BENZİNLİ MOTOR

TASARIMI

ÖZET

Dünya’nın en büyük sektörlerinden biri olan otomotiv sektörü ülkelerin

gelişmesi için çok önemli rol oynamaktadır. Otomotiv sektöründe aktif rol oynayan

şirketler ülkelerine ekonomik yönden büyük katkı sağlarlar.Bu ekonomik katkı o

ülkenin ekonomik gücüne çok önemli ölçüde etki eder.Türkiye bu konuda çok uzun

zamandan beri geri kalmasının bir takım bedellerini ödemektedir.Ekonomik güce çok

etkisi olan bu sektörde Türkiye’nin geri de kalması ekonomik sorunların yanında

sosyal sorunlara da neden olmaktadır.Halbuki ülkemizin sanayisinin büyük bölümü

otomotivden oluşmaktadır ve otomotiv yan sanayisinde çok iyi olmamız da

düşündürücüdür.Çünkü otomotiv sektöründe söz sahibi olan kısmı değil de işçiliği

yapan kısmı oluşturmaktayız.Söz sahibi olmak için yerli üretimin olması

gerekmektedir.Yerli üretimle ülkemize bugünkünden daha fazla ekonomik katkıda

bulunulabilir.Bugünkü rekabet ortamında geriden gelmemizin dezavantajıyla

otomotiv sektöründe yerli üretim gerçekten riskli bir iştir ama bir yere ekonomik

bağımlı kalmaktansa ekonomik bağımsızlığımız için bu riski göze almak daha

mantıklıdır.

Bu projede alt yapımız tam olmamasına rağmen elimizde olan imkanlarla bir

motor tasarımı yaptık. Bu motor tasarımı için termodinamik, malzeme bilgisi,

mukavemet, bilgisayar destekli tasarım, ergonomi alanında bir çok teorik bilgilerden

yararlandık. Günümüzdeki mevcut motorlardan daha iyi bir motor olmamasına

rağmen tamamen yerli bir tasarım olması bizim için çok önemlidir. Bu projedeki

düşünce doğrultusunda malzeme bilimi kullanılarak nanoteknoloji alanında yapılan

atılımlarla çok iyi özelliklerde bir motor üretilebilir. Ancak bu daha iyi imkanlarla ve

daha ciddi çalışmalarla sağlanabilir.

i

ÖNSÖZ

Günümüzde otomotiv sektöründe içten yanmalı motorlar, kullanımı açısından

önemini korumaktadır. Yeniliklerle dolu otomotiv sektöründe her geçen zamanla

gelişen motor teknolojileri özellikle yakıt sarfiyatını azaltmaya yöneliktir. Böylece

müşterilerin beklentilerini karşılamayı ve Dünya’da tükenme noktasına gelen petrol

yakıtlarını idareli kullanmayı hedeflerler. Bunun yanı sıra daha hafif, daha dayanıklı

ve daha iyi güç sağlayacak özellikte motorların tasarımları için bir uğraş

verilmektedir. Bu şartlar göz önünde alınarak başta Avrupa’da olmak üzere bir çok

otomotiv fabrikaları üretimlerini ve AR-GE çalışmalarını sürdürmektedirler. Bir

otomobilin üretiminde en zor iş motorun üretilmesidir. Bu nedenle bazı önemli

otomotiv şirketleri ürettikleri araçların motorlarını başka şirketlere yaptırmaktadırlar

Bir motorun tasarımından üretilmesine kadar bir çok teorik bilgi kullanılarak

defalarca deneyler ve hesaplamalar yapılır. Bunun sonucunda ortaya çıkan

prototiplerde de sorunlar çıkabilir. Yeniden motor tasarımına geri dönmek zorunda

kalınabilir. Motor tasarımı, üretilecek bir aracın özelliklerini ve müşteri beklentilerini

belirlemek açısından çok önemlidir.

Gelişmiş ülkeler kendi otomobillerini üretirken Türkiye’de ise otomotiv

sektörü çok önemli olmasına rağmen tamamen yerli üretimi otomobil yoktur.

Dünya’daki önemli otomotiv şirketlerinin sorunu daha az yakıt tüketen, daha güçlü

motor üretmek iken bizim daha motor üretme aşamasında bile olmamamız otomotiv

sektörü gibi çok önemli bir sektörde çok geride olduğumuzu göstermektedir.

Türkiye’nin otomotiv sektöründe etkili olması için işçi ülke konumundan üretken

ülke konumuna geçmesi gerekmektedir. Bunun da tek yolu tamamen yerli bir

otomobilin üretilmesidir. Böylece ülkemize ve milletimize sağlanan ekonomik katkı

Türkiye’yi güçlü bir devlet yapma yolunda götürür. Biz de bu düşüncelerden yola

çıkarak elimizde olan teorik bilgileri ve deney sonuçlarını kullanarak bir motor

tasarımını yapmayı amaçladık ve elimizdeki imkanların az olmasına rağmen neler

yapabileceğimizi göstermek istedik.

ii

İÇİNDEKİLER

ÖZET.............................................................................................................................i

ÖNSÖZ.........................................................................................................................ii

İÇİNDEKİLER............................................................................................................iii

1.GİRİŞ.........................................................................................................................1

1.1. İÇTEN YANMALI MOTORUN TARİHÇESİ.................................................1

1.2. BENZİNLİ MOTORUN ÇALIŞMASI.............................................................3

1.2.1. BENZİNLİ MOTORUN PARÇALARI......................................................4

1.2.1.1.Piston....................................................................................................4

1.2.1.2. Biyel Kolu............................................................................................5

1.2.1.3. Krank Mili...........................................................................................6

1.2.1.4. Kam Mili..............................................................................................7

1.2.1.5. Motor Bloğu.........................................................................................9

1.2.1.6. Segmanlar..........................................................................................10

1.2.1.7. Silindir Kapağı...................................................................................10

1.2.1.8. Supaplar.............................................................................................11

1.2.1.9. Buji....................................................................................................12

1.2.1.10. Enjektör............................................................................................13

1.2.1.11. Manifoldlar......................................................................................14

1.2.1.12. Karter...............................................................................................15

2. MOTOR TEMEL BOYUTLARININ HESAPLANMASI....................................16

2.1. Piston Hızı........................................................................................................16

2.2. İndike Güç........................................................................................................17

2.3. İndike Ortalama Basınç....................................................................................17

2.4. Efektif Güç.......................................................................................................17

2.5. Sürtünme Gücü................................................................................................17

2.6. Litre Gücü........................................................................................................17

2.7. İyilik Derecesi..................................................................................................17

2.8. Teorik Termik Verim (k=1,4)..........................................................................18

2.9. Mekanik Verim................................................................................................18

2.10. Efektif Verim.................................................................................................18

iii

2.11. Özgül Yakıt Tüketimi....................................................................................18

3. TERMODİNAMİK HESAPLAMALAR...............................................................19

4. SİLİNDİR KAPAĞI ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.....................................20

4.1. Silindir Kalınlığının Belirlenmesi....................................................................20

4.2. Silindir Kapak Kalınlığı...................................................................................20

4.3. Silindir Kapak Cıvataları.................................................................................21

5. PİSTON ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.........................................................21

6. PİSTON PİMİ ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ...............................................23

6.1. Piston Pimi Malzemesi.....................................................................................24

6.2. Piston Pimi Ölçüleri.........................................................................................25

6.3. Eğilme Kontrolü...............................................................................................25

6.4. Ovallik Kontrolü..............................................................................................27

7. SEKMAN ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ......................................................27

7.1. Malzeme Seçimi...............................................................................................27

7.2. Segman Ölçüleri...............................................................................................29

8. BİYEL BOYUTLARININ BELİRLENMESİ......................................................29

8.1. Biyelin Küçük Tarafı.......................................................................................31

8.2. Biyelin Büyük Tarafı.......................................................................................31

9. KRANK MİLİ BAĞLANTILARININ BELİRLENMESİ.....................................32

10. EMME VE EGZOZ SUPAP ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.......................34

10.1. Emme Supabı.................................................................................................34

10.2. Egzoz Supabı..................................................................................................35

11. KAM BOYUTLARININ BELİRLENMESİ........................................................36

12.SONUÇ..................................................................................................................39

13.KAYNAKLAR......................................................................................................40

iv

1.GİRİŞ

İçten yanmalı motorun ortaya çıkışı, daha önce buhar makinesinin geliştirilmiş

olmasına dayanarak gerçekleşmiştir. Her iki motor da, yakıttan elde edilen enerjiyi

ısıya dönüştürüp, bu ısıyı istenilen işi görmede kullanırlar. Ancak, buhar makinesi

dıştan yanmalı bir makinedir. Çünkü yakıt, pistonu içeren silindirde değil, makinenin

başka bir bölümünde yanar. Buhar makinesinde odun, kömür ve petrol ürünleri gibi,

yanabilen herhangi bir yakıt türü kullanılabilir. Çıkan enerji, bir sıvıyı (genellikle su)

ısıtır. Sıcak su buharı, kısıtlı bir hacim içinde (silindirde) genleşerek pistonu iter.

İçten yanmalı motorda ise yakıt, yanma odasında (silindirin üst bölümü) yanar.

Yanma, ansızın gerçekleştiğinden, bir patlama oluşturur. Piston patlamayla itilir.

Pistondan başlayıp krank mili ve volana iletilen hareket enerjisi taşıtın iş

yapabilmesini sağlar.

Otomobil motorlarında, her çevrimin sonunda yanmış gazlar çevrimden dışarı

atılarak yerine taze hava-yakıt karışımı çevrime sokulur. Termodinamikte Açık

Çevrim olarak tanımlanan bu durum, motorlarda meydana gelen kimyasal enerjinin

temelini oluşturur. Motor yakıtının türüne göre de termodinamik çevrimlerden uygun

olanı kullanılarak içten yanmalı motorların tasarımı için gerekli olan hesaplamalar

yapılır.(Örnek: Benzinli motor tasarımı hesapları için Otto Çevrimi kullanılır)

Bu çalışmada gücü 76 kw, sıkıştırma oranı ε = 10,5 olan dört silindirli dört

zamanlı su soğutmalı bir benzinli motorun tasarımı için gerekli olan hesaplamaları

incelenmiştir.

1.1. İÇTEN YANMALI MOTORUN TARİHÇESİ

XVIII. ve XIX. yüzyıllarda buhar makinesinde gerçekleştirilen gelişmelerin

yanı sıra, mühendislik ve metalürji alanındaki ilerlemeler de, ilk başarılı içten

yanmalı motorların yapılmasını olanaklı kıldı.XVIII. yüzyılda James WATT, buhar

makinelerinde pistonun enerji sızdırmasını Önleme amacıyla conta ve segmanlar

geliştirdi. Fransız fizikçisi Sadi CARNOT, 1824'te ısı alışverişi biliminin

(TERMODİNAMİK) temelini oluşturan kuramları yayınladı. 1800 yılında İngiliz

mühendis Henry Maudslay, makinelerin duyarlı parçalarını üretecek kapasitede torna

1

tezgâhları yaptı. 1850'lerde, petrolün damıtılmasıyla, daha hafif ve verimli yakıtlar

elde edildi.

1860'ta Fransız mühendis J.J.E. Lenoir, yakıt olarak aydınlatma gazı (bir tür

havagazı) kullanan, yeni ve başarılı bir makine geliştirdi. Bu, gerçekte buhar

makinesinin değişik bir türüydü. 1867de de Otto ve Langen, yalnızca bir yönde

dönüp, ters yönde güç ileten bilya kilitli kavrama biçimli bir debriyaj içeren ve dişli

ile kollar yardımıyla hareketli pistondan aldığı gücü şafta ileten bir makine yaptılar.

1862'de Alphonse Beau de Rochas, günümüzün otomobillerinde de kullanılan dört

zamanlı motora ilişkin kuramı yayınladı. De Rochas'nın ileri sürdüğü kuram,

karışımın sıcaklığının yükselmesini sağlayan sıkıştırma sürecini kapsıyordu. De

Rochas, dört zamanlı motorun, egzoz gazlarının atılıp, karışımın yanma odasına

girmesi açısından iki zamanlı motordan daha verimli olduğunu da belirtmişti.

İki zamanlı motorda, yakıtın yanma odasına alınması, yanması ve dışarı

atılması, pistonun her gidiş gelişinde (yani krank milinin her dönüşünde) gerçekleşir.

Dört zamanlı motordaysa, bu işlem için pistonun iki kez gidip gelmesi (yani, krank

milinin iki dönüş yapması) gerekir. İki zamanlı motor krank miline, dört zamanlı

motorun iki katı kadar güç aktarır; ama başka etmenler eşit olduğu zaman, dört

zamanlı motor, gaz alıp boşaltma yönünden çok daha etkilidir. İki zamanlı motorun

bir başka sakıncalı yanı da, yanmayan yakıtın, yanmış gazlarla birlikte dışarı atılması

yüzünden, ekonomik olmamasıdır.1876 yılında Otto ve Langen, «sessiz» Otto

motorunu yapmaya başladılar (bu motor eskisine oranla daha sessizdi). Yakıt

karışımını yakmadan önce sıkıştıran bu dört zamanlı model,ilk modern içten yanmalı

motordu.

Dört zamanlı motor: Dört zamanlı motor şu biçimde çalışır: Pistonun ilk aşağı

doğru hareketinde, emme supabı açılır ve yakıt karışımı, yanma odasına dolar. Bunu

izleyen yukarı harekette, bütün supaplar kapanır ve yakıt karışımı sıkışır. İkinci aşağı

doğru hareket başlamadan hemen önce, yanma işlemi gerçekleşir. bujinin

oluşturduğu bir kıvılcım, yakıt karışmamı ateşler ve genleşen gazlar, pistonu aşağı

iter. İkinci yukarı hareketteyse, egzoz supapları açılır ve yanmış gazlar dışarı atılır.

Bu yüzden «dört zamanlı» (emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz)diye adlandırılır.

Yakıt karışımı, yakıt ile havanın uygun oranda karışmasını sağlayacak biçimde,

karbüratör tarafından hazırlanır. Yakıt olarak genellikle benzin kullanılır; ama

2

gazyağından (kerosen), uçak yakıtına kadar her türlü yakıtla çalışacak içten yanmalı

motorlar yapılabilir. Karbüratörün iyi ayarlanması gerekir: Karışım yetersiz olursa

(yeterli oranda yakıt içermezse) motor iyi çalışmaz; karışım çok zengin olursa,

bujilerde, supaplarda ve yanma odasının iç yüzünde karbon birikerek, aşırı yakıt

tüketimine ve motorun veriminin düşmesine neden olur.

İki zamanlı motor: İki zamanlı motorun, yukarda sözü edilen bütün işlemleri

bir iniş çıkış hareketi içine sığdırması gerekir. Yakıtın alınıp atılması yetersiz ve

etkisiz olduğundan, uygun karışımı sağlamak da çok güçtür. Günümüzde de bazı

motosikletlerde, küçük otomobillerde ve çimen biçme makinelerinde küçük iki

zamanlı motorlar kullanılır. Ama bunlar yakıta karıştırılan yağ nedeniyle hava

kirlenmesine yol açarlar. İki zamanlı motorların karışımı alıp atmalarından doğan

sakıncaları gidermenin bir yolu, motora, karşıt yönlerde hareket eden ve aynı yanma

odasını paylaşan pistonlar yerleştirmektir. Henry Ford, 1896 yılında yaptığı ilk

otomobilde bu sistemi kullanmıştı. Sistemin önemli bir sakıncası, her pistonun z ti bir

krank milini döndürmesi ve bu iki krank milinin hareketlerinin, dişlilerden oluşan bir

düzenekle birleştirilmesidir. İki zamanlı motorun egzoz sistemini geliştirmenin bir

başka yolu da, egzoz gazlarının enerjisiyle çalışan bir süperşarjör olan turboşarjörü,

Silindirlere hava "basmada pompa gibi kullanmaktır. Turboşarjör, alışılmış

karbüratör yerine, yakıt püskürtme sistemine bağlanır. Modern dizel motorunda,

emme zamanında yalnızca hava emilir. Sıkıştırma oranı, 12 25 arasındadır (benzin

motorlarında bu oran, 610 arasındadır). Böylece, havanın sıcaklığı 550°C'ın üstüne

çıkar. Yakıt bu anda püskürtülür ve bujiye gerek kalmadan hemen ateşlenir. Hem iki,

hem de dört zamanlı dizel motorları (iki türde de türboşarjör kullanılabilir) vardır;

ama taşıt araçlarına takılan dizellerin çoğu, dört zamanlıdır. [1,2]

1.2. BENZİNLİ MOTORUN ÇALIŞMASI

Hava ve benzin karışımı pistonun A.Ö.N. ya hareketiyle silindir içine emilir ve

pistonun Ü.Ö.N. ya hareketiyle sıkışır. Hava yakıt karışımı bujinin kıvılcımı ile

patlatıldığı zaman, silindir içinde çok sıcak ve yüksek basınçlı yanmış gaz meydana

gelir. Bu yüksek basınçlı gaz, silindir içinde ölü noktalar arasında serbestçe hareket

edebilen pistonu hızla A.Ö.N ya iter. Pistonun ölü noktalar arasındaki bu hareketi,

3

piston kolu ve krank mili tarafından dönme hareketine çevrilir. Yanmış gaz periyodik

olarak atılmalı ve taze hava yakıt karışımı silindire emilmelidir. Buda pistonun

silindir içinde ölü noktalar arasında yaptığı hareketle ve supapların zamanında açılıp

kapanmasıyla sağlanır. Yani içerdeki yanmış gaz pistonun A.Ö.N dan Ü.ÖN ya

hareketiyle açılan egzoz supap’ından dışarıya atılır. Bütün bu olayların

gerçekleşmesi motor çevrimi dediğimiz dört zamanın sırasıyla oluşmasıyla mümkün

olmaktadır. O halde motorun çalışma prensibi aynı zamanda dört zaman prensibidir.

[3]

1.2.1. BENZİNLİ MOTORUN PARÇALARI

1.2.1.1.Piston

Bir otomobil motorunda yakıt-hava karışımı silindir içinde ateşlendiğinde

genişleyen gazlar pistonu aşağıya iterek piston koluna (biyel) bağlı olan krank milini

döndürür. Yanma enerjisinin mekanik enerjiye çevrilmesini sağlar. Bir buhar

makinesinde, yüksek basınçlı buhar silindirin bir ucundan girerek pistonu iter. Bu

ilerleme hareketi pistona bağlı krank-biyel mekanizması yardımıyla dönme

hareketine çevrilir. Bir pompada piston elle veya bir makine ile hareket ettirilerek su

veya sıvıların hareket ettirilmesinde veya yükseğe basılmasında kullanılır. Bir

kompresörde makine veya motor pistonu çalıştırarak silindir içindeki hava veya diğer

gazların daha yüksek bir basınçta sıkıştırılmasını sağlar.Piston, yapı itibariyle gövde,

sızdırmazlığı sağlayan segmanlar ve biyel ile bağlantıyı sağlayan mafsaldan meydana

gelir.(Şekil 1.)

Şekil 1. Piston

4

Gövde ve segmanlar, patlamalı motorlarda yüksek sıcaklıklara dayanması için

alaşımlı çelikten yapılır. Segmanlar makine ve akışkanın cinsine ve sıcaklığına göre

kenevir, keçe, dökme demir, çelik, bronz, kösele ve kauçuktan yapılabilir. Hidrolik

cihazlarda sızdırmazlığı sağlamak için kauçuk ve köseleden yapılan segmanlar

kullanılır. Pistonlarda en önemli problem bunların gövde ve segmanlarının

aşınmasıyla sızdırmazlıklarını kaybetmeleridir. Bu sebeple bilhassa yüksek basınçta

çalışan motor pistonlarının silindirine sürtünen yüzeyleri iyice işlenip parlatılarak ısıl

işlemle sertleştirilir.Pistonlar motor bloğu içerisinde ya blok içinde ya da blok

içerisindeki silindir gömleği içinde bulunurlar. Motor çalışırken sıcaklığın

yükselmesinden dolayı pistonda mekanik aşınmalar meydana gelmektedir. Bu

aşınmaların bertaraf edilmesi için pistona oval bir form verilmiştir. Bu oval form

pistondan pistona değişmektedir. Oval form piston pim deliklerinin bulunduğu

hizada bir kaç mikron kadar daha küçük değerdedir.Bu oval form aşınmaları

minimuma indirerek motorun ömrünü yükseltir. Oval formu vermek için çok hassas

CNC tezgahlar kullanılır. Pistonların kafa diye tabir edilen yakıtın püskürtüldüğü

yerde sıcaklık etek diye tabir edilen krank miline yakın tarafa göre daha sıcaktır ve

bu farkın motor çalışırken performansı etkilememesi için, üretimde pistonun kafa

tarafı etek tarafına göre daha küçük çapta işlenir. [4]

1.2.1.2. Biyel Kolu

İçten yanmalı motorlarda pistonlarda patlamanın oluşmasıyla doğrusal

hareketin krank miline dairesel hareket olarak aktarılmasını sağlayan makine

elemanıdır.(Şekil 2.)

Şekil 2. Biyel Kolu

5

Biyel pistonlara perno ile mafsallanır, pim ile emniyet pernonun iki yanından

sağlanır. Krank mili ile arasına motor rulmanı denilen basit yapıda kayganlaştırıcı

özelliğe sahip çeşitli kaplama

teknikleriyle üretilmiş monte edilerek yapılır. [5]

1.2.1.3. Krank Mili

Krank mili, eksantirik bir mildir ve pistonların yaptığı doğrusal hareketi

dairesel harekete çevirir.(Şekil 3.)

Şekil 3. Krank Mili

Krank mili genellikle dövme yöntemi ile üretilir ve biyel kolunun çalışacağı

bölgeleri talaşlı imalatla hassas bir şekilde işlenir. Krank mili malzemesi düşük

alaşımlı çelikdir.Döküm yoluyla üretilen krank mili Küresel garafitli dökme

demirlede üretilir.Malzemenin özellikleri aşınmaya,ergimeye ve burulmaya karşı

dayanımlı olmalıdır. Krank miline yataklık eden kaymalı yataklar (krank mili yatağı)

ise mikrokaynamaları engellemek için pirinçten yapılır.

Krank milinin yağlaması ise biyel kollarının karterdeki yağa çarpıp onu

sıçratması sonucu yapılır. [4]

6

1.2.1.4. Kam Mili

Kam mili supapları dört zaman çevrimine göre, zamanında açan, piston kursu

boyunca açık tutan ve yaylar yardımıyla kapatan, setli bir mildir.(Şekil 4.)

Şekil 4. Kam Mili

Kam mili bu esas görevinden başka, üzerinde bulunan bir helis dişli

yardımıyla distribütör ve yağ pompasını çalıştırır. Ayrıca bir özel kam vasıtasıyla da,

benzin otomatiğini çalıştırır.

Genellikle L ve I tipi motorlarda kam mili üst karterdeki kam mili

yataklarına, krank miline paralel olarak takılır. Bazı I tipi motorlarda kam milleri,

silindir kapağı üzerinde bulunan, yataklar üzerine yerleştirilir ki, bu motorlara üstten

kam milli motorlar denir.

T tipi motorlarda ise, üst karterin iki tarafına yerleştirilen, çift kam mili

vardır. Bunlardan birisi egzoz supaplarına, diğeri ise emme supaplarına hareket verir.

V tipi motorlarda kam mili V ’nin ortasına ve krank miline paralel olarak

yerleştirilir.

Kam mili yatakları sırt kısmı çelik, yatak yüzü yumuşak ince metalden

yapılmış boru tipi yataklardır. Yatakların yuvasına hafif sıkı geçerek dönmesini

önlemek için bir tarafından kesilerek, uçlar çok hafif ayrılmıştır. Yerine özel

7

malafalarla takılan yatakta, bu kesik uç yaylanıp kapanarak yatağın yuvasına sıkı

oturmasını sağlar.

Kam milleri, krank mili ile birlikte motorda dört zamanı düzenler. Kam mili

hareketini, krank milinden, helis dişli veya zincirle alır. Bu elamanlara zaman

dişlileri yada zaman zinciri denir. Dört zamanda krank mili, iki defa (720 derece)

dönünce, kam mili bir defa(360) döner. Bu nedenle, kam mili dişlisindeki diş sayısı,

krank mili dişlisindeki diş sayısının iki katıdır.

Dört zamanın düzenli bir şekilde olabilmesi için, zaman dişlilerine ve zincir

dişlilerine, zaman ayar işaretleri vurulmuştur. Motor toplanırken bu işaretler mutlaka

karşı karşıya getirilerek takılır.

Üstten kam milli motorlarda krank milinden, kam miline hareket iletmek

için, neopramdan yapılmış uzun hareket iletme kayışları kullanılır. Üstten kam milli

motorlarda, kam mili veya silindir kapağı sökülürken, motorun zaman ayarının

bozulmaması için, özel önlemlerle zincirin gergin tutulması gerekir.

Kam milleri yüksek kaliteli çelik alaşımlardan dövülerek veya dökülerek tek

parça halinde yapılır. Malzeme sertleştirilmeden, kam mili muyluları ve kamlar özel

tornalarda işlenerek, kabaca ölçüsüne getirilir. Bu işlemden sonra, kam mili ısı

işlemlerine tabi tutularak, muylu ve kam yüzeyleri sertleştirilir. Bundan sonra, özel

kam mili taşlama tezgahlarında, muylu ve kam yüzeyleri, hassas olarak taşlanıp

standart ölçüsüne getirilir.

Kam millerinde ekseriya, dört kam mili muylusu vardır.bunlardan arka muylu,

kamlardan küçük yapılabildiği halde, diğer üç muylu kademeli olarak, hepside

kamlardan daha büyük yapılır. Böylece kam milleri üst karterdeki yataklarına

kolayca takılıp sökülebilir.

Genellikle kam millerinde, her silindir için, bir emme ve bir de egzoz kamı

vardır. Bazı motorlarda, bir emme, bir egzoz kamı karşılıklı iki silindirin supaplarına

hareket vermektedir.

8

Bir kamın kısımlarını inceleyecek olursak; bir kam çıkıntısı, bunun 180 derece

karşısı ökçe ve mille kamların, birleştiği kısımlarda da, kam sessizleştirme sahaları

vardır. Doldurulmuş bu kısımlar, itici ve supabın sessizce temas ederek yavaş

açılmasını ve yavaş yavaş kapanmasını sağlar. Aksi taktirde, supap çabuk açılıp,

kapanacak olursa, hem supaplar ses yapar ve hem de parçalar çabuk aşınır.[4]

1.2.1.5. Motor Bloğu

Silindir bloğu diğer adıyla motor bloğu, pistonlara ve krank miline yataklık

eder.(Şekil 5.)

Şekil 5. Motor Bloğu

Radyatörden gelen suyun motorumuzun kanallarında dolaştığı ve soğutmaya

çalıştığı yer tam olarak burasıdır.Üst kısmında silindir kapağı altında ise karter

bulunur. [5]

9

1.2.1.6. Segmanlar

Şekil 6. Segmanlar

Görevleri:

1-     Silindir cidarlarına belirli bir basınç yaparak, pistonla sızdırmazlık temin

edip, zamanların oluşmasını sağlar.

2-     Segmanlar silindir içinde fazla yağı sıyırarak, pistonla silindir arasında yağ

filmi oluşmasını temin eder ve hem silindirin yağlanmasını sağlar, hem de

motorun yağ yakmasını önler.

3-     Piston başındaki yüksek ısıyı, silindir cidarına oradan da soğutma suyuna

ileterek pistonların soğumasına yardımcı olur.

1.2.1.7. Silindir Kapağı

Silindir kapağı, Motor bloğunu arasına silindir kapak contası konularak üstten

kapatacak şekilde imal edilen motor parçasıdır.(Şekil 7.)

10

Şekil 7. Silindir Kapağı

Silindir kapağı üzerinde emme manifoldu , egzoz manifoldu ve bujiler bulunur.

Supap sistemine de yataklık etmektedir. Otomobil motorlarında genelde tüm bloğu

kaplayan bir tane silindir kapağı bulunmaktadır. Büyük motorlarda ise her silindirin

kendi silindir kapağı vardır.[4]

1.2.1.8. Supaplar

Dört zamanlı içten yanmalı benzin motorlarında, emme zamanında, açılan bir

delikten hava yakıt karışımı silindire dolar. Aynı şekilde egzoz zamanında , ikinci bir

delikten yanmış gazlar dışarı atılır. Bu deliklere supap portları denir.

Şekil 8. Emme Supapı

Silindire açılan bu delikleri, açıp kapayan ve belli bir süre açık tutan, motor

elemanlarına da supap denir. Her silinde pistonun durumuna göre supapları açıp

kapayan, supap mekanizması vardır.

11

Şekil 9. Egzoz Supapı

Genellikle dört zamanlı otomobil motorlarında, emme supapları (Şekil 8.),

emme zamanında, karbüratörde hazırlanan, hava yakıt karışımları silindirlere alır,

egzoz supapları da ( Şekil 9.) yanmış egzoz gazlarını dışarı atar. [5]

1.2.1.9. Buji

Bujiler birçok çeşitte ve değişik tip motorlarda kullanılmak üzere farklı boyut

ve özelliklerde üretilir. Genellikle 4 bölümden oluşurlar.(Şekil.10)[5]

Şekil 10. Bujinin Bölümleri

Buji, içten yanmalı motorlarda yakıt-hava karışımını ateşleyen makine

parçasıdır. (Şekil.11) Bujiler yüksek gerilimli elektriği iki elektrot arasından atlatarak

12

kıvılcım oluştururlar. Silindir içinde basınç altında yanma noktasına yaklaşmış yakıt

bu kıvılcım sayesinde ateşlenir. motorun "yanma zamanı" böylece gerçekleşmiş olur.

Şekil 11. Buji

1.2.1.10. Enjektör

Yakıtın zerrecikler halinde, hava ile karışmak üzere manifolda püskürten

parçadır.(Şekil.12) Enjektörler selenoid tarafından çalıştırılan iğneli bir supaba

sahiptir. Akım olmadığı zaman iğne, helis bir yay tarafından kapalı tutulur. Solenoid

sargısı enjektör gövdesinin arka kısmında yer almaktadır. kontrol ünitesinden gelen

elektrik akımları enjektör sargısından geçerek manyetik bir akım meydana

getirmektedir. Akım gelince iğne 0,1 mm kadar kalkar ve yakıt püskürtülür. İğnenin

ucu yakıtın iyice tozlaşmasını sağlamak için özel bir şekilde yapılmıştır.

Şekil 12. Enjektör

13

Supabın açık durumda geri çekilme mesafesi 0,15 mm’dir ve tepki zamanı 1

milisaniye civarındadır. Püskürtülen yakıtın miktarı enjektörün açık kalma süresine

bağlıdır. Enjektörün tam olarak açık kalma süresi veya püskürtme aralığı motor devri

ve yükü, motor ısısı, emilen havanın ısısı ve atmosferik basınç gibi faktörlere

dayanmaktadır. Bu süre 1,5-10 milisaniye arasında değişmektedir.[5]

1.2.1.11. Manifoldlar

Manifoldlar içten yanmalı motorlarda taze hava/yakıt karışımını silindirlere

alınmasında ve yanmış gazların dışarı atılmasında yol teşkil ederler. Emme

manifoldları taze karışıma direnç göstermemeli ve karışımı silindirlere homojen bir

şekilde dağıtmalıdır. Egzoz manifoldları (Şekil13.) ise motordan çıkan yanmış

gazlara direnç oluşturmayacak yüzeylere sahip olmalı ve aynı zamanda yanmış

gazların beraberinde getirdiği ısıya da dayanabilmelidirler.

Şekil 13. Egzoz ManifolduTüm bunların yanı sıra her iki manifold da yeterince hafif olmalıdırlar.

Malzemeleri ve Yapıları

Emme manifoldları otomobil motorlarında genellikle alüminyum alaşımından

üretilirler.(Şekil. 14) Bunun nedeni düşük ağırlık ve iyi ısı iletimidir.

14

Şekil 14. Emme Manifoldu

Emme manifoldları, özellikle günümüzün değişen uzunluğa sahip

manifoldları, ağır parçalardır. Dökme demir yerine aliminyum alaşımı kullanmak

yeni bir teknojidir, bazı araç üreticileri şimdi naylon66 ‘dan yapılmış termoplastik

manifoldlara veya diğer ısı direnci güçlendirilmiş plastiklere yöneldiler. Bu

malzemeler, araç üreticilerinin hayallerine yakın ucuzlukta, hafiflikte ve kolay akışa

sahiptir. [4]

1.2.1.12. Karter

Karter, içten yanmalı motorlarda motorun alt kısmında bulunan yağ tankıdır.

Krank milini dışarıdan gelebilecek darbelere karşı korur.(Şekil15.) Yağa depoluk

eder soğumasını sağlar. Boğazlı ve boğazsız olup 2 çeşittir.[5]

Şekil 15. Karter

15

2. MOTOR TEMEL BOYUTLARININ HESAPLANMASI

Gücü 76 kw, sıkıştırma oranı ε = 10,5. Dört silindirli dört zamanlı su soğutmalı

benzinli motorun tasarlanması.

ηp = ( benzin motoru için 0,4 … 0,7 ) → 0,7 kabul edilirse

ηv = 0,83 ( hacimsel verim) → 0,83

ηt = 0,6 ( termik verim)

ηm = ( benzin motoru için 0,8)

Hmix= → Hmix=3931,4188 kj/m3

Pme=0,7x0,83x0,6x0,8x3931,4188x0,9=993,788kPa =9,93bar

Pe=

X:strok/çap oranı

H:piston stroku

D:silindir çapı

X=0,973 alınırsa Not: Benzinli motorlarda 0,6-1,3 arasında seçilir.

D= 8,05cm

X= cm

2.1. Piston Hızı

cm=

16

2.2. İndike Güç

2.3. İndike Ortalama Basınç

2.4. Efektif Güç

=

2.5. Sürtünme Gücü

= 95 - 76

2.6. Litre Gücü

2.7. İyilik Derecesi

2.8. Teorik Termik Verim (k=1,4)

17

2.9. Mekanik Verim

2.10. Efektif Verim

Benzinli Araçlarda 0,4 – 0,7

2.11. Özgül Yakıt Tüketimi

18

3. TERMODİNAMİK HESAPLAMALAR

Şekil 16. Otto Çverimi P-V ve T-S Diyagramları

=

=

=

19

[6]

4. SİLİNDİR KAPAĞI ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ

4.1. Silindir Kalınlığının Belirlenmesi

Silindir alüminyum alaşımdan yekpare olarak gömleksiz imal edilecektir.

Silindirlerde kullanılacak alüminyum [3]

4.2. Silindir Kapak Kalınlığı

Silindir kapakları %92,5 Al, %4 Cu, %2 Ni, %1,5 Mg olan alüminyumun

alaşımdan imal edilecektir. Silindir kapağında kullanılacak alüminyumun kopma

dayanımı 90……120 arasındadır.[3]

(Kapak alüminyum olduğu için)

4.3. Silindir Kapak Cıvataları

20

Silindir cıvataları krom nikeli çelikten imal edilecektir. Çelik malzeme için

, [3]

bulunur

M12 cıvata kullanılır.

5. PİSTON ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ

Piston %91 Al, %4 Cu, %2 Ni, %1,5 Mg, %0,9 Fe, %0,5 Si, diğer katkılar

%0,1 den oluşan alüminyum dan imal edilecektir. Bu motorda kullanılacak olan

pistonda ototermik piston dikkate alınarak ve pistonda 2 kompresyon 1 yağ sekmen

kullanılacaktır. [3]

(0,025….0,05)

(0,075…..0,1)

A = Silindir tepesi

= Piston tepesine etki eden güç

(0,0015……0,0045)

21

Şekil 17. Piston Boyutları

Pistonun tepesinde, oluşan gerilmelerden en fazlası, eğilme gerilmesidir. Bu

gerilme, iş zamanında yani yanma sonu basıncının en yüksek olduğu esnada piston

tepe alanının ortasına etki eden kuvvet ile biyelden piston pimi aracılığı ile piston

çevresinden yukarı yönde tesir eden kuvvet arasında meydana gelir.

Piston malzemesi olarak silisyum katkılı alüminyum malzeme kullandım. Bu

malzemeyi hafif olduğu ve ısı iletimi yüksek olduğu için seçtim. Hafif olduğu için

atalet kuvvetlerini yenerek ölü noktaları daha kolay aşacak ve motor daha dengeli

çalışacaktır. Bu durum, max yanma sonu basıncının meydana gelindiği zaman max

momentin oluştuğu anda gerçekleşir. Bir cevrimde maksimum dolgunun alındığı

zamandır.[3]

Piston boyu (L) (0,8……1,39) x D =1,01x80,35 =81,61 mm

Kompresyon (Üst kısım) yüksekliği (Lc)(0,45……0,75) x D = 0,63x80,35 = 52,286

mm

Piston tepesinin kalınlığı ( )(0,05……0,1) x D = 0,08 x 80,35=7,23 mm

22

Piston tepesinin radyan kalınlığı(0,05……0,1) x D = 0,068 x 80,35=5,63 mm

Biyel açıklığı ( ) (0,3……0,5) x D = 0,39 x 80,35 = 32,176 mm

Pim yatağının iç çapı ( )(0,22……0,28) x D = 0,25 x 80,35 =20,67 mm

Pim yatağının dış çapı( )(0,2……0,5) x D = 0,29,30 x 80,35 = 24,132 mm

Piston etek yüksekliği ( )(0,6……0,8) x D = 0,68 x 80,35 = 56,308 mm

Alev bölgesi yüksekliği ( )(0,06……0,12) x D = 0,102 x 80,35 = 8,44 mm

1. ve 2. sekmanler arası ( )(0,035……0,065) x D = 0,05 x 80,35 = 4,58 mm

2. ve 3. sekmanler arası ( )(0,035……0,065) x D = 0,04 x 80,35 = 3,78 mm

Kompresyon sekman sayısı ( ) = 2

Piston yağ deliği sayısı = 10

Piston kütlesi ( ) =

Sekman ile oyuk arasındaki radyal aralık ( )(0,9……1,1) = ,1

Sekman Radyel Kalınlığı (trr) (0,040-0,045) = trr=0,041xD = 0,041x80,35=3,29

Piston Tepesi İç Çapı(Di) =D-2(

6. PİSTON PİMİ ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ

Krom nikelli çeliklerin kopma dayanımları 600…700 N/ arasında.

Malzeme seçimi: Piston pimleri çalışma şartları nedeni ile eğilme ve burulma

kuvvetlerine maruz kalırlar. Fakat parçada en etkili gerilme eğilme gerilmesidir. Bu

nedenle parçamızın yapım malzemesinin seçimini yaparken eğilme mukavemeti göz

önünde bulundurulacaktır.

Piston pimi iki farklı bağlantı noktasına ve dolayısıyla farklı kuvvetlere maruz

kalır. Piston ile olan bağlantısının üst yarısında, en fazla momentin elde edildiği

sırada basma gerilmesine; bağlantının alt yarısında ise azami gücü geçen motor

devirlerinde ve piston ataletinden dolayı çekme gerilmesine maruz kalır. Piston pimi

ile biyel bağlantısının üst yarısında azami gücü geçen motor devirlerinde en fazla

çekme gerilmesine; alt yarısında da aynı kuvvetin etkisi sebebiyle basma gerilmesi

maruz kalır.

23

Piston pimi malzemesi olarak çeşitli oranlarda karıştırılmış malzemelerin

seçilmesi mümkündür. Malzeme seçiminde göz önünde bulundurulması gereken,

yanma sonunda piston tarafından aktarılan kuvvete, basma ve çekme kuvvetlerine

karşı koyabilecek kabiliyette olmasıdır.

Tasarımını yaptığımız piston pimi malzemesi için DIN normlarında EC60

Çeliği  olarak adlandırılan piston pimi malzemesi kullanılmıştır. EC60 Çeliğinin

değerleri ve alaşım oranı aşağıda verilmiştir.

6.1. Piston Pimi Malzemesi

EC60 ÇELİĞİ

Malzemenin içinde bulunan maddeler ;

C = Karbon miktarına göre malzemeye sertlik kazandırılır. Fakat belirtilen değerler

aşıldığı taktirde malzemenin kırılganlığı artar. Ayrıca ısı geçirme kabiliyetini ve

özgül ağırlığını azaltır. Malzemede % 0,11~ 0,15 arasında bulunmalıdır.

Mn = Malzemenin çekme mukavemetini ve darbe mukavemetini arttırır. Malzemede

% 0,4~0,6 arasında bulunmalıdır..

Si = Silisyum çeliğin mukavemet ve sertliğini arttırır. Fakat kopma uzaması ile soğuk

şekillendirilebilme özelliğini azaltır. Bu nedenle çelik bileşimindeki oranı % 0,35’i

aşmamalıdır.

Cr= Malzemenin mukavemetini arttırır. Ayrıca demirin karbonu çözebilme

kabiliyetini azaltır. Malzemede % 0,6 ~ 0,8 arasında olmalıdır. Fazla olduğu zaman

malzemenin kopma uzamasını arttırır. [3]

24

Şekil 18. Piston Pimi Boyutları

6.2. Piston Pimi Ölçüleri

do 0,28xD =0,28x80,35 = 22,67 mm

L 1,001xD=1,001x80,35 = 80,44 mm

2c=L/2 = 80,44/4 = 20,11 mm

6.3. Eğilme Kontrolü

Yanma sonu basıncından dolayı piston pimi üzerinde eğilme momenti

meydana gelmektedir. Meydana gelen bu moment malzeme seçiminde göz önünde

bulundurulacaktır.

Bu değerden yola çıkarak malzeme tablosundan çekme dayanımı 71,35kg/cm

olan malzeme kullanıldı.[3]

25

Pim Eğilme Kuvvetinin Hesabı:

Pim İç Çapı:

b= L/2 = 80,44/2 = 40,22

( )

olduğundan motor tasarlanabilir.

6.4. Ovallik Kontrolü

26

Ortalama piston yarı çapı

Pimin uzunlamasına kesitinde düzlemsel atalet momenti. ( )

tablo 1 den 0,025 olarak bulunur.

7. SEKMAN ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ

7.1. Malzeme Seçimi

Malzememiz yüksek dayanımlı gri dökme demirdir. Bu malzeme iyi sürtünme

teşkil ettiği gibi, motorda meydana gelen yüksek sıcaklık ve yüksek basınca karşı

koyarak uzun zaman esnekliklerini kaybetmedikleri için görevlerini daha uzun ve

başarılı bir şekilde yaparlar. Ayrıca içerisine katılan katkı maddeleri sayesinde ısı

iletimi de çok iyidir. 

Segmanlar, emme zamanında, pistondaki yuvalarında üst yüzeye yapışırlarken,

sıkıştırma zamanında alt yüzeye yapışırlar. İş zamanında, pistonun AÖN’ ye iniş

hızına göre değişmekle birlikte bazen yüzebilirken bazen alt yüzeye bazen de üst

yüzeye yapışabilirler. Egzoz zamanında ise yine alt yüzeye yapışırlar. Burada alttan

gelen yağın segman üzerindeki etkisi de vardır. Yağ bir yandan sızdırmazlık

yaparken diğer yandan da segmanın alt ve üst yüzeylere çarpmasını geciktirir. Yağın

segman yuvasından aşağı ya da yukarı geçiş hareketleri segmanın köşelere sert

darbelerini sönümleyici etkisi vardır. Bu durum yağlamanın segman ömrü açısından

önemini arz ediyor.

27

C   :   %  2.80 – 3.30      

Si  :   %  1.40 – 2.00

Mn:   %  0.50 – 0.80

P   :   %  0.15 max.

S   :   %  0.12 max 

Karbon(C): Dayanımı azaltır. Ergime sıcaklığını düşürür. Ancak  sementit yani

Fe3C olarak doğada bulunduğu için malzemenin bünyesinde bulunmaktadır.  Çünkü

dökme demirlerin temel elementlerindendir.

Silisyum(Si): Karbonun serbest halde kalmasını sağlar. Böylece karbon etkisi daha

da azalır. Malzemeye elastiklik özelliği kazandırır.

Mangan(Mn): Dökme demiri sertleştirir. Kükürt ile birleşerek kükürdün kötü

etkisini azaltır.

Fosfor(P): Kükürt miktarının artması kırılganlığı meydana getirir. Demir ile

birleşince Fe3P oluşur ve etkisi azalır. Malzeme eritilirken içine atılmak zorundadır.

Akıcılığı artırır. İstenilmeyen bir elementtir.

Kükürt(S): Yapıya etkisi çok fazladır. Malzemenin aşırı derecede sertleşmesine

neden olur. İşlenmesini azaltır. Malzemede istenilmez.

Yüksek dayanımlı dökme demir imal edilirken geç soğutulduğu için moleküller

arasındaki boşluk azdır. Diğer malzemelere nazaran daha toktur. Bunun için ısı

iletimi iyidir. Segman yüzeyi krom(Cr) ile kaplanır. Bunun nedeni sertliği artırmak,

aşınmayı önlemektir.[3]

: Segmanlarda maksimum eğilme gerilmesi = 2700 kg/cm2

28

Şekil 19. Segman Boyutları

7.2. Segman Ölçüleri

Kompresyon sekmanlarının adedi 2 tanedir.

Sekman eksenel yüksekliği ( ) =(2…4) = 3 kompresyon

Sekman eksenel yüksekliği ( ) =(2…4) = 3 yağ sekmanı

Sekman ağız aralığı = (0,010…0,015) x D=0.01 x 80,35 = 0,9mm

Sekman yuvasında aksiyel boşluk = 0,05 mm

Kompresyon sekman radyal kalınlıgı(trr)(0,040…0,045)xD=0,041x80,35=3,37mm

Yağ sekman radyal kalınlığı(trr) (0,038…0,043)xD=0,039x80,35=3,21 mm

Kompresyon sekman oyukları arasındaki radyal aralık( ) (0,70…0,95)=0,8 mm

Yağ sekman oyukları arasındaki radyal aralık( ) (0,9…1,1) = 1,1 mm

8. BİYEL BOYUTLARININ BELİRLENMESİ

Biyel ani darbe ve burulmaya dayanıklı krom-nikel çelikten pres altında kalıp

içinde dökülerek I şeklinde biyel ayağı pistonda sıkı ve biyel başı iki parçalı olacak

şekilde imal edilecektir.[3]

Krom-nikelli çeliğin kopma dayanımı 350…450 arasındadır.

29

Şekil 20. Biyel Boyutları

biyelin iki merkez noktası arasındaki mesafe

Açısal hız

Piston kütlesi (m4) => 414,9=0,4149kg

Biyel kütlesi (m3) =>m3=m4x1,2 => m3 =497,88gr

F04 => Pistonun ÜÖN da oluşan max atalet kuvveti.

F04 =

FBJ = Piston ve biyelin üst ölü noktada oluşan max atalet kuvveti.

30

8.1. Biyelin Küçük Tarafı

Piston pimi diş çapı => d0 = 22,67mm

Piston pimi ile burç arasındaki yağ boşluğu alınırsa

Piston burcu iç çapı (dp) =>D+2(yağ boşluğu) = 22,67+2x0,05=22,77mm

Burç et kalınlığı (tb) => tb =

Pim burcu dış çapı (dsi) => dsi =dp.(1.1…1,25) =>22,77x1,1,15=> dsi = 26,239 mm

Küçük tarafın dış çapı => dso = dp.(1,25…1,7) => 22,77x1,49 => dso = 33,93 mm

Küçük tarafın genişliği => ws = D.(0,33…0,45) => 80,35x0,33 => ws = 26,54 mm

Küçük tarafın min. Radyal kalınlığı => ts = dp.(0,16…0,27) => 22,77x0,198 => ts =

4,524 mm

Biyel burcunun radyal kalınlığı => tPb = dp.(0,055…0,085) => 22,77x0,059 => tPb =

1,3572mm

Küçük taraftaki kuvvet aralığı => rs= = => rs=12,441 mm

8.2. Biyelin Büyük Tarafı

Krank muyu yatağı çapı => dcj = Dx(0,56..0,75) => dcj =80,35x0,56=> dcj=45,046mm

Kusinet kalınlığı (teb-ince) => teb-ince = dcjx(0,03..0,05) => teb-ince =45,046x0,005=> teb-

ince =2,2523mm

Biyel cıvataları arasındaki mesafe => cb = D.(1.3…1,75)=>cb=80,35x1,3=>cb=

104,572mm

Biyel büyük tarafın genişliği => wb=dcj.(0,45…0,95) = 45,046x0,74 => wb =

33,78mm

Minimum radyal kalınlığı =>0,3x45,046 => 13,51 mm

Biyel ekseni ile cıvata arasındaki mesafe =>rb= mm

Biyel Gövdesinin Pim Eksenine Genişliği (Amin)

amin=(0,5…0,55).dso =33,93x0,5=16,965 mm

Biyel gövdesinin pim eksenine dik genişliği (a).

31

a = (1…1,4). amin = 1,03x16,965 => a = 20,358 mm

Biyel gövdesinin eksenindeki genişliği (b).

b = (0,5…0,6).a =20,358x0,6 => b=12,2148 mm

Biyel kesitinin kalınlığı (ts).

ts=(0,2…0,6) => ts=0,35 mm

9. KRANK MİLİ BAĞLANTILARININ BELİRLENMESİ

Krank mili % 0,40 oranında karbon içeren piyasada orta alaşımlı olarak da

bilinen eğilme, burulma ve ani kuvvetlere karşı dayanımı yüksek krom nikelli

çelikten dökülerek yapılacaktır. Biçimlendirme ve yüzey düzeltme işlemleri bittikten

sonra aşınma, burulma ve eğilmeye karşı dayanımını arttırmak için muylu yüzeyleri

yaklaşık 2 mm derinliğine kadar semetasyon fırınında semente edilerek

sertleştirilecektir.

Kullanılan krom – nikel çeliğin kesme dayanımı 340 … 515 N/mm2 arasındadır.[3]

Şekil 21. Krank Mili Boyutları

32

Biyel muylusu çapı (dcj) => D x (0,55 … 0,68) => 80,35x0,56 => dcj =45,06 mm

Ana muylusu çapı (dmj) => D x (0,6 … 0,7 ) => 80,35x0,7 => dmj =56,308 mm

Biyel muylusu uzunluğu (jcx) => D x (0,25 … 0,40) => 80,35x0,3 => jcx =24,131

mm

Ana muylu uzunluğu (jmj) => D x (0,27 … 0,42) => 80,35x0,4 => jmj =32,176 mm

Krank kolu kalınlığı (wx) => D x (0,15 … 0,30) => 80,35x0,19 => wx =16 mm

Krank kolu genişliği (wy) => D x (0,73) => 80,35x0,73 => wy =58,72 mm

D à Ana muylu ve kol muylusu çapı.

Md à Maximum ortalama döndürme momenti.

em à Kırılma dayanımı 500 N/mm2 olan çelik için 30 N/mm2 alınır.

Muylu çapı (d) :

Kol Muylusunun Eğilme Gerilmesi :

Kol muylusundaki güvenli eğilme gerilmesi

arasındadır.

33

Krank Kolundaki Eğilme Gerilmesi :

Krank kolundaki güveli eğilme gerilmesi 70 … 100N/mm2 arasındadır.

10. EMME VE EGZOZ SUPAP ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ

Emme supabı; krom nikelli alaşım çeliğinden dövülerek imal edilecektir.

Egzoz supabı ısıya dayanımını arttırmak için krom – nikelli wolframlı özel çelik

alaşımdan dövülerek imal edilecektir ve ısı iletimini arttırmak için supab sapının

içine 2/3 oranında metalik sodyum konulacaktır. Supap yuvaları (bağa) stelite

çelikten imal edilecektir.

Kullanılacak çeliğin kopma gerilmesi yaklaşık olarak 800 oC de 200 N/mm2dir.[3]

10.1. Emme Supabı

Emme supabı tablası çapı (din) => din = 0,44xD => din = 80,5x0,44 , din = 35,42 mm

Emme supap sapı çapı (dst) => dst = din x(0,2.. 0,30) => 35,42x0,2 => dst =7,084 mm

Supap oturma yüzeyi çapı => (1,5…0,20) => 1,9 mm

Supap tablosu port çapı oranı =>

Supap kalkma yüksekliği (tem) =>

Ortalama piston hızı (cm) => cm = 15,02 m/sn

34

Şekil 22. Emme Supapı Boyutları

Ortalama gaz hızı cgm =

Supap açılma alanı

10.2. Egzoz Supabı

Egzoz supabı tablası çapı (dekz) => dekz = 0,35xD => dekz = 0,35x80,5 dekz =

28,175mm

Egzoz supap sapı çapı (dst) => dst = dekz x(0,15 … 0,25) => 28,175x0,2 => dst = 5,635

mm

Supap oturma yüzeyi çapı => (1,5…0,20) => 1,9 mm

35

Şekil 23. Ekzoz Supapı Boyutları

Supap tablosu port çapı oranı =>

Supap kalkma yüksekliği (tek) =>

Ortalama piston hızı (cm) => cm = 15,02 m/sn

Ortalama gaz hızı cgm =

Supap açılma alanı

11. KAM BOYUTLARININ BELİRLENMESİ

Kam mili eğilme, burulma ve ani kuvvetlere karşı dayanımı yüksek krom-nikel

çelikten dökülerek yapılacaktır. Biçimlendirme ve yüzey düzeltme işlemleri bittikten

sonra aşınma, burulma ve eğilmeye karşı dayanımını arttırmak için muylu yüzeyleri

yaklaşık 2mm derinliğe kadar semetasyon fırınında sementa edilerek

sertleştirilecektir.

Kullanılan krom-nikel çeliğin kesme dayanımı 340…515 N/mm arasındadır.[3]

36

Emme ve Egzoz Kamı Tasarımı :

Emme açı avansı ==> 20o

Emme kapanma gecikmesi ==> 40o

Egzoz açı avansı ==> 15o

Egzoz kapanma gecikmesi ==> 35o

Supap kalkma yüksekliği (hmax) ==> 8,6 mm

Motor devri (n) ==> 5750 d/dak

Külbütör manivala oranı (rr) ==> 1

Supap boşluk açısı ( ) ==> 10o

Supap boşluğu (hvc) ==> 0,2 mm

Maksimum yavaşlama ivmesi ( ) ==> -1615

Temel daire yarıçapı (r) ==> 16 mm

Şekil 24. Kam Mili Boyutları

37

1- Kam Açısı:

Krank açısı ( ) = 180+20+40 = 240o

Kam açısı ( ) ==>

2- Maksimum itici kalkma yüksekliği (hf) :

hf = rr (hmax + hvc) ==> hf = 1(8,6+0,2) ==> hf =8,8 mm

3- Orta noktası mesafesi (b2) :

Motor açısal hızı ( ) ==> =

Krank açısal hızı ( ) ==>

4- r2 yarıçapı :

5- b1 orta noktası mesafesi :

6- r1 yarıçapı :

r1 = b1 + r = r1 =40.8+16 ==> r1 =56,8 mm

7- açısı :

İtici birinci daire yanına teğet iken yer değiştirme ;

İtici ikinci daire yanına teğet iken yer değiştirme ;

38

12.SONUÇ

Bu hesaplamaları yaparak bir motorun tasarımı için gerekli değerleri elde etmiş

olduk. Hesaplamalarımızın kontrollerini yaptıktan sonra Solid Works programında

çizim aşamasına geçtik. Ölçülere göre motor parçalarını çizerek montajlarını yaptık.

Montajla ortaya çıkan motorumuzun parçalarına programda malzeme özelliği

atayarak çalışmamıza son şeklini verdik. Ortaya çıkan motorumuzun montaj

işlemlerini ve çalışmasını göstermek için simülasyon yaptık. Bunun sonucunda

sorunsuz çalışan bir motorun tasarımını bitirdik.

39

13.KAYNAKLAR

[1] Henry M. Sayre, A World of Art (Prentice Hall, 1997)

[2] H. W. Janson, History of Art (Prentice Hall-Abrahms, 1995)

[3] İsmail Hakkı Öz - Oğuz Borat - Ali Sürmen, İçten Yanmalı Motorlar,2003

[4] www.obitet.com.tr

[5] SAFGÖNÜL, B.; "Pistonlu Motorlar (İçten Yanmalı) ",İ.T.Ü., İstanbul, İkinci

Baskı, 1989

[6] Yunus A. ÇENGEL, Termodinamik,1996

40