Dizel Motorların Tarihi

Dizel motorlarının tarihi otomobilin doğduğu yıllara kadar dayanmaktadır. 1800’lü yılların sonlarına doğru Rudolf Diesel tarafından bulunan bu motor yıllar sonra gemi ve trenlerde kullanılmaya başlanmıştır. Dizel motorlar zamanla iş makinesi, ticari araçlar ve binek araçlarda gündeme gelmiştir. Günümüzde taşıtların tahrikinde kullanılmakta olan benzin ve dizel motorları yüz yılı aşan bir geçmişe sahiptir. Bu süreç içerisinde benzin motorlarının sağladığı yüksek performans özelliklerini, dizel motorlarının özellikle kısmi yüklerdeki yüksek verim özellikleri ile bir araya getirebilecek bir motor tasarımının gerçekleştirilmesi motor üreticilerinin üzerinde durduğu bir konu olmuştur. Taşıtların yakıt tüketiminin azaltılması ve çevre kirliliğine neden olan yanma ürünlerinin kontrol altına alınabilmesi konusundaki güncel çabalar, motor teknolojisinde yenilik arayışlarını son dönemde daha da hızlandırmıştır (Çanakçı ve Özsezen, Mühendis ve Makina – Cilt: 45 Sayı: 531). Alışıla gelmiş benzin motorlarındaki yakıtın emme kanalına püskürtülmesi uygulaması yerine, benzinin emme zamanında veya sıkıştırma zamanında direkt olarak silindir içerisine püskürtülmesi şeklindeki uygulama direkt püskürtmeli (DP) benzin motorlarının temel yapısını oluşturmaktadır. Kademeli dolgulu bu motorlar, diesel motoru çalışma prensibine benzer şekilde, motorun yük durumuna göre hava-yakıt karışım oranını ayarlamaktadır. Dolayısı ile kısmi yüklerde aşırı fakir karışım oranlarında (hava fazlalık katsayısı, l > 1) çalışılmakta, tam yükte ise oldukça homojen dağılıma sahip stokiyometrik karışım hazırlanmaktadır (l = 1). Bu uygulamada, özgül yakıt tüketiminde %25 düzeyine varan azalma sağlamak mümkün olmaktadır. Ayrıca motorda ilk hareket kolaylığı, motorun hızlı cevap verme yeteneğinin sağlanması, düşük CO2 emisyonları, vuruntu direncinin artması, yüksek volümetrik verim gibi üstünlükler sağlanmaktadır. Ancak yanma olayının ve püskürtme zamanının gereken hassasiyette kontrolu, gelişmiş kontrol sistemleri ve hassas püskürtme donanımı ile gerçekleştirilebilmektedir. Kısmi yüklerde yanmamış hidrokarbon (HC) emsiyonlarındaki artış ve genelde azot oksit (NOX) emisyonlarının yüksek oluşu direkt püskürtmeli benzin motorlarının geliştirilmeye açık olan sorunları arasında yer almaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte dizel motorlarda ki gelişim 1990 lı yıllarda tekrar atılım yaparak günümüzdeki yeni nesil motorların ortaya çıkmasını sağlamıştır. 2 Malzeme bilimindeki ve malzemenin işlenebilme kalitesindeki artış doğru orantılı olarak her alanda olduğu gibi dizel motor teknolojisine de kuşak atlatmıştır. Dizel motorun çalışma prensibine bakıldığında yakıt direkt olarak içinde sıkıştırılmış hava bulunan pistona püskürtülmekte ateşleme sırası pompadan ayarlanmaktadır. Ancak yeni nesil CRDI (Common-Rail Diesel Injection) dizel motorlar da ise ateşleme zamanı pompadan değil enjektörlerde ki manyetik supapların açılıp kapanmasıyla sağlanmaktadır. Sistemde hali hazırda yüksek basınçta sürekli bir yakıt bulundurulmaktadır. Ve bu yakıtın bulunduğu bölüme ortak yol denilmektedir. Common-rail ifadesi bu anlama gelmektedir. Sistemin verimine bakıldığında yeni nesil dizel motorun tercih edilme nedenleri açıkça görülmektedir. Bu faydalarına bakıldığında torkun ve motor gücünün artması, yakıt tüketiminin azalması, kirliliğe sebep olan emisyonların azalması, motordan gelen toplam sesin azalması, taşıtın sürüş konforunun iyileştirilmesi olarak sıralayabiliriz. Günümüzde tasarruflu araçların kullanılma oranında ciddi bir artış olmuştur. Hibrit arabaların maliyetinin ve benzinli araçlardaki yakıt tüketiminin yüksek oluşu dizel araçları tercih edilebilmesi nedeni olarak gösterilebilir. Dizel motor enjektörleri incelendiğinde yakıtın geçtiği deliklerin çok küçük olduğunu görmekteyiz. Püskürtmenin kalitesi ve miktarı piston içinde oluşan yanmanın formunu ve elde edilen enerjinin verimini doğrudan etkilemektedir. Yüksek basınç enjektörleri olarak da adlandırdığımız bu enjektörler zamanla hasara uğramakta ve enjektör meme ucundaki deliklerde zamana bağlı olarak veya yakıtın kötü oluşundan kaynaklı genişlemeler meydana gelmektedir. Bu olumsuzluk verim kaybına güç kaybına neden olmakta, yakıt tüketimini arttırmakta, emisyon değerlerinin de kötüleşmesine yol açmaktadır. Yapılan çalışmada yakıt özelliklerinin enjektör uçlarında meydan getirdiği hasar incelenmiştir. Yakıt ve yakıtlara eklenen katkılar ile hasar oluşumundaki değişim gözlenmiştir. Hasar analizini yapmak için, üç ayrı yakıtla 110’ar saat çalıştırılan üç ayrı enjektör numunesi, kullanılmamış bir başka enjektörle ve birbirleriyle karşılaştırılarak meydana gelen hasar incelenmiştir. Bu incelemede SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve EDX (Enerji Ayırmalı Spektrometre) analizi kullanılmıştır.