Değişken sıkıştırmalı motor (VC-T) nasıl çalışıyor?

Nissan’ın premium marka temsilcisi Infiniti, daha önceden üzerinde çalıştığını duyurduğu değişken sıkıştırma oranına sahip VC-T (Variable Compression Turbocharged) motoru geçtiğimiz yıl tanıtmıştı ve bu motoru QX50 modelinde de kullanmaya başladı. Sunduğu özelliklerle şu anda sınıfında tek olan bu motor dizel motorun verimini bir benzin motorunda sunarak devrim niteliğinde bir teknolojik yenilik getiriyor.

VC-T motora sahip 2018 model yeni Infiniti QX50

 

Zaten bu bağlamda markanın sloganı da “Benzin motorun gücü ve dizel motorun verimi bir arada” şeklinde açıklanıyor. Tanıtılan motor 2.0lt hacminde sıralı 4 silindir turbo-benzin 272ps güce ve 390nm torka sahip ve 3.7lt V6 atmosferik benzin motor yerine kullanılmaya başlandı. Her ne kadar üretilen güç ve tork 2.0lt kategorisinin ortalarında yer alsa da bu sistemin esas başarısı benzer güç ve hacimdeki bir benzin motora göre %27 daha az ve dolayısı ile 2.0lt turbo-dizel bir motor ile benzer tüketim verilerine sahip olmasında saklı. Yani benzin motorun gücü ve dizelin tüketim değerlerinin bir araya getirildiği belirtiliyor.
Infiniti VC- Turbo motorun nasıl çalıştığına bakmadan önce ilk olarak sıkıştırma oranının ne olduğuna kısaca göz atalım;

Sıkıştırma oranı nedir?

 İçten yanmalı motorlar kapalı bir sistem şeklinde çalışır. Motor bloğunda bulunan silindirler içerisinde çalışan pistonlar yukarı doğru hareket ettikleri zaman yanma odası içerisindeki hava-yakıt karışımını belli bir oranda sıkıştırır. Pistonun en alt noktaya indiği (AÖN-Alt ölü nokta) yerde oluşan hacme V2 ve pistonun en üst noktaya çıktığı (ÜÖN-Üst ölü nokta) yerde oluşan hacme de V1 diyelim. V2 hacminin V1 hacmine bölünmesiyle elde edilen sayıya da “Sıkıştırma oranı” denir.Konuyu daha fazla pekiştirmek için aşağıdaki linkte benzin ve dizel motorlarda sıkıştırma oranı konusuna tıklayabilirsiniz. 

Sıkıştırma oranı nedir? Benzin ve dizel motorlarda neden farklıdır?

Sıkıştırma oranı Not: Bazı üreticiler sıkıştırma oranı değerini (V2+V1)/V1 olarak hesaplamaktadır
Ayrıca burada şunu da belirtmekte fayda görüyoruz; Otomobil üreticileri tasarladıkları motorların güç ve tork değerlerini motorun sabit olan sıkıştırma oranına göre belirlerler. Kısacası motorun teknik bilgiler kısmında sıkıştırma değeri sabittir ve ancak modifikasyon anlamında motora müdahale edilirse veya bir sorun olduğunda bu değer değişir.

Değişken sıkıştırma oranı ve sabit sıkıştırma oranı farkı nedir?

Değişken sıkıştırma oranlı motor, bu sıkıştırmanın farklı oranlarda gerçekleşmesini sağlamak için farklı ve motor beyni tarafından otomatik olarak kumanda edilen bir krank mili mekanizması kullanıyor. Sabit sıkıştırma oranına sahip geleneksel içten yanmalı bir motorda ise pistonlar krank miline doğrudan bağlıdır. Aşağıdaki animasyonda sıralı 4 silindirli bir motorun nasıl bir hareket krank mili mekanizmasına sahip olduğu görülebilir.
Sıralı 4 silindirli motor
Sabit sıkıştırma oranına sahip aynı hacim ve silindir düzeneğine sahip turbo-benzin motor yaklaşık 11.0:1 sıkıştırma oranına sahipken dizel motor yaklaşık 16.5:1 sıkıştırma oranına sahip olabilir. Bu oranlar sabittir ve daha önce de belirttiğimiz gibi bir problem veya dışarıdan bir müdahale olmadığı sürece değişmez. Infiniti’nin yeni tanıttığı değişken sıkıştırma oranlı sistemde ise yüksek performans için sıkıştırma oranı 8.0:1 oranına kadar inebiliyorken yüksek verim için de 14.0:1 oranına kadar çıkabilmektedir.
Yukarıdaki sıkıştırma oranları BMW 1.5lt 3 silindir motora sahip BMW 1.18i (benzin) ve 116d (dizel)  modellerine aittir.
Infiniti değişken sıkıştırma sistemi

Değişken sıkıştırma oranlı motor nasıl çalışıyor?

 Yukarıda da belirttiğimiz gibi sıkıştırma oranının değiştirilebilmesi için motorun krank miline bağlı bir ayar mekanizması bulunuyor. Bu ayar mekanizmasının amacı piston kafasının silindir içerisinde üst ölü noktaya (ÜÖN) çıktığı seviyeyi ayarlamak ve bu sayede hava-yakıt karışımının sıkıştırma oranını değiştirmek. Ancak bu ayarı gerçekleştirebilmek için de daha karmaşık bir krank mili ve kontrol mekanizması karşımıza çıkıyor. Aşağıdaki çizimde bu mekanizmanın hareketi sonucunda yer değiştiren noktalar kırmızı çizgilerle, sabit kalan noktalar ise mavi çizgilerle belirtilmiştir.
 

Sistemi oluşturan parçalar ise şu şekilde;

  • Kontrol ünitesi: Sistemin ana hareket kaynağı da diyebiliriz. Motor beyninden aldığı komutları, uyguladığı güç ile mekanizmanın hareket etmesini sağlar. Kısacası bu sistemin güç kaynağı da denilebilir. Yukarıda (1) ile gösterilen dönme hareketini yaparak sistemi açar ve yüksek verim yani yüksek sıkıştırma moduna geçirir ve tersine döndürür.
  • Hareketli kol: Kontrol ünitesinin komutlarını kontrol şaftına iletir.
  • Kontrol şaftı: Kontrol ünitesinden hareketli kol vasıtasıyla aldığı hareketi krank miline iletir.
Değişken sıkıştırma sistemi çalışma prensibi
Sistemin çalışma aşamaları ise şu şekilde;
  1. Kontrol ünitesi motor beyninden aldığı komut ile mekanizmayı hareket ettirecek kadar döner.
  2. Hareket kolu belli bir açıyla kontrol şaftını döndürür.
  3. Dönen kontrol şaftı krank milini yukarı iter.
  4. Yukarı itilen krank mili sayesinde piston daha da yukarı çıkar ve sıkıştırma oranı yükselir ve sistem dizelm otoru gibi çalışarak verim odaklı çalışır.
  5. Yüksek verim yerine yüksek güç istendiğinde ise mekanizma tam tersi şekilde çalışarak pistonu aşağı çekerek sıkıştırma oranının düşürür ve sistem benzin motoru gibi çalışarak güç odaklı çalışır.
Aşağıdaki videodan bu mekanizmanın nasıl hareket ettiği açık bir şekilde izlenebilir;

SONUÇ

 Görüleceği gibi Infiniti aslında çalışma prensibi çok da zor ve karışık olmayan ancak kalıplaşmış motor düzeninin dışına çıkan bir mekanizmayla motor sıkıştırma düzenini değiştirmeyi başarmış ve bu sayede de benzin motorundan dizel verimi elde etmenin yolunu bulmuş. Daha düşük yakıt tüketmesi ve yerine geçeceği 3.5lt V6 atmosferik benzin motorun rafine ve pürüzsüz çalışma karakterine sahip olmasıyla da bu yönde atılmış önemli bir adım olmasıyla öne çıkıyor.
Diğer taraftan emisyon sorunları nedeniyle darbe yiyen dizel motorların verimini yakalamış olması gerçekten de önemli bir adım. Bize göre değişken sıkıştırma yaygınlaşabilir ve daha fazla adette turbo besleme ile beraber kullanılabilirse dizellerin yüksek torku da rahatlıkla yakalanabilir. İşte bu durum dizel motorların otomobillerde kullanımını azaltacağı gibi bir süre sonra ortadan bile kaldırabilir. Ayrıca 2 ve 3 silindirli motorlara da uygulanırsa hybrid sistemlerde az yer kaplayan, hafif ve yüksek verimli bir içten yanmalı motor çözümü olabilir diye düşünüyoruz.

 

Facebook Comments