ALTERNATF YAKITLAR Otomobillerin insanlara salad ulam rahatl hareket

ALTERNATİF YAKITLAR

Otomobillerin insanlara sağladığı ulaşım rahatlığı, hareket özgürlüğü büyüktür. Ancak egzozundan çıkan gazlarla şehir havasını dolayısı ile tüm atmosferi kirletmektedir. Peki, hangi biçimlerlerde kirliliğe neden olur Sera etkisi, Asit yağmurları ve Küresel ısınma

Taşıtların egzozlarından, bilhassa benzin ve dizel yakıtlı motorlu taşıtlarınkinden çıkan karbon monoksit, hidrokarbon ve azot bileşikleri ve parçacıkların meydana getirdiği çevre sorunları, birçok şehirde ciddi boyutlara ulaşmıştır. Milyonlarca taşıttan kükürt dioksit, kurşun gibi tehlikeli maddelerinde atmosfere yayıldığını düşünürsek çevreye verilen zararın boyutunu da kolaylıkla anlayabiliriz. Bu nedenle motorlu taşıt egzoz gazlarından kaynaklanan hava kirliliği, kalıcı önlemleri gerektiren acil çevre sorunu haline gelmiştir.

Petrolün fosil yakıt olması, kullanım sonucu, dünya petrol rezervlerinin gittikçe azalması, petrole alternatif olabilecek motor yakıtlarının bulunması ve uygulamaya konulmasını zorunlu hale getirmiştir. Burada, bulunacak alternatif yakıtın, mevcut teknolojide önemli bir yapısal değişiklik gerektirmeden, doğrudan kullanılması önem taşımaktadır.

Dünyadaki enerji ihtiyacı ise iki ana kaynaktan karşılanır. 1)Yenilenemeyen Enerji Kaynakları: Kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil kaynaklı enerji kaynakları. 2)Yenilenebilir Enerji Kaynakları: Güneş, rüzgar, dalga, jeotermal, hidrolik, hidrojen, nükleer ve biokütle enerji kaynakları.

Yakıt türlerine gore birincil enerji tüketimi(1999/Tüsiad)

Dünya enerji ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılayan fosil yakıt rezervlerinin; 133, 8. 103 milyar kg petrol, 10022, 7. 103 milyar kg kömür ve 111, 9. 103 milyar m 3 ise doğalgaz rezervlerinden oluştuğu bilinmektedir. Bu bilgilere göre fosil yakıt rezervlerinin %70, 4’ünü katı yakıtlar, %16, 3’ünü petrol, %13, 3’ünü ise doğalgaz sağlamaktadır. Exxon Mobil Şirketi’nin 2003 yılında yaptığı araştırmaya göre, dünyadaki bilinen ham petrol rezervi, 40 yıl sonra tükenecek. Elde edilen son değerlendirmelere göre, linyitin 240 yıl, doğalgazın ise 51 yıllık ömrü bulunmaktadır.

Yapılan araştırmalara göre, fosil yakıtların yanması sonucu açığa çıkan karbon monoksit, hidrokarbon ve azot bileşiklerinin yarısı, benzin ve dizel motorlarından kaynaklanmaktadır. Kükürt dioksit, kurşun, kurum gibi artıklar da yine motorlu taşıtların etrafa yaydığı zararlı maddelerdendir. Özellikle dizel motorları kükürt dioksit ve kurumun en başta gelen üreticisidir.

Karbon monoksit gazı, kapalı yerlerde insanları öldürebilmekte, azot bileşikleri ise tarım ürünlerine zarar vermekte ve binalarda aşınmalara yol açmaktadır. Motorlu taşıtların havayı kirletmelerinin temel sebebi, motorların yeterince verimli çalışamamalarındandır bu da yakıtın bir kısmının yanmaması demektir. Böylece havadaki egzoz gazları emisyonu artmaktadır bunun sonucu da hava kirliliğini önemli ölçüde teşkil etmektedir.

Ayrıca motorlarda kullanılan alternatif yakıtların ekonomikliği de büyük önem taşımaktadır. Günümüzde dizelle çalışan yakıtlara olan ilgide yakıtın ekonomik olmasından kaynaklanmaktadır. Ülkemizde LPG’nin tüm ülkeye yayılması da yakıtın ekonomikliğinden ötürüdür. Bu sebeple en ekonomik yakıt için çalışmalar devam etmektedir.

Yakıt seçiminde dikkate alınan kriterler Herhangi bir yakıtın otomotiv yakıtı olarak seçiminde dikkate alınan en önemli kriterler şöyle sıralanabilir: Bulunabilirliği ve fiyatı, � Birim hacim veya kütlesinin ısı değeri, � Temin etme, depolama ve motorda yakma için gerekli sistemlerin karmaşıklığı, � Dünyadaki toplam rezervleri. �

GELENEKSEL MOTORLAR VE YAKITLAR

Dizel motorunun aynı özelliklere sahip benzinli bir motora göre yaklaşık olarak %30 daha az yakıt harcaması, Benzine göre motorinin tutuşma sıcaklığının daha yüksek olması nedeniyle yangın tehlikesinin daha az olması, Benzinli motorlarda verim %26 -30 olmasına rağmen, dizel motorlarda verimin %40 oranında olması, Dizel motorlarının çıkardığı egzoz gazlarının, benzin motorlarının çıkardığı egzoz gazlarına göre çevreyi daha az kirletmesidir.

YAKITLAR VE ÖZELLLİKLERİ � Bugünkü içten yanmalı motorlarda kullanılan yakıtlar, kaynağı ne olursa olsun, organik hidrokarbondurlar (HC) � Literatürde daha çok HC sembolü ile ifade edilirler. � Bunlar ham petrolden, bitkilerden veya tarımsal atıklardan elde edilmiş olabilirler. � Büyük bir kısmı sıvı yakıtlardır. � Gaz yakıtlarda gitgide yaygınlaşmaktadırlar.

BENZİN � Karbon atom sayısı 4 -10 arasında değişen sıvı HC bileşenlerden ibarettir. Az miktarda hafif ve ağır HC’lar, çok az miktarda ham petrolden gelen kükürt ve azot gibi istenmeyen elementler ve bazı özelliklerini iyileştirmek için eser miktarda ilave edilen katkı maddeleri (additives) benzinin içinde bulunan diğer bileşenlerdir.

BENZİN � Günümüzde buji ile ateşlemeli vasıtalarda kullanılan geniş bir yakıtlar grubunu ihtiva eder. � Özgül ağırlık bandı O, 70 ile 0, 87 (kg/lt) arasındadır. � Ham petrolün terkibine ve rafineride uygulanan metoda göre çok değişik kimyasal yapılarda olabilirler.

DİZEL YAKITI � Mazot olarak bilinen petrol ürünüdür. � Dizel ve benzinin kokuları farklıdır, dizel yakıt benzinden daha ağırdır, dizel yakıt, benzine göre çok daha yavaş buharlaşır, kaynama noktası suyunkinden çok daha yüksektir. Dizel yakıtı benzine göre oldukça yağlıdır ve mazot olarak anılır.

DİZEL YAKITI � Mazot daha ağır bir sıvı olduğundan çok daha yavaş buharlaşır. Mazot benzinden daha fazla sayıda karbona sahiptir ve karbon bağlarının yapısı daha uzundur. Mazotun kimyasal yapısı : C 14 H 30 şeklindedir. Benzinin kimyasal yapısı: C 9 H 20 şeklindedir. Dizel daha az rafineri işlemiyle elde edilir dolayısıyla benzinden daha ucuzdur.

DİZEL YAKITI � Dizel yakıt benzinden daha fazla enerji yoğunluğuna sahiptir. Ortalama 1 galon (3, 8 Lt) dizel yakıt yaklaşık 155. 000 joule enerjiye sahipken, aynı miktarda benzin 132. 000 Joule enerjiye sahiptir. Bu özellikler dizel yakıtın gelişmiş bir dizel motorda kullanılmasıyla aynı özelliklerdeki benzinli motordan daha fazla menzile sahip oluşunu açıklar

DİZEL YAKITI � Dizel yakıtlar daha fazla güce ihtiyaç duyan araçlarda ve makinalarda kullanılırlar. Dizel yakıtlar gemileri, otobüsleri, trenleri, vinçleri, zirai araçları, jeneratörleri hareket ettiren motorlarda kullanılırlar. Dizel yakıt bu nedenlerle ekonomi için çok önemlidir. Dizel yakıtın yüksek verimliliği olmasaydı, gerek inşaat sanayi gerekse tarım işletmeleri verimsiz yakıtlara yatırım yaparak zarara uğrarlardı. Yük taşımacılığının ister kara ister deniz taşımacılığı olsun %94 ü dizel yakıta dayalı olarak yapılır.

DİZEL YAKITI � Çevre açısından dizelin bazı olumlu ve olumsuz yanları vardır. Olumlu yanları; dizel yakıtın küresel ısınmaya neden olan, karbonmonoksit, hidrokarbon ve karbondioksit emisyonu oldukça azdır. Olumsuz yanları ise; dizel yakıttan çok miktarda nitrojen bileşimi ve partikül madde oluşarak çevreye yayılır. Bu maddeler asit yağmurlarına, hava kirliliğine ve kötü sağlık koşullarına sebep olurlar.

BİTKİSEL YAKITLARLA ÇALIŞAN MOTORLAR

BİTKİSEL YAKITLARLA ÇALIŞAN MOTORLAR Dizel motorlarda yakıt olarak kullanılan ve yenilenebilir biyolojik maddelerden üretilen yakıtlar biodizel veya biomotorin olarak adlandırılmaktadır. Benzinli araçlar içinde biyolojik yakıtlar üretilmesine rağmen dizel motorlarda sıkıştırma oranının yüksek olması sebebiyle daha iyi sonuçlar ve yanma performansı elde edilmektedir.

Motorlarda Kullanılan Bitkisel Yakıtlar • Motorlarda bitkisel yağların yanı sıra hayvansal yağlar da yakıt olarak kullanılabilmektedir. • Genellikle soya, mısır, pamuk ve ayçiçeği gibi bitkisel ürünlerin yağlarından biomotorin yakıt üretiminde faydalanılır. • Biodizel saf olarak kullanılabileceği gibi petrolden elde edilen motorinle karıştırılarak da kullanılmaktadır. • İlk defa 1900’lü yıllarda Rudolf Diesel tarafından yer fıstığı yağı kullanılarak dizel motor çalıştırılmasına rağmen petrolün çok miktarda bulunması ve bu sektörün hızla gelişmesi insanları motorin kullanımına yönlendirmiştir. Ancak 1970 petrol krizi ve tüm dünyada çevre bilincinin artmasıyla alternatif yakıtlar araştırılmaya başlanmış ve ilk olarak da 1992 yılında Amerika Ulusal Soy Dizel Araştırma gurubu tarafından biodizel (biomotorin) üretimi yapılmıştır.

Bitkisel Yakıtların Özellikleri Bitkisel yağlar, organik olarak metil veya etil esteridir. Biodizel üretiminde en çok tercih edilen bitki ise soya fasulyesidir. Nasıl elde edilir? Elde edilen bitkisel yağlar, alkol (metanol) ile karıştırılarak sodyum hidroksitle tepkime hızlandırılır. Bu kimyasal reaksiyon sonunda bir ester ve gliserin oluşur. TRANSESTERİFİKASYON YÖNTEMİ İLE, BİOMOTORİN YÖNTEMİ İLE,

Bitkisel Yakıtların Özellikleri TRANSESTERİFİKASYON YÖNTEMİ İLE, Metanol (odun alkolü) sodyum hidroksitle karıştırılır ve sodyum metoksit elde edilir. Bu tehlikeli sıvı bitkisel yağla karıştırılıp dinlenmeye bırakılınca gliserin dibe çöker ve metil ester (biomotorin) üstte kalır. Ester yakıt olarak kullanılırken gliserin de sabun, gübre ve daha birçok endüstriyel ürün yapımında kullanılmak üzere sevk edilir. Bu kimyasal yönteme transesterifikasyon yöntemi denilmektedir.

Bitkisel Yakıtların Özellikleri BİOMOTORİN YÖNTEMİ İLE, Bitkisel yağlar veya kullanılmış eski yağlar süzülerek filtre edildikten sonra maksimum %20 oranında motorine karıştırılarak kullanılmaktadır. Biomotorin verim olarak ve motor performansı yönünden motorine eş değer bir yakıt türüdür. Tablo 1. 1’de biomotorin üretilebilecek bitkiler ve yağ verimleri görülmektedir.

Bitkisel Yakıtların Özellikleri

Bitkisel Yakıtların Özellikleri Dünyadaki durumu, Dünyadaki en büyük biodizel üretim tesisi California’daki Bakersfield tesisinde 1999 üretimi 500. 000 galon ve 2002 üretimi 15 milyon galon iken 2003 üretiminin 35 milyon galon olarak belirtilmiştir. 17 Kasım 1997 tarihinde yakıt tankında soya fasulyesinden elde edilen biodizel bulunan küçük bir uçak Minnesota (USA) göklerinde gösteri uçuşu yapmış ve daha sonraki model uçaklar üzerinde yapılan uzun süreli testlerde, yakıt verimi ve yakıt temizliğinin yanında yakıt borularında tıkanma ve korozyon problemlerinde azalma gözlenmiştir. Günümüzde Amerika’da üretilen biodizel yakıtın %90’lık kısmı soya fasulyesi esaslıdır. Smithfield isimli bir şirket çöp atıklarından biyogaz üretimi yapmaktadır. Bu gaz daha sonra biometanol hâline dönüştürülüp nakledilmekte ve kullanım yerlerinin yakınlarında biodizel hâline getirilmektedir.

Bitkisel Yakıtların Özellikleri Aşağıdaki grafikte bazı ülkelerin yıllık biomotorin üretimleri milyon litre olarak görülmektedir.

Bitkisel Yakıtların Avantajları Ülkenin dışa bağımlılığını azaltır. Tarımsal alanın güçlenmesini ve şehre göçü azaltır. Tarımsal atıklardan üretilebilir ve üretimi kolaydır. Motorinle farklı oranlarda karıştırılabilir. Zehirli atıklar içermez ve doğaya zarar vermez (kükürt oksit SOX atılmaz, toksik etki gösteren PAH %80 azalır). Saf ve karışım hâlinde kullanılmasında egzoz gazı daha az zehirleyici olur ve kokusu daha iyidir. Hidrokarbon ve karbon monoksit yayılımında azalma (Biomotorinin yanması sonucunda çevreye atılan zararlı gazların dizel yakıtına göre; %15 daha az CO, CO 2 oranında %78’lik bir azalma, %27 daha az HC, %22 daha az partikül, %50 daha az is ve %10 daha düşük ısıl değeri, buna karşın sadece %5 daha fazla NOx ve ortalama yakıt tüketimi dizel motordan %3 daha fazladır). Yakıt filtrelerinde veya yakıt pompalarında herhangi bir probleme rastlanmaz, ayrıca motor üzerinde bir değişiklik olmadan biodizel kullanılabilmektedir.

Bitkisel Yakıtların Avantajları

Bitkisel Yakıtların Dezavantajları Maksimum %5’lik bir verim kaybına neden olurlar. Ancak aşırı yük gibi özel durumlarda belirlenebilmektedir. Tarım sektöründe yeterli ekim yapılmaması ve vergilerin azaltılmaması, bu ürünün pahalı olmasına sebep olacaktır. Yapılan araştırmalar devam etmekte olup, tam bir faydalı üretim şekli geliştirilememiştir. Biomotorin, Avrupa Birliği’nde çevre kirliliğini önlemek için kabul edilmiş olan Euro 3 normlarına göre zararsız yakıtlar sınıfına alınmıştır. Aynı standartlar ülkemiz tarafından da kabul edilmiş ve TSE tarafından TS-4236 ve TS 5648 numaralı standartlar olarak tüm araçlar için uygulanmaktadır. Ancak Avrupa’da Euro 4 normları yayınlanmış ve uygulanmaktadır. Bu standartlar, taşıtlar için oldukça ağır çevre koruma standartları getirmektedir.

Bitkisel Yakıtların Motor Performansına Etkileri Bitkisel yakıtlar motor performansını fazla düşürmemektedir. Dezavantajlar kısmında anlatıldığı gibi yaklaşık olarak %5’lik bir performans düşüşü meydana gelmekte, bu durum da aşırı yükleme durumunda anlaşılmaktadır. Belli bir süre kullanımdan sonra yakıt filtrelerinde veya yakıt pompalarında herhangi bir probleme rastlanmadığı gözlenmiştir. Ayrıca motor üzerinde teknik bir değişim olmadan biodizelin kullanılabilmektedir. Biodizel, kış aylarında da kullanılabilmekte ve motorun ilk çalışmasında hiçbir sorunla karşılaşılmamaktadır. Ancak motorinin pullanma sıcaklığı − 7°C iken, biomotorininki +3°C’dir. Bu derecelerde yakıt jel hâline geçmekte ve filtreleri tıkayarak yakıt akışının kesilmesine neden olmaktadır. Bu durum çok soğuk ortamlarda sorun çıkarabileceği için çeşitli katkılarla donma derecesi yükseltilmelidir. Bununla birlikte hava ısısındaki değişimlerde motor performansını etkilememektedir. Biodiesel iyi bir yağlama yeteneğine sahip olduğundan yüksek derecede motor aşınması oluşturmamaktadır.

Bitkisel Yakıtların Motor Performansına Etkileri

ÇALIŞMA SORULARI Aşağıdakilerden hangisi dizel motorlarda kullanılan yakıttır? A)Benzin B)Soya yağı C)Hidrojen D)LPG

ÇALIŞMA SORULARI Biyolojik yakıtların kullanımı hangi sektörün canlanmasını sağlar? A) Sanayi B) Tekstil C) Otomotiv D) Tarım

ÇALIŞMA SORULARI Dizel motorlarda kullanılan motorinin donma noktası kaç derecedir? A) 0 °C B) 3 °C C)− 8 °C D)− 7 °C

ÇALIŞMA SORULARI 10. 000 km’de biodizel taşıtların çevreye bıraktığı CO miktarı hangisidir? A) 7. 5 B) 4. 9 C) 8. 2 D) 10

ÇALIŞMA SORULARI ( Y) Euro 4 taşıtlarda kullanılan Amerikan çevre koruma standardıdır. (Y ) Biodizel motorlar, performans olarak diğer motorlara göre daha avantajlıdır. (D) Dizel motorlarda biomotorin yakıtı, çevre sağlığı için avantajlıdır. ( Y ) ABD en fazla biomotorin üreten ülkedir. ( D ) Biomotorin üretimi ülkenin dışa bağımlılığını azaltır.

ÇALIŞMA SORULARI ……………… Bitkisel yağ + ……………… Biyodizel+………. Biyodizel üretiminde, ……………. reaksiyonu hızlandırıcı bir rol oynar. Biyodizel, motorinle karıştırılarak da araçlarda kullanılır. Biyodizel, motorine maksimum ………. oranında karıştırılmalıdır.

ALKOL TÜRÜ YAKITLAR: METANOL VE ETANOL

Metanolün Otto Motorlarında Kullanımı Metanol içerisinde metil alkol bulunan, odun, kömür gibi fosil yakıtların ısı altında damıtılmaları yolu ile, 2. doğalgaza birtakım distilasyon işlemleri uygulanarak 3. veya CO ve H 2’nin katalitik ortamda sentezleri sonucunda elde edilir. 1.

Metanolün kaynama sıcaklığı 65. 10 C, donma sıcaklığı – 97. 60 C ‘dir ve su ile her oranda karışabilir. Metanol taşıtlarda çok küçük değişikliklerle kolaylıkla kullanılır. Prototipler üzerinde yapılan araştımalara göre, metanol yakıtlı taşıtların, gelişmiş teknolojiye sahip benzinli taşıtlara göre %5 -10 oranında daha fazla verime ve olağanüstü ivmeye sahip olduğu görüldü.

Metanolün belirli bir hacimdeki enerji yoğunluğu benzine göre daha düşük olduğundan benzin ile kat edilen bir mesafeyi kat etmek için daha fazla metanol kullanımına ihtiyaç vardır. 1. 7 litre metanol 1 litre benzinin verdiği enerjiye eşit miktarda enerji vermektedir. Böylece hem taşıtlardaki depoların büyütülmesi gerekecek ve yer kaybına neden olunacak, hem de taşıtta benzine göre daha fazla bir yükün taşınmasına neden olunacaktır.

PROBLEM 1 Metanolün ısıl değeri benzine göre daha düşüktür, buharlaşma ısısı yüksektir. Buharlaşma ısısının yüksek oluşu, motorlarda soğukta ilk hareketi zorlaştırmaktadır. Metanolün buharlaşmasına yardım etmek amacı ile su ile ısıtılan emme manifoldu, 10 o. C‘tan düşük sıcaklıklarda ilk harekete yardımcı yakıt sistemleri kullanılmaktadır.

PROBLEM 2 Metanolün kullanımında karşılan diğer bir problem aşırı derecede korozyona neden olmasıdır. Bu sebeple kullanılabilmesi için, - özel depolama tanklarına ihtiyaç vardır. - silindir duvarlarındaki yağın etkisini tamamen ortadan kaldırıcı eğilimi olduğundan özel yağlama yağları kullanılması gerekir.

Korozyonu önlemek için yakıt ve emme sistemi, koruyucu maddelerle kaplanmaktadır. Metanolün korozif özellikleri benzinden farklı olduğu için, benzinden farklı olarak alüminyüm ve çinko karbüratör kullanılır. Yakıt tankı çinko alaşımı ile kaplanmaktadır. Ayrıca paslanmaz çelik kullanılan depolarda iyi sonuç vermektedir.

PROBLEM 3 Metanolün benzine göre daha fazla nem tutma özelliği vardır. Diğer yakıtların bir yerden bir yere nakledilmesi gibi taşınırsa bu durum nedeni ile kolaylıkla nemlenebilir. Nem de korozyonu hızlandırır. Bu sebeple gelecekteki metanol taşıyıcı ekipmanlar su geçirmez olacaklardır.

Ayrıca metanolün nem tutuculuk özelliğinin yüksek olması ve kolaylıkla nemlenmesi, benzinle metanolun tam olarak karışmasına engel olmaktadır.

PROBLEM 4 Metanolün diğer olumsuz yönleri zehirli ve gözü tahriş eder bir nitelikte olmasıdır. Ama çevre koruma örgütü EPA zararlı seviyeye ulaşacak birikmenin ancak çok nadir şartlarda olabileceğini bunun da kolayca dağıtılacağını bildirmektedir.

Yapılan çalışmalar sonucu metil alkolün (Metanol) benzinli motorlarda daha verimli kullanılabilmesi için bazı değişikliklere ihtiyaç olduğu tespit edilmiştir. Bu değişiklikler aşağıdaki gibi özetlenebilir:

� Metil alkolün alt ısıl değeri benzine nazaran çok daha düşüktür. Aynı gücü elde edebilmek için motora daha çok yakıt sevk edilmelidir. Metil alkol için gerekli havayakıt oranı 8. 5 : 1 olduğundan istenilen performans değerlerini elde etmek için yakıt meme çapı büyütülmelidir. � Metil alkolün buharlaşması için benzine nazaran daha fazla ısı enerjisine ihtiyaç duyulmakta ve buharı da daha düşük sıcaklıklarda yoğuşmaktadır. Bunun sonucu, motorun ilk harekete geçmesi için sıcak havaya ihtiyaç duyulmakta ve buharın yoğuşmaması için de ısının yüksek tutulması gerekmektedir.

� Metil alkolün saflık derecesinin yüksek olması tercih edilmektedir. Saflık derecesi arttıkça enerji kapasitesi artar. Saflığın derecesinin yeterli olmadığı durumunda karbüratörde korozyona sebep olunur.

� Sıkıştırma oranı 8. 5 olan bir motor, metil alkol kullanılması durumunda sıkıştırma oranı 11’e yükseltilmelidir. � Metil alkol kullanılması durumunda silindire alınan yakıt miktarının fazla olmasından dolayı volümetrik verimi arttırmak için emme supabı çaplarının büyütülmesi gereklidir.

Yukarıda belirtilen şartlar sağlandığı taktirde, metil alkol Otto motorlarda motor yakıtı olarak verimli ve temiz bir şekilde kullanılabilecektir.

Karışım Oluşturulması Metanol yakıtının içten yanmalı motorlarda kullanılması durumunda hava yakıt karışımının hazırlanması için mevcut taşıtlarda kullanılan karbüratör ve yakıt püskürtme sistemleri kullanılabilir.

Metanol, oktan sayısı yüksek olduğundan, Bu da basit ve ucuz bir yakıt sistemi ve aynı zamanda değişik yüklerde motorun verimli olarak çalıştırılabilmesi için, püskürtme zamanının ayarlanabilmesi demektir

Yanma Performansı Metanolün yanma sıcaklığının düşük olması, silindirden kaçan ısının azalmasına dolayısıyla verimin artmasına sebep olur. Düşük sıcaklıkta oluşan yanma reaksiyonu, soğutma sistemlerinde basitleştirmeye gidilmesini sağlar. Seramik gibi termal bariyerlerin silindirlerde kullanılması gerçekleşirse, radyatör ve vantiltör kullanılmayabilir.

Kendi kendine ateşleme dirençlerinden dolayı metanol Otto çevrimli motorlarda rahatlıkla kullanılabilir. Bu özelliği bu yakıtın dizel motorlarında kullanılmasını güçleştirmektedir. Bir çok otomobil üreticileri çalışmalarını %85 metanol %15 benzin karışımı olan M 85 yakıtı yakabilecek motorlar üzerinde sürdürmektedirler.

Metanole benzin karıştırılması ile soğuk havalarda yalnız metanol yakıtı kullanımı durumunda meydana gelebilecek çalışmama durumu ortadan kaldırılmış olur. Benzin, buharlaşması az olan saf metanolun uçuculuğunu arttırarak, motorun soğuk havalarda çalışmasını kolaylaştırır. İyi bir yanma için zengin yakıt hava karışımı temin eder.

Egzoz Emisyonu Metanol gazının yanması sonucu oluşan, bazı egsoz gazları emisyonları benzinle aynı olmaktadır. Metanolün yanması conucu CO, CO 2 ve NOx gazları oluşmaktadır. Ayrıca metanolün benzine göre daha düşük alev sıcaklığının olması, yanmanın iyileşmesini, yanma ürünleri içindeki azot oksitlerin NOx ve CO’nin azalmasını sağlamaktadır. Sera etkisini önemli ölçüde etkileyen CO 2 emisyonlarında %7 -15 azalma olmaktadır.

Doğal gazdan üretilen metanol yandığında, benzine göre %10 daha az CO 2 emisyonu verir. Kömürden üretildiğinde ise bu değer benzinin yaklaşık iki misli olur. Geniş kömür yataklarının varlığına rağmen kömürden metanol elde etmek fikri anlamsız gözükmektedir. Zira proses sırasında ortaya çıkan CO 2 emisyonu egzoz gazlarından oluşan emisyonlardan çok daha fazla olacaktır. Metanol benzinin aksine yanmamış hidrokarbonlar üretmez. Metanolün motorda yanması tam olarak gerçekleşmekte, parçacık oluşmamaktadır.

Etanolün Otto Motorlarında Kullanımı Etanol, içerisinde etil alkol bulunan, şekere çevrilebilen selüloz veya nişasta gibi maddelerin fermantasyonu sonucu elde edilen alkol türüdür. Etanol patates, tahıllar, şeker kamışı ve şeker pancarı gibi tarım ürünlerinden elde edilir.

Etanolün motorlarda kullanımı düşüncesi tarım ürünlerinin bolca yetiştirildiği ülkeler için geçerlidir. Bu sebeple etanol yakıtının alternatif bir yakıt olarak motorlarda kullanılması dünya çapında sınırlı kalmıştır.

Etanolün, yüksek oktan sayısına sahip olmasına karşın çok düşük setan sayısına sahip olması ve kendine tutuşma direnci nedeni ile dizel motorlarında kullanımında birtakım problemler yaratır. Fakat kendine tutuşma direnci, Otto motorlarında sıkıştırma oranının arttırılmasına olanak sağladığından etanolün Otto motorlarında kullanımı daha avantajlıdır. Bu sebepten dolayı etanol, dizel motorlarında ancak buji kullanılması durumunda veya dizel yakıtla karıştırılması durumunda kullanılabilir.

Benzine etil alkol katılması yanmayı iyileştirmekte vuruntuya dayanıklılığı artırmaktadır. En iyi karışımın % 10 hacimsel oranlı etil alkol – benzin karışımı olduğu belirlenmiştir. Bu karışımda düşük sıkıştırma oranlarında ( =7. 5 için) %7 ; yüksek sıkıştırma oranlarında ( =9. 5 için) %15 verim artışı sağlanmaktadır. Ayrıca alkol kullanımı hava kirliliğini önemli düzeyde azaltmaktadır.

Alkollerin buhar basıncı düşük olduğundan alkol karışımları kullanıldığında özellikle soğuk havalarda ilk harekette emme sisteminde buharlaşmayı iyileştirici önlemler almak gerekir. Ayrıca alkolün (ve içinde bulunabilecek suyun) emme ve yakıt sistemi ve diğer motor elemanları üzerindeki korozif ve aşındırıcı etkileri incelenmeli , bu etkilere karışı gerekli önlemler alınmalıdır. Güncel tekniklerde etil alkol üretimi pahalıdır ve genellikle gıda kaynaklarına dayanmaktadır. Ucuz alkol üretimi için yeni yöntemler geliştirilmelidir.

Etanolün motorlarda kullanımı düşüncesi daha çok geniş tarım alanlarına sahip ülkelerde yaygındır. ABD’de tarımla uğraşılan eyaletlerde, %80 etanol %20 benzin karışımı olan E 80 yakıtı, yıllardan beri otomobillerde yakıt olarak kullanılmaktadır. Petrol rezervlerinin hemen olmadığı fakat özellikle şeker kamışının bol bulunduğu Brezilya’da otomobiller 15 yıldan fazla bir süredir etanolle çalışmaktadır.

Yanma Performansı Etanolün buharlaşma ısısının yüksek oluşu soğukta çalışmayı güçleştirmektedir. Kendi kendine ateşleme direncinden dolayı etanol Otto çevrimli motorlarda rahatlıkla kullanılabilir.

Egzoz Emisyonu Etanolün benzine göre daha düşük alev sıcaklığının olması, yanma işleminin iyileşmesini, yanma ürünleri içindeki azot oksitlerin NOx ve CO’nin azalmasının sağlamaktadır.

WANKEL MOTORLAR

WANKEL MOTORLAR Wankel motor veya diğer adıyla rotary motor, 1954 yılında NSU firmasında tekniker olarak çalışan Felix Wankel tarafından icat edilmiştir.

Wankel motorların çalışma prensibi Wankel (Döner pistonlu) motorunun kullanışlı oluşunun en önemli sebebi mekanik olarak imalatının kolaylığıdır. Motorun hareketli olarak iki kısmı vardır: � Döner piston (rotor) � Krank mili (eksantrik)

Wankel motorların çalışma prensibi Döner piston; krank mili üzerinde döner. Krank mili, bir nokta yani merkeze göre dairesel hareketle dönmesine karşılık; üzerinde hareket eden döner piston silindir içerisinde eliptik bir hareket ile döner. Rotorun yandan ve önden görüşü

Wankel motorların çalışma prensibi

Wankel motorların çalışma prensibi Pistonun her devrinde yanma odalarındaki iş çevrimlerinin tamamlanmış olması nedeniyle, bu motora zaman bakımından bir isim vermek gerekirse iki zamanlı demek gerekir. Ancak yanma odalarındaki olayların her birisi yani emme, sıkıştırma, ateşleme ve egzoz eşit açılar işgal etmektedir. Buna göre klasik pistonlu motorlara benzer olarak, bu motora dört zamanlı demek gerekirdi. Zaten ne olursa olsun bu motorda pistona ve eksantrik miline ait olmak üzere iki devir sayısı tarif etmek mümkündür: İş; eksantrik milinden alındığına göre ve dışarıya sadece bu milin uçları çıktığına göre eksantrik mili devir sayısının mukayese için kullanılması daha uygun olacaktır.

Wankel motorların çalışma prensibi

Motor çalışma zamanları • Döner pistonlu motorlarda da dört zamanlı pistonlu motorların çalışma prensibi uygulanmaktadır. • Pistonlu motorlarda bulunan alt ölü nokta ile üst ölü nokta arasında pistonun kat ettiği yola strok denilmektedir. Ancak bu motorlarda piston olmadığı için bu motorlara 4 zamanlı (stroklu) motor yerine, 4 fazlı motor da denilmektedir.

Wankel motorların çalışma prensibi

Motor çalışma zamanları Wankel motorlarında zamanlar: � 1. zaman: Emme, � 2. zaman: Kompresyon (sıkıştırma), � 3. zaman: Ateşleme (iş), � 4. zaman: Egzoz olarak isimlendirilmektedir. Bu motorlarda döner piston, motor bloğu içinde yaptığı bir dönme hareketi ile dört zamanı tamamlar. Fakat döner piston üzerinde 120°’lik açı farkı ile üç ateşleme yüzeyi vardır. Yani döner piston, bir devrini tamamladığında emme, sıkıştırma, ateşleme zamanlarını yapar. Böylece bu çalışma prensibi ile az hacimde, çok güç elde edebilmektedir.

Motor çalışma zamanları Emme Zamanı İçten yanmalı motorlarda olduğu gibi emme zamanında hava yakıt karışımı silindir içerisine emme portundan alınır.

Motor çalışma zamanları Sıkıştırma Zamanı Bu zamanda içeri alınan yakıt-hava karışımı, rotorun iki ucu tarafından silindir yüzeyine sıkıştırılarak basıncı yükseltilir. Rotor döndükçe silindir içerisindeki karışımı sıkıştırır ve dolguyu ateşlemeye hazır hâle getirir.

Motor çalışma zamanları Ateşleme (İş) Zamanı Sıkıştırılan hava-yakıt karışımı, bujiler tarafından ateşlenerek yanma olayı gerçekleşir. Yanmayla birlikte oluşan genleşme ve basınç dalgası ile rotor dönmeye başlar ve bu sayede istenilen güç sağlanmış olur. Şekil 2. 3’te ateşleme zamanı ve motor içerisindeki yanma olayı görülmektedir.

Motor çalışma zamanları Egzoz Zamanı Egzoz zamanında hava-yakıt karışımının yanması sonucu meydana gelen yanmış gazlar, egzoz portu üzerinden, egzoz manifoldu ve borular aracılığıyla atmosfere gönderilir. Bu esnada rotorun bir ucu egzoz gazların dışarı gönderirken, diğer ucu emme portunu kapatmaktadır.

Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları Bu zorlukların içerisinde en önemlisi yanma (ateşleme) odasının sızdırmazlık durumudur. Döner pistonlu motorlarda, döner pistonun her 120°’deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonun sızması en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun (rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ keçelerinin veya yağ segmanların bulunması lazımdır. Döner pistonlu motorun sızdırmazlık sağlayan segman, keçelerinin toplamı normal pistonlu motorlarınkinden daha azdır. Fakat bu motorların yapısı ve verimliliğini sağlayan keçelerin, segmanların imalatı daha zor ve pahalıdır.

Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları Wankel motorun önemli sorunlarından birisi olan gürültülü çalışma rotorun egzoz portu önünden kayarak geçmesiyle oluşmaktadır. Ancak bazı wankel motorlarında kullanılan egzoz sistemi ile ses dalgalarının dağıtılmasıyla egzozun ses tonu geliştirilmiştir. Döner pistonlu motorlarda önemli problemlerden biriside sıkıştırılmış yakıt hava karışımının ateşleme hücresinde iki kademede art arda yanma yaparak ısı ve basınç dalgasının bujiler üzerinden egzoz portlarına doğru akması esnasında malzeme üzerinde istenmeyen fazla ısının kalmasıdır.

Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları İçten yanmalı motorların 100 yılı aşkın süredir kullanılıyor olmasından dolayı, sürekli geliştirilerek bugün bu motorlar üzerine yaygın bir tecrübenin bulunması alternatif motorların rekabet gücünü azaltan ve büyük bir dezavantaj oluşturan en mühim etkendir.

Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları Avantajları Döner pistonlu motorlarda kompresyon (sıkıştırma oranı); diğer pistonlu motorlara nazaran daha yüksek olup ateşleme sonunda yüksek basınçlı alevin kat ettiği yol da daha uzundur. Döner pistonlu motorlar, çeşitli oktan sayılı benzinlere ve farklı özellikteki yakıtlara göre değişik kompresyonlara uygun imal edilebildiklerinden her türlü yakıtla kullanılabilmektedir.

Wankel Motorların Avantaj ve Dezavantajları Avantajları Bu motorların bazı eksikleri giderildiğinde yüksek hızlar ve torkların elde edilmesi daha kolay olacaktır. Çünkü içten yanmalı motorlara nazaran ağırlıklar dolayısıyla meydana gelen atalet kuvvetleri daha azdır.

Wankel Motorların Karakteristikleri Wankel motorlar hız, tork, performans gibi karakteristikler yönünden, içten yanmalı motorlarla karşılaştırıldığında birçok üstünlüğe sahiptir. Çünkü bu motorların ağırlıkları daha az ve direkt olarak dairesel hareket üretilmektedir. Bu sebeple motor milinden az yakıtla daha çok güç alınabilmektedir. Ancak rotor kısmındaki yağ ve kompresyon segmanlarının yetersizliği sebebiyle oluşan kaçakların engellenememesi büyük dezavantajlar oluşturmaktadır.

Wankel Motorların Karakteristikleri Wankel motorda egzoz portundaki çok odalı kısım motorun ses yoğunluğunu kontrol amacıyla tasarlanmıştır. Wankel motorun önemli sorunlarından birisi olan gürültülü çalışma rotorun egzoz portu önünden kayarak geçmesiyle oluşmaktadır. Ancak ses dalgalarının dağıtılmasıyla egzozun ses tonu geliştirilmiştir. Wankel motorlarında dinamik etkili emme sistemi ile motora eklenen turbo kompresörle güç artışı sağlanabilmektedir. İki salyangoza sahip turbo ve intercooler ile normal motora oranla daha fazla tork elde edilmektedir. Egzozda primer ve sekonder (daha geniş) olmak üzere iki adet port bulunmaktadır. Emme vakumu, geniş olan sekonder portu düşük devirde kapalı tutarak egzoz portundan gelen sıcak hava ile dışarıdan gelen havayı ısıtmaktadır.

Wankel Motorların Karakteristikleri Hidrojenin yararlı olarak kullanılmasını sağlayacak motorlar da geleceğin motorları olarak görülen Wankel motorlarının olabileceği düşünülmektedir. Wankel rotorlarının döndüğü odacık içerisinde hareketli bir yanma hacmi meydana gelmekte ve diğer motorlara oranla daha fazla olan yüzey alanı ortaya çıkan ısıyı dağıtmaktadır. Wankel emme, kompresyon, genişleme ve egzoz bölgelerinin birbirinden farklı olması sonucu hidrojenin hızlı hareket eden alevi hiçbir problem yaratmamaktadır. Wankel motoru ile hidrojenin birbirine çok uygun olduğunu düşünmektedir. Wankel motor, hidrojen kullanımına yatkındır.

Wankel Motorların Bakımları Bu motorlar, geçmiş yıllarda sadece iki araç modelinde kullanıldıktan sonra engellenemeyen dezavantajları yüzünden üretimden kaldırılmıştır. Bu zorlukların en önemlisi, ateşleme odasının sızdırmazlık durumudur. Çünkü normal pistonlu motorlarda yuvarlak piston üzerinde yine yuvarlak segmanlar ile kompresyonun kartere kaçması önlenirken ateşleme odasının sızdırmazlığı ise silindir kapağı ile silindir gövdesi arasına özel conta ve cıvata sıkılarak sağlanır. Fakat döner pistonlu motorlarda ise döner pistonun her 120°’deki pistonun ucunda ve döner pistonun yan yüzeylerinde kompresyonu tutacak sızdırmazlık en önemli problemdir. Bunun yanında döner pistonun (rotor) yağlanması esnasında yağın ateşleme hücresine kaçmaması için özel yağ keçelerinin veya yağ segmanların bulunması lazımdır. Bu motorlarda ateşleme sistemi, yakıt sistemi ve aktarma organları pistonlu içten yanmalı motorlarla aynı özelliklere sahiptir.

Wankel Motorların Bakımları Wankel motorun sökülmüş halde parçaları

ÇALIŞMA SORULARI

ÇALIŞMA SORULARI Wankel motorlarda sadece emme ve egzos zamanları bulunur. DOĞRU/YANLIŞ

ÇALIŞMA SORULARI Wankel motorlarda rotorun bir tur dönüşü ile mil 3 tur döner. DOĞRU/YANLIŞ

ÇALIŞMA SORULARI Geleneksel motorlarda piston ve krank mili kullanılırken, Wankel motorlarda ………… ve …………. kullanılır.

ÇALIŞMA SORULARI Wankel motoru oluşturan elemanlardan dört tanesi: …………, …………. ve ………….

ÇALIŞMA SORULARI Motor, …………. ’ yı ………………’ya dönüştüren cihazlardır.