazla bilgi için (Bakınız: Kızdırma Bujileri - Ön Isıtma Sistemi)

Dizel Motorlardaki Yanma Odası Tipleri:

(Direkt Yanma Odasına Enjeksiyon)

(Ön Yanma Odasına Enjeksiyon)

(Türbülans Odasına Enjeksiyon)

(Bakınız: Arabanın Tüm Parçaları)