Atmosferik Benzinli Motor Özellikleri Yönetimi ve Sensörler

Atmosferik Benzinli Motor Yönetimi ve Sensörler (Çok Noktalı Enjeksiyon Sistemine Sahip Motorun Çalışma Prensibi)

Çok Nokta Enjeksiyon Sistemi: Yakıt, silindir kapağındaki hava emiş kanalına, emme zamanında (emme zamanının başlangıcında) püskürtülür ve yanma odasına hava ile karışmış olarak emilir. Motorun temel yönetimi, yakıt enjeksiyon sistemi ve ateşleme sistemi ile yapılır. İlave sensörler ve aktörlerle motor yönetimi farklı durumlara uyarlanır.

Enjeksiyonlu atmosferik benzinli motor, gaz pedalına basılma miktarına göre açılıp kapanan gaz kelebeğinin, emilen hava miktarını değiştirmesiyle kumanda edilir. Emilen hava arttıkça motor devri artar. Sürücü, motoru gaz pedalıyla kumanda eder. Motorun enjeksiyon ve ateşlemeyi yönetmesi, temel olarak eksantrik mili konum sensörü ve krank mili konum sensöründen aldığı sinyallere göre gerçekleşir.

1- Karbon kanister

2 - Karbon canister valfi

3 – MAP (mutlak basınç) sensörü

4 – Yakıt galerisi ve enjektörler

5 – Ateşleme bobini (kalem bobbin)

6 – Eksantrik (kam) mili konum sensörü (faz sensörü)

7 – Gaz pedalı (gaz pedalı konum sensörlü)

8 – Debimetre (MAF sensörü - Hava kütle ölçer)

9 – Elektrikli gaz kelebeği

10 – EGR Valfi

11 – Vuruntu sesörü

12 – Soğutma suyu sıcaklık sensörü (hararet müşürü)

13 – Lambda (oksijen) sensörü

14 – Elektrikli yakıt pompası

15 – Elektronik control ünitesi (ECU)

Gaz Pedalı Konum Sensörü: Gaz pedalının konumu bir gaz pedalı konum sensörüyle algılanır, ECU’ye iletilir

Gaz Kelebeği:  Gaz pedalı konum sensörünün sinyaline göre, ECU (motor kontrol ünitesi) elektronik gaz kelebeğinin kelebek açıklığı değiştirir ve motor gücü kumanda edilir. Eski tip benzinli motorlarda elektronik gaz kelebeği yoktur, gaz kelebeği bir tel ile gaz pedalına bağlıdır, kelebek açıklığı mekanik bağlantı ile pedal tarafından ayarlanır.

Enjektörler: Motor kontrol ünitesi (ECU) gaz kelebeğinin değiştirdiği emilen hava miktarına göre, enjektörlerin yakıt püskürtme sürelerini (milisaniye) uyarlar, böylece hava-yakıt karışımı lamda=1 (ideal) veya buna yakın olarak ayarlanabilir. Püskürtülen yakıt miktarı, enjeksiyon süresinin arttırılmasıyla artar (karışım zenginleşir), sürenin azaltılmasıyla azalır (karışım fakirleşir).

MAF Sensörü: Motora alınan hava miktarı  maf sensörü (debimetre) ile ölçülür.MAF sensörü, motora alınan havanın kütlesini ve sıcaklığını ölçer, ECU’ye iletir.

MAP Sensörü (mutlak basınç sensörü-emme manifoldu basınç sensörü):  Bazı araçlarda (daha eskilerde) maf sensörü bulunmaz, bu araçlarda MAP bulunur. MAP sensörü emme manifoldundaki basıncı-vakumu ölçer. Manifold basıncı, gaz kelebeğinin açıklık miktarına göre değişir, MAP sensörünün sinyalinden ECU, motor yükünü hesaplar ve buna göre yakıt enjeksiyon miktarını ayarlar. Map sensörü aynı zamanda emilen havanın sıcaklığını da ölçer.

Bir motorda maf sensörü yoksa, mutlaka map sensörü vardır. Maf sensörü varsa, map sensörü olabilir de olmayabilir de fakat genelde vardır.

Eksantrik (kam) Mili Konum Sensörü: Eksantrik millerinin konumlarını algılayarak ECU’ye iletirler. Hall etkisi prensine göre çalışırlar. Ateşleme ve enjeksiyon, bu sensörün sinyallerine göre ayarlanır. Silindir kapağında bulunur.

Krank Mili Konum Sensörü: Krank milinin pozisyonunu ve dönme hızını algılar ve ECU’ye bildirir. Krank kasnağının arkasında veya volanın arkasında bulunur. Ateşleme ve enjeksiyonun düzenlenmesinde bu sensörün sinyalleri kullanılır.

Oksijen (Lambda) Sensörünün Görevi ve Çalışması

 Yakıt enjeksiyonu, egzoz hattında katalitik konvertörden önce bulunan ilk lambda (oksijen) sensöründen alınan sinyallere göre de enjeksiyon miktarını sürekli ayarlar. Karışımım çok fazla fakir veya çok fazla zengin değil, ideal oranda (lambda=1) veya buna yakın sınır değerler içerisinde, çalışma şartlarına göre zengin veya fakir karışımda tutulması sağlanır. 

Ateşleme Sisteminin Görevi ve Çalışması

 Çok nokta enjeksiyonlu motorlarda; elektronik ateşleme sistemi veya direkt ateşleme sistemi (kalem bobinli - yeni nesil tüm benzinli motorlardaki sistem) kullanılır. Ateşleme avansı, ECU tarafından motor devrine ve motor yüküne bağlı olarak hassas şekilde ayarlanır.

Ateşleme zamanlaması, motorun her çalışma şartında maksimum güç oluşturabilmesi için, motor devrine ve motor yüküne bağlı olarak sürekli  ve hassas olarak, ECU tarafından ayarlanır. Motor kontrol ünitesi (ECU) hafızasında, o motor için tüm motor devri ve tüm motor yükü şartlarında maksimum performans verecek ateşleme açıları daha önceden kayıt edilmiştir. Sensörlerden alınan sinyaller hafızadaki grafiklere göre yorumlanıp en doğru ateşleme zamanlamasıyla bujiler çaktırılır.

 Motor devri arttıkça, ateşleme avansı artar, motor devri bilgisi krank mili konum sensöründen alınır.

Motor yükü arttıkça, ateşleme avansı artar. Motor yükü bilgisi, gaz kelebeği pozisyon sensöründen ve emme manifoldu basıncından (map sensöründen) alınır. Motor yükü, motor devrinden farklıdır, motordan yüksek güç talep edildiğinde (hızlanma veya yokuş çıkarken) gaz pedalına fazla basılır, motor devri henüz düşük de olabilir, bu durumda gaz kelebeği açılır, emme manifoldu basıncı yükselir (vakum azalır), karışım zenginleştirilir (daha fazla yakıt püskürtülür), zengin karışımın iyi bir şekilde yanabilmesi için daha fazla zaman gereklidir, bu sebeple ateşleme erkene alınır (avans).

Yavaşlama anında, gaz pedalına daha az basılmaya başlandığında, motor yükü azalacaktır, bu durumda yakıt püskürtme miktarı azalacağı gibi, ateşleme avansı da azaltılır.

Avans Nedir ?

 Hava-yakıt karışımının; tutuşma gecikmesinden dolayı ve yanma sırasında geçen süreden dolayı, tam olarak piston üst ölü noktayı terk edip aşağı yönde hareket ettiği anda yanmasını sağlayabilmek için, bujinin piston üst ölü noktaya varmadan önce çaktırılmasıdır. Rölantide avans, üst ölü noktadan yaklaşık 10^o krank açısı kadar önceyken, devir ve yük arttıkça bu avans açısı (yaklaşık 30^o dereceye kadar) artar.

Avansın doğru olarak ayarlanmasıyla, en ideal yanma basıncı, piston tam üst ölü noktayı terk ederken elde edilirse, motordan maksimum güç elde edilir ve verimli-sarsıntısız bir motor çalışması sağlanır. Ateşleme avansının fazla verilmesi yani çok erken ateşleme; maksimum basıncın, piston üst ölü noktaya çok yakın konumdayken çok fazla artmasına sebep olur, bu ise sarsıntılı (vuruntulu) motor çalışmasına, düzensiz rölantiye, sebep olur. Motorun pistonlara, biyel ve biyel yataklarına, krank yataklarına ve supap mekanizmalarına zarar verir.

Ateşlemenin geç yapılması ise yetersiz yanma basıncına ve düşük motor gücüne sebep olur.

Aslında motorun en yüksek performans verdiği ateşleme açısı, vuruntulu çalışmaya en yakın olduğu (vuruntu sınırına yakın) açıdır, yani tehlikeli ateşleme zamanlamasına hem ulaşmaması hem de ona yakın olması gerekir. Ateşleme zamanlaması, vuruntu oluşmayacak kadar olabildiğince erkene alınmaya çalışılır. Böylece optimum yanma basıncıyla piston aşağı doğru itilir.  Ateşleme zamanlamasının bu hassas ayarı, motor devri ve yükü bilgisi dışında, vuruntu sensöründen gelen sinyallere göre düzenlenir.

Vuruntu Sensörü: Ateşleme avansı, vuruntu sensöründen gelen sinyallere göre de değiştirilir. Motorun vuruntusuz çalışması için ECU, vuruntu sensöründen gelen sinyallere göre, bujilerin ateşleme zamanlamasına rötar veya avans verdirir.

Katalitik Konvertör- Egzoz Sistemi: Egzoz sisteminde bulunan üç yollu katalitik konvertör, egzoz gazında bulunan Hidrokarbon (HC), Karbonmonoksik (CO), ve Azot oksit (NOx) gibi zehirli gazları; Azot, oksijen, su ve karbondioksit gibi zehirsiz gazlara dönüştürür. Homojen karışımla (lambda=1) çalışan motorun egzoz gazındaki tüm zararlı gazlar %99 oranında zararsız hale getirilebilir. Katalitik konvertörün çalışmasını, konvertörden sonra bulunan ikinci oksijen (lambda) sensörü sürekli denetler.

EGR Sistemi: Egr sistemi (egzoz gazı geri dönüşüm sistemi), tüm benzinli motorlarda bulunmazken, özellikle yeni nesil araçlarda standart halde bulunmaktadır. Görevi azotoksit (NOx) emisyonlarını azaltmaktır. Egzoz hattından alınan bir miktar egzoz gazı, egr valfiyle tekrar emme manifolduna gönderilir, emilen temiz havayla karışan egzoz gazları yanma odasındaki sıcaklığı (verimi) düşürür. Yanma (alev) sıcaklığının düşürülmesi, NOx (azot oksit) emisyonlarını azaltır.