Bu çevrimin çalıştırılabilmesi için makina özel düzenlemeler gerektirir. İlk önce taze hava basınç altında silindire gönderilmelidir. Silindire alınan hava önce egzost gazlarını süpürmek ve daha sonra silindiri taze hava ile doldurmak için kullanılır.

Supaplar yerine port adı verilen delikler kullanılır. Portların açılması ve kapanması piston tarafından kontrol edilir,Pistonun ÜÖN’ da olduğunu düşünelim, burada yakıt püskürtülmesi ve yanma gerçekleşmişolsun.

Piston güç strokunda kuvvetle AÖN’ ya doğru itilir ve önce egzost portunu açar. Yanmış gazlar silindir dışına çıkarken, piston aşağıya doğru hareketini sürdürerek emme veya süpürme portunu açar. Basınçlıhava silindir içine girerek arta kalan egzost gazlarını silindir dışına iter. Piston ÜÖN’ ya hareketinde emme ve egzost portlarını kapatır, silindir içindeki hava sıkıştırılır.

Yanma çevrimleri

İki-stroklu ve dört-stroklu mekanik çevrimler diesel ve benzinli motorlara uygulanabilirler. Bu iki motor arasındaki en önemli fark çevrimdeki ısıprosesleridir. Pistonlu makinalar için üç yanma çevrimi tanımlanmıştır; Otto, Diesel ve Karma çevrimler.

Otto (sabit hacim) çevrimi, yanmanın bir kıvılcım ile başlatıldığı ve sabit hacimde gerçekleştiği kabulüne dayanır. Benzinli motorların dizaynında bu çevrim temel alınır. Diesel (sabit basınç) çevrimi, yanmanın sıkıştırma ateşleme ile başlatıldığı ve sabit hacimde gerçekleştiği kabulüne dayanır. İlk diesel motorlarda hava ile yakıt püskürtmesi uygulandığında bu çevrim temel alınmıştır. Karma çevrimde yanma hem sabit hacimde hem de sabit basınçta gerçekleşir. Modern diesel motorlarının dizaynında karma çevrim temel alınır.

Bu teorik çevrimlere ait ayrıntılı bilgi Motor Isıl Çevrimleri bahsinde verilecektir. Burada, basınç-hacim diyagramları yardımıyla, Otto ve Karma çevrimler arasındaki farklar gösterilecektir. Basınç-hacim diyagramları piston pozisyonlarına göre silindir içindeki basınç değerlerini verirler. Silindir geometrisinden pistonun herhangi bir andaki pozisyonu için silindir hacmini hesaplamak mümkündür. Yapılan basınç ölçümleri bu hesaplarla birlikte diyagram halinde gösterilir. Basınç-hacim diyagramlarına indikatör kartları da denir. Basınç¬hacim diyagramından hesaplanan alan değeri termodinamik’ten bilindiği üzere makinanın bir çevrimde yaptığı iş miktarını verecektir.

Dört-stroklu bir benzinli motorun gerçek basınç-hacim diyagramını göstermektedir. Hacim, minimum hacime göre normalize edilmiştir. Buradan, bu motorun sıkıştırma oranının 6:1 olduğunu görüyoruz. Bu diyagramda bahsettiğimiz strok ve olaylar zincirine bakabiliriz. Çevrim emme olayı ile “a” noktasında başlamaktadır. Bu nokta ÜÖN ile çakışık değildir. Bunun sebebi supapların açılmasıiçin sonlu bir zaman gereğidir. Basıncın düşmekte olduğuna dikkat ediniz. Piston ÜÖN’ dan geçip aşağı strokuna başladığında silindir içinde vakum oluşur. Vakum yakıt-hava karışımının silindir içine çekilmesini sağlar. Emme olayı AÖN birkaç derece geçildiğinde “b” noktasında sona erer. Piston bu sırada yukarı stroktadır ve silindirde sıkıştırma olur. Sıkıştırma piston ÜÖN’ ya ulaşıncaya kadar devam eder. Basınç X den X’ ye yükselirken hacim f den X e azalır. Kıvılcım ateşleme “c” noktasında karışımın çok hızlı bir şekilde yanmasını sağlar. Yanma ÜÖN’ dan önce başlayıp sonrasında tamamlandığıiçin hacimde bir miktar değişim vardır. Yanmanın tam ÜÖN’ da gerçekleştirilememesinin sebebi yakıt-hava karışımının yanmasıiçin sonlu bir zamana ihtiyaç olmasıdır. Yanma sırasında silindir basıncında derhal bir artım gözlenir. Bu artım diyagramda “c-d” ile gösterilmektedir. Basınçtaki artış pistonun aşağı doğru itilmesi için yeterli kuvveti sağlar. Piston AÖN’ ya doğru hareket ederken gazlar genişlemeye devam eder. Basınç azalır ve hacim artar, “d-e”. Egzost olayıAÖN’ dan birkaç derece önce “e” noktasında başlar. Piston AÖN’ ya eriştiğinde basınç ani olarak düşer. Piston ÜÖN’ ya hareket ettiğinde egzost gazlarının dışarı atılmasından dolayı basınçta daha düşük bir oranda azalma gözlenir. Egzost olayı ÜÖN’ dan birkaç derece sonra “g” noktasında sona erer ve silindir içine alınan karışım da egzost gazlarının dışarı atılmasına yardımcı olur.

Bir karma çevrime ait gerçek basınç-hacim diyagramı görülmektedir Hacim burada da minimum hacime göre normalize edilmiştir. Hacim sıkıştırrna oranı 16:1’ dir. Dolgunun ateşlenmesi için daha yüksek bir sıkıştırma oranı gereklidir. Otto çevrimi ile karşılaştırıldığında, diesel çevriminin yanma prosesi haricinde benzerlikler gösterdiği tesbit edilebilir. Diesel çevriminde yakıt “e” noktasında püskürtülür, yanma “e-d” eğrisiyle gösterilmiştir. Otto çevriminde yanma pratik olarak sabit hacimde gerçekleşmesine rağmen, diesel çevriminde yanma kısa bir süre için sabit hacimde olur ve daha sonra sabit basınçta devam eder.

Piston üzerinde yanma gazlarının etkisi Motorlar literatürde birçok değişik kategoride sınıflandırılmıştır; kullanılan yakıta göre (benzin veya diesel yakıtı)°ateşleme metoduna göre (kıvılcım veya sıkıştırma ateşleme)°yanma çevrimine göre (otto veya diesel) mekanik çevrime göre (2-stroklu veya 4-stroklu)Bu sınıflandırmalara ait bilgiler metin içinde verilmiştir. Bunlara ek olarak diğer sınıflandırmalar da mümkündür; silindir düzenlemelerine göre (V, doğrusal, karşıt piston)°soğutma şekline göre (su veya hava) supap makenizmasına göre (L, supap silindir kafasında, SOHC, DOHC) gibi.

Yanma gazlarının piston üzerindeki etkisine göre de bir sınıflandırma yapılabilir. Bu sınıflandırmada yanma gazlarının pistonun bir veya iki yüzeyine etki etmeleri veya iki karşıt pistonun yüzeylerine etki etmeleri göz önüne alınır. Üç tip motor bu sınıflandırmaya girer:

°tek etkili motorlar °çift etkili motorlar °karşıt pistonlu motorlar
Tek etkili motorlarda her silindirde bir piston vardır ve yanma gazlarının basıncı pistonun tek yüzeyine etki ederler. Bu motorlardaki pistonlar uzunluklarının çaplarından büyük olduğu trunk tipdedirler. Trunk pistonun kafası yanma odasının bir parçası vazifesini görür. Böylece yanma basıncısadece pistonun kafasına etki edebilir. Diesel motorlarının büyük bir çoğunluğu tek etkilidir.

Çift etkili deyimi yanma gazlarının pistonun önce bir yüzüne daha sonra diğer yüzüne etki ettiği 2-strok çevrimli motorları tanımlamak için kullanılır. Çift etkili bir motor Şekil 6’ da gösterilmektedir. Çift etkili motorlarda pistonlar trunk pistonlardan genellikle daha kısadır. Yanma silindirin her iki tarafında cereyan ettiği için silindir tecrit edilmeli ve pistonların her iki nihayetide kapalı olmalıdır. Pistonun alt ucuna bağlanmış piston çubuğu gaz sızdırmaz bir kutudan geçtikten sonra bir kroshed’e bağlanır. Kroshed bir pinle biyel’e bağlanır. Makina çalıştığında kroshedin düz yatağı kroshed kılavuzunda yukarı-aşağı hareket eder. Bu makenizma pistonu ve piston çubuğunu silindir içinde herzaman aynı doğrultuda tutar.

Karşıt pistonlu makinalarda her silindirde iki piston ve bir yanma odası vardır. Pistonlar kafaları birbirlerine bakacak ve arada yanma odası olacak şekilde yerleştirilirler, Şekil 7. Yanma olduğunda gazlar her iki pistonun da kafasına etki ederek ters yönlerde hareketlerine sebep olur. Karşıt piston düzenlemesi olan modern makinalarda üst ve alt olmak üzere iki krank mili vardır. Her iki krank mili de makinanın güç üretimine katkıda bulunurlar. Zincir veya dişli donanımı ile birbirlerine bağlanabilirler. Karşıt pistonlu makinaların silindirlerinde üst kısım da konumlandırılmış süpürme portları bulunur. Bu portlar üst piston tarafından açılıp kapanır. Egzost portları silindirin alt kısmındadır ve alt piston tarafından açılır ve kapanırlar.

Motor elemanları

Ana motor elemanları iki grupta incelenebilir; parçalar ve sistemler. Motorun ana parçalarıyapısal parçalar ve hareketli parçalar olarak alt gruplara bölünebilir. Yapısal parçalar, motorun hareket etmeyen parçalarıdır. Hareketli parçalar silindir içindeki yanma dolayısıyla üretilen gücü mekanik enerjiye çeviren parçalardır Sistemler, yanmanın gerçekleşmesini mümkün kılar, yanma ve sürtünme neticesinde oluşan ısıyı enaza indirir ve dağıtılmasını sağlarlar. Yanma, hava ve yakıt gerektirdiğinden bunlarımotora temin eden sistemlerin bulunmasıgerekecektir. Yanma ve sürtünme sonucu oluşan ısı nedeniyle soğutma ve yağlama sisteınleri de bulunmalıdır.

Motorun yapısal parçalarının görevi hareketli parçaların birbirlerine göre konumlarınıkorumaktır. Yanma neticesinde oluşan gaz kuvvetlerinin görevlerini yapabilmeleri için bu gereklidir. Freym deyimi motor hareketli parçalarını destekleyen hareketsiz parçaların bağlandığı yapı elemanını tanımlar. Motorun yük taşıyan kısmı olarak freym; silindir bloğu, krankkeys, bedpleyt, yağ haznesi ve son levhalarını içerir.

Silindir gömlekleri ve silindir kafalarını destekleyen makina freymine silindir bloğu denir. Büyük makinaların çoğunluğunda silindir blokları kaynaklı konstrüksiyon tipindedir, Küçük yüksek devirli makinalarda monoblok döküm olarak üretim yapılabilir.

Krank mili için muhafaza görevini yapan makina freymi bölümüne krankkeys denir. Bazımakinalarda krankkeys silindir bloğunun bir parçasıdır, Şekil 8. Bu tiplerde bir yağ haznesi veya makina temeli, muhafazanın tamamlanması için gereklidir. Diğer tiplerde krankkeys ayrıbir parçadır ve silindir bloğuna bağlanır.

Eski büyük makinalarda ana yataklar için destek, bir bedpleyt yardımıyla verilirdi. Bedpleyt krankkeyse bağlanır ve bir yağ haznesi de bedpleyte bağlanırdı. Modern büyük makinalarda ana yataklar için destek sağlayan parçaya makina temeli denir. Şekil 9’ da bu tip bir temel gösterilmektedir. Burada bedpleyt ve yağ haznesi entegredir Bu temel bir silindir bloğu ile birlikte ana yataklar için freymi tamamlar.

Yağlama bir makinanın işletilmesi için esas olduğundan makinanın yağlama yağınıtoplayacak ve muhafaza edecek bir yağ haznesi, makina yapısının gerekli bir parçasıdır. Bu yağ haznesi genellikle doğrudan makinaya bağlanır. Şekil 9’ daki makina temelinde yağhaznesi entegre bir parçadır.

Bazı makinalarda silindir bloğunun sonlarına çelik levhalar yerleştirilir. Bu levhalara son levhalarıdenir. Bunlar silindir bloğunun katılığını arttırır ve dişliler, hava üfleyicileri, pompa ve jeneratörlerin bağlanmasına imkan verirler.

Silindir donanımı makinanın yapısal bütünlüğünü tamamlayan son parçadır ve silindir kafası, silindir gömleği, cıvatalar ve contadan oluşur, Şekil 10. Silindir donanımı parçalarının dizaynımakinalar arasında farklılıklar gösterir. Dizayn farklılıklarına rağmen tüm silindir donanımlarının görevi gaz ve sıvı geçirmez bir hacim oluşturmaktır.

Makina pistonunun yukarı-aşağı hareket ettiği silindir boşluğu silindir bloğunun entegre bir parçası olabildiği gibi ayrıbir gömlek’te olabilir. Birinci tip genelde benzinli motorlarda yaygındır, dezavantajı değiştirilemez oluşudur. Pratik olarak tüm diesel motorlarında değiştirilebilen silindir gömlekleri kullanılır.

Makinaların silindir gömlekleri yanma odalarını oluşturmak üzere gaz sızdırmaz hale getirilmelidir. Silindirin yanma oluşan sonundaki hacim silindir kafası tarafından oluşturulur ve sızdırmaz hale getirilir, Makina işletimi için esas olan birçok makina parçası silindir kafasıiçinde veya bağlantılıdır. Silindir kafasında emme ve egzost supapları, supap kılavuzları ve supap yatakları veya sadece egzost supaplarıve ilgili parçalar bulunabilir. Külbütör makenizması genellikle silindir kafasına bağlantılıdır. Yakıt püskürtme supapı diesel motorlarında silindir kafasına yerleştirilir. Benzinli motorlarda ise buji silindir kafasındadır. Diesel makinaların silindir kafalarına hava ile çalıştırma supapları, endikatör alıcıları ve güvenlik supaplarıyerleştirilebilir.

Silindir kafasıile silindir bloğu arasındaki sızdırmazlık cıvatalar ve contalar yardımıyla gerçekleştirilir. Cıvatalar silindir kafasını silindir bloğuna sıkı bir şekilde bağlar. Kafa ve blok arasındaki conta, kafa bloğa doğru sıkıştırıldığında sızdırmaz bir bağlantı oluşturur.

Yanma ile oluşturulan gücün mekanik enerjiye çevrilmesi için eksenel hareketin dönme hareketine çevrilmesi gereklidir. Makinanın hareketli parçaları bu görevi üstlenirler ve üç ana gruba ayrılırlar; sadece eksenel hareket yapan parçalar (pistonlar), eksenel ve dönme hareketi yapan parçalar (biyeller) ve sadece dönme hareketi yapan parçalar (krank milleri).

Pistonlar ve biyeller tek grup altında toplanarak piston donanımı olarak isimlendirilebilirler Bu grup, piston, segmanlar, piston pini, biyel, ilgili yataklar ve bazı hallerde piston çubuğu ve kroshed’i de içerir Güç iletimindeki en önemli parça olan piston yanmanın çok yüksek ısı ve asıncına dayanıklımalzemeden yapılmalıdır. Aynızamanda piston mümkün olduğu kadar hafif yapılarak diğer parçalardaki atalet etkisi enaza indirilmeye alışılır. Piston silindirin sızdırmazlığını da sağlar ve piston segmanları aracılığıyla bir miktar ısıyı silindir duvarına iletir. Bunlara ek olarak piston, iki stroklu makinalarda portların açılması ve kapatılması görevini de üstlenir.

Piston segmanları üç görevi verimli olarak yerine getirmelidirler: silindirin sızdırmazlığınısağlamak, silindir duvarına yağlama yağını dağıtmak ve kontrol etmek ve silindir duvarına pistondan ısı transferini gerçekleştirmek. Bir pistondaki tüm segmanlar son görevi yerine getirirler, ancak ilk iki görev için sıkıştırma ve yağ kontrol segmanları gereklidir.

Trunk tipte piston donanımında, piston ve biyel bağlantısı piston pini ve yatakları tarafından yapılır. Silindirde üretilen güç piston üzerinden biyele bu parçalar aracılığıyla iletildiğinden, bu parçalar özellikle sağlam yapıda olmalıdırlar. Pin, pistonun eksenel hareketinin biyelin eksenel ve dönme hareketine dönüştüğü pivot noktasıdır. Pin üzerine gelen kuvvetler yanma neticesinde oluşan kuvvetler ve hareket yönünün değişmesinden ötürü yan kuvvetlerdir.

Piston ve krank mili veya krank mili ve kroshed arasındaki bağlantı elemanına biyel denir. Yanma kuvvetlerinin krank miline iletilmesi için biyel, pistonun eksenel hareketini krank milinin dönme hareketine çevirir.

Diesel makinaların çoğu doğrudan biyele bağlanan trunk tip piston kullanırlar. Bazı büyük silindir çaplıtek etkili makinalarda trunk tip pistonlarla beraber kroshed bağlantısı da görülür. Çift etkili makinalarda daima kroshed donanımı kullanılır, Şekil 13. Kroshed’ in kullanıldığıtrunk tip pistonlu tek etkili makinalarda yan itme kuvveti bir taraftan diğerine değişir ve kroshed tarafından alınır, silindir duvarına etkimez. Çift etkili makinalarda da yan kuvvet kroshed tarafından alınır, ancak bir taraftan diğerine değişim göstermez.

Sadece dönme hareketi yapan makina parçalarından birisi krank milidir. Makinadaki en büyük ve en önemli hareketli parça olan krank mili devir düşürme dişlilerini, pervane millerini, jeneratörleri, pompaları ve diğer elemanlarıtahrik eder. Bu görevi nedeniyle makinada oluşan tüm kuvvetler üzerine etkir. Büyük makinaların bazılarında krank mili parçalı olarak imal edilip birleştirilmesine rağmen, modern makinaların çoğunda tek parça olarak üretilir. Bu tip bir krank mili Şekil de gösterilmektedir.

1 – Ana yatak jurnali – ön
2 – Karşı ağırlık Ana yatak
3 – jurnali – ara Biyel
4 – jurnali – No.3
5 – Ana yatak jurnali – arka
6 – Flenç – zaman dişlisi
7 – Merkezleme pini – volan
8 – Volan dişlisi Tesbit
9 – Cıvata delikleri
10 – Merkezleme pin deliği Çektirme cıvatası deliği Volan
11 – Merkezleme pin deliği Çektirme cıvatası deliği Volan
12 – Merkezleme pin deliği Çektirme cıvatası deliği Volan
13 – Yağlama yağı delikleri

Krank milinin dönme hızı, pistonlardan birinden alınan ani itme kuvvetiyle hızlanır ve bir sonraki itme kuvveti etkiyinceye kadar yavaşlar. Hızdaki bu değişimler bir krank dönüşündeki ateşleme yapan silindirlerin sayısına bağlıdır. Bu değişimler makina için olduğu kadar tahrik edilen diğer makenizmalar için de istenmeyen bir durumdur ve krank dönüşünün stabilize edilmesi gereklidir. Bazı makinalarda bu, krank miline bağlanan bir volan aracılığıyla sağlanır. Bazılarında ise krank pinleri, krank kolları, biyellerin alt uçlarının hareketleri veya kavrama ve jeneratörler gibi tahrik edilen makinalar aracılığıyla krank mili dönüş hızıstabilize edilir. Bir krank dönüşünde ateşleme yapan silindir sayısı ve hareketli parçaların kütleleri arttıkça volana olan gereksinim azalır.

Makina parçalarının önemli bir grubunu yataklar oluşturur. Bazı yataklar görevlerini yaparken sabit kalırken bazıları hareketlidir. Sabit yatakların önemli bir grubunu krank milini destekleyen yataklar oluşturur. Bu yataklara ana makina yatakları denir, Şekil 9. Makinaların çoğunluğunda ana yataklar iki parçadan oluşan kayma temaslı yataklardır

Ana yataklar değişken yük etkisinde kalırlar. Bu etki makina tipine göre farklılık gösterir. İki¬stroklu bir makinada yük her zaman ana yatakların ve piston pini yataklarının alt yarısına, biyelin krank mili ucundaki yataklarında ise yük üst yarıya etkir. Bunun nedeni, yanma kuvvetlerinin hareketli parçaların ürettiği atalet kuvvetlerinden daha fazla olmasıdır. Dört¬stroklu bir makinada yük ilk önce yatakların bir yarısına sonra diğerine etkir. Basıncın yön değiştirmesinin sebebi emme ve egzost stroklarında oluşan büyük atalet kuvvetleridir. Diğer bir deyişle atalet kuvvetleri emme ve egzost stroklarında krank milini yataklarından kaldırmaya çalışmalarıdır. Çift etkili ınakinalarda da görülen yataklardaki yükün yön değiştirmesi, yanmanın önce pistonun bir ucunda sonra diğer ucunda olmasıdır.

Burada bahsedilen parçalar bir makinanın tüm parçalarını oluşturmaz. Makinanın diğer birçok parçaları makina sistemleri ile ilgilidir. İlgili parçalar, Diesel Motor Sistemleri kısmında tanıtılacaktır.