Duyuruyu Kapat
Facebook Gözat
Twitter Gözat

Buji Ateşlemeli (BA) Motor Yakıtlarından Beklenen Özellikler

Konu, 'Genel Bilgiler - Teknik' kısmında MutluTEKİR tarafından paylaşıldı.

  1. MutluTEKİR

    MutluTEKİR Aktif

    Araç Markası:
    2010 Mazda3 98500km
    Araç Renk ve Tip:
    Granit Gri - Sedan
    Günümüzde BA motorlarda çok yaygın olarak benzin kullanılmaktadır. Özellikle LPG olmak üzere CNG (Compressed Natural Gas- Sıkıştırılmış Doğal Gaz) veya LNG (Liquidified Natural Gas- Sıvılaştırılmış Doğal Gaz) de benzine alternatif olarak buji ateşlemeli motorlarda hızla yaygınlaşan bir kullanım alanı bulmaya başlamıştır. BA motor yakıtlarında aranılan en önemli özellikler ve kısa izahları aşağıda verilmiştir.

    -Vuruntu Mukavemeti
    Yakıtların vuruntu mukavemeti için bir ölçü olan oktan sayısı (OS) dır. Mesela süper veya normal benzin diye tariflenen ticari yakıtlardan birincisi yüksek oktan sayısı, ikincisi ise daha düşük oktan sayısı ifade etmektedir. Ancak bu sayıların ne olacağı ekonomik tercihlere bağldırı ve mutlak sınır yoktur.

    -Uçuculuk (Uygun Buharlaşma)
    Değişik kaynama noktalarına sahip çeşitli hidrokarbonlardan oluşabilen BA motor yakıtlarının kolay ilk hareket, çabuk ısınma, az tüketim, buhar tıkacının olmaması, buharlaşma kayıplarının çok az olması ve karter yağını seyreltmemesi gibi hususları sağlaması istenir.
    Uçuculuk, damıtma deneyi ile belirtilir. Her sıcaklıkta buharlaşan yakıt yüzdesi, sıcaklığın fonsiyonu olarak çizilirse elde edilen eğriye damıtma eğrisi denir. Bazı yakıtlarla birlikte otomobillerde kullanılan tipik bir benzinin damıtma eğrisi aşağıdaki şekilde görülebilmektedir. Benzin, değişik molekül yapısındaki yakıtların bir karışımı olduğundan, her tür molekülün kaynama noktası aynı değildir. Bunun sonucu damıtma eğrisi yatay bir doğru değildir.

    3.png

    Yakıtın uçuculuğu, motorun aşağıdaki özelliklerine etki yapar.

    · Soğukta ilk çalışmasına
    · Isınma zamanına
    · Performansına
    · İvmesine
    · Yağ karterindeki yağın incelmesine.

    Yüksek uçuculuk, motorun soğukta ilk çalışma kabiliyetini artırır ve karterde yağın incelmesini azaltır. BA motorlar, ancak hava/yakıt oranlarının 10-20 arasındaki değerlerinde çalışabilir. Karbüratör veya karışım teşkili elemanları, bu orandaki bir karışım sağlarsa da, benzin hava içerisinde homojen bir şekilde ve buharlaşmış olarak dağılmamışsa, motorun düzgün çalışması mümkün olmaz. Yol verildikten (motorun ilk çalışması sağlandıktan) sonra, motorun çabucak ısınması ve sürücünün arzusuna uyabilecek duruma gelmesi gerekir. Isınma süresinde motor soğuktur ve silindire emilen yakıt tamamen buharlaşmamıştır. Sıvı olarak silindire giren yakıtın bir kısmı kartere kadar uzanır ve yağın incelmesine ve viskozitesinin azalmasına yol açar.
    Yakıtın, yol verme (ilk hareket) ve ısınma zamanı ile ilgili özellikleri, damıtma eğrisinin %20 ile %70 arasına düşen sıcaklıkla değerlendirilir. Bu bölgeye ait sıcaklıklar ne kadar düşük olursa, yakıt ilk hareket ve ısınma zamanı bakımından o kadar iyidir. Eğer damıtma eğrisi %50 noktasına göre simetrik ise %50’nin buharlaştığı sıcaklık, soğukta ilk hareket ve ısınma zamanı için belirleyicidir. Çok fazla uçucu olan yakıtlar da, her zaman istenen yakıtlardan değildir. Hava ile birlikte silindire giren yakıt buharı, işgal ettiği hacim dolayısıyla emilen hava miktarını azaltır ve volümetrik verimi düşürür. Buna ilaveten çok uçucu yakıt, sıcak iklim ve mevsimlerde buhar tıkacına sebep olur. Diğer taraftan az uçucu olan yakıtlar, silindirler arasında eşit olarak dağıtılamaz. Bu da verim düşmesine sebep olur ve silindirlerin en uygun koşullarda çalışmasını engeller.

    -Zamk ve Vernik Oluşturma Özelliği
    Oksijenle temas eden HC’larda görülen bir olaydır. Motor için zararlı bu artıklar zaman içerisinde teşekkül etmemelidirler. Subapların yapışmasına ve yakıt kanallarının tıkanmasına sebep olabilirler.

    -Yakıt veya Yanma Ürünlerinin Korozif Olma Özelliği
    Bunun için özellikle yakıtın kükürt içeriği az olmalıdır.

    -Alevlenme Tehlikesi
    Atmosferik şartlarda bir yakıtın tutuşmaya olan yatkınlığı olarak ifade edilebilirler. En yaygın BA motor yakıtı olan benzinin buharlaşma kabiliyeti yüksek olduğundan atmosfer şartlarından tutuşma özelliği yüksektir.
    Gerek yukarıdaki özelliklerin gerek diğer bir çok mekanik ve ısıl performans özelliklerinin ıslahı için benzine katılmak suretiyle birçok katkı maddeleri kullanılmaktadır. Bunlar takip eden kısımlarda detaylı olarak ele alınacaktır.

    1- Oktan Sayısının Ölçülmesi
    Buji ateşlemeli motorlarda yakıtların oktan sayısının önemi ve ölçülmesine geçmeden önce, vuruntu kavramını hatırlamakta fayda vardır.
    Buji ateşlemeli motorlarda bujinin oluşturduğu alev ilerlerken art gaz (bujiye en uzak nokta) bölgesindeki karışım kendi kendine, kontrolsüz yanmaya başlar. Buji ve kontrolsüz yanmanın oluşturduğu basınç dalgarının girişimi ve motor cidarlarından defalarca yansıması sonucu oluşan ses vuruntu olarak bilinir. Vuruntu, yanma odasında basınç süreksizliği doğruan hızlı ve şiddetli bir basınç dalgalanmasına neden olur. Basınç normaldekinin çok üstünde değerlere çıkar. Tok metalik bir çarpma sesi şeklinde duyulur. Vuruntu BA motorlarda sıkıştırma oranını sınırlayan bir faktördür.
    Vuruntunun önlenmesinin motor tasarımı, çalışma parametreleri ve yakıt özellikleri olmak üzere üç boyutu vardır. Burada yakıtla ilgili boyutu ele alınacaktır.
    Bir yakıtın vuruntu mukavemeti oktan sayısı (OS) ile belirtilir. İçten yanmalı motorlarda çevrim verimi, sıkıştırma oranı ile arttığından, daha yüksek bir sıkıştırma oranına müsaade eden yakıtlar, BA motorlar için tercih sebebidir. Diğer bir ifade ile, BA motor yakıtlarının vuruntu mukavemetinin ve dolayısıyla oktan sayılarının yüksek olması gerekir.
    OS, CFR (Coordinating Fuel Research) motoru adı verilen standart motorlarla ölçülür. CFR motoru bir silindirli, sıkıştırma oranı motor çalışırken ayarlanabilen, boyutları ve üzerindeki ölçü aletleri enternasyonalolarak standartlaştırılmış bir motordur. Vuruntu şiddeti, standart bir alet olsa vuruntu-metre ile ölçülür. Motor önce, oktan sayısı ölçülecek deney yakıtı ile çalıştırılır. Motor çalışırken sıkıştırma oranı yavaş yavaş artırılarak vuruntu-metrede göstergenin 50 taksimatı üzerine gelmesi sağlanır. Motor bu durumda çalışırken üzerindeki ikinci karbüratör vasıtasıyla ve sıkıştırma oranı değiştirilmeden n-heptan i-oktan karışımı ile beslenmeye başlanır. Mukayese yakıtı denilen bu karışımda, n heptan i-oktan oranı öyle ayarlanır ki, vuruntu metre aynı şiddeti göstersin. Bu şiddetin elde edilmesini sağlayan karışımdaki i oktanın hacim yüzdesi, denenen yakıtın OS’nı verir.
    Motorun çalışma şartlarına göre RON (Research Octane Number), MON (Motor Octane Number), havacılık (aviation) ve aşırı doldurma adıyla anılan değişik oktan sayıları tanımlanmıştır. Bunların her birinde farklı deney ve motor çalışma şartları tanımlanır.
    Benzine bazı ülkelerde, vuruntuya mukavemetini belirtmek üzere AI denilen bir numara verilmektedir. Vuruntu karşıtı indeksi “antiknock index” diye tercüme edeceğimiz bu sayı MON ile RON’un ortalamasıdır ve motorun oktan sayısı ihtiyacını belirten bir faktör olarak da algılanabilir.

    AI=(RON+MON)/2

    Bazı yakıtlar diğerlerine göre, çalışma şartlarından daha çok etkilenir. Her ne kadar, oktan skalası lineer değilse de, RON ile MON arasındaki fark, yakıt duyarlılığı YD olarak tanımlanır ve motorun çalışma koşullarına duyarlılığının bir ölçüsüdür. Yani RON değerleri aynı olan yakıtların MON değerlerinin de aynı olması gerekmez. Bu duyarlılık büyük ölçüde motorun yanma odası tasarımından kaynaklanır. Aşağıdaki tabloda farklı oktan sayısı ölçme metodlarına ait motor çalışma şartlarını göstermektedir.

    4.png

    Yakıtlar arasında parafinler en az duyarlı olanlardır; naften ve olafinler ise daha duyarlıdır. Duyarlılık, özellikle yüksek oktan sayılı yakıtlarda daha fazladır.
    Vuruntu açısından yapılan kıyaslamalarda, molekül yapısı açık zincir şeklinde olan yakıtlar, naften, olefin ve halka yapılır yakıtlara göre daha düşük oktan sayısına sahiptir. Zincir boyu uzadıkça, vuruntu mukavemeti azalmaktadır. En yüksek OS benzer türü yakıtlarda görülmektedir.
    Molekül yapısı düz zincir olan yakıtlarda, ikili ve üçlü bağlar vuruntu mukavemetini artırıcı yönde etki yapmaktadır. Zincirin dallanması,ana daldaki ikinci veya merkezi karbon atomuna bir metil radikalinin eklenmesi, yakıtın vuruntu meylini azaltmaktadır.
    Günümüzde buji ateşlemeli veya direkt ateşlemeli motor yakıtı denildiği zaman akla önce benzin gelmektedir. Pratik kullanımda da geniş bir benzin kültürü oluşmuştur. O bakımdan benzinle ilgili yakıt özelliklerinin detaylı olarak verilmesinde fayda vardır.

    5.jpg

    2- BA Motor Yakıtlarında Kullanılan Katkı Maddeleri
    BA motor yakıtlarının vuruntu mukavemetini veya aynı şey demek olan oktan sayısını arttırmak için karıştırılan katkı maddeleri (katıklar, additives) şunlardır.
    - Kurşun tetra-etil P[SUB]b[/SUB](C[SUB]2[/SUB]H[SUB]5[/SUB])[SUB]4[/SUB]
    - Kurşun tetra-metil P[SUB]b[/SUB](CH[SUB]3[/SUB])[SUB]4[/SUB]
    - Demir penta-karbonit Fe(CO)[SUB]5[/SUB]
    - Anilin C[SUB]6[/SUB]H[SUB]5[/SUB]-NH[SUB]2[/SUB]
    - Etanol C[SUB]2[/SUB]H[SUB]5[/SUB]-OH
    - Metanol CH[SUB]3[/SUB]-OH
    - Metil-eter CH[SUB]3[/SUB]-O-CH[SUB]3[/SUB]
    - Fenol C[SUB]6[/SUB]H5-OH

    Her ne kadar, bir galon yani 3.8 litrelik yakıtın 1 cm[SUP]3[/SUP] kurşun tetra-etil (KTE) ilave etmek suretiyle oktan sayısını önemli derecede yükseltmek mümkünse de, KTE bir müddet sonra buji kirlenmesine, yüzey ateşlemesine, sıcak korozyona, katalitik dönüştürücü zehirlenmesine neden olur. Buji kirlenmesi, kurşun oksitlerin buji tırnakları arasında birikerek, buji izolasyonunu bozmasıdır. Kirlenme, bujinin normal çalışmasını engeller ve sonunda ateşlemeyi keser. Piston ve yanma odası yüzeylerine çöken kurşun oksitleri, kızgın noktaların oluşumuna yol açar. Bu kızgın noktaların sebep olduğu kontrolsüz ateşlemeler, normal motor çalışmasını engeller. Egzos gazi ile dışarı atılan kurşun, katalitik dönüştürücülü arabalarda, dönüştürücü yüzeylerinin katalitik etkisini önleyerek dönüştürücüyü işe yaramaz hale getirir. Buna dönüştürücü zehirlenmesi denir. Demir-penta-karbonit, silindir gömleğinde ve segmanlarda anormal aşınmalara neden olur. Yakıtın vuruntu mukavemetini artırmak için katılması icap eden anilin, metanol ve etanol ise büyük miktarlar gerektirdiğinden, genelde uygulama alanı bulamamıştır.
    Yakıtların, yapışkan çöküntü yapma ve korozyon özelli de önemli parametrelerdir ve bunların belirli sınırları aşmaması istenir.

    Buji ateşlemeli motorlarda sadece oktan sayısını artırmak amacıyla katkı maddeleri kullanılmaz. Aşağıda belirtilen amaçlara yönelik isimleri verilmiş daha bir çok katkı maddesi kullanılmaktadır.
    - Yanma odasındaki birikintileri temizlemek için fosfor ve boron bileşikleri,
    - Karbüratör ve manifolddaki birikintileri önleyecek deterjanlar,
    - Zamk ve reçine teşekkülü ile KTE parçalanmasını önlemek için anti-oksidantlar,aminler (R.NH[SUB]2[/SUB]),
    - Subapları ve silindirlerin üstü kısımlarını yağlayıcı hafif mineral yağlar (%0,1-0,5),
    - Eser miktardaki bakırın katalitik aktivitesini engelleyecek metal deaküvatörler,
    - Su ve havadan gelecek pas ve korozyonu önleyici antipas katıklar,
    - Zehirleyici olması itibariyle benzine konulan KTE’i tanıtıcı mürekkepler ile buji ve sübaplarda sebep olabileceği birikme, korozyon ve erozyonu engellemek için etilen dibromit (C[SUB]2[/SUB]H[SUB]4[/SUB]Br[SUB]2[/SUB]) kullanılır.

    Ayrıca,
    - Yakıttaki sudan dolayı benzinin donmasını engellemek için yakıta %1 oranında metilalkol (metanol) eklenir. Metilalkol suyu absorbe edip depo ile karbüratör arasında benzinin donmasını engeller.
    - Havadaki rutubetin gaz kelebeğinde buz şeklinde birikmemesi için %1 izopropilalkol %0,005 yüzey etkisi gösteren amonyum tuzları veya fosfatlar veya %0,2 glikol yakıta ilave edilir. Alkol ilavesi aynı zamanda donma noktasını da düşürmektedir. Ancak bu alkolün kullanılması için engel değildir. Çünkü yüzey etkili katıkların kullanılmasında esas amaç metal üzerinden bir film teşkil ederek buzun yapışmasını engellemektir. Hatta bazıları deterjan özelliği gösterirler.

    3- Buji Ateşlemeli Motor Yakıtlarında Karşılaşılan Bazı Problemler

    Buzlanma

    Kaynama noktasından itibaren yakıtların buharlaşması için gerekli olan ısıya buharlaşma ısısı denir. Aşağıdaki tabloda bazı önemli yakıtların buharlaşma ısıları verilmiştir. Hava yakıt karışımı, yakıtın buharlaşması için gerekli olan ısıyı çevresinde bulunan motor elemanlarından alır. Bunun sonucu mesela benzin motorlarında emme manifoldu cidarları soğumaktadır.

    6.png

    Karbüratördeki soğuma havanın rutubetinin donmasına yol açabilmektedir. Genellikle 263-283 K’de (-10 ve +10 °C) yakıt memesi ve kelebek üzerinde görülen donma olayına karbüratör buzlanması denir. Daha düşük sıcaklıklarda havadaki rutubet zaten çok az olduğundan tehlike yoktur. Buzlanmayı engellemek için donma noktasını düşürmek üzere %2-3 oranında alkol, keza metal yüzeye yapışmayı engelleyen %0,2 oranında glikol gibi katıkların ilavesi bilinen bazı tedbirlerdir. Buzlanmayı engellemek için karbüratör ve emme manifoldu ısıtılır. Isıtmada en tercih edilen yol egzos manifoldunun emme manifolduna yakın tutulmasıdır. Ayrıca kaynama sıcaklığı küçük yakıt bileşenlerinin arttırılması düşünülebilir. Ancak bu volümetrik verimde düşüşe sebep olur. Modern benzin püskürtmeli motorlarda tedbire gerek kalmamıştır. Bu sayede, özellikle ilk harekette çevreden ısı karşılanmış olur ve soğuma olmaz. Böylece yakıtın kaynama noktası düşük olan bileşenlerinin buharlaşma ihtimali fazlalaşır. Çok soğuk havalarda, kolayca buharlaşabilen (yani kaynama noktası çok düşük) ilk hareket yakıtları kullanılır. Mesela, pratikte emme kanalina “eter koklatmak” diye tabir edilen uygulama bu metodun uygulanmasından ibarettir. Tabii ki motorun kullanıldığı coğrafyadaki iklim şartları da motor giriş şartlarını ve buzlanmayı, dolayısıyla tasarımı etkilemektedir.

    Buhar Tıkacı
    Çok ısınan bir benzin motoru normal çalışma esnasında kendi kendine durabilmektedir. Bunun sebebi yakıt deposu ile besleme pompası arasındaki borularda buharlaşan yakıtın, karbüratöre veya püskürtme sistemine yakıt akışını kesmesidir. Bu olaya buhar tıkacı denir.

    Yakıtın motoru kolayca harekete geçirmesi için kolay buharlaşması istenir. Ancak ilk hareketi müteakip çevre sıcaklığı arttığından yakıtın buhar basıncı fazlalaşır.

    Buhar tıkacı içine esas ölçü yakıtın hacimsel olarak buhar/sıvı oranıdır. Bu günkü taşıtlarda süper benzin için bu oran 20-25, normal benzinde ise 15-20 olması uygundur. Reid buhar basıncı ölçümü, buhar/sıvı yakıt oranının kontrolü için en uygun ölçüm metodudur. Buhar tıkacı açısından, iyi olarak nitelenebilecek bir yakıtın Reid buhar basıncı 0,7-0,8 bar arasında olmalıdır. Buhar tıkacı oluşumu, konstrüktif tedbirlerle önlenebilir.

    Buhar tıkacının önlenmesinde temel prensip düşük basınç ve yüksek sıcaklığın bertaraf edilmesi ile kritik bölgelerde havalandırma yapmaktır. Motorlu vasıtalarda özel olarak dikkat edilmesi gereken hususlar ise şöyle sıralanabilir.
    - Yakıtın donanımı en düşük sıcaklıkta tutulabilmeli,
    - Depodan karbüratöre olan pompalamada yüksek basınç ve vakumdan kaçınılmalı.

    Yakıt borularının kesitleri çok değişmemeli, sabit tutulması hedeflenir. Benzin kullanan vasıtalarda karter havalandırma problemi önemli ölçüde halleder, ancak daha ağır yakıt kullananlarda problem daha ciddidir.

    Parlama ve Alevlenme Tehlikesi
    - Parlama noktası belirlenecek yakıt bir kapta ısıtılır, üzerine alev yaklaştırıldığında üzerindeki yakıt buharının geçici olarak tutuşmasına sebep olacak miktarda buharlaşmayı sağlayacak en düşük sıcaklık parlama noktasıdır. Alevlenme noktası ise tutuşan buharın sönmeden devam etme sıcaklığıdır.
    - Yakıt boruları çok yükselmemeli,
    - Pompa doğabilecek buharı yenebilecek kapasitede olmalıdır.

    Buharlaşma Kayıpları
    Yakıt tankından başlayarak bütün yakıt sisteminde buharlaşma ve sızma sonucu oluşan kayıplar vardır. Bu kayıplar buharlaşma bölgesi sıcaklığındaki buhar basıncına bağlıdır. Yakıtların buharlaşma kayıplarının ölçüsü olarak Reid buhar basıncını almak daha gerçekçi ve emniyetlidir. Buhar tıkacı gibi yakıtların düşük sıcaklık bölgelerindeki buharlaşma yüzdelerine sınır koyan bir faktör de buharlaşma kayıplarıdır.

    Karter Yağının Seyrelmesi
    Motorun soğuk haldeyken sık sık çalıştırılması gereken durumlarda pistonlardan kartere sıvı yakıt sızar ve yağın yağlama özelliğini bozar, viskozitesini azaltır. Buharlaşma özellikleri itibariyle yakıtların böyle bir problem oluşturmaya eğilimlerinin ölçüsü ASTM-%90 buharlaşma sıcaklığıdır. Bu sıcaklık alevlenme sıcaklığından daha düşük, parlama sıcaklığından daha yüksektir. Kendi kendine tutuşma bakımından yakıtlar bulundukları ortama son derece bağımlıdırlar. Benzin gibi buharlaşma kabiliyeti yüksek yakıtlar açık havada oldukça düşük (atmosferik) sıcaklıklarda alevlenebilirler. Bu bakımdan dizel yakıtları veya yakıt yağı gibi buharlaşma sıcaklıkları nispeten yüksek yakıtlar daha emniyetlidirler. Tabii, motorin veya jel yakıtı yüklü bir taşıtın kaza esnasında yanması veya inflakı da açıklanabilir. Kaza anında ergime noktasına ulaşan metal yüzeyler bu yakıtların çabucak buharlaşıp tutuşmalarını sağlamaktadır.
     
    domestos, ezmocesteri, emekli ve 1 kişi daha bunu beğendi.
  2. domestos

    domestos (Veli Azak) Yetkili Kişi

    Araç Markası:
    Mazda 626 GF 1998 AT
    Araç Renk ve Tip:
    Beyaz-Sedan
    Biz oturma odasında keyifle araç kullanırken, işin mutfağında nelerin döndüğünü öğrenmek iyi oldu gerçekten, ellerine sağlık hocam... :)
     

Sayfayı Paylaş