detrivore
09-03-2006, 12:55 PM
GİRİŞ :
Günümüzde, teknolojinin her alanında olduğu gibi otomotiv sektöründe de önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Bu alanda bilgisayarların ve elektroniğin kullanılması bu gelişmelere paralel olarak artış göstermiştir. Otomobilin icat olunduğu 1800 lü yıllardan itibaren gelişmeler birbiri ardına izlemiş ve bugün yollarda milyonlarca aracı kullanılırken görmekteyiz.
Teknolojinin gelişmesi ile, kullanılan araçların kalitesi artmakta fiatı ise düşmektedir. 1900 lü yıllarda seri üretime geçilmeden önce çok az kişi bir otomobil sahibi oluyordu. Ve bu otomobiller, günümüzdekilere kıyasla çok ilkeldi. Her alandaki gelişmelerin birbirleri ile iletişimi bu sureci hızlandırmaktadır.
Günümüzde arabaların kalitesi artmakta, güçlenmekte, hızlanmakta ve gelişmektedir. Varılacak yere daha çabuk varma amaçlardan 1 tanesidir. Bu da daha hızlı bir taşıt ile gerçekleşir. Taşıtın daha hızlı olması için daha güçlü bir motora sahip olması gerekir. Bu projede daha güçlü bir motor için Honda firmasının geliştirdiği yeni bir sistemi inceleyeceğiz... çok akıllıca bulunmuş bu yönteme VTEC adi verilmiştir. İngilizce, "Variable Valve Timing and Lift Electronic Control" kelimelerinin baş harflerinden meydana gelmiştir. Bu sistem, benzin/hava karışımının motora alınmasındaki optimizasyonu sağlar.
Motor Gücü Nedir?
İçten yanmalı motorlar, yakıtta bulunan kimyasal enerjiyi, ısı enerjisine çevirir. Silindirin içindeki artan ısı enerjisi basınç yapar. Bu basınç, pistonlara etki ederek onların itilmesini sağlar ve sonuç olarak krank adı verilen milin çevrilerek mekanik enerji elde edilir. Bu mekanik kuvvet krank torku diye ölçülür. Bir motorun, belirli bir devirde, belirli bir krank torku elde edebilme kabiliyetine “motor gücü” denir. Motor gücü, motorun iş yapma oranıdır. Bu kimyasal enerji – mekanik enerji dönüşümü 100% verimli diildir. Aslında sadece 30% lik kimyasal enerji mekanik enerjiye çevrilmektedir.
Motor Gücü Nasıl Artar?
2 ana etmen motorun gücünü değiştirir:
1. Motorun gücünü azaltıcı etkiler.
2. Motorun gücünü arttırıcı etkiler.
Bu 2 etkenin toplamı sonucunda motorun 1 gücü olur. Biz daha güçlü bir motor için azaltıcı etkenleri minimuma, arttırıcı etkenleri ise maksimuma çıkarmamız gerekir.
azaltıcı etkenlerin başında, sürtünme ve dizayn gibi etkenlerdeki olumsuzlukları örnek verebiliriz.
arttırıcı etkenlerin başında yakıt tüketimi gelir.
Bir motorun daha güçlü olabilmesi için daha çok yakıt tüketmesi gereklidir.
Peki yakıt tüketimi nasıl artar?
Daha büyük silindir hacmine sahip bir motor kullanarak
Ayni silindir hacmine daha çok sıkıştırarak (Turbo)
Yakıt daha çabuk kullanarak!
Bu son madde VTEC in esas prensibi olduğu için bir örnek ile açıklamak istiyorum:
Elinizde bir çuval olusu fındık var. Bu fındıkları 10 kiloluk tenekelere yerleştireceksiniz.
Bu işlemi gerçekleştirmek için geniş bir fincanla aktarabilirsiniz... Yada küçük bir fincanla daha çabuk taşırsınız.
Büyük hacimli bir motor, pistonun her hareketinde daha çok yakıt alır daha güçlü bir patlamaya sebep olur. Buna karşın daha küçük hacimli bir motora daha çok devir yaptırarak gücünü arttırabilirsiniz. Bu iki yöntem de yakıt tüketimini ve buna bağlı olarak gücü arttıracaktır.
İçten Yanmalı Motorlar
Silindirlere hava giriş çıkışını sağlayan bölümleri kapatıp açan tıpaya benzer şeylerin süpab olduğunu ehliyetini alan herkesin bildiğini kabul edelim. Ayni şekilde bu süpabların kontrolü (ne zaman açılıp kapanacağı) egzantirik denilen bir mil tarafından yapıldığı ehliyet kursunda anlatılmaktadır.Egzantirik mili volana bağlıdır. Motoru oluşturan diğer bütün parçalar birbirine bağlıdır. Böylece doğru zamanda doğru parçalar doğru yerlerdedir.
Egzantirik (kam) milinin üstünde çeşitli çıkıntılar bulunmaktadır. Bu çıkıntılar mil dönerken doğru zamanalarda süpabların üstüne gelecek şekilde tasarlanmıştır. Bir süpab açılacağı zaman, egzantirik milinin üstündeki bu çıkıntı mil donup üzerinden geçerken süpabı aşşağıya basar. Böylece süpab açılır. Bu çıkıntı geçip süpab serbest kalınca bağlı olduğu yay tekrar yerine iter böylece süpab kapanır. VTEC sistemi, bu süpabların açılıp kapanma zamanını değiştirir.
Süpabların zamanlaması egzantirik mili ile yapılıyordu.. VTEC de bu zamanlamayı değiştiriyorsa , egzantiriği mi değiştiriyor?!??? Kısmen doğru ama neden ve nasıl daha sora açıklayacağız...
Neden Supap zamanlaması değişmelidir?
Motorlar dakikada çok fazla devir yaparlar. Eğer dakikada 25- 30 devir yapsalardı süpabların emme sırasında açılıp sıkıştırma sırasında kapanması yereli olurdu. Çünkü, bir süpab açılıp da pistonun emme sırasında benzin hava karışımının silindir içine girmesi için yeterli sure olurdu. Ama demin de dediğim gibi motorlar çok devir yaparlar. Normal araba motorları 6750 devir/dakikaya kadar çevirime izin verir bu sınırdan sora enjeksiyonlu motorlarda otomatik olarak benzin kesilip, daha fazla devir çevrilmemesine, dolayısı ile motorun yanması, çatlaması gibi istenmeyen olayların önüne geçilmesi sağlanır. (Arabaların marka ve modeline göre değişmektedir) VTEC in amacı olan “çok devir” ile, VTEC motorlarda 8500 den 9800 – 10 000 ve daha fazla devirler modeline göre çevirtilmektedir. Bu yüksek devirlerde, silindir yukardan aşağıya inip, tekrar çıkana kadar gecen sure çok kısıtlıdır. Bu sebeple, bu kısa zaman içinde benzin hava karışımı normal atmosferik basınçla silindirin içine dolamaz! Ayni şekilde Egzoz gazi silindirden (süpablardan dışarı ) atılırken, piston çok hızlı ittiği için bu gaz sıkışarak zorla süpabdan çıkar. Düşünün , ufak bir delikten çok miktarda hava geçirmek istiyorsunuz. Üflerken zorlanırsınız. Ama delik büyük olsa daha rahat üflerdiniz...
Bu deliği büyütmek için 16 V denilen, 16 adet süpab( 4 silindirde) kullanılmıştır. Böylece, çıkış için 1 diil 2 adet delik düşer. Bu %20 gaz artışı sağlamıştı. VTEC sistemi ile bu süpablar daha çok açık tutulur. Böylece hava giriş çıkış için daha fazla sureye sahip olur.
Yarış arabaları
Eğer tüm iş süpabların daha fazla açık olması olsaydı çok kolay olurdu!
Zaten yarış arabalarında formuca 1 gibi, 18 000 - 19 000 gibi çok yüksek devirler çevrilmektedir. Ona göre zamanlayıcı bir egzantirik yapılır, süpablar istenildiği gibi çok açık tutulur ve istenilen elde edilirdi. Ama bu “trafik”in olduğu yollarda gidecek “cadde arabası” için imkansızdır. Çünkü yüksek devirli arabalar çok hararet yapar. Yavaş gidemez. Dur kalka gelemez. Ayrıca bu tip arabaları çalıştırmak için çok daha hızlı bir marş motoru gerekirdi. Bu şartlar altında değil motorun kalabalık trafikte gitmesi, çalıştırılması bile imkansız olurdu.
Öle bir motor olmalıydı ki, normal motor gibi başlayıp 1 zaman sora “yarış motoru”na dönüşmeliydi!
Honda’nın Çözümü
Honda firması bu sorunu pratik bir yöntemle çözdü...
Motor normal motor olacaktı.. 1 tane egzantirik.. Ama diğerlerinden farklı olarak egzantiriğin üzerinde fazla çıkıntılar olacaktı. Normalde (düşük devirlerde) boşa dönüp bir ise yaramayan bu ekstra çıkıntılar, motor 5000 devire geldiği zaman, yağ basıncının etkisi ile bir mil uzanıp bu boşa donen çıkıntıların altına gelmektedir. Bu çıkıntılar diğer alt devir zamanlayıcılarına göre biraz daha uzun yapılmıştır. Böylece, 5000 devire kadar boşa donen çıkıntıların yerini , 5000 devirden sora bu çıkıntılar alıp, esas çıkıntılar boşa dönmektedir...
Rekor Performans
Performans motor gücü ile doğru orantılıdır. Bu başlığa “Rekor Motor gücü” demek daha uygun olurdu. Her Rekorda olduğu gibi bunun da bir kategorisi vardır. Tıpkı motosikletle araba yarışamadığı gibi. Bunun kategorisi atmosferik basınçta çalışan motorlarda litre başına beygir gücüdür. Atmosferik basınç diğer bir değişle turbosuzdur. Çünkü bu hacime, turbo ile çok miktarda yakıt , dolayısı ile çok miktarda güçlü itiş (tork) sağlanabilir. Beygir ise motor gücünün birimidir.
Honda Bu rekoru DOCH VTEC 1.6 litre , 160 beygir ile eline geçirdi... bu litre başına 100 beygir yapmaktadır. Ferrari 104 beygire çıkararak bu rekoru eline aldı.. Ve.... 2000 yılında çıkan S2000 VTEC ile rekor litre başına 120 beygirle tekrar Honda’da!!!
S2000 VTEC 2litre atmosferik basınçta çalışan motora sahip ve tam 240 beygir gücünde! Bu güce 8200 devir/dakikada ulaşmaktadır. 2 kişilik önden motorlu, arkadan itişli ustu açık bir model (roadster) olup satış fiatı haziran 2001 itibari ile 50 milyar civarındadır. Honda bu modelle kuruluş yıldönümünü kutlamaktadır.
VTEC Tipleri
Peki VTEC sırf performansa ve yakıt tüketimini arttırmaya mi yarar?? HAYIR. VTEC tam tersi olarak yakıt tüketimini azaltıcı olarak da kullanılabilir! DOCH VTEC, VTEC ailesinin performans motorudur... Diğerleri ekonomi için üretilmiş modellerdir. 2001 yılı haricinde Türkiye’de DOCH VTEC den başka VTEC modeli ithal edilmedi. Bu sene yeni Honda Civic'ler le diğer VTEC modellerinin bazılarını görmekteyiz.
DOCH, Dual Overhead CamsHaft dan gelip Türkçe, Üstten Çift Egzantirikli anlamına gelir. Bu demektir ki :
16 süpablı 4 silindirli bir arabada,
Silindir başına : 16 / 4 = 4 süpab bulunur.
Bunlardan 2 si emme, 2 si Egzoz süpabıdır. Önceden de açıkladığım gibi, 1 yerine 2 tane süpab kullanılmasının sebebi, Hava giriş çıkışlarının daha kolay olmasını sağlamaktır. Böylece, Ya performans arttırılır, yada yakıt tüketimi düşürülür. Verim artar..
SOCH, Single Overhead CamShaft , türkçesi, Üstten tek egzantirikli anlamına gelir...
Bu da, süpablar tek egzantirik tarafından kumanda ediliyor demektir.
Motorlar üstten ve alttan Egzantirikli üretilmelerine karşın, günümüzde alttan egzantirik artık neredeyse hiç kullanılmamaktadır.
DOCH VTEC
Demin de söylediğim gibi, VTEC ailesinin performans modelidir...
Honda bu modeli Amerika’da ilk 1990 Acura NSX de kullandı…
Japonya’da 1989 yılında ilk VTEC sunuldu. Ve 1989-1993 Integra tipinde kullanıldı.
1989 DA6 Honda Integra RSi/Xsi 160 beygirlik , B16A DOHC VTEC motorunun bir varyasyonunu kullandı. B16A motoru, 1999 – 2000 yıllarında Civic Si da kullanılan motorla aynisidir. Fakat su anki Si lar 2. tip B16A motorları kullanmaktadır. Bu çok az farklı olup 160 beygirden biraz fazladır. Aşağıdaki sema DOCH VTEC in çalışma sistemi hakkında bilgi vermektedir:
Anlattığım gibi, düşük devir çıkıntıları (Low RPM Lobe) ni kullanan egzantirik (camshaft) geçerken Supap lari bastırmaktadır. (valve rockers)
Bu surede yüksek devir çıkıntısı boşa dönmektedir.. (follower)
Bu üstteki figürde, düşük devir çıkıntılarının süpablara bastığı zaman görülmektedir.
Dikkat edilirse, Follower hala boşa dönmektedir.
Devir sayısı 5000 i geçince:
Görüldüğü gibi, bir iğne yağ basıncının etkisi ile çıkmakta ve followerin yolunu bloke etmektedir. Böylece artık yüksek devir çıkıntısı girmekte olup, düşük devir çıkıntısı devre dişi kalmıştır.
Görüldüğü gibi VTEC teknolojisi Öle çok karışık birşey diildir. Ama bulunan güzel bir çözüm olarak değerlendirmek yerinde olur.
160HP Civic Si, 170HP Integra GS-R, 195HP Integra Type-R, 200HP Prelude base/Type-SH, 240HP S2000 ve 290HP Acura NSX DOCH VTEC in kullanıldığı modellerdir. (Amerika Versiyonu)
SOCH VTEC
Üstten tek egzantirikli bir motora VTEC sistemin uygulanmasıdır. DOCH VTEC gibi performans sağlamaz.. Hatta sunu söyleyebiliriz, DOCH lu , VTEC siz bir motor, SOCH VTEC li bir motorla yaklaşık ayni güce sahiptir...
DOCH VTEC üretilip başarısı görüldükten sora Honda bu sistemi geliştirmeye ve diğer tip motorlara uygulamaya karar verdi. Bu da onlardan biridir. DOCH VTEC e göre daha ucuz olduğu için ekonomik bir alternatif olarak da bakabiliriz.
Çalışma prensibi, DOCH VTEC ile ayni olup tek egzantirik mili olduğu için az bir miktar farklılık gösterir:
Görüldüğü gibi olaylar bu sefer tek egzantirik mili üzerinde gerçekleşir. yüksek ve düşük devir çıkıntıları aynı mil üzerindedir.
Civic EX, Accord LX/EX/V6, Odyssey LX/EX, Acura TL, CL, and CL Type-S
Modelleri SOCH VTEC tipi motor kullanmaktadır… Türkiye’de bu seneye kadar bu tip motoru Honda’larda görmedik. Bu sene Civic SOCH VTEC yeni kasası ile satışa girmiştir. SOCH VTEC , DOCH VTEC ‘ e kıyasla daha basit bir mekanizmaya sahiptir. düşük devirlerde düşük yakıt tüketimi, yüksek devirlerde performans arayanlara bir çözüm olarak sunulabilir.
VTEC-E
VTEC-E VTEC in ters çevirilmiş biçimidir. E, economy kelimesinin bas harfidir. Anlaşılabileceği gibi, DOCH VTEC in sağladığı, yüksek devirde performans yerine, SOCH VTEC-E düşük devirde çok yakıt tüketimi sağlar.
Benzin, hava ile karıştırılıp silindirlere verilir. Bu karışım ne kadar iyi ortanda hazırlanırsa, motor o kadar düzgün bir operasyon sağlar. Eğer benzin oranı fazla ise “zengin karışım”, Eğer hava oranı fazla ise “Fakir karışım” adı verilir. düşük devirde çalışan motorlarda, benzin/hava karışımının alınma hızı yeterli diildir. O yüzden benzin oranı biraz daha arttırılır ki motor daha düzgün bir operasyon sergilesin. VTEC-E nin yaptığı, yapay olarak bu alınma hızını arttırarak silindirin içinde bir çeşit girdap hareketi yaparak benzin/hava karışımının çok iyi karışmasını sağlar. İyi karıştığı için daha fakir karsımlar kullanılabilir , bu sebeple yakıt tüketimi düşürülmüş olur. (Düşük devirlerde).
VTEC-E, benzin/hava karışımının giriş hızı ile ilgili olduğuna göre, sadece giriş süpabı ile ilgili bir sistemdir.
Sadece SOCH tipinde bulunup, DOCH da bulunmaması ekonomik nedenlerdendir. Bu mekanizma pahalıya mal olmaktadır.
SOCH VTEC-E yi anlayabilmek için , sadece giriş supabını incelemek gerekir. VTEC-E olmayan bir motorun giriş supabı sadece tek profillidir. (tek hareketi vardır) Buna karşılık VTEC-E de 2 tip profil vardır. düşük devirlerde, her giriş süpabı kendi profilinde hareket eder. Şöyle, bir tane supabın yolunun görünüşü normaldir.. Diğeri ise fark edilir biçimde eğridir.
Şekilde, sağ taraftaki 2 süpab giriş supabıdır. Görüldüğü gibi, üstteki süpab kapalı durumdadır. Yolun bu eğri yapısı ile, düşük devirlerde , gelen karışım silindir içinde okla gösterilen şekilde dağılır ve çok iyi karışır. Böylece, 1 tane giriş süpabı çalışır. Tek girişten gelen hava sıkıştığı için güzel bir girdap etkisi oluşur. Sonuçta benzin oranı az karışım kullanılabilir Çünkü iyi optimize olmuştur.
Genel olarak 2500 devir geçildiğinde ise, bu tek süpabdan giriş, hızı yeterli olmamaktadır. İyi etki sağlayan bu tek süpab sistemi tam ters simdi güçten düşürmeye (yakıt tüketimini arttırmaya) başlar. Böylece 2500 devirden sora bir iğne giriş supa binin çıkıntısına gelir ve bu 2 giriş süpabının ayni anda açılıp kapanmasını sağlar. Eğri manifold sistemi de uygulanmamaya başlar. Karışım 2 delikten rahat girdiği için başka bir değişle yüksek devirlerde “motor rahat nefes alır”.
VTEC-E sisteminde, bu özelliklerden dolayı SOCH olup VTEC-E olmayan bir motora göre süpablar biraz daha uzun açık kalabilirler. Bu, biraz daha ekstra güç anlamına gelir.
Örneğin,
Ayni motora sahip Civic HX de VTEC-E bulunmakta ve 115 beygir vermektedir.
Civic DX te ise VTEC-E bulunmayıp, 106 beygir (max.) alınmaktadır.
Bu fark, yanıltmasın, VTEC-E ekonomi içindir... Güç diil..
Bir valfın nasıl açılıp kapandığını, VTEC-E nin bir gelişmiş modeli olan 3 Stage VTEC de gösterilmiştir...
3-Stage VTEC
Honda'nın D15B kodlu motoru bunu kullanmaktadır. Avrupa ve Amerika’da kullanılan bazı Honda Civic'ler bu motoru kullanmaktadır. Bu çeşit VTEC , SOCH VTEC ile VTEC-E nin birleşmesidir. Bu birleşimle, çok iyi yakıt tasarrufu ve iyi bir beygir gücü elde edilmiştir. Ama DOCH VTEC e göre max. güç daha azdır.
diğer taraftan, yakıt tasarrufu ile gücün bu kadar kombine edildiği başka motor bulunmamaktadır.
SOCH VTEC ile SOCH VTEC-E nin çalışmasını anladıysanız,
1. aşamada, şekilde görüldüğü gibi, sadece 1 tane süpab çalışmaktadır. Bu VTEC-E nin düşük devir profilidir.
2. aşama, 2500 devirde başlar, 1. pin yağ basıncı ile devreye girer ve diğer süpab devreye girer ve motor orta çalışma sekline geçer.. Her iki şekilde de egzantirik düşük devir profilindedir.
3. aşama, 4500 devir gibi baslar, 2. pin de devreye girer. artık egzantirik mili yüksek devir profilindeki haliyle çalışır. Bu SOCH VTEC in yüksek devir profilidir.
Grafikte görüldüğü gibi, her 3 basamak farklı bir eğriye sahiptir. Böylece, kesişme noktalarını bularak, toplam 1 tane eğri elde edilir ki bu optimum bir güç eğrisidir. Düşük devirlerde yakıt ekonomisi, yüksek devirlerde iste motor gücü sağlanır. Bu devire göre optimizasyon diğer motorlarda bulunmamaktadır.
Diğer VTEC’ler Ve...
Honda Accord V6, J30A1 tipi V6 motor ile hybrid VTEC-E and SOHC VTEC sistemini kullandı. Bu 3 aşamalı VTEC den farklıdır. 2. aşama bu tipte bulunmamaktadır. 1. ve 3. aşamalar kullanıldı: düşük devirler için 1 süpab, yüksek devirler için 2 daha uzun açık kalma zamanlı süpab..
Bu sistemlerden sonra, daha sonra belki her devir için farklı süpab zamanlaması?
Bilmiyoruz.. Belkide her süpab için farklı bir bobin ve elektronik kontrol…
Neden VTEC?
Bazı ülkelerde (Avrupa gibi) otomobiller motor hacmine göre vergilendirilmektedir. Daha fazla motor hacmi daha iyi performans, daha fazla motor gücü demek olmakla birlikte, daha fazla yakıt tüketimi daha fazla vergi anlamına da gelir. Hadi yakıt tüketimi performansın hakkı tamam ama vergi artması problem diyenler için 2 alternatif geliştirilmiştir:
si Turbo.. Silindirlere bir kompressor ile hacminden fazla benzin/hava karışımı sıkıştırarak daha fazla güç elde eder. Normal turbo 3000 devir gibi bir özel devir sayısından sora devreye girer. Mercedes’in Kompressor’ u ise, motor çalıştığı andan itibaren devrededir. Çünkü kompressor hareketini direk kranktan alır. Turbo hareketini Egzoz gazından alır.
Turbo ilk yarışlar için geliştirilip, yasaklandıktan sora alternatif olarak yol arabalarına takılmıştır. Silindirlere uygulanan yüksek basınç sebebi ile pistonlar normal arabalar gibi alüminyum diil, çeliktir. Bu da daha ağır bir motor anlamına gelir. Ayrıca motor daha çabuk yıpranır. Turboda bir mekanın eleman olduğu için arıza riskini arttırır. Bu gibi sebeplerden turbo tercih edilmemeye çalışır.
2.si ise VTEC. Ayni motor hacminden, aynı basınçta motoru daha çabuk çevirerek daha fazla güç elde etmeyi amaçlar. Asıl tercih nedenleri söylenildiği gibi vergi. Bunun yanında VTEC in ekonomi modelleri, düşük yakıt sarfiatı, ekonomi, cevre kirliliği azaltma gibi nedenlerle tercih elde edilir. Kısaca VTEC normal kullanımda ekonomik, yüksek devirlerde güç amacı ile üretilmiştir.
Bazı Yanlışlar...
Bazıları motor gücünün krank torku ile ölçüleceğini, VTEC lerin krank torkunun düşük olduğunu o yüzden de verilen gücün “gerçek” değer olmadığını söylemektedirler.
Bu yanlıştır. Daha fazla silindir hacmine sahip yada turbolu bir motorun krank torku ayni tip diğer motorlara göre daha fazla krank torkuna sahip olacağı acıktır fakat, bu krank torku vites kutusu oranları son dişli gibi oranlarla çarpılır, en sonunda bir tekerlek gücü elde edilir. Ağırlık ve beygir gücü oranı elde edilir. Bu oran hesaplarda kullanılır. 160 beygirlik bir gücün 150 den fazla olduğu acıktır. Krank torku demin de dediğim gibi farklı işlemlerden sora net güce dönüşür. Bu çıkış güçleri kıyaslanmalıdır.
Kalkış yarışlarında, ilk olarak az bir tekerlek spini sora tutunma ve basta yüksek bir tork istenir. Bu yüzden amerikan arabaları yüksek kapasite motorları ile iyidirler. VTEC ise , düzenli olarak artan bir tork vermektedir. Bu basta istenilen az tekerlek spinini elde etmeyi zorlaştırır. Edilirse de sora tutunmayı zorlaştırır. Ayrıca DOCH VTEC 5000 devirde esas profiline geçtiğinden, yüksek devirlerde maksimum gücünü vermektedir. Bu özellikleri ile kalkışa fazla uygun diildir ve ustalık gerektirir
VTEC
DOHC VTEC sistemi, yüksek devirli bir DOHC motorunda hem gücü hem de torku optimize etmek için geliştirilmiştir.
Her iki supap için, 3 kam profili bulunur.
Dış taraflardaki profiller düşük devirlerde, ortadaki profil ise yüksek devirlerde kullanılır.
Düşük devirlerde, supaplar düşük kam profillerinde hareket eden külbütörler tarafından açılır.
Bu kam profilleri, düşük devirlerde silindirin emişinin iyi ve yakıt tüketiminin düşük olmasını sağlamak için kısa supap liftiyle ve kısa açılma süresiyle hareket ederler.
Kısa supap lifti ve açılma süresiyle düşük ve orta devirlerde yüksek tork ve yakıt tasarrufu sağlanır.
Motorun hızı arttıkça, motorun elektronik kontrol ünitesi kam mili takipçilerinin pimlerine basınçlı yağ gönderen hidrolik sürgülü valfi çalıştırır (5850 d/d’de).
Basınçlı yağ pimleri, düşük devirde çalışması için tasarlanan takipçileri 3. takipçiye kilitleyecek bir pozisyona hareket ettirir.
O ana kadar 3. takipçi herhangi bir supabı hareket ettirmemektedir.
Kam mili takipçilerinin birbirine kilitlenmesiyle birlikte, düşük devirde çalışan takipçiler yüksek devirde çalışan takipçilerle aynı oranda çalışmaya zorlanırlar.
Supapların hem lift miktarı artmış hem de açık kalma süreleri uzamıştır.
Silindirin içine daha fazla dolgu alınmaktadır ve artan devir sayısıyla birlikte motorun gücü de artmaktadır
SOHC VTEC Üstten tek eksantrikli bir motorda, her silindir sırası için bir kam mili bulunur.
Emme ve egzoz profilleri aynı kam mili üzerinde yer alır.
Alttaki şekilde kam milinin orta kısmında 3 kam profili bulunmaktadır, bunlar emme kam profilleridir.
Bu 3 kam profilinden dış tarafta olanlar düşük devirlerde kullanılırken, ortadaki profil yüksek devirlerde kullanılır.
Fakat SOHC VTEC motorlarda egzoz supaplarının zamanlamaları değiştirilmez.
Egzoz supapları tüm devir bantları için aynı profilleri takip eder.
DOHC VTEC ve SOHC VTEC motorlar arasındaki en büyük fark egzoz supaplarının zamanlamaları arasındaki farktır.
Bunun yanı sıra SOHC VTEC motorların yapıları, DOHC VTEC motorlara göre daha basittir.
Düşük devirlerde, dıştaki 2 kam profili direkt olarak külbütörleri hareket ettirir.
Düşük devirlerde kullanılan kam profilleri motorun sakin çalışmasını ve düşük yakıt tüketimi sağlar.
Yüksek devirlerde ise; yüksek devirler için tasarlanan profil, takipçiyi hareketlendirir.
Fakat takipçi herhangi bir parçayla bağlantılı olmadığı sürece, hiçbir parçayı hareketlendirmez.
Yüksek devirlerde, yağ basıncı metal pimi külbütörlere ve takipçiye doğru iter ve 3 profil sanki tek profile dönüşmüş gibi hareket etmeye başlar.
Külbütörler, yüksek devirler için tasarlanan profili takip etmektedirler.
Yüksek devirlerde emme supaplarının lifti arttığı gibi açık kalma süreleri de artar.
Artan devirler birlikte motora daha fazla dolgu emilir ve motorun gücü artar.
VTEC-E
VTEC-E sisteminin asıl amacı, düşük devirlerde yakıt ekonomisini artırmak için oldukça fakir yakıt-hava karışımı sağlamaktır.
1,5 litrelik SOHC VTEC-E sistemine sahip motor 92 HP güç üretmektedir.
12 supap modunda hava-yakıt oranı 20:1 ve üzerinde olabilmektedir.
Tork üretmek için, yakıt silindir içine emilen hava ile birlikte yakılır.
Ne kadar çok tork üretileceği, direkt olarak, yakıt-hava karışımının birbiriyle ne kadar iyi karışmasıyla ilgilidir.
Düşük devirlerde motorların emme dolgu hızı, yakıt ve havanın iyi bir şekilde birbirine karışabilmesi için yeterli değildir.
VTEC-E, yapay olarak emme dolgu hızını türbülans etkisi yaratacak şekilde artırır.
Bu şekilde yakıt ve hava arasında oldukça iyi bir karışım gerçekleşir.
VTEC-E sistemine sahip olmayan bir motor emme supapları için tek bir kam profiline sahiptir.
VTEC-E motoru ise, iki farklı emme kam profiline sahiptir.
Düşük devirlerde, her emme supabı kendi emme profilini takip eder.
Emme kam profillerinden biri diğerine göre oldukça normal kalmaktadır.
Diğeri ise, neredeyse yuvarlak bir profile sahiptir.
Düşük devirlerde sadece bir emme supabı çalışmaktadır.
Emilen dolgu bu supaptan silindire girmektedir ve sonuç olarak silindir içinde türbülans efekti oluşturulmaktadır.
Türbülans etkisi, dolgunun çok iyi bir şekilde karışmasını sağlamaktadır.
Bu sayede motor, oldukça fakir karışımlarda çalışabilmektedir.
VTEC sistemi, düşük devirlerde çalışmayan emme supabını aktif hale getirmek için kullanılır.
Devir arttıkça daha fazla dolgu emilmek istenir, sadece bir emme supabının çalışması motor için sınırlayıcı bir etki oluşturmaya başlar.
Yaklaşık 2500 d/d civarında, içi dolu bir pim iki külbütör tarafından itilir ve iki külbütör tek bir ünite halinde hareket etmeye başlar.
Böylece, her iki emme supabı normal kam profiline bağlı olarak hareket etmeye başlar, neredeyse yuvarlak bir yüzeye sahip olan profil kullanılmaz.
KADEMELİ VTEC
-Kademeli VTEC sistemi, VTEC-E ve SOHC VTEC sistemlerini birleştirmiştir.
Bu sayede motorun yakıt tüketimi düşürülmüş ve yüksek devirlerde yüksek güç elde edilmiştir.
Kademeli VTEC sistemine sahip 1,5 litrelik motor 128 HP güç üretmektedir.
Birinci kademede külbütörler bağımsız olarak çalışmaktadır. Düşük devirlerde sadece bir emme supabı çalışmakta,
diğer emme supabı ise neredeyse yuvarlak bir kam profilini takip etmektedir.
Motor, 2500 d/d’ye kadar 12 supap modunda çalışmaktadır.
12 supaplı modla birlikte fakir yanma modu (lean-burn) devrededir, yakıt-hava oranı 20:1 gibi bir orana ulaşmaktadır.
Bu sayede düşük devirlerde yakıt ekonomisi sağlanmaktadır.
İkinci kademe motorun orta devir bandında devrededir,
2500 d/d’de devreye girer ve 6000 d/d civarında devreden çıkar.
Uygulanan yağ basıncı pimi iterek iki emme supabının külbütörlerinin beraber çalışmasını sağlar.
İki supap da düşük kam profilini takip etmektedir.
Üçüncü kademede 6000 d/d’den sonra yağ basıncı iki kanaldan da geçerek ortadaki kam profilini kilitler ve her iki emme supabı da daha yüksek liftle daha uzun süre açık kalır.
I-VTEC
i-VTEC sisteminin en önemli özelliği ve diğer VTEC sistemlerinden farkı,
supap zamanlamasının sürekli değişken olmasıdır.
VTC (Variable Timing Control - Değişken Zamanlama Kontrolü),
motorun çalışması sırasında emme ve egzoz supapları arasındaki supap bindirmesini ayarlayan/değiştiren bir mekanizmadır.
VTC ile birlikte i-VTEC, VTEC sistemlerinin en büyük dezavantajı olan orta devir bandındaki güçsüzlüğü ortadan kaldırmıştır.
i-VTEC, VTEC-E ve VTEC sistemlerinin bir kombinasyonunu kullanmaktadır.
Bu kombinasyon, motorun 12 supapla ekonomi modunda ve 16 supapla güç modunda çalışabilmesini sağlamaktadır.
Emme kam miline takılan VTC hareketlendiricisi,
motorun yüküne bağlı olarak sürekli değişken supap zamanlamasını sağlaması için yağ basıncı tarafından kontrol edilir.
VTC mekanizması, şekilde görülmektedir.
Bu sistemde temel fikir, kam milini bağlı olduğu dişliden ayırmak, tabla (mavi renkle gösterilmiştir) ile birbirlerine göre izafi hareketlerini sağlamak,
motorun yük ve gaz pedalı durumuna göre değişken zamanlamayı gerçekleştirmektir.
i-VTEC sisteminde, değişken supap zamanlamasını sağlamak için tabla üzerinde dişli çark mekanizması kullanılmaktadır.
Kam mili dönme yönünde ilerlerken, eğer supap zamanlamasında avans verilmesi istenirse, tabla kam milini kam dişlisinden ayırır,
kam miline kilitlenir ve dişli ile aynı yönde dönerek mili olması gereken açı değerinden daha büyük bir değere getirir.
Eğer supap zamanlamasında gecikme yapılması istenirse, tabla kam milini yine kam dişlisinden ayırır,
kam miline kilitlenir ve dişli ile ters yönde dönerek mili olması gereken açı değerinden daha küçük bir değere getirir.
Supap zamanlamasının değişkenliği bu şekilde sağlanmaktadır.
VTC mekanizması, supap zamanlamasını avans veya rötar durumlarında 250 değiştirebilmektedir.
VTC elektronik kontrol ünitesi, motor devrini, kam mili ve gaz kelebeği pozisyonunu,
ateşleme zamanını ve motorun egzoz durumunu sürekli kontrol ederek gerekli supap zamanlamasını belirler.
i-VTEC için 4 kademe bulunmaktadır. 1., 2. ve 3. kademelerde, supapları düşük miktarda açan kam profilleri devrededir.
4. kademedeyse, supapları yüksek miktarda açan kam profilleri devrededir.
i-VTEC motorlarda sadece emme kam milinde VTEC sistemi mevcuttur.
1., 2. ve 3. kademelerde emme supaplarından biri hareketsiz kalmaktadır.
Bu, VTEC-E’deki 1 emme supaplı çalışma durumuna benzemektedir.
1 emme supabı hareketsiz dururken, diğeri açılmaktadır.
Bu şekilde, hava akımı üzerinde bir türbülans efekti oluşturulmasına,
fakir yanma ve rölanti devirlerinde 20:1’den büyük hava-yakıt oranlarına kullanılmasına fırsat vermektedir.
1. kademe, motorun elektronik kontrol ünitesinin 20:1’den yüksek hava yakıt oranlarını kullandığı fakir yanma modudur.
VTC, emme/egzoz supap bindirmesini minimuma getirir.
1. kademe, sadece fakir yanma modunda yada düşük oranlı kelebek pozisyonlarında kullanılır.
Elektronik kontrol ünitesi, yüksek oranlı kelebek pozisyonları için 3. kademeyi devreye sokar.
2. kademede, fakir yanma modunu terk edip 14.7-12:1 hava-yakıt oranlarına geri dönebilmektedir ve supap bindirmesini maksimuma çıkarabilmektedir.
Bu şekilde EGR efekti artırılmakta ve emisyonlar iyileşmektedir.
3. kademe elektronik kontrol ünitesinin, emme/egzoz supaplarının açılmasını ve bindirmesini motor devrine bağlı ve dinamik olarak değiştirdiği bir durumdur.
Burada motor devrinin düşük fakat gaz kelebeğinin yüksek oranda açık olduğu durumlar geçerlidir.
Yavaş çalışma devirleri; ideal çalışma şartlarının geçerli olduğu düşük devirler, kapalı ya da kapalıya yakın gaz kelebeği pozisyonları anlamına gelir.
Bu durum, eğimi sıfıra yakın yol kullanımlarında, sabit hızda kullanımlarda da geçerlidir.
4. kademe, devir yükseldiğinde ve gaz pedalına sonuna kadar basıldığında aktif hale gelir.
Bu modda, emme kam milinin supaplarını yüksek oranda açan kamları devreye girer, motor 16 supap moduna geçer.
Supapların açık kalma süreleri ve liftleri artar. VTC,
istenilen güç miktarını ve optimum emme/egzoz supap zamanlamasını ve bindirmesini elde etmek için emme kam milini dinamik olarak değiştirir.
Günümüzde, teknolojinin her alanında olduğu gibi otomotiv sektöründe de önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Bu alanda bilgisayarların ve elektroniğin kullanılması bu gelişmelere paralel olarak artış göstermiştir. Otomobilin icat olunduğu 1800 lü yıllardan itibaren gelişmeler birbiri ardına izlemiş ve bugün yollarda milyonlarca aracı kullanılırken görmekteyiz.
Teknolojinin gelişmesi ile, kullanılan araçların kalitesi artmakta fiatı ise düşmektedir. 1900 lü yıllarda seri üretime geçilmeden önce çok az kişi bir otomobil sahibi oluyordu. Ve bu otomobiller, günümüzdekilere kıyasla çok ilkeldi. Her alandaki gelişmelerin birbirleri ile iletişimi bu sureci hızlandırmaktadır.
Günümüzde arabaların kalitesi artmakta, güçlenmekte, hızlanmakta ve gelişmektedir. Varılacak yere daha çabuk varma amaçlardan 1 tanesidir. Bu da daha hızlı bir taşıt ile gerçekleşir. Taşıtın daha hızlı olması için daha güçlü bir motora sahip olması gerekir. Bu projede daha güçlü bir motor için Honda firmasının geliştirdiği yeni bir sistemi inceleyeceğiz... çok akıllıca bulunmuş bu yönteme VTEC adi verilmiştir. İngilizce, "Variable Valve Timing and Lift Electronic Control" kelimelerinin baş harflerinden meydana gelmiştir. Bu sistem, benzin/hava karışımının motora alınmasındaki optimizasyonu sağlar.
Motor Gücü Nedir?
İçten yanmalı motorlar, yakıtta bulunan kimyasal enerjiyi, ısı enerjisine çevirir. Silindirin içindeki artan ısı enerjisi basınç yapar. Bu basınç, pistonlara etki ederek onların itilmesini sağlar ve sonuç olarak krank adı verilen milin çevrilerek mekanik enerji elde edilir. Bu mekanik kuvvet krank torku diye ölçülür. Bir motorun, belirli bir devirde, belirli bir krank torku elde edebilme kabiliyetine “motor gücü” denir. Motor gücü, motorun iş yapma oranıdır. Bu kimyasal enerji – mekanik enerji dönüşümü 100% verimli diildir. Aslında sadece 30% lik kimyasal enerji mekanik enerjiye çevrilmektedir.
Motor Gücü Nasıl Artar?
2 ana etmen motorun gücünü değiştirir:
1. Motorun gücünü azaltıcı etkiler.
2. Motorun gücünü arttırıcı etkiler.
Bu 2 etkenin toplamı sonucunda motorun 1 gücü olur. Biz daha güçlü bir motor için azaltıcı etkenleri minimuma, arttırıcı etkenleri ise maksimuma çıkarmamız gerekir.
azaltıcı etkenlerin başında, sürtünme ve dizayn gibi etkenlerdeki olumsuzlukları örnek verebiliriz.
arttırıcı etkenlerin başında yakıt tüketimi gelir.
Bir motorun daha güçlü olabilmesi için daha çok yakıt tüketmesi gereklidir.
Peki yakıt tüketimi nasıl artar?
Daha büyük silindir hacmine sahip bir motor kullanarak
Ayni silindir hacmine daha çok sıkıştırarak (Turbo)
Yakıt daha çabuk kullanarak!
Bu son madde VTEC in esas prensibi olduğu için bir örnek ile açıklamak istiyorum:
Elinizde bir çuval olusu fındık var. Bu fındıkları 10 kiloluk tenekelere yerleştireceksiniz.
Bu işlemi gerçekleştirmek için geniş bir fincanla aktarabilirsiniz... Yada küçük bir fincanla daha çabuk taşırsınız.
Büyük hacimli bir motor, pistonun her hareketinde daha çok yakıt alır daha güçlü bir patlamaya sebep olur. Buna karşın daha küçük hacimli bir motora daha çok devir yaptırarak gücünü arttırabilirsiniz. Bu iki yöntem de yakıt tüketimini ve buna bağlı olarak gücü arttıracaktır.
İçten Yanmalı Motorlar
Silindirlere hava giriş çıkışını sağlayan bölümleri kapatıp açan tıpaya benzer şeylerin süpab olduğunu ehliyetini alan herkesin bildiğini kabul edelim. Ayni şekilde bu süpabların kontrolü (ne zaman açılıp kapanacağı) egzantirik denilen bir mil tarafından yapıldığı ehliyet kursunda anlatılmaktadır.Egzantirik mili volana bağlıdır. Motoru oluşturan diğer bütün parçalar birbirine bağlıdır. Böylece doğru zamanda doğru parçalar doğru yerlerdedir.
Egzantirik (kam) milinin üstünde çeşitli çıkıntılar bulunmaktadır. Bu çıkıntılar mil dönerken doğru zamanalarda süpabların üstüne gelecek şekilde tasarlanmıştır. Bir süpab açılacağı zaman, egzantirik milinin üstündeki bu çıkıntı mil donup üzerinden geçerken süpabı aşşağıya basar. Böylece süpab açılır. Bu çıkıntı geçip süpab serbest kalınca bağlı olduğu yay tekrar yerine iter böylece süpab kapanır. VTEC sistemi, bu süpabların açılıp kapanma zamanını değiştirir.
Süpabların zamanlaması egzantirik mili ile yapılıyordu.. VTEC de bu zamanlamayı değiştiriyorsa , egzantiriği mi değiştiriyor?!??? Kısmen doğru ama neden ve nasıl daha sora açıklayacağız...
Neden Supap zamanlaması değişmelidir?
Motorlar dakikada çok fazla devir yaparlar. Eğer dakikada 25- 30 devir yapsalardı süpabların emme sırasında açılıp sıkıştırma sırasında kapanması yereli olurdu. Çünkü, bir süpab açılıp da pistonun emme sırasında benzin hava karışımının silindir içine girmesi için yeterli sure olurdu. Ama demin de dediğim gibi motorlar çok devir yaparlar. Normal araba motorları 6750 devir/dakikaya kadar çevirime izin verir bu sınırdan sora enjeksiyonlu motorlarda otomatik olarak benzin kesilip, daha fazla devir çevrilmemesine, dolayısı ile motorun yanması, çatlaması gibi istenmeyen olayların önüne geçilmesi sağlanır. (Arabaların marka ve modeline göre değişmektedir) VTEC in amacı olan “çok devir” ile, VTEC motorlarda 8500 den 9800 – 10 000 ve daha fazla devirler modeline göre çevirtilmektedir. Bu yüksek devirlerde, silindir yukardan aşağıya inip, tekrar çıkana kadar gecen sure çok kısıtlıdır. Bu sebeple, bu kısa zaman içinde benzin hava karışımı normal atmosferik basınçla silindirin içine dolamaz! Ayni şekilde Egzoz gazi silindirden (süpablardan dışarı ) atılırken, piston çok hızlı ittiği için bu gaz sıkışarak zorla süpabdan çıkar. Düşünün , ufak bir delikten çok miktarda hava geçirmek istiyorsunuz. Üflerken zorlanırsınız. Ama delik büyük olsa daha rahat üflerdiniz...
Bu deliği büyütmek için 16 V denilen, 16 adet süpab( 4 silindirde) kullanılmıştır. Böylece, çıkış için 1 diil 2 adet delik düşer. Bu %20 gaz artışı sağlamıştı. VTEC sistemi ile bu süpablar daha çok açık tutulur. Böylece hava giriş çıkış için daha fazla sureye sahip olur.
Yarış arabaları
Eğer tüm iş süpabların daha fazla açık olması olsaydı çok kolay olurdu!
Zaten yarış arabalarında formuca 1 gibi, 18 000 - 19 000 gibi çok yüksek devirler çevrilmektedir. Ona göre zamanlayıcı bir egzantirik yapılır, süpablar istenildiği gibi çok açık tutulur ve istenilen elde edilirdi. Ama bu “trafik”in olduğu yollarda gidecek “cadde arabası” için imkansızdır. Çünkü yüksek devirli arabalar çok hararet yapar. Yavaş gidemez. Dur kalka gelemez. Ayrıca bu tip arabaları çalıştırmak için çok daha hızlı bir marş motoru gerekirdi. Bu şartlar altında değil motorun kalabalık trafikte gitmesi, çalıştırılması bile imkansız olurdu.
Öle bir motor olmalıydı ki, normal motor gibi başlayıp 1 zaman sora “yarış motoru”na dönüşmeliydi!
Honda’nın Çözümü
Honda firması bu sorunu pratik bir yöntemle çözdü...
Motor normal motor olacaktı.. 1 tane egzantirik.. Ama diğerlerinden farklı olarak egzantiriğin üzerinde fazla çıkıntılar olacaktı. Normalde (düşük devirlerde) boşa dönüp bir ise yaramayan bu ekstra çıkıntılar, motor 5000 devire geldiği zaman, yağ basıncının etkisi ile bir mil uzanıp bu boşa donen çıkıntıların altına gelmektedir. Bu çıkıntılar diğer alt devir zamanlayıcılarına göre biraz daha uzun yapılmıştır. Böylece, 5000 devire kadar boşa donen çıkıntıların yerini , 5000 devirden sora bu çıkıntılar alıp, esas çıkıntılar boşa dönmektedir...
Rekor Performans
Performans motor gücü ile doğru orantılıdır. Bu başlığa “Rekor Motor gücü” demek daha uygun olurdu. Her Rekorda olduğu gibi bunun da bir kategorisi vardır. Tıpkı motosikletle araba yarışamadığı gibi. Bunun kategorisi atmosferik basınçta çalışan motorlarda litre başına beygir gücüdür. Atmosferik basınç diğer bir değişle turbosuzdur. Çünkü bu hacime, turbo ile çok miktarda yakıt , dolayısı ile çok miktarda güçlü itiş (tork) sağlanabilir. Beygir ise motor gücünün birimidir.
Honda Bu rekoru DOCH VTEC 1.6 litre , 160 beygir ile eline geçirdi... bu litre başına 100 beygir yapmaktadır. Ferrari 104 beygire çıkararak bu rekoru eline aldı.. Ve.... 2000 yılında çıkan S2000 VTEC ile rekor litre başına 120 beygirle tekrar Honda’da!!!
S2000 VTEC 2litre atmosferik basınçta çalışan motora sahip ve tam 240 beygir gücünde! Bu güce 8200 devir/dakikada ulaşmaktadır. 2 kişilik önden motorlu, arkadan itişli ustu açık bir model (roadster) olup satış fiatı haziran 2001 itibari ile 50 milyar civarındadır. Honda bu modelle kuruluş yıldönümünü kutlamaktadır.
VTEC Tipleri
Peki VTEC sırf performansa ve yakıt tüketimini arttırmaya mi yarar?? HAYIR. VTEC tam tersi olarak yakıt tüketimini azaltıcı olarak da kullanılabilir! DOCH VTEC, VTEC ailesinin performans motorudur... Diğerleri ekonomi için üretilmiş modellerdir. 2001 yılı haricinde Türkiye’de DOCH VTEC den başka VTEC modeli ithal edilmedi. Bu sene yeni Honda Civic'ler le diğer VTEC modellerinin bazılarını görmekteyiz.
DOCH, Dual Overhead CamsHaft dan gelip Türkçe, Üstten Çift Egzantirikli anlamına gelir. Bu demektir ki :
16 süpablı 4 silindirli bir arabada,
Silindir başına : 16 / 4 = 4 süpab bulunur.
Bunlardan 2 si emme, 2 si Egzoz süpabıdır. Önceden de açıkladığım gibi, 1 yerine 2 tane süpab kullanılmasının sebebi, Hava giriş çıkışlarının daha kolay olmasını sağlamaktır. Böylece, Ya performans arttırılır, yada yakıt tüketimi düşürülür. Verim artar..
SOCH, Single Overhead CamShaft , türkçesi, Üstten tek egzantirikli anlamına gelir...
Bu da, süpablar tek egzantirik tarafından kumanda ediliyor demektir.
Motorlar üstten ve alttan Egzantirikli üretilmelerine karşın, günümüzde alttan egzantirik artık neredeyse hiç kullanılmamaktadır.
DOCH VTEC
Demin de söylediğim gibi, VTEC ailesinin performans modelidir...
Honda bu modeli Amerika’da ilk 1990 Acura NSX de kullandı…
Japonya’da 1989 yılında ilk VTEC sunuldu. Ve 1989-1993 Integra tipinde kullanıldı.
1989 DA6 Honda Integra RSi/Xsi 160 beygirlik , B16A DOHC VTEC motorunun bir varyasyonunu kullandı. B16A motoru, 1999 – 2000 yıllarında Civic Si da kullanılan motorla aynisidir. Fakat su anki Si lar 2. tip B16A motorları kullanmaktadır. Bu çok az farklı olup 160 beygirden biraz fazladır. Aşağıdaki sema DOCH VTEC in çalışma sistemi hakkında bilgi vermektedir:
Anlattığım gibi, düşük devir çıkıntıları (Low RPM Lobe) ni kullanan egzantirik (camshaft) geçerken Supap lari bastırmaktadır. (valve rockers)
Bu surede yüksek devir çıkıntısı boşa dönmektedir.. (follower)
Bu üstteki figürde, düşük devir çıkıntılarının süpablara bastığı zaman görülmektedir.
Dikkat edilirse, Follower hala boşa dönmektedir.
Devir sayısı 5000 i geçince:
Görüldüğü gibi, bir iğne yağ basıncının etkisi ile çıkmakta ve followerin yolunu bloke etmektedir. Böylece artık yüksek devir çıkıntısı girmekte olup, düşük devir çıkıntısı devre dişi kalmıştır.
Görüldüğü gibi VTEC teknolojisi Öle çok karışık birşey diildir. Ama bulunan güzel bir çözüm olarak değerlendirmek yerinde olur.
160HP Civic Si, 170HP Integra GS-R, 195HP Integra Type-R, 200HP Prelude base/Type-SH, 240HP S2000 ve 290HP Acura NSX DOCH VTEC in kullanıldığı modellerdir. (Amerika Versiyonu)
SOCH VTEC
Üstten tek egzantirikli bir motora VTEC sistemin uygulanmasıdır. DOCH VTEC gibi performans sağlamaz.. Hatta sunu söyleyebiliriz, DOCH lu , VTEC siz bir motor, SOCH VTEC li bir motorla yaklaşık ayni güce sahiptir...
DOCH VTEC üretilip başarısı görüldükten sora Honda bu sistemi geliştirmeye ve diğer tip motorlara uygulamaya karar verdi. Bu da onlardan biridir. DOCH VTEC e göre daha ucuz olduğu için ekonomik bir alternatif olarak da bakabiliriz.
Çalışma prensibi, DOCH VTEC ile ayni olup tek egzantirik mili olduğu için az bir miktar farklılık gösterir:
Görüldüğü gibi olaylar bu sefer tek egzantirik mili üzerinde gerçekleşir. yüksek ve düşük devir çıkıntıları aynı mil üzerindedir.
Civic EX, Accord LX/EX/V6, Odyssey LX/EX, Acura TL, CL, and CL Type-S
Modelleri SOCH VTEC tipi motor kullanmaktadır… Türkiye’de bu seneye kadar bu tip motoru Honda’larda görmedik. Bu sene Civic SOCH VTEC yeni kasası ile satışa girmiştir. SOCH VTEC , DOCH VTEC ‘ e kıyasla daha basit bir mekanizmaya sahiptir. düşük devirlerde düşük yakıt tüketimi, yüksek devirlerde performans arayanlara bir çözüm olarak sunulabilir.
VTEC-E
VTEC-E VTEC in ters çevirilmiş biçimidir. E, economy kelimesinin bas harfidir. Anlaşılabileceği gibi, DOCH VTEC in sağladığı, yüksek devirde performans yerine, SOCH VTEC-E düşük devirde çok yakıt tüketimi sağlar.
Benzin, hava ile karıştırılıp silindirlere verilir. Bu karışım ne kadar iyi ortanda hazırlanırsa, motor o kadar düzgün bir operasyon sağlar. Eğer benzin oranı fazla ise “zengin karışım”, Eğer hava oranı fazla ise “Fakir karışım” adı verilir. düşük devirde çalışan motorlarda, benzin/hava karışımının alınma hızı yeterli diildir. O yüzden benzin oranı biraz daha arttırılır ki motor daha düzgün bir operasyon sergilesin. VTEC-E nin yaptığı, yapay olarak bu alınma hızını arttırarak silindirin içinde bir çeşit girdap hareketi yaparak benzin/hava karışımının çok iyi karışmasını sağlar. İyi karıştığı için daha fakir karsımlar kullanılabilir , bu sebeple yakıt tüketimi düşürülmüş olur. (Düşük devirlerde).
VTEC-E, benzin/hava karışımının giriş hızı ile ilgili olduğuna göre, sadece giriş süpabı ile ilgili bir sistemdir.
Sadece SOCH tipinde bulunup, DOCH da bulunmaması ekonomik nedenlerdendir. Bu mekanizma pahalıya mal olmaktadır.
SOCH VTEC-E yi anlayabilmek için , sadece giriş supabını incelemek gerekir. VTEC-E olmayan bir motorun giriş supabı sadece tek profillidir. (tek hareketi vardır) Buna karşılık VTEC-E de 2 tip profil vardır. düşük devirlerde, her giriş süpabı kendi profilinde hareket eder. Şöyle, bir tane supabın yolunun görünüşü normaldir.. Diğeri ise fark edilir biçimde eğridir.
Şekilde, sağ taraftaki 2 süpab giriş supabıdır. Görüldüğü gibi, üstteki süpab kapalı durumdadır. Yolun bu eğri yapısı ile, düşük devirlerde , gelen karışım silindir içinde okla gösterilen şekilde dağılır ve çok iyi karışır. Böylece, 1 tane giriş süpabı çalışır. Tek girişten gelen hava sıkıştığı için güzel bir girdap etkisi oluşur. Sonuçta benzin oranı az karışım kullanılabilir Çünkü iyi optimize olmuştur.
Genel olarak 2500 devir geçildiğinde ise, bu tek süpabdan giriş, hızı yeterli olmamaktadır. İyi etki sağlayan bu tek süpab sistemi tam ters simdi güçten düşürmeye (yakıt tüketimini arttırmaya) başlar. Böylece 2500 devirden sora bir iğne giriş supa binin çıkıntısına gelir ve bu 2 giriş süpabının ayni anda açılıp kapanmasını sağlar. Eğri manifold sistemi de uygulanmamaya başlar. Karışım 2 delikten rahat girdiği için başka bir değişle yüksek devirlerde “motor rahat nefes alır”.
VTEC-E sisteminde, bu özelliklerden dolayı SOCH olup VTEC-E olmayan bir motora göre süpablar biraz daha uzun açık kalabilirler. Bu, biraz daha ekstra güç anlamına gelir.
Örneğin,
Ayni motora sahip Civic HX de VTEC-E bulunmakta ve 115 beygir vermektedir.
Civic DX te ise VTEC-E bulunmayıp, 106 beygir (max.) alınmaktadır.
Bu fark, yanıltmasın, VTEC-E ekonomi içindir... Güç diil..
Bir valfın nasıl açılıp kapandığını, VTEC-E nin bir gelişmiş modeli olan 3 Stage VTEC de gösterilmiştir...
3-Stage VTEC
Honda'nın D15B kodlu motoru bunu kullanmaktadır. Avrupa ve Amerika’da kullanılan bazı Honda Civic'ler bu motoru kullanmaktadır. Bu çeşit VTEC , SOCH VTEC ile VTEC-E nin birleşmesidir. Bu birleşimle, çok iyi yakıt tasarrufu ve iyi bir beygir gücü elde edilmiştir. Ama DOCH VTEC e göre max. güç daha azdır.
diğer taraftan, yakıt tasarrufu ile gücün bu kadar kombine edildiği başka motor bulunmamaktadır.
SOCH VTEC ile SOCH VTEC-E nin çalışmasını anladıysanız,
1. aşamada, şekilde görüldüğü gibi, sadece 1 tane süpab çalışmaktadır. Bu VTEC-E nin düşük devir profilidir.
2. aşama, 2500 devirde başlar, 1. pin yağ basıncı ile devreye girer ve diğer süpab devreye girer ve motor orta çalışma sekline geçer.. Her iki şekilde de egzantirik düşük devir profilindedir.
3. aşama, 4500 devir gibi baslar, 2. pin de devreye girer. artık egzantirik mili yüksek devir profilindeki haliyle çalışır. Bu SOCH VTEC in yüksek devir profilidir.
Grafikte görüldüğü gibi, her 3 basamak farklı bir eğriye sahiptir. Böylece, kesişme noktalarını bularak, toplam 1 tane eğri elde edilir ki bu optimum bir güç eğrisidir. Düşük devirlerde yakıt ekonomisi, yüksek devirlerde iste motor gücü sağlanır. Bu devire göre optimizasyon diğer motorlarda bulunmamaktadır.
Diğer VTEC’ler Ve...
Honda Accord V6, J30A1 tipi V6 motor ile hybrid VTEC-E and SOHC VTEC sistemini kullandı. Bu 3 aşamalı VTEC den farklıdır. 2. aşama bu tipte bulunmamaktadır. 1. ve 3. aşamalar kullanıldı: düşük devirler için 1 süpab, yüksek devirler için 2 daha uzun açık kalma zamanlı süpab..
Bu sistemlerden sonra, daha sonra belki her devir için farklı süpab zamanlaması?
Bilmiyoruz.. Belkide her süpab için farklı bir bobin ve elektronik kontrol…
Neden VTEC?
Bazı ülkelerde (Avrupa gibi) otomobiller motor hacmine göre vergilendirilmektedir. Daha fazla motor hacmi daha iyi performans, daha fazla motor gücü demek olmakla birlikte, daha fazla yakıt tüketimi daha fazla vergi anlamına da gelir. Hadi yakıt tüketimi performansın hakkı tamam ama vergi artması problem diyenler için 2 alternatif geliştirilmiştir:
si Turbo.. Silindirlere bir kompressor ile hacminden fazla benzin/hava karışımı sıkıştırarak daha fazla güç elde eder. Normal turbo 3000 devir gibi bir özel devir sayısından sora devreye girer. Mercedes’in Kompressor’ u ise, motor çalıştığı andan itibaren devrededir. Çünkü kompressor hareketini direk kranktan alır. Turbo hareketini Egzoz gazından alır.
Turbo ilk yarışlar için geliştirilip, yasaklandıktan sora alternatif olarak yol arabalarına takılmıştır. Silindirlere uygulanan yüksek basınç sebebi ile pistonlar normal arabalar gibi alüminyum diil, çeliktir. Bu da daha ağır bir motor anlamına gelir. Ayrıca motor daha çabuk yıpranır. Turboda bir mekanın eleman olduğu için arıza riskini arttırır. Bu gibi sebeplerden turbo tercih edilmemeye çalışır.
2.si ise VTEC. Ayni motor hacminden, aynı basınçta motoru daha çabuk çevirerek daha fazla güç elde etmeyi amaçlar. Asıl tercih nedenleri söylenildiği gibi vergi. Bunun yanında VTEC in ekonomi modelleri, düşük yakıt sarfiatı, ekonomi, cevre kirliliği azaltma gibi nedenlerle tercih elde edilir. Kısaca VTEC normal kullanımda ekonomik, yüksek devirlerde güç amacı ile üretilmiştir.
Bazı Yanlışlar...
Bazıları motor gücünün krank torku ile ölçüleceğini, VTEC lerin krank torkunun düşük olduğunu o yüzden de verilen gücün “gerçek” değer olmadığını söylemektedirler.
Bu yanlıştır. Daha fazla silindir hacmine sahip yada turbolu bir motorun krank torku ayni tip diğer motorlara göre daha fazla krank torkuna sahip olacağı acıktır fakat, bu krank torku vites kutusu oranları son dişli gibi oranlarla çarpılır, en sonunda bir tekerlek gücü elde edilir. Ağırlık ve beygir gücü oranı elde edilir. Bu oran hesaplarda kullanılır. 160 beygirlik bir gücün 150 den fazla olduğu acıktır. Krank torku demin de dediğim gibi farklı işlemlerden sora net güce dönüşür. Bu çıkış güçleri kıyaslanmalıdır.
Kalkış yarışlarında, ilk olarak az bir tekerlek spini sora tutunma ve basta yüksek bir tork istenir. Bu yüzden amerikan arabaları yüksek kapasite motorları ile iyidirler. VTEC ise , düzenli olarak artan bir tork vermektedir. Bu basta istenilen az tekerlek spinini elde etmeyi zorlaştırır. Edilirse de sora tutunmayı zorlaştırır. Ayrıca DOCH VTEC 5000 devirde esas profiline geçtiğinden, yüksek devirlerde maksimum gücünü vermektedir. Bu özellikleri ile kalkışa fazla uygun diildir ve ustalık gerektirir
VTEC
DOHC VTEC sistemi, yüksek devirli bir DOHC motorunda hem gücü hem de torku optimize etmek için geliştirilmiştir.
Her iki supap için, 3 kam profili bulunur.
Dış taraflardaki profiller düşük devirlerde, ortadaki profil ise yüksek devirlerde kullanılır.
Düşük devirlerde, supaplar düşük kam profillerinde hareket eden külbütörler tarafından açılır.
Bu kam profilleri, düşük devirlerde silindirin emişinin iyi ve yakıt tüketiminin düşük olmasını sağlamak için kısa supap liftiyle ve kısa açılma süresiyle hareket ederler.
Kısa supap lifti ve açılma süresiyle düşük ve orta devirlerde yüksek tork ve yakıt tasarrufu sağlanır.
Motorun hızı arttıkça, motorun elektronik kontrol ünitesi kam mili takipçilerinin pimlerine basınçlı yağ gönderen hidrolik sürgülü valfi çalıştırır (5850 d/d’de).
Basınçlı yağ pimleri, düşük devirde çalışması için tasarlanan takipçileri 3. takipçiye kilitleyecek bir pozisyona hareket ettirir.
O ana kadar 3. takipçi herhangi bir supabı hareket ettirmemektedir.
Kam mili takipçilerinin birbirine kilitlenmesiyle birlikte, düşük devirde çalışan takipçiler yüksek devirde çalışan takipçilerle aynı oranda çalışmaya zorlanırlar.
Supapların hem lift miktarı artmış hem de açık kalma süreleri uzamıştır.
Silindirin içine daha fazla dolgu alınmaktadır ve artan devir sayısıyla birlikte motorun gücü de artmaktadır
SOHC VTEC Üstten tek eksantrikli bir motorda, her silindir sırası için bir kam mili bulunur.
Emme ve egzoz profilleri aynı kam mili üzerinde yer alır.
Alttaki şekilde kam milinin orta kısmında 3 kam profili bulunmaktadır, bunlar emme kam profilleridir.
Bu 3 kam profilinden dış tarafta olanlar düşük devirlerde kullanılırken, ortadaki profil yüksek devirlerde kullanılır.
Fakat SOHC VTEC motorlarda egzoz supaplarının zamanlamaları değiştirilmez.
Egzoz supapları tüm devir bantları için aynı profilleri takip eder.
DOHC VTEC ve SOHC VTEC motorlar arasındaki en büyük fark egzoz supaplarının zamanlamaları arasındaki farktır.
Bunun yanı sıra SOHC VTEC motorların yapıları, DOHC VTEC motorlara göre daha basittir.
Düşük devirlerde, dıştaki 2 kam profili direkt olarak külbütörleri hareket ettirir.
Düşük devirlerde kullanılan kam profilleri motorun sakin çalışmasını ve düşük yakıt tüketimi sağlar.
Yüksek devirlerde ise; yüksek devirler için tasarlanan profil, takipçiyi hareketlendirir.
Fakat takipçi herhangi bir parçayla bağlantılı olmadığı sürece, hiçbir parçayı hareketlendirmez.
Yüksek devirlerde, yağ basıncı metal pimi külbütörlere ve takipçiye doğru iter ve 3 profil sanki tek profile dönüşmüş gibi hareket etmeye başlar.
Külbütörler, yüksek devirler için tasarlanan profili takip etmektedirler.
Yüksek devirlerde emme supaplarının lifti arttığı gibi açık kalma süreleri de artar.
Artan devirler birlikte motora daha fazla dolgu emilir ve motorun gücü artar.
VTEC-E
VTEC-E sisteminin asıl amacı, düşük devirlerde yakıt ekonomisini artırmak için oldukça fakir yakıt-hava karışımı sağlamaktır.
1,5 litrelik SOHC VTEC-E sistemine sahip motor 92 HP güç üretmektedir.
12 supap modunda hava-yakıt oranı 20:1 ve üzerinde olabilmektedir.
Tork üretmek için, yakıt silindir içine emilen hava ile birlikte yakılır.
Ne kadar çok tork üretileceği, direkt olarak, yakıt-hava karışımının birbiriyle ne kadar iyi karışmasıyla ilgilidir.
Düşük devirlerde motorların emme dolgu hızı, yakıt ve havanın iyi bir şekilde birbirine karışabilmesi için yeterli değildir.
VTEC-E, yapay olarak emme dolgu hızını türbülans etkisi yaratacak şekilde artırır.
Bu şekilde yakıt ve hava arasında oldukça iyi bir karışım gerçekleşir.
VTEC-E sistemine sahip olmayan bir motor emme supapları için tek bir kam profiline sahiptir.
VTEC-E motoru ise, iki farklı emme kam profiline sahiptir.
Düşük devirlerde, her emme supabı kendi emme profilini takip eder.
Emme kam profillerinden biri diğerine göre oldukça normal kalmaktadır.
Diğeri ise, neredeyse yuvarlak bir profile sahiptir.
Düşük devirlerde sadece bir emme supabı çalışmaktadır.
Emilen dolgu bu supaptan silindire girmektedir ve sonuç olarak silindir içinde türbülans efekti oluşturulmaktadır.
Türbülans etkisi, dolgunun çok iyi bir şekilde karışmasını sağlamaktadır.
Bu sayede motor, oldukça fakir karışımlarda çalışabilmektedir.
VTEC sistemi, düşük devirlerde çalışmayan emme supabını aktif hale getirmek için kullanılır.
Devir arttıkça daha fazla dolgu emilmek istenir, sadece bir emme supabının çalışması motor için sınırlayıcı bir etki oluşturmaya başlar.
Yaklaşık 2500 d/d civarında, içi dolu bir pim iki külbütör tarafından itilir ve iki külbütör tek bir ünite halinde hareket etmeye başlar.
Böylece, her iki emme supabı normal kam profiline bağlı olarak hareket etmeye başlar, neredeyse yuvarlak bir yüzeye sahip olan profil kullanılmaz.
KADEMELİ VTEC
-Kademeli VTEC sistemi, VTEC-E ve SOHC VTEC sistemlerini birleştirmiştir.
Bu sayede motorun yakıt tüketimi düşürülmüş ve yüksek devirlerde yüksek güç elde edilmiştir.
Kademeli VTEC sistemine sahip 1,5 litrelik motor 128 HP güç üretmektedir.
Birinci kademede külbütörler bağımsız olarak çalışmaktadır. Düşük devirlerde sadece bir emme supabı çalışmakta,
diğer emme supabı ise neredeyse yuvarlak bir kam profilini takip etmektedir.
Motor, 2500 d/d’ye kadar 12 supap modunda çalışmaktadır.
12 supaplı modla birlikte fakir yanma modu (lean-burn) devrededir, yakıt-hava oranı 20:1 gibi bir orana ulaşmaktadır.
Bu sayede düşük devirlerde yakıt ekonomisi sağlanmaktadır.
İkinci kademe motorun orta devir bandında devrededir,
2500 d/d’de devreye girer ve 6000 d/d civarında devreden çıkar.
Uygulanan yağ basıncı pimi iterek iki emme supabının külbütörlerinin beraber çalışmasını sağlar.
İki supap da düşük kam profilini takip etmektedir.
Üçüncü kademede 6000 d/d’den sonra yağ basıncı iki kanaldan da geçerek ortadaki kam profilini kilitler ve her iki emme supabı da daha yüksek liftle daha uzun süre açık kalır.
I-VTEC
i-VTEC sisteminin en önemli özelliği ve diğer VTEC sistemlerinden farkı,
supap zamanlamasının sürekli değişken olmasıdır.
VTC (Variable Timing Control - Değişken Zamanlama Kontrolü),
motorun çalışması sırasında emme ve egzoz supapları arasındaki supap bindirmesini ayarlayan/değiştiren bir mekanizmadır.
VTC ile birlikte i-VTEC, VTEC sistemlerinin en büyük dezavantajı olan orta devir bandındaki güçsüzlüğü ortadan kaldırmıştır.
i-VTEC, VTEC-E ve VTEC sistemlerinin bir kombinasyonunu kullanmaktadır.
Bu kombinasyon, motorun 12 supapla ekonomi modunda ve 16 supapla güç modunda çalışabilmesini sağlamaktadır.
Emme kam miline takılan VTC hareketlendiricisi,
motorun yüküne bağlı olarak sürekli değişken supap zamanlamasını sağlaması için yağ basıncı tarafından kontrol edilir.
VTC mekanizması, şekilde görülmektedir.
Bu sistemde temel fikir, kam milini bağlı olduğu dişliden ayırmak, tabla (mavi renkle gösterilmiştir) ile birbirlerine göre izafi hareketlerini sağlamak,
motorun yük ve gaz pedalı durumuna göre değişken zamanlamayı gerçekleştirmektir.
i-VTEC sisteminde, değişken supap zamanlamasını sağlamak için tabla üzerinde dişli çark mekanizması kullanılmaktadır.
Kam mili dönme yönünde ilerlerken, eğer supap zamanlamasında avans verilmesi istenirse, tabla kam milini kam dişlisinden ayırır,
kam miline kilitlenir ve dişli ile aynı yönde dönerek mili olması gereken açı değerinden daha büyük bir değere getirir.
Eğer supap zamanlamasında gecikme yapılması istenirse, tabla kam milini yine kam dişlisinden ayırır,
kam miline kilitlenir ve dişli ile ters yönde dönerek mili olması gereken açı değerinden daha küçük bir değere getirir.
Supap zamanlamasının değişkenliği bu şekilde sağlanmaktadır.
VTC mekanizması, supap zamanlamasını avans veya rötar durumlarında 250 değiştirebilmektedir.
VTC elektronik kontrol ünitesi, motor devrini, kam mili ve gaz kelebeği pozisyonunu,
ateşleme zamanını ve motorun egzoz durumunu sürekli kontrol ederek gerekli supap zamanlamasını belirler.
i-VTEC için 4 kademe bulunmaktadır. 1., 2. ve 3. kademelerde, supapları düşük miktarda açan kam profilleri devrededir.
4. kademedeyse, supapları yüksek miktarda açan kam profilleri devrededir.
i-VTEC motorlarda sadece emme kam milinde VTEC sistemi mevcuttur.
1., 2. ve 3. kademelerde emme supaplarından biri hareketsiz kalmaktadır.
Bu, VTEC-E’deki 1 emme supaplı çalışma durumuna benzemektedir.
1 emme supabı hareketsiz dururken, diğeri açılmaktadır.
Bu şekilde, hava akımı üzerinde bir türbülans efekti oluşturulmasına,
fakir yanma ve rölanti devirlerinde 20:1’den büyük hava-yakıt oranlarına kullanılmasına fırsat vermektedir.
1. kademe, motorun elektronik kontrol ünitesinin 20:1’den yüksek hava yakıt oranlarını kullandığı fakir yanma modudur.
VTC, emme/egzoz supap bindirmesini minimuma getirir.
1. kademe, sadece fakir yanma modunda yada düşük oranlı kelebek pozisyonlarında kullanılır.
Elektronik kontrol ünitesi, yüksek oranlı kelebek pozisyonları için 3. kademeyi devreye sokar.
2. kademede, fakir yanma modunu terk edip 14.7-12:1 hava-yakıt oranlarına geri dönebilmektedir ve supap bindirmesini maksimuma çıkarabilmektedir.
Bu şekilde EGR efekti artırılmakta ve emisyonlar iyileşmektedir.
3. kademe elektronik kontrol ünitesinin, emme/egzoz supaplarının açılmasını ve bindirmesini motor devrine bağlı ve dinamik olarak değiştirdiği bir durumdur.
Burada motor devrinin düşük fakat gaz kelebeğinin yüksek oranda açık olduğu durumlar geçerlidir.
Yavaş çalışma devirleri; ideal çalışma şartlarının geçerli olduğu düşük devirler, kapalı ya da kapalıya yakın gaz kelebeği pozisyonları anlamına gelir.
Bu durum, eğimi sıfıra yakın yol kullanımlarında, sabit hızda kullanımlarda da geçerlidir.
4. kademe, devir yükseldiğinde ve gaz pedalına sonuna kadar basıldığında aktif hale gelir.
Bu modda, emme kam milinin supaplarını yüksek oranda açan kamları devreye girer, motor 16 supap moduna geçer.
Supapların açık kalma süreleri ve liftleri artar. VTC,
istenilen güç miktarını ve optimum emme/egzoz supap zamanlamasını ve bindirmesini elde etmek için emme kam milini dinamik olarak değiştirir.