Bir benzin (veya dizel) motorunun görevi yakıtı hareket haline dönüştürmektir. Bunun en kolay yolu yakıtı motor içinde yakmaktır; yanma motorun içinde olduğundan buna “iç yanmalı motor” denir. İç yanmalı motorlar çeşitlidir; benzinli araba motorları, benzinli uçak motorları, dizel motorları, gaz türbin motorları ve iki zamanlı motorlar örnek olarak verilebilir.
(Yakıtın-kömür, odun, yağ gibi-motorun dışında yandığı sistemler de vardır; bunlar “dış yanmalı motorlar”olarak tanımlanır. Örneğin, buhar motorlarındaki yakıt motorun dışında yanar, üretilen buhar motorda harekete dönüştürülür.)
İç yanmalı motorlar daha verimlidir ve daha küçük olduğundan arabalarda tercih nedenidir. Dört-zamanlı (strok) motorlarda bir devir (saykıl) dört işlemden sonra tamamlanır: (1) Emme (veya giriş), (2) sıkıştırma, (3) yanma, Eksoz strokları.
Benzin motorları konvensiyonal ve ileri teknoloji (benzin-elektrik hibrid ve yakıt pili sistemli) motorları olmak üzere iki grupta toplanabilir. Günümüzdeki motorların çoğu konvensiyonal tip motorlardır.
Benzin motorlarında dört temel sistem bulunur; hava, yakıt, eksoz ve motor/emisyon kontrol sistemi. Hava sistemi motorun emme borusuna gerekli hava-yakıt karışımını sağlar. Yakıt sisteminin görevi aracın deposundan benzinin alınıp emme borusuna taşınması ve gerekli miktarda hava ile karışmasının sağlanmasıdır. Eksoz sistemi motorda yakıtın yanmasıyla oluşan gazları atmosfere atar. Modern araçlardaki bilgisayarlı motor/emisyon kontrol sistemleri dengeli yüksek güç, yüksek yakıt ekonomisi ve düşük emisyon seviyeleri sağlanır.
Konvensiyonal benzin motorları iç-yanmalı ve kıvılcım-çakmalı motorlardır, yakıt kapalı bir odacıkta (silindir içindeki) yanar. (Dizel motorları da iç-yanmalıdır, ancak bunlarda yakıt kıvılcım-çakmayla değil, sağlanan yüksek basınç ve yüksek sıcaklıklarda kendiliğinden tutuşur.)
Benzin motorlarının çoğu dört zamanlıdır; herbir strok pistonun silindir içinde aşağı veya yukarı doğru hareketiyle sağlanır; pistonun her yarım hareketi bir stroku gerçekleştirdiğinden tam bir çevrim pistonun tam iki hareketi sonunda gerçekleşir. Yukarı harekette pistonun ulaştığı en üst nokta ‘üst ölü nokta’dır; bu noktada ile silindirin tepesi arasında az bir boşluk vardır. Pistonun en altta olduğu nokta ise ‘alt ölü nokta’ olarak tanımlanır. Silindire, piston üzerindeki boşluğa emilen yakıt-hava karışımı ve silindirden atılan yanma ürünleri silindir emme ve eksoz valfleriyle sağlanır; silindir üstünde kalan boşluğa ‘yanma odacığı’denir.
Bir motorun ‘sıkıştırma oranı’, yanma odacığının, piston alt ölü noktada iken hacminin, piston üst ölü noktadaki hacmine oranıdır.
- Emme stroku; piston üsttedir; emme valfi açılır, piston aşağı doğru hareket eder, silindire yakıt-hava karışımı dolar.
- Sıkıştırma stroku; piston yukarı doğru harekete başlar; silindirdeki hava-akıt karışımı sıkıştırılır.
- Yakma stroku; piston üst ölü noktaya ulaşırken bir kaynakla ateşleme yapılır ve yakıt yanar; yanma sonucu oluşan gazların basıncı pistonu aşağı doğru iter.
- Eksoz stroku; piston dipteki seviyesine indiğinde eksoz valfı açılır, yanma gazları eksoz valfinden silindiri terk eder.
Bu işlem tamamlandıktan sonra motor ikinci saykıla hazırdır; işlem, tekrar emme strokundan başlayarak devam eder. Hava-yakıt karışımındaki yakıtın tam yanması stökiyömetriktir, dolayısıyla hava ve yakıtın miktarları çok önemlidir; ve ideal hava/yakıt oran 14.7/1 dir ve eksoz gazları emisyonları yönünden bu oranın kontrol altında tutulması gerekir.
Hava motora bir filtreden geçirildikten sonra emme valfiyle çekilir. Karbüratörlü sistemlerde hava ve buharlaştırılan yakıt karbüratörde homojen bir karışım oluşturacak şekilde karıştırıldıktan sonra emme valfinden silindire girer. Karbüratörler, her tür çalışma koşullarına göre kalibre edilmeleri zor olduğundan koşullar değiştiğinde yakıt akışını gerektiği gibi kontrol edemezler.
Yakıt injeksiyonlu motorlarda yakıt, silindire emilmek üzere olan havanın içine bir noktadan injekte edilir ve silindire yakıt-hava karışımı halinde girerler. İnjektörün bulunduğu nokta yönünden değişik yakıt injeksiyon sistemleri vardır.
Yakıt injeksiyon sisteminin karbüratör sistemine göre en önemli avantajı silindirlere daha düzenli yakıt akışı sağlanmasıdır. Diğer bir avantaj karbüratör buzlanması olayının kalmasıdır. Dezavantajları ise hareketli parçaların fazlalığı, injektör yollarının çok dar olması ve tıkanma olasılığının yüksekliği ve buhar tıkanması eğiliminin fazlalığıdır.
Motordaki yanma gazları eksoz sistemiyle dışarı atılır. Eksoz sistemi dört kısımdan oluşur; eksoz manifoldu, eksoz borusu, eksoz borusuna bağlı katalitik konverter ve susturucu.
Katalitik konverter emisyon kontrolü için geliştirilmiş olan ve 1975 yılından sonraki benzinli araçlarda kullanılmaya başlanan bir sistemdir. Platin, palladyum ve rodyum içeren katalizörlerle eksoz gazlarındaki çevre kirletici gazlar kimyasal reaksiyonlarla zararsız bileşiklere dönüştürülür; örneğin, karbon monoksit ve uçucu organik bileşikler oksitlenerek karbon dioksit ve suya çevrilir.
(a) Bir pistonlu benzin motorunda bir silindirin tanımı, (b) dört zamanlı bir motorda strokların şematik görünümü
Motor Gücü
Bir motorun gücü dizaynına bağlıdır. Genellikle motora giren hava miktarının artması motor gücünü artırır. Temel dizayn kriterleri motorun yerleşim şekli, sıkıştırma oranı ve süperşarjer veya turboşarjer oluşudur. Gücü etkileyen diğer etkenler her silindirdeki valf sayısı ve kıvılcım çakma zamanıdır. Değişik derecelerdeki benzinlerin ısı değerleri aynı olduğundan, antiknok performansı (yani oktan sayısı) değişmedikçe, aynı motorda üretecekleri güç de aynı olur.
Yakıt ekonomisi
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)
