Hacimsel (Volümetrik) Verim Nedir? Formülü ve Etki Eden Faktörler Nelerdir?

Volümetrik Verim Nedir ? Volümetrik (hacimsel) Verim Formülü ve Volümetrik Verim Hesabı İçten yanmalı motorlarda silindir içerisine alınan ...

Volümetrik Verim Nedir ? Volümetrik (hacimsel) Verim Formülü ve Volümetrik Verim Hesabı

İçten yanmalı motorlarda silindir içerisine alınan hava miktarıyla ilgili en önemli etkenlerden biri volumetrik verimdir. Volümetrik verim, hacimsel verim anlamına gelir (volume:hacim).

Volümetrik verim, silindir içerisinde alınan gerçek hava miktarının, teorik olarak alınabilecek hava miktarına bölünmesiyle bulunur.

Volümetrik Verim= (Silindire alınan hava hacmi) / (Silindir toplam hacmi)

(Toplam hacim: strok hacmi + yanma odası hacmi)

Bir başka tanımla volümetrik verim: silindire alınan hava hacminin, silindir hacmine oranıdır.

Volümetrik Verim = (Silindire alınan gerçek hava miktarı) / (Alınması gereken teorik hava miktarı)

(Bkz: Silindir Hacmi-Motor Hacmi-Sıkıştırma Oranı)

Volümetrik Verimin Motor Performansına Etkileri

Hacimsel verim motor torku ve gücününbelirlenmesinde çok önemli rol oynar. Motorun volümetrik verimi azalırsa, performans düşer, yakıt tüketimi artar; bu sebeple motorlarda hacimsel (volümetrik) verimin tüm motor devir aralıklarında yeterince yüksek olması istenir. Volümeterik verim yüksek olursa, tork ve güç de aratacaktır; çünkü yanma daha verimli gerçekleşecektir. Atmosferik motorlarda volümetrik verim %60 - %90 arasındadır. Turbo şarjlı (aşırı hava beslemeli) motorlarda volümetrik verim %110 - %200 arasında değişir.

Volümetrik verim, silindirlere alınan havanın miktarıyla ilgilidir, atmosferik (doğal emişli) motorlar; atmosfer basıncı ve silindirde emme zamanında oluşan vakum (negatif basınç) ile havayı emer. Turbo şarjlı motorlarda ise, emme manifolduna gönderilen 2-3 bar hava basıncı vardır; böylece hava silindir içerisine adeta itilerek (zorla) sokulur, böylece silindir içerisine giren havanın miktarı ve hacimsel verim artmış olur.

Motorda Volümetrik Verimi Etkileyen Faktörler

Verim, motorun tasarımından kaynaklı veya dinamik olarak motor çalışma şartlarına bağlı faktörler tarafından değiştirilir. Motor tasarımından kaynaklanan faktörler sabittir, değişmez. Motorun çalışmasından kaynaklanan veya ilave donanım ve sistemlerin etkisiyle ortaya çıkan faktörler değişkendir. 

Bunlar:

*Gaz kelebeği; Benzinli araçlar motor gücü, gaz kelebeğiyle kumanda edildiğinden ve emilen havanın miktarını gaz kelebeği değiştirdiğinden, gaz kelebeği açıklığı volümetrik verimi etkiler.

*Aracın deniz seviyesinden yüksekliği,volümetrik verimi etkiler; yükseklik arttıkça (dağlarda) verim azalır, çünkü hava basıncı azalır. Eski tip karbüratörlü araçların performansı yükselti arttıkça azalırdı. Yeni nesil elektronik enjeksiyonlu sistemlerde atmosfer basıncını ölçen bir sensör (barometre) vardır (ECU’nun üstünde), ECU; yüksekliğin artmasıyla atmosfer basıncındaki azalmayı hesaba katarak hava-yakıt karışımında ayarlama yapar ve motor performansı düşüşünün önüne geçilir.

*Motor devri hacimsel verimi en çok etkileyen faktörlerden biridir, motor devri arttıkça emme supaplarının açık kalma süreleri kısalacağından, volümetrik verim azalır. Devir arttıkça verimin azalmaması için gelişmiş motorlarda bir çok teknoloji kullanılmıştır.

*Turbo şarj kullanılması; motora emilen havanın basınçlı olarak gönderilmesi, hacimsel verimi çok büyük oranda (2 katından fazla) yükseltir. Bunun için egzoz turbo şarjı veya süperşarj (kompresör) kullanılabilir.

*Turbo şarjlı motorlarda intercooler (ara soğutucu) kullanılması. Motora emilen hava ne kadar soğuk olursa, volümetrik verim o kadar artar, çünkü soğuk havanın birim hacminde daha fazla oksijen vardır.

*Emme supap sayısı; Supap sayısı arttırılarak volümetrik verim arttırılır, böylece emme zamanında (birim zamanda) emilen havanın miktarı artmış olur. Silindir başına 1,2,3 emme supabına sahip motorlar vardır. Eskiden 1 emme 1 egzoz supabına sahip 4 silindirli 8V (8valfli) motorların yerini, her silindir için 2 emme 2 egzoz supabına sahip 16V (16 valfli) motorlar almıştır.

*Emme supabının büyüklüğü; Emme supapları her zaman egzoz supaplarından daha büyüktür, bunun amacı emme zamanında daha fazla havanın alınabilmesini sağlamaktır.

*Emme manifoldunun tasarımı-geometrisi (şekli). Emilen havanın en az hava akış direnciyle  (basınç dalgalanması, akustik direnç) karşılaşarak silindirlere emilmesi sağlanır.

*Değişken kanallı-yollu emme manifoldu kullanılması; motor devrine göre, elektronik olarak kumanda edilen klapelerle (kapakçıklarla) emme manifoldundaki havanın geçtiği kanallar değiştirilerek, havanın kat ettiği yolun değiştirilir, böylece hava daha az dirençle karşılarak silindirlere emilir ve volümetrik verim artar.
(Bkz: Değişken Yollu Emme Manifoldu)

*Türbülans Klapeli emme manifoldu (Twinport gibi); Silindir emiş kanalı 2 ayrı kanala ayrılmıştır, her emme supabına bir emme kanalı. Kanallardan birinde türbülans klapesi (kapakçığı) bulunur ve elektronik olarak ECU tarafından açılıp kapatılır. Türbülans klapeleri sayesinde hava türbülanslı bir şekilde silindirlere emilir ve hava yakıt karışımını iyileştirerek, volümetrik verimi ve motor verimini iyileştirir, yakıt tüketimi azalır.

*Değişken supap zamanlaması– VVT veya VTC : Emme eksantrik milinin pozisyonu açısal olarak değiştirilerek, yani avans veya rötar verdirilerek, emme supabının açılma zamanı değiştirilir, supap bindirme süresi arttırılır, böylece emme zamanında silindirlere daha fazla hava emilebilir. (Bkz: Değişken Supap Zamanlaması)

*Elektronik Supap Açıklığı Kontrolü (VTEC veya Valvetronic veya Camtronic): Emme eksantrik milinin kamlarının kademeleri değiştirilerek, emme supaplarının açılma miktarları (supap açıklığı) değiştirilir, böylece emme zamanlaması ve emme süresi de değiştirilmiş olur, emilen havanın miktarı artar, volümetrik verim iyileştirilmiş olur. (Bkz: VTEC)