Hayatın Virajlı Yollarında

Mercedes 2007 yılında benzinli ve dizel motorların çalışma prensiplerini bir araya getiren bir motor konsepti geliştirmişti…

Mercedes, HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) prensibi ile bujisiz çalışabilen 1.8 litrelik benzinli bir motor geliştirmiş ve motoruna Diesotto ismini vermişti (motorun ismi de dizel motorların yaratıcısı Rudolf Diesel ile benzinli motorların yaratıcısı Nicolaus Otto’nun isimlerinin biraraya gelmesi ile yaratılmıştı.) Motorun iddiası da gerçekten buydu: Benzinli motorların ve dizel motorların avantajlarını birleştiren ve zayıflıklarını yok eden bir motor geliştirmek. Sıralı çift turbo besleme ve direkt benzin enjeksiyonu ile donatılan 1.8 litrelik Diesotto motor 175 kW (238 HP) üretiyordu.

Benzinli ve dizel motorların, hava ve yakıt “karışım”ını hazırlama ve ateşleme yöntemleri farklıdır. Benzinli motorlar HCSI (Homogeneous Charge Spark Ignition) yöntemi ile, dizel motorlar ise SCCI (Stratified Charge Compression Ignition) yöntemi ile çalışırlar.

Geleneksel benzinli bir motorda, emme subapı açıldığında, önceden hazırlanmış olan hava ve yakıt karışımı silindire doldurulur. Bu işleme homogeneous charge ya da kısaca HC adı veriliyor. Karışım sıkıştırıldıktan sonra, bir ateşleme elemanı (buji), bu karışımın yanmasını sağlar ve enerji elde edilir. Bu işleme de spark ignition ya da SI deniyor. Tüm bu yanma sistemi HCSI yöntemini oluşturuyor.

Dizel motorlarda ise, emme subapı açıldığında, silindirlere sadece hava dolduruluyor. buna stratified charge ya da kısaca SC adı veriliyor. Piston silindir içerisinde en üst noktaya ulaşıp havayı maksimum düzeyde sıkıştırdığı sırada, hassas enjektörler, basınç altında sıkışmış hava içerisine yakıtı “direkt olarak” püskürtüyor ve sıkışmanın yarattığı basınç ile yanma gerçekleşiyor. Direkt enjeksiyon ismi de buradan gelir. Yanmayı sağlayan şey buji gibi bir ateşleme enstürmanı değil, karşımın maruz kaldığı aşırı basınç ve buna bağlı oluşan sıcaklıktır. Bu işleme de compression ignition ya da CI ismi veriliyor. Bu model ise SCCI yöntemini oluşturuyor.

Mercedes’in Diesotto motorda uyguladığı HCCI ise benzinli ve dizel motorların bu 2 farklı besleme ve ateşleme yöntemlerini birleştiriyor. Silindir içerisine, emme sırasında hava emildikten sonra, sıkıştırma sırasında hava içerisine yakıt püskürtülüyor ve yüksek sıkıştırma altında karışım dizel motorda olduğu gibi buji olmadan ateşleniyor. Benzinli motorun ateşlemesi yüksek bir sıkıştırma oranı altında bujiye ihtiyaç duymadan gerçekleşiyor. Yine de motor tamamen “bujisiz” değil, motorda bujiler muhafaza ediliyor: Bujisiz ateşlemeye sadece düşük çekişin yeterli olduğu alt devirlerde başvuruluyor, üst devirlerde ve ani güç ihtiyacında ise motor geleneksel bir benzinli motor gibi bujileriyle ateşleme yapmaya başlıyor.

Diesotto motor ilk kalkışlarda ve tam gaz sürüşlerde bujileri ile ateşleme yapıyor ve aşırı beslemeli geleneksel bir benzinli motor gibi çalışıyordu. Düşük devirli kullanımlarda ve stabil sürüşlerde ise bujiler devre dışı kalıyor, hava yakıt karışımının ateşlemesi dizel motorlarda olduğu gibi “kendiliğinden” gerçekleşiyordu. Mercedes, motor yüküne göre otomatik olarak gerçekleşen bu ateşleme değişimine CAI (Controlled Auto Ignition) adını verdi.

Uygulamanın en büyük getirisi azot oksit (NOx) emisyonunun azaltılması oldu: Çünkü silindir içerisinde homojen olarak kendiliğinden gerçekleşen yanma, buji ile yapılan ateşlemeye göre daha düşük ısılarda gerçekleşiyor, bu da NOx miktarını aşağıya çekiyordu.

Diesotto motor Mercedes F700 isimli sedan geliştirme aracına uygulandı. Ancak bu “öncü” motor günlük kullanıma uygun olmayan bazı zayıflıklara sahipti. Örnek olarak, bujierin devreye girdiği ya da devreden çıktığı “geçiş” anları hissedilir teklemelere ve güç boşluklarına neden oluyordu. Mercedes, bu geçişleri gizlemek için motoru bir elektrik motoru ile birleştirdi ve F700’ü hybrid bir araca dönüştürdü. 15 kW (20 HP) gücündeki elektrik motoru diesotto’nun açıklarını kapatıyordu.

2007 yılında, Mercedes S Serisi boyutlarındaki F700, Diesotto motor ile 100 km/h’ye 7.5 saniyede ulaşıyor, diğer taraftan 100 km’de 5.3 litre tüketiyor ve CO2 emisyonu da 127 gr/km’de kalıyordu. açıklanan rakamların bu seviyelere inmesini sağlayan ise motorun veriminden çok elektrik motorunun desteği yani Hybrid konsepttir. CAI (Controlled Auto Ignition) adı verilen ve dizel tipi yanma sağlayan sistemin tasarrufa ne kadar katkı sağladığını ise bilmiyoruz.

Diesotto seri üretime hem geçti, hem de geçemedi: bu 1.8 litrelik motorun 235 HP üretmesini sağlayan “downsizing” paketi yani turbo besleme ve direkt benzin enjeksiyonu kombinasyonu günümüzde tüm üreticiler tarafından uygulanıyor. Diğer taraftan, motorun benzinli ve dizel ikili ateşleme sistemi ise sadece bir deney olarak kaldı.

Bu ikili ateşleme sisteminin (HCCI’nin) modern bir uygulamasını Mazda hayata geçirmeye çalışıyor. Mazda, SkyActiv-X adını verdiği 18:1 gibi yüksek bir sıkıştırma oranı altında bujiye ihtiyaç duymadan “çalışan” benzinli bir motorun planlarını yapıyor.