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. ingilizce, “Variable Valve Timing and Lift Electronic Control” kelimelerinin baş harflerinden meydana gelmiştir. Bu sistem, benzin/hava karışımının motora alınmasındaki optimizasyonu sağlar.

Motor Gücü Nedir?

içten 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.

içten 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. üünkü, 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. üünkü 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.

üle bir motor olmalıydı ki, normal motor gibi başlayıp 1 zaman sora “yarış motoru”na dönüşmeliydi!

Honda’nın üözümü

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. üünkü 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 üift 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. ünceden 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 üle 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.
üalışma 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. iyi 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 üünkü iyi optimize olmuştur.

Genel olarak 2500 devir geçildiğinde ise, bu tek süpabdan giriş, hızı yeterli olmamaktadır. iyi 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.
ürneğin,
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. üünkü 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.