Silindir Sayısı - Hacim İlişkisi (2. sayfa)

quote:

Orijinalden alıntı: tralles

Silindir sayısı ile toplam hacim arasında optimizasyon temelinde bir ilişki vardır. Buradaki optimizasyon kullanım amacına yöneliktir, sabit bir parametreler bütünü değildir. açıklamak gerekirse, konforlu bir sürüş için minimum motor titreşimi istenir, bu da silindir sayısını aşağıda açıklanacağı üzere otomatikman artıran bir unsurdur. Öte yandan, bir dragster'de arzulanan mümkün olan en kısa sürede maksimum hacmi tekerleklere göndermek olduğundan, daha az sayıda silindir kullanılır. Burada silindir hacmi/ısı transferi ilişkisi gözardı edilir çünkü bu uygulamada esas olan verimlilik değil, mümkün olan en kısa sürede maksimum hacmi tekerleklere vermektir. Bilindiği üzere motorda gücü hacim belirler. Yani dragster özelinde güç verimlilikten ve konfordan önce gelmektedir ve bu nedenle motorları bir kaç saniyede maksimum gücü tekerlere iletecek şekilde optimize edilmek zorundadır.

Bir binek otomobilin (spor otomobil değil, orada farklı bir optimizasyon öyküsü söz konusu) optimizasyonu ise verimlilik ve konfor çevresinde şekillenir. Verimlilik konusunda söylenecek şey silindir yüzey alanı ile silindir duvarlarından kaybedilen ısı mikatarı arasında doğrusal bir ilişki olduğudur. Öte yandan silindir yüzey alanını yanma hızına göre çok küçük tutarsanız detonasyona davetiye çıkarabilirsiniz. Bu nedenle silindir yüzey alanı ile ısı transferi arasında optimum bir spot vardır, bu spot dahilinde tasarımlar olgunlarştırılır.

İkinci unsur, titreşimdir. Bir motor çalışırken titreşir çünkü ağırlık merkezi sürekli değişmektedir ve bu titreşim rpm ile doğru orantılıdır ama genellikle pozitif bir eğriyi izler. Motorun ağırlık merkezi neden değişmektedir? Çünkü motorun ağırlığının bir parçası olan piston dikey doğrultuda, biyel kolu ve krank mili ise yatay-dikey doğrultuda sürekli yer değiştirmektedir. Piston ne kadar büyükse yer değiştiren kütle miktarı o kadar büyük olacaktır, bu da motorda ağırlık merkezinin yer değiştirmesinden kaynaklanan osilasyonun o kadar keskin ve yıkıcı olacağı anlamına gelir. Bundan kaçınmak için istenilen hacim daha çok sayıda silindire bölünür ve böylece aynı anda hareket eden hareketli kütlenin (reciprocating mass) miktarı azaltılarak titreşim de azaltılır. Titreşimi azaltmanın başka yolları da vardır ama şimdilik konumuz o değil. Konumuza dönersek; Motorda istenmeyen titreşimi azaltmak için silindir sayısı artırılmalıdır diyebiliriz. Fakat burada da karşımıza bir üst sınır çıkar. 12 silindiri bir sekans içinde senkronize çalıştırmak 8 silindirle aynı işi yapmaktan çok daha zor ve maliyetlidir. demek ki silindir sayısını kafamıza göre istediğimiz kadar artıramıyoruz, neden? Önümüzde 2 engel var: Sekans problemi ve verimlilik sorunu.

Silindir sayısını artırmamıza yol açan üçüncü etmen ise momentumdur. Bir piston silindir içinde sabit hızla hareket etmez. AÖN ve ÜÖN'da piston hızı sıfırdır ve ÜON ile AÖN'da negatif ve pozitif G'ler arasında değişim olur. Piston ÜÖN'dan AÖN'ya doğru artan bir ivmeyle hızlanır, biyel kolu krank eksenine dik çizgiyle 90 derecelik bir açıya ulaştığında maksimum hızına ulaşır ve ordan itbaren AÖN'ya kadar süratle yavaşlamaya başlar. Bu esnada G negatife döner. Burada ulaşaılan G miktarları akılları zorlayacak boyutlardadır. Performanslı bir motorda 2500 G'ye kadar, F1 motorlarında 10.000 G'ye kadar çıkılmaktadır. Fakat unutmayın bu G miktarlarına anlık ulaşılmaktadır, sürekli değildir, süreklilik arzetse motor parçalanırdı. İşte bu nedenle momentumu (hız x kütle) minimumda tutmak gerekir. Hızı küçültemeyeceğimiz hallerde kütleyi yani pistonu küçültme yoluna gideriz. Hızı küçültebildiğimiz hallerde ise 2 zamanlı maksimum 2000 rpm çeirebilen gemi dizel motorlarına ulaşırız. Ağır dizel motorlarında da silindir hacimleri hayli büyüktür ama en çok 3000 rpm çevirebilirler, bir dip not olarak bunu da belirtmeliyim.

Piston hızını belirleyen unsursa biyel kolu uzunluğudur, Uzun biyel kolları yüksek torka ama aynı zamanda yüksek piston hızlarına yol açarlar. Yüksek piston hızları ise yüksek akselerasyon demektir ki, burada kütleyi azaltmamız gerekir. demek ki, uzun biyel kolu (bunu sığ çap /derin strok diye de okuyabilirsiniz) kullanmamızın gerektiği durumlarda silindir sayısını artırmamız gerekiyor.

Yukarıdakiler temel sebepler. Bunlara bir dizi ilave yan sebep de eklenebilir. Mesela büyük silindir hacimleri büyük süpaplar gerektiri. Büyük süpapların ise atalatleri büyük olur (süpabı yukarıya yay kaldırı, büyük yay ve büyük süpap kombinasyonu yüksek devirler için uygun değildir) bu da yüksek piston hızlarına çıkılmasını engeller yoksa süpap çarpması hadisesi yaşanabilir.


Kısacası buradaki ilişki optimizasyon temelinde bir ilişkidir. Ancak bir çok parametre seçimi etkilemektedir, bu konyla ilgfili olarak başlı başına bir kitap yazılabilecek kadar çok parametre vardır, herhangi bir uygulama için hazır reçetesi yoktur diyebiliriz.

quote:

Orijinalden alıntı: erakcora

quote: Orijinalden alıntı: tralles Silindir sayısı ile toplam hacim arasında optimizasyon temelinde bir ilişki vardır. Buradaki optimizasyon kullanım amacına yöneliktir, sabit bir parametreler bütünü değildir. açıklamak gerekirse, konforlu bir sürüş için minimum motor titreşimi istenir, bu da silindir sayısını aşağıda açıklanacağı üzere otomatikman artıran bir unsurdur. Öte yandan, bir dragster'de arzulanan mümkün olan en kısa sürede maksimum hacmi tekerleklere göndermek olduğundan, daha az sayıda silindir kullanılır. Burada silindir hacmi/ısı transferi ilişkisi gözardı edilir çünkü bu uygulamada esas olan verimlilik değil, mümkün olan en kısa sürede maksimum hacmi tekerleklere vermektir. Bilindiği üzere motorda gücü hacim belirler. Yani dragster özelinde güç verimlilikten ve konfordan önce gelmektedir ve bu nedenle motorları bir kaç saniyede maksimum gücü tekerlere iletecek şekilde optimize edilmek zorundadır. Bir binek otomobilin (spor otomobil değil, orada farklı bir optimizasyon öyküsü söz konusu) optimizasyonu ise verimlilik ve konfor çevresinde şekillenir. Verimlilik konusunda söylenecek şey silindir yüzey alanı ile silindir duvarlarından kaybedilen ısı mikatarı arasında doğrusal bir ilişki olduğudur. Öte yandan silindir yüzey alanını yanma hızına göre çok küçük tutarsanız detonasyona davetiye çıkarabilirsiniz. Bu nedenle silindir yüzey alanı ile ısı transferi arasında optimum bir spot vardır, bu spot dahilinde tasarımlar olgunlarştırılır. İkinci unsur, titreşimdir. Bir motor çalışırken titreşir çünkü ağırlık merkezi sürekli değişmektedir ve bu titreşim rpm ile doğru orantılıdır ama genellikle pozitif bir eğriyi izler. Motorun ağırlık merkezi neden değişmektedir? Çünkü motorun ağırlığının bir parçası olan piston dikey doğrultuda, biyel kolu ve krank mili ise yatay-dikey doğrultuda sürekli yer değiştirmektedir. Piston ne kadar büyükse yer değiştiren kütle miktarı o kadar büyük olacaktır, bu da motorda ağırlık merkezinin yer değiştirmesinden kaynaklanan osilasyonun o kadar keskin ve yıkıcı olacağı anlamına gelir. Bundan kaçınmak için istenilen hacim daha çok sayıda silindire bölünür ve böylece aynı anda hareket eden hareketli kütlenin (reciprocating mass) miktarı azaltılarak titreşim de azaltılır. Titreşimi azaltmanın başka yolları da vardır ama şimdilik konumuz o değil. Konumuza dönersek; Motorda istenmeyen titreşimi azaltmak için silindir sayısı artırılmalıdır diyebiliriz. Fakat burada da karşımıza bir üst sınır çıkar. 12 silindiri bir sekans içinde senkronize çalıştırmak 8 silindirle aynı işi yapmaktan çok daha zor ve maliyetlidir. demek ki silindir sayısını kafamıza göre istediğimiz kadar artıramıyoruz, neden? Önümüzde 2 engel var: Sekans problemi ve verimlilik sorunu. Silindir sayısını artırmamıza yol açan üçüncü etmen ise momentumdur. Bir piston silindir içinde sabit hızla hareket etmez. AÖN ve ÜÖN'da piston hızı sıfırdır ve ÜON ile AÖN'da negatif ve pozitif G'ler arasında değişim olur. Piston ÜÖN'dan AÖN'ya doğru artan bir ivmeyle hızlanır, biyel kolu krank eksenine dik çizgiyle 90 derecelik bir açıya ulaştığında maksimum hızına ulaşır ve ordan itbaren AÖN'ya kadar süratle yavaşlamaya başlar. Bu esnada G negatife döner. Burada ulaşaılan G miktarları akılları zorlayacak boyutlardadır. Performanslı bir motorda 2500 G'ye kadar, F1 motorlarında 10.000 G'ye kadar çıkılmaktadır. Fakat unutmayın bu G miktarlarına anlık ulaşılmaktadır, sürekli değildir, süreklilik arzetse motor parçalanırdı. İşte bu nedenle momentumu (hız x kütle) minimumda tutmak gerekir. Hızı küçültemeyeceğimiz hallerde kütleyi yani pistonu küçültme yoluna gideriz. Hızı küçültebildiğimiz hallerde ise 2 zamanlı maksimum 2000 rpm çeirebilen gemi dizel motorlarına ulaşırız. Ağır dizel motorlarında da silindir hacimleri hayli büyüktür ama en çok 3000 rpm çevirebilirler, bir dip not olarak bunu da belirtmeliyim. Piston hızını belirleyen unsursa biyel kolu uzunluğudur, Uzun biyel kolları yüksek torka ama aynı zamanda yüksek piston hızlarına yol açarlar. Yüksek piston hızları ise yüksek akselerasyon demektir ki, burada kütleyi azaltmamız gerekir. demek ki, uzun biyel kolu (bunu sığ çap /derin strok diye de okuyabilirsiniz) kullanmamızın gerektiği durumlarda silindir sayısını artırmamız gerekiyor. Yukarıdakiler temel sebepler. Bunlara bir dizi ilave yan sebep de eklenebilir. Mesela büyük silindir hacimleri büyük süpaplar gerektiri. Büyük süpapların ise atalatleri büyük olur (süpabı yukarıya yay kaldırı, büyük yay ve büyük süpap kombinasyonu yüksek devirler için uygun değildir) bu da yüksek piston hızlarına çıkılmasını engeller yoksa süpap çarpması hadisesi yaşanabilir. Kısacası buradaki ilişki optimizasyon temelinde bir ilişkidir. Ancak bir çok parametre seçimi etkilemektedir, bu konyla ilgfili olarak başlı başına bir kitap yazılabilecek kadar çok parametre vardır, herhangi bir uygulama için hazır reçetesi yoktur diyebiliriz.

Yazınızı heyacanla okudum. Peki 3 silindir ile 4 silindirli bir aracı karşılaştırırsak nasıl bir sonuç elede ederiz. örneğin getz dizel 3 silindir , fiesta dizel 4 silindir. Getz de süşük devirde sarsıntılı çalışırken 2500 devir civarında çok yumuşak çalışmasını neye bağlıyorsunuz.