şükela:  tümü | bugün soru sor
  • alm. variable nockenwellenspreisung. variable camshaft lobe seperation.
    bmw'nin gelistirdigi kam (egsantrik) milinin acisinin sonsuz olarak degistirilmesine olanak veren ve bu sayede yakit tuketimini dusuren, dusuk devirlerden itibaren yuksek tork elde edilmesini ve torkun uzun bir devir araligi boyunca maksimumda kalmasini saglayan sistem. bunun birde double vanos versiyonu vardir ki bu da guncel bmw motorlarinda kullanilmaya baslanmistir. buradaki double'dan kasit hem emme hemde egsoz valflerine kumanda etmesidir.
  • (bkz: vtec) (bkz: vvti)
  • bmw'nin tüm vanos sistemlerinde bmw'nin kabul etmediği (bkz: tamamen duygusal) bir üretim hatası vardır. bunu açıklamak için vanos'un çalışma sistemi hakkında biraz bilgi verelim. vanos diğer entrylerde de yazıldığı üzere egsantrik milinin açısını değiştirerek aracın performans, tüketim dengesini motor devrine ve gaz konumuna göre optimuma ayarlar. bu işi yaparken hareket enerjisini yağ basıncından alır. yağ vanosun içindeki pistonu iter ve egsantrik milinin açısı ve derecesi değişmiş olur.

    şimdi gelelim problemimize; çift vanos tek vanos farketmeden tüm vanoslu bmw motorlarında vanosun içindeki pistonun etrafında kompresyonu sağlamak ve yağ kaçağını önlemek için kauçuk oringler bulunur. amma ve lakin bu oringler motorun çalışma sıcaklığına dayanamayacak kadar kalitesiz bir kauçuktan yapılmıştır. 30000 veya 40000 km civarı cartayı çekerler. isıdan dolayı sertleşip taşlaşırlar ve vanos pistonunun etrafından yağ kaçırmaya başlarlar. yetersiz yağ basıncı pistonu itemez ve egsantrik mili de gerekli açıyı ve dereceyi yakalayamaz. bu durum da aşağıdaki problemlere neden olur;

    1. 3000 devrin altında güç ve tork kaybı.
    2. 3000 devrin altında devirlenmeme ve devirde dalgalanma.
    3. homojen olmayan güç dağılımı ve devir geçişleri.
    4. harekete geçme anında zorlanma.
    5. klima açıkken aşırı güçten düşme.
    6. aşırı artan yakıt tüketimi.

    bu problemin çözümü konusunda izlenecek birkaç yol vardır;

    1. yeni vanos almak; aşırı maliyetlidir. en az 5000 tl civarı masraf edersiniz ve yeni takılan vanosun üzerinde de bmw'nin dandik kauçuktan ürettiği oringler bulunur. yaklaşık 50000km sonra özelliğini yitirirler ve tekrar aynı problemle karşılaşırsınız.

    2. çıkma vanos almak; yeni vanosa göre daha ucuzdur. fiyatları 200, 500 tl seviyesindedir fakat içindeki oringlerin durumu nedir bilinmez, güvenilmez.

    3. yurtdışında satılan daha kaliteli ve ısıya dayanıklı viton kauçuk oringlerden getirtip, vanosu açıp sadece oringleri ve teflon keçeyi değiştirmek. parça maliyeti 100, 120 tl civarındadır fakat işçiliği zor bir işlemdir. her usta girişmez bu işe kolay yolu tercih edip genelde "vanos ölmüş değişecek" derler yemeyin sakın. vanosun içindeki oringler hariç diğer parçaların deforme olması çok mümkün değildir. yeni vanos alıp paranızı çöpe atmayın.

    oringler ve teflon keçe için lütfen bkz. www.beisansystems.com

    tüm bu işlemlerin yapılabilmesi için motorun üst kapağının açılıp vanos'un sökülmesi gerekmektedir. bu esna'da sente ayarının kaçmaması için egsantrik milleri sabitlenmelidir. vanos'tan çok iyi anlayan bir usta tavsiye edilir.

    önümüzdeki günlerde bu oringlerden sipariş verip tek vanoslu m52 motora sahip olan aracımı tamir ettirmeyi düşünüyorum. sonuçları yine bu entry'i editleyerek buradan bildireceğim. selametle.

    edit: oring değişti yukarıda bahsettiğim değişklikler bariz bir şekilde belli ediyor kendini ama vanos temizliği daha önemliymiş, katrandan kirden kilitlenebiliyormuş vanos.
  • bmw'nin değişken supap zamanlaması sisteminin adıdır.
  • not 1: daha önce vanos, valvetronic, vtec, multiair, vvt-i gibi kısaltmaları duymuş olanlar ya da bu sistemlerle ilgilenen otomobilseverler burada çok şey bulabilir.

    not 2: içeriği görsel destekli olarak anlamak isteyenler ayrıca burada okuyabilir.

    --------

    motorlar nefes alır… doğru zamanda doğru şekilde nefes alıp vermek sadece müzisyenler için değil motorlar için de bir gereklilik. bmw motorları nefes almayı bildikleri için devirlenme konusunda yetenekli, her devirde verimli ve ayrıca harika sesler üretiyor. bunu sağlayan ise silindir kapakları üzerinde görev yapan ve motorun nefes hareketlerini düzenleyen 2 üstün teknoloji, yani vanos ve valvetronic… içten yanmalı motorların yüz yıllık kısa ama uzun tarihi boyunca yaşadığı evrim, supapların ve onları yöneten egzantrik millerinin motor içerisindeki yolculuğu, değişken supap zamanlaması, değişken supap açılma aralığı, bmw’nin supap yönetimi konusundaki uzmanlığı ve 2 yaratıcı teknoloji: vanos ve valvetronic. bu yazı performanstan motor akustiğine supap kontrol sistemlerinin neler yapabildiğini merak edenler için.

    motorlar nefes alır. evet; yakıt tipi, yanma tekniği ve blok tasarımı nasıl olursa olsun tüm içten yanmalı motorlar nefes alır ve verir. benzinli, dizel, lpg uyumlu, cng yakabilen veya ethanol ile çalışabilen, 2 zamanlı, 4 zamanlı, sıralı silindirli, v tipi, boxer ya da wankel… hepsi nefes alıyor. hepsi yaşıyor. içten yanmalı motorlar bir makine oldukları kadar aynı zamanda bu özellikleri ile yaşayan organik bir karaktere sahip.

    günlük hayatta en basit ifadesi ile benzinli motor dediğimiz otto motoru bu özel makinelerin hem ilk ve hem de en yaygın örneği. nikolaus otto’nun kendi adı ile bilinen ilk benzinli motor patentinin alınmasından bu yana, yüz yılı aşkın bir süredir otomotiv endüstrisi aynı yanma sistemini kullanıyor. içten yanmalı motorların hikayesi benzinli otto motoru ile başlamış olsa da geride kalan yüz yıllık süre farklı yakıtlar, farklı çevrimler ve farklı yanma teknikleri kullanan alternatif tasarımlara da tanıklık etti. uygulamada ise bu alternatif motor konseptleri kendilerine yakıştırılan sıfat gibi birer “alternatif” olarak kaldı ve 20. yüzyıl otto motoru’nun çağı oldu.

    fikir sahipliği nicolaus otto’ya ait olsa da içten yanmalı motor teknolojisini tek bir kişiye atfetmek mümkün değil. farklı coğrafyalarda farklı kişilerin (birbirlerinden haberleri dahi olmadan) verdikleri çaba ve ortaya çıkan geliştirmeler ile nicolaus otto’nun basit (!) makinesi evrimleşti, olgunlaştı. belki de bugün gelişim döngüsünün sonuna yaklaştı, ancak gelişimi hiçbir zaman durmadı. motorların evrimi durmuyor; ve bu makinelere enerji veren fosil yakıtlar tükenene kadar da devam edecek. her yeni tekniğin arayışı ve nihai amacı aynı: verimlilik. yani daha az hacimden daha fazla güç elde etmek, daha fazla çekiş gücüne daha düşük devirde ulaşmak; bunları yaparken daha az yakıt tüketmek, daha düşük emisyon yaymak, çevreyi daha az kirletmek. ve daha verimli olmak. daha, daha, daha… her şey yüksek verim için. yeni teknolojilerle terbiye edilmiş her içten yanmalı motor aynı şeyleri vaat etmek zorunda: yüksek güç, alt devirde yüksek çekiş, düşük tüketim, düşük emisyon, doğaya saygı, düşük gürültü ve hatta uzun motor ömrü.

    endüstrinin bunları başarırken “el attığı” ve dönüştürdüğü ilk ve en önemli ekipman ise supaplar ve onlara hareket veren egzantrik mili oldu. supaplar üzerinde yapılan geliştirmeler 3 aşamalı olarak gerçekleşti: (1) önce supaplar sonra da egzantrik milleri içten yanmalı motorların evrimi boyunca motor bloğu üzerinde “yer değiştirdi”, motor içinde “göç etti” (2) bu göçün ardından çoklu supap sayıları devreye girdi, her bir silindir için görev yapan supap sayısı 2’ye katlandı (aşağıda ayrıca bahsedeceğim). (3) verimlilik arayışı bitmedi ve bundan sonra da üçüncü aşamada supapların çalışma düzeni “esnek” ve “değişken” hale getirildi. bmw’nin 1992 yılında kullanmaya başladığı vanos ve 2001 yılında oyuna dahil olan valvetronic sistemleri ise bu dönemde yaratılmış birer başyapıttır. bmw’nin bu 2 sistemi içten yanmalı motorlarda supap kontrolü ile verimlilik ve performans anlamında nelerin başarılabileceğine en iyi örneği oluşturuyor. bu sistemler ile daha önce görülmemiş devir seviyelerine ulaşılması ise bir yan getiri olarak motor akustiğini de ileri noktalara taşıyacaktı.

    supap kontrol sistemlerinin katma değerini kavrayan ilk üretici bmw değildi. ilk etkili sistem atmosferik motor çağının en uzman üreticilerinden olan honda’dan gelmişti: vtec. honda bu sistemi ilk kez 1983 yılında rev (revolution modulated valve control) adı ile motosikletlerinde kullanmıştı, 1989 çıkışlı honda integra bu vtec’le donatılmış ilk otomobil oldu. gerçekte sistemin geçmişi ise daha da eski. otomobil endüstrisindeki yeni sanılan birçok teknoloji gibi geçmişi çok daha eski dönemlere dayanıyor: supap hareketlerini esnek hale getirecek bir sistemi ilk kez 1958 yılında porsche tasarlamış ve patentini almıştı. uygulanabilir ilk sistemi ise 1970’de fiat geliştirmiştir; hidrolik basınçla çalışan bu değişken supap kontrol sistemi fiat’ın bugün kullandığı multiair teknolojisinin atasıdır.

    bugün her içten yanmalı (özellikle benzinli) motor üreticisi rekabet içerisinde öne geçmek ve daha verimli motorlar yaratmak için supap yönetim sistemlerine başvuruyor. her üreticinin sistemi mimari olarak farklı tekniklere sahip olsa da günün sonunda aynı amaç için çalışıyor: verimlilik, yüksek güç, dengeli güç dağılımı, tasarruf ve düşük emisyon. honda’nın vtec’i gibi, toyota’nın vvt-i ve vvtl-i sistemi gibi, porsche’nin variocam’ı gibi… karmaşıklıktan uzak sade ve akılcı çalışma tekniği, basitlik kaynaklı sağlamlıkları ve birçok bakımdan öncü ve takip edilen sistemler olmaları bmw’nin sistemlerini diğer üreticilerin uygulamalarından ayırıyor.

    (ekleme: atmosferik motorların evrimi supap ve egzantrik mili için 3 aşamada gerçekleşen bu dönüşüm ile verimlilik ve emisyon yönetimi anlamında sonuna ulaştı. son 10 yılda ise yeni bir çağ başladı; downsizing ve onun bir parçası olarak direkt benzin enjeksiyonu ve turbo kullanımı ile başlayan aşırı besleme çağı verimlilik anlayışını uçlara taşıdı. supap kontrol sistemleri de bu yeni nesil makinelerde kullanılmaya devam etti. turbo artık geçmişte olduğu gibi sadece yüksek güç için değil daha yüksek verim için çalışıyor; akıllı turbo besleme teknikleri ile downsizing motorlar hacimlerine göre yüksek güç üretirken tasarruflu ve çevreci olmayı da başarabiliyor.)

    kontağı çevirince: bizi uzaklara taşıyan güç, fosil yakıtlardan mekanik enerji

    supapların ne yaptığını anlamak ve konuyu daha anlaşılır hale getirmek için başlangıç notu: içten yanmalı motorlar nasıl çalışıyor?

    içten yanmalı motorlarda, motor bloğu içerisinde silindir adı verilen odacıklar bulunur (bu yapılar isimlerini de geometrik olarak silindir şeklinde olmalarından alır). silindir şekilli bu boşluklar içerisinde yine silindir formuna sahip pistonlar “doğrusal” olarak hareket ederler, yani inip çıkarlar (inip çıkmak da aslında doğru bir açıklama değil, örnek olarak boxer motorlarda silindirler yatık yerleşimli olduğundan, pistonların bu hareketi de yatay olarak gerçekleşiyor). piston, otomobili hareket ettirecek mekanik enerjiyi üzerinden taşıyan ilk parçadır. ancak piston silindir içerisinde inişli çıkışlı hareket ettiğinden doğrusal bir harekete sahiptir. bu yüzden de bu doğrusal hareketin tekerleklere iletilmesi için dairesel harekete dönüştürülmesine ihtiyaç vardır. bu ise biyel kolu ve krank mili ile gerçekleştirilir. pistonların, silindirler içerisinde gidip gelmesi ile oluşan hareket, bu pistonların biyel kolu adı verilen parçalar ile bağlı olduğu krank miline iletilir. krank mili, pistonların doğrusal hareketini dairesel harekete çevirir.

    bisiklete binen bir sporcu düşünün: burada sporcunun bedeni silindir, bacakları biyel kolu, pedallar ise krank milidir. pedallar, sporcunun inişli çıkışlı ayak hareketlerini dairesel harekete çevirir.

    bu dairesel harekete de “devir” adı verilir: otomobilin devir saatinde gördüğümüz şey, krank milinin bir dakikada gerçekleştirdiği tur sayısıdır. motorda krank milinde yaratılan bu dairesel hareket de volan adı verilen parça tarafından düzenlenerek aktarma organları (şanzıman, diferansiyel…) üzerinden tekerleklere iletilir. temel prensip budur.

    pistonlarda yaratılan ve otomobili hareket ettiren bu güç için kullanılan birim ise beygir gücü (bg). almanlar için pferdestärke (ps), italyanlar için cavallo vapore (cv), ingilizler için horsepower (hp). hatta tam da krank mili çıkışında elde edilen güç seviyesi için kullanılan ismi ile brake horsepower yani bhp (buradaki “brake” kelimesi de motora yük uygulayan dinamometrenin yarattığı dirençten geliyor.) otomobil beygir gücü ile hareket ediyor. ancak motorun pistonlarında “doğrusal” olarak başlayan bu hareket krank milinde dairesel harekete çevriliyor ve tekerleklere ve asfalta döndürülerek aktarılıyor. bu çevirme kuvveti ise tork’un kendisi. otomobili beygir gücü hareket ettiriyor, motorun kapasitesini ve sınırlarını beygir gücü çiziyor; ancak motorun ürettiği beygir gücüne ne kadar hızlı ulaşacağını tork değeri belirliyor.

    pistonların silindirler içerisindeki doğrusal hareketleri ise fosil yakıtların yanmasıyla gerçekleşir: benzin, motorin, cng (sıkıştırılmış doğal gaz) ya da lpg türü bir fosil yakıt enerji kaynağı olarak kullanılır. burada “zaman” prensibi vardır: yakıtın ısı enerjisi ve mekanik enerji üretmesi 4 aşamalı bir çevrim ile gerçekleşir. önce hava ve yakıt karışımı silindir odası içerisine alınır (emme aşaması). ikinci aşamada silindir isimli bu boşluklarda doğrusal olarak hareket eden (yani asansör gibi inip çıkan) pistonlar hareket ederek bu karşımı “sıkıştırır” (sıkıştırma aşaması); hava ve yakıt emişi sırasında alt noktaya inen piston bu kez üst katlara çıkan bir asansör gibi yükselerek bu hava yakıt karışımının hacmini daraltır.

    sıkışan karşım, oluşan yüksek basınç ve ısı altında ateşlenir (ateşleme aşması); gerçekleşen ateşlemenin yarattığı itme gücü ise pistonu hareket ettirir; böylece piston tekrar aşağıya itilir ve yanma ile oluşan ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür. yakıtın türüne göre ateşleme ya kendiliğinden gerçekleşir ya da bir ateşleme elemanı (buji) tarafından gerçekleştirilir. bu da üçüncü aşamayı oluşturur. bu aşamada pistonun silindir içerisindeki hareketi namluya sürülüp ateşlenen kurşun gibidir. ilginç bir şekilde nicolaus otto’nun geliştirdiği bu 4 aşamalı (4 zamanlı) otto çevrimi’ni kullanarak çalışan ve taşımacılıkta kullanılabilecek ilk kompakt mobil içten yanmalı motoru tasarlayan gottlieb daimler aslında bir tüfek ustasıdır.

    ve dördüncü son aşamada piston tekrar yukarı çıkar, bu kez yaptığı şey ise yanma sonucu oluşan atık gazları silindir dışına göndermektir (egzos aşaması). bu gazlar egzos manifoldu adı verilen parça tarafından silindirlerden toplanır ve (bazı temizleme işlemlerinden geçirilerek) doğaya salınır.

    bu dönüşüm, 1 dakika içerisinde binlerce kez tekrarlanır: hava ve yakıtı emme, sıkıştırma, ateşleme, egzos, tekrar emme, sıkıştırma… gerçekleşen 4 aşama artık bir “çevrim” ve “devir” meydana getirir. her bir çevrimde (pistonun 2 kez inip çıkmasından anlaşılacağı üzere) krank mili de 2 tur atar. bu çevrim dakikada binlerce kez gerçekleşir. havanın emilmesi ve meydana gelen ateşlemeler her motorun kendine has akustik müziğini yani motor sesini oluşturur.

    motorların ilk geleneksel örneklerinde birinci aşamada, piston, silindir içerisine hava emmek için aşağıya doğru hareket ediyor ve silindir odasında oluşan alçak basınç sayesinde hava silindir içerisine doluyordu, daha doğrusu vakum ile emiliyordu. bir sağlık görevlisinin şırınga içerisine ilaç doldurmak için şırınganın sapını dışarıya çektiğini düşünün; motorda birinci aşamada gerçekleşen şey tam olarak budur, bu nedenle bu aşamaya “emme” adı verilmiştir. diğer taraftan, atmosferik motor ya da naturally aspirated engine olarak bilinen bu geleneksel makineler hava ve yakıtı çekerek silindirlere doldururken, daha gelişmiş aşırı beslemeli motorlar havayı silindir içerisine sıkıştırarak göndermektedir; yani burada havanın silindirler tarafından emilmesiden çok, havanın basınçla silindir odasına gönderilmesi durumu vardır. bu da güç ve verim artışı sağlar, çünkü artık silindir hacminden daha fazla havayı motor içerisine göndermek mümkün olmuştur. örnek olarak 1.4 litrelik modern bir turbo motor 2.0 litrelik bir atmosferik motor kapasitesinde çalışabilmektedir (downsizing motorlar bu prensip ile çalışmaktadır).

    en kısa 50 yıl, 9 kilit isim: etienne lenoir, alphonse rochas, nikolaus otto, gottlieb daimler, wilhelm maybach, karl benz, james atkinson, rudolf diesel ve alfred büchi

    1860 yılında belçikalı etienne lenoir buhar makinelerinin çalışma prensibini kullanarak bilinen ilk içten yanmalı motoru üretti; bu makine bugünkü modern motorlar gibi silindirlere, pistonlara ve hareket sürekliliği için bir volana sahipti. bugün kukullanılan (yukarıda bahsettiğimiz) 4 zamanlı çevrimin patentini ise ilk kez 1862 yılında fransız alphonse beau de rochas aldı, ancak patentini aldığı tasarımları üretime geçiremedi. daha fazla kafa yoran ve bu çalışmaları hayata geçiren ise alman nikolaus otto oldu. n. otto 1861 yılında belçikalı lenoir’in motorunun inceleyerek bir benzerini yaptı; 1864’te kendi içten yanmalı motorunu üretti; 1876 yılında ise gottlieb daimler ve wilhelm maybach ile beraber bugün “otto çevrimi” (otto cycle) dediğimiz 4 zamanlı motoru geliştirerek patentini aldı. bu ilk otto motoru yatay yerleşimliydi (bu bakımdan ilk otto motoru tek silindirli bir boxer motor gibi çalışmaktadır).

    ancak n. otto’nun çalışmaları sabit olarak hizmet veren motorlara odaklanmıştı; alman bilim insanı endüstriyel tesislerde kullanılan buhar makinelerinin yerine geçecek motorlar geliştirmeye çalışıyordu. buna karşılık kendisi ile beraber çalışan gottlieb daimler ve wilhelm maybach ise bu içten yanmalı motorları mobil hale getirmek ve taşıtlarda kullanmak istediler. bir süre sonra yollar ayrıldı. 1879’da ise başka bir alman, karl benz kendi 4 zamanlı motorunu yaptı ve 1886’da otomobile entegre ederek dünyanın ilk otomobilini üretti.

    bugün otomobillerin üzerinde yaşayan ve birer marka haline gelen daimler, maybach ve benz isimleri birçoklarına tanıdık gelmiştir. bu ekip mercedes’in kurucu kadrosu olacaktır.

    1882’de ingiliz bilim insanı james atkinson kendi ismi ile bilinen atkinson çevrimi’ni geliştirdi (atkinson cycle). atkinson’un motoru hava ve yakıtı emerken (yani yakıt tüketirken) küçük hacimli bir motor gibi çalışıyor, ancak ateşleme sırasında (yani güç üretimi sırasında) büyük hacimli bir motor gibi davranıyordu. ancak atkinson’un motoru 4 zamandan oluşan bir çevrimi tamamladığında, motorun krank mili otto motoru’nda olduğu gibi 2 tur değil, tek tur atıyordu. yani atkinson motoru yanma verimi ve tasarruf anlamında daha başarılı olmasına rağmen, birim zamanda elde edilen iş otto motoru’na göre yarı yarıya daha azdı. tüketimde tasarruf sağlanıyor, ancak güç üretiminde de kayıp yaşanıyordu. gerçekte bu ingiliz bilim insanı, alman’ların elinde olan otto motor patentine bulaşmadan yeni bir motor geliştirmek istemişti.

    ingiltere’de j. atkinson’un kafasındaki düşünce yüz yıl sonra dünyanın uzak bir coğrafyasında, uzakdoğu’da farklı insanlar tarafından farklı bir teknikle hayata geçirildi. bugün atkinson’un keşfi başta toyota olmak üzere hybrid modeller üzerinde çalışan üreticiler tarafından tasarruf tekniği olarak kullanılıyor.

    1892’de ise rudolf diesel bir ateşleme enstrümanı olmadan sıkıştırma ile “kendiliğinden” ateşlemeye dayalı dizel çevrimini geliştirdi. 1896’da yine karl benz boxer motor ismi ile bilinen karşı silindirli motoru geliştirdi (horizontally opposed engine). nicolaus otto’nun 1976’da yarattığı motor da yatay yerleşimliydi; karl benz bu silindirin tam karşı tarafına (krank milinin diğer tarafına) bir silindir eklemiş ve 180 derece yerleşimli bir silindir dizilişi tasarlamıştı. 1905’de isviçreli alfred büchi aşırı besleme firkrini hayata geçirdi, turboyu icat etti.

    içten yanmalı motorları konseptten gerçeğe taşıyan tüm teknik geliştirmeler 19. yüzyılın ikinci yarısında, 50 yıllık kısa bir süre içerisinde çok hızlı gerçekleşmişti. 20. yüzyıl başlarken içten yanmalı motorlar otomotive yön vermeye hazırdı. bundan sonraki geliştirmeler ise supaplar ve egzantrik milleri üzerinde yoğunlaştı…

    motordaki langırt oyunu: supaplar ve egzantrik milleri

    supaplar… silindir içerisine yani yanma odasına alınacak olan havanın ne zaman gireceği ve ne kadar gireceği onlardan soruluyor. supap ismi de bu fonksiyonlarından geliyor. bir vana gibi ama çok hızlı çalışıyorlar; 100 km/h seyir hızı ile giden bir otomobilin motorunda supaplar saniyede 18 kez açılıp kapanıyor! bugün, modern motorlarda supaplar motorların “tepesinde” görev yapıyor. bu donanımlar silindir kapağı üzerinde kendilerine açılan yuvalara oturuyor ve motor bloğunu ve piston hareketlerini yönetiyorlar.

    otto çevriminde yukarıda bahsettiğimiz 4 aşamanın başlangıcında havanın ve yakıtın silindir içerisine girişi ve son aşamada da atık gazların silindirden dışarı çıkışı supap (valve ya da poppet valve) adı verilen bu parçalar tarafından gerçekleştirilir. bu yüksek hassasiyetli meknizmalar, yanma için gerekli temiz hava girişini (geleneksel karbüratörlü ve emme manifoldundan enjeksiyonlu motorlarda hava-yakıt karışımını) ve egzos gazı çıkışını zamanlamak üzere portları açıp kapatırlar. açılan supapların geri dönmesinden ise kendilerine entegre edilen sarmal tasarımlı çok sağlam yaylar sorumludur. temiz hava emişi ve egzos için ayrı supaplar görev yapar. onların ne zaman açılıp kapanacağına ise egzantrik mili karar verir; yine supaplar gibi silindir kapağı üzerine uzunlamasına oturan bu mil kendi etrafında dönerken üzerindeki asimetrik oval şekilli kabartma profiller (kamlar) ile supapların “kafasına vurarak” onları açıp kapatır.

    egzantrik mili üzerindeki kam’ların şekli de profilden bakıldığında “deniz kabuğu”na benzer. ovaldirler, bir uçları daha fazla çıkıntılıdır. sürekli olarak da supap kafaları ile temas halindedirler. egzantrik mili dönerken (daha doğrusu triger kayışı ile bağlı olduğu krank mili tarafından döndürülürken) egzantrik mili üzerindeki bu oval profiller de dönmektedir ve bu sırada da supaplar ile temasları kesintisiz olarak devam eder. deniz kabuğu şekilli olan bu profillerin daha çıkıntılı olan sivri uçları supap kafalarına denk geldiğinde baskı uygular ve supapları iter. bu da supapın açılmasını sağlar. emme supapları yanma odasına hava girişini sağlarken egzos supapları ise egzos gazı çıkışını gerçekleştirir ve tüm bunlar ile motor nefes alır. bu sırada oluşan sürtünme kaynaklı aşınmaları ve yüksek ısıyı yönetmekten de motor yağı sorumludur. motor yağı, egzantrik mili üzerindeki kam profili ve supap kafaları arasında ince bir film yaratarak aşınmaları en aza indirmek için çalışır. karterde (ya da kuru karterli motorlarda yağ deposunda) saklanan motor yağı yağ pompası tarafından silindir kapağına gönderilir ve bu parçalar sürekli olarak yağlanır.

    ---- özel not ----
    çok az kişi (yukarıda bahsettiğimiz gibi) motor içerisinde neler olup bittiğini merak ediyordur ve çok daha az kişi de supap kapağı kaldırılmış bir motor içerisinde nelerin olduğuna tanıklık etmiştir. ama hemen herkes hayatında en az bir kez langırt oynamıştır, ya da en azından oynayan birilerini izlemiştir…

    supaplar nasıl açılıp kapanıyor? farklı kam profillerinin bir supapı açıp kapaması nasıl gerçekleşiyor? egzantrik mili, kam profili ve supap arasındaki bağlantıyı anlamak ve çalışma şeklini kafasında canlandırmak isteyenler için en iyi örnek işte bu langırt oyunudur.

    buradaki yapı langırt oyununda futbolcuların çalışma şekli ile aynıdır. langırt masasını dikey olarak bölen ve oyuncu tarafından döndürülerek yönetilen çubuklar egzantrik mili, bu çubuklar üzerinde sabitlenmiş futbolcu maketlerinin her biri kam profili, vurulan top da supaptır. langırt oyuncusu topa hangi futbolcu ile vuracağına (supapı hangi kam profili ile açıp kapatacağına) langırt çubuğunu ileri geri hareket ettirerek (egzantrik milini yatay olarak kaydırarak) karar verir. langırt oyununda topa farklı bir futbolcu maketi ile vurmanın amacı sahanın o noktasından kaleye doğru vuruşu yapmak ya da doğru savunma yapmaktır. motorda değişken supap açılma aralığı sağlayan sistemlerde supapı farklı bir kam profili ile açmanın amacı da silindirlere motor devrine göre en uygun hava akışını sağlamaktır.
    ---- özel not sonu ----

    maliyet tasarrufu ya da performans amacıyla egzantrik mili sayısı bir ya da daha fazla olabilir ve bu mil motorun farklı yerlerine yerleştirilebilir. “üstten çift egzantrikli” gibi tanımlamalar da buradan gelmektedir. modern motorlar bir değil çift egzantrik miline sahip. çünkü, çoklu supap sayılarını yönetmek için tek egzantrik mili artık yetmiyor, emme (intake) supapları için ayrı, egzos supapları için ayrı egzantrik milleri görev yapıyor. bu da egzantrik mili sayısını 2’ye çıkarıyor. tüketicilerin büyük çoğunluğunun 1990’lı yıllarda japon otomobilleri ile tanıştığı bu teknolojiler o dönemde otomobillerin bagaj kapağında, çamurluklarında ya da arka camlarına yapıştırılan sticker üzerinde twincam, dohc, 16 valve gibi yazılar ile kendisini dışa vuruyordu.

    not: downsizing çağı başalmadan önce atmosferik motorların hakim olduğu dönemde motor verimini artırmak için 2 yöntem uygulandı: ilk yöntem yakıt beslemesi için karbüratör yerine önce emme manifoldundan (indirekt) enjeksiyona ve sonra da direkt enjeksiyona geçiş, ikinci yöntem ise supap ve egzantrik mili sayısının artırılmasıydı. ilginç bir şekilde avrupalı üreticiler birinci yönteme ve enjeksiyon sistemlerinde revizyona öncelik verirken, japonlar karbüratörlü motorlara çok supap uyguladılar.

    dahası bu çok supaplı motorlarda supapların hareketlerini değişken hale getirmek için ayrıca bazı akıllı sistemler görev yapıyor. tüm bunlar ile motorların silindir kapakları çok sayıda parçadan oluşan, aşırı karmaşık donanımlar haline geldi. modern benzinli ve dizel motorlar artık böyle çalışıyor.

    bugün modern motorların silindir kapakları teknolojileri ile çok zengin ama aynı zamanda çok karmaşık. ancak geçmişte işler bu kadar karmaşık değildi…

    supapların daha yüksek yerlere göçü: yandan supaplı flathead, ohv, ohc ve dohc motorlar

    otomotiv tarihi boyunca supaplar ve onlara hareket veren egzantrik mil(ler)i motor bloğu üzerinde yer değiştirerek hep daha yukarılara doğru göç etti. ve bu göç uzun yıllara yayılmış şekilde bir evrim içinde gerçekleşti. üreticiler verimlilik arayışı içerisinde önce hep motorun daha iyi nefes almasını sağlayacak teknikler üzerinde çalıştılar. daha iyi soluyan bir motor daha güçlü ve daha verimli bir motor anlamına geliyordu. motorun daha iyi nefes alması için başvurulan ilk yer ise bir vana gibi çalışan ve motora temiz hava girişini (ve egzos çıkışını) yöneten supaplar ve o supapları açıp kapayan egzantrik mili oldu. supapların ve egzantrik millerinin konumu, sayıları ve çalışma şekilleri zamanla evrim geçirdi.

    1.cam in block motorlar: motorların ilk örneklerinde supaplar bugün olduğu gibi motor bloğuna ve yanma odasına yukarıdan bakmıyordu; aynı pistonlar gibi supaplar da motor bloğu içine yerleştiriliyordu. aynı pistonların gidip geldiği silindir odaları gibi supaplar için de motor bloğu (crankcase) üzerinde odalar açılmıştı ve supaplar yukarı bakacak şekilde bu odalara yerleştirilmişti. bu nedenle bu motorlara sidevalve sv (yandan supaplı) motor adı verilmiştir. bu tasarımda supaplar ve emme manifoldu silindirlerin üzerinde değil yanında konumlandırılmıştır. supapların yerleşimi nedeniyle bu motorların blokları ve silindir kapakları daha geniş olarak dökülmüştür.

    supaplar ve emme manifoldu motor bloğuna entegre edilmiş olduğundan bu motorlarda silindir kapağı da düz, sade ve basit olarak tasarlanır. gerçekten de yandan supaplı motorlarda bu üzerinde hiçbir donanım taşımayan silindir kapağının tek fonksiyonu silindirleri (ve yanma odasını) yukarıdan bir kapak gibi örtmek ve kapatmaktır. bu yüzden silindir kapakları da yassı ve düz tasarıma sahiptir. bu nedenle bu motorlara flathead (yassıkafa - düzkapak) motor ismi verilir. kesit profilden bakıldığında, bu motorların silindirleri ve yanma odaları biçim olarak ters duran bir l harfine benzediği için bu motorlara l-head (l-kafa) motor adı da verilmiştir.

    sidevalve, flathead, ya da l-head… işte bu motor ilk içten yanmalı motor tipidir. bu motorların tasarımları sade ve basittir, parça sayıları azdır; örnek olarak bu motorlarda triger kayışı ya da bu görevi gören bir zincir yoktur, çünkü altta konumlu egzantrik mili krank miline direkt olarak (dişli ile) bağlanmıştır; bu yüzden üretim ve bakım maliyetleri düşüktür. egzantrik mili motor bloğunda olduğundan silindir kapağı da sade tasarımlıdır, motor az yer kaplar. sidevalve motorlar alt devirleri daha çok sever, yüksek devir potansiyelleri yoktur; kullanılan yakıttaki oktan farklılıklarına karşı da duyarsızdırlar. bu özellikleri sidevalve motorları sağlam, düşük maliyetli ve ölümsüz makineler haline getirir.

    diğer taraftan sidevalve motorların yanma odasının tasarımı nedeniyle sıkıştırma oranı düşüktür: supaplar pistonlara karşıdan bakmaz. supapların ve ateşleme yapan bujinin pistona göre “kenarda” kalması yanma odasını yaygın, yayvan ve geniş hale getirir. en basit ifadesi ile piston gerçekte yanma odasının sadece bir bölümünü sıkıştırmaktadır. bu da sıkıştırma oranının belirli bir düzeyi aşmasına izin vermez. bu yüzden de bu motorların güç çıkışı sınırlı kalır, bu motorlar yüksek güçler üretemez. bazı sidevalve motorlarda pop-up pistonlar kullanılmıştır. bu pistonlar üst ölü noktaya (tdc top death center) geldiklerinde motor bloğunu aşıp silindir kapağı alanına girerek daha yüksek sıkıştırma oranlarına izin verdiler. sidevalve motorların başka bir zayıf noktası da aşırı ısınmaydı. emme ve egzos portlarının motor bloğunun aynı tarafında kalması ve egzos manifoldunun karmaşık ve uzun yollu olması da hararet ve aşırı ısınma riskini getirir.

    uzun zaman önce terkedilen bu motor tasarımı en büyük sadakati amerikalı üreticilerden gördü. düşük verimine rağmen üretim maliyetini düşürmesi ve sağlamlığı nedeniyle yandan supaplı flathead l-kafa motorlar amerikan otomobil kültürü tarafından uzun süre yaşatılmıştır (neticede akaryakıtın uygun fiyatlı olduğu ve kullanıcıların büyük hacimli v8 motorlara alıştığı bu topraklarda verimlilik aranan bir şey değildi. motorlar güçlüydü ancak konu litre başına güç olduğunda bu motorların ne kadar verimsiz olduğu açığa çıkıyordu). mercury monterey (1952), cadillac series 63 (1941), desoto custom (1939), plymouth deluxe (1946) gibi klasikler yandan supaplı sidevalve flathead motorlardan güç alıyordu.

    ford, lincoln ve cadillac bu flathead motorları 1950’lerin sonuna kadar üretmeye devam etti. cadillac dünyanın ilk seri üretim v8 motor üreticisi olmuştur. cadillac bu v8 motorları hayata geçirirken yandan supaplı flathead dizaynı kullanıyordu ve bu motor konseptini 1949 yılında ohv motorlara geçene kadar kullanmaya devam etti. flathead dizaynı asıl sahiplenen ise ford oldu: ford, 1932 yılında geliştirdiği bu flathead v8 motor ile v8 makineleri üst segment otomobillerden aşağı indirip kitleler için ürettiği uygun fiyatlı otomobillerde sunan ilk üretici oldu ve böylece güçlü v8 motorları “halka açtı.” amerikan v8 kültürü ford’un bu hareketi ile başlamıştır. ford’un flathead v8’leri sayesinde v8 motor alışkanlığı daha da ileri gidecek ve avrupa’da ve amerika’da tarım sektöründe bu v8 motorla donatılmış traktörler kullanılacaktır. bugün teknolojisi çok geride kalan uygun maliyetli bu motorlar abd’de hot rod otomobillerin ayrılmaz parçası olarak yaşamaya devam ediyor.

    sidevalve (ya da flathead) motorlar avrupa’da da 1950’li yılların sonuna kadar pazarın hakimiydi. mercedes e serisi’nin atası w120 ponton 1953 yılında yola çıkarken kaputu altında mercedes’in 1935’ten bu yana kullandığı 1.8 litrelik bir sidevalve motor buluyordu (m136). mercedes 1.8 litrelik bu m136 motoru 1959 yılında 1.9 litrelik m121 ile yeniledi; bu yeni motor üstte tek egzantrikli (sohc) tasarımı ile büyük teknik değişiklikler getiriyordu. ford focus’un (ve escort’un) atası ford anglia’da da (1953) sidevalve motorlar kullanıldı. buna karşılık bmw gibi bazı üreticiler sidevalve motor tasarımını daha erken terketti ve daha modern motor teknikleri kullanmaya başladı. bmw daha 1932 yılında 3.20 modelinin 0.8 litre motoru ile sidevalve konseptinden üstten supaplı ohv konseptine geçiyordu. bmw’nin ürettiği ilk sıralı 6 silindirli motor m78 de ohv olarak tasarlanmıştı (1933). oyuna daha geç dahil olan ve 2. dünya savaşı hemen öncesinde ya da savaş ardından üretime başlayan üreticiler ise sidevalve konseptini hiç kullanmadılar: volkswagen beetle’nin 4 silindirli hava soğutmalı boxer motoru ohv tasarımlıydı (1938).

    harley davidson motorsikletler de efsane olurken uzun yıllar sidevalve motorlar kullandılar.

    flathead (l-head) motorlar üzerinde üreticiler zaman içerisinde farklı denemeler yaptılar ve farklı tasarımlar yarattılar; bu farklı tasarımlarda supapların motor bloğu içerisinde yerleşim noktaları (yani pistona göre konumları) değişti. supapların aldığı konuma göre bu motor konseptlerine değişik isimler verildi. l-head motorlarda silindir odasının bir tarafında toplanan emme ve egzos supapları bazı yeni denemelerde silindirlerin her 2 yanına dağıldılar. yani emme supapı silindirin bir tarafında iken egzos supapı da silindirin diğer tarafına yerleştirilmişti. kesit profilden bakıldığında, bu motorların silindirleri ve yanma odaları biçim olarak t harfine benzediği için bu motorlara da t-head (t-kafa) motor adı verildi. ancak t-head motorlar her bir silindir sırası için 2 ayrı egzantrik miline ihtiyaç duyar; silindirin bir tarafındaki emme supapını yönetmek için bir egzantrik mili, silindirin diğer tarafında kalan egzos supapını yönetmek için ise ikinci bir egzantrik mili bulunur. bu da hem motorun parça sayısını ve ağırlığını artırmış hem de üretimini karmaşık hale getirdiğinden maliyetini artırmıştır.

    bu olumsuzluklarına rağmen t-head motorları çekici yapan unsur l-head motorlara göre vuruntuya karşı daha bağışık olmalarıydı. o dönemde kullanılan düşük oktanlı benzin l-head motorların belirli bir sıkıştırma oranı üzerine çıkmasına izin vermiyordu. l-head motorlarda emme ve egzos supaplarının motor bloğunun aynı tarafında toplanması emme portlarında ve yanma odasında yüksek sıcaklığa, bu yüksek sıcaklık da zamanından önce ateşlemeye (yani vuruntuya) neden oluyordu. vuruntuyu önlemenin yolu da silindir içi sıcaklığı düşük tutmaktı. t-head motorlarda egzos supaplarının motor bloğunun diğer tarafına alınması ve emme supaplarından uzaklaştırılması emme portlarının ve silindirlere emilen havanın sıcaklığını düşürdü; ayrıca soğutma sisteminden motora gönderilen soğutma sıvısı motor bloğuna önce emme supapları tarafından giriyor, böylece soğutma kalitesi de artırılıyordu. tüm bunlar t-head motorları vuruntuya karşı daha dayanıklı hale getirdi ve daha yüksek sıkıştırma oranına izin verdi. 1. dünya savaşı öncesi otomotivin ulaştığı uç noktada bu motorlar vardı. teknik karmaşıklığına rağmen bu üstünlükleri ile t-head motorlar daha fazla yarışlar için geliştirilen otomobillerde kullanıldı. bu otomobillerin en ünlüsü ise indianapolis’de üretilen 1912 çıkışlı stutz bearcat olmuştur.

    ---- ek bilgi ----
    bir not da türkiye’nin ilk otomobili devrim’de kullanılan motorlar hakkında: devrim için 10 adet motor üretilmişti, ve bu motorların tamamı cam in block tasarımına sahipti. motorlardan 4 adedi l-head, diğer 6’sı ise t-head tasarımına sahipti. üretimde kullanılan 50 hp gücündeki 2.070 cm3’lük 4 silindirli motor ise bunlardan ilk gruba ait yani l-head konseptinde üretilmiş bir motordur.
    ---- ek bilgi sonu ----

    bazı üreticiler ise l-head motorlarda “verimlilik” için başka bir girişimde bulundu: supapları motor bloğundan alıp silindir kapağı üzerine taşımak! emme supapları silindir kapağına yerleştirildi, ancak egzantrik mili yine aynı yerinde (motor bloğunda direkt olarak krank miline bağlı şekilde) kalmıştı. egzantrik milinin hareketlerini “yukarıdaki” emme supapına iletmek üzere pushrod adı verilen “itici kollar” kullanılmaya başlandı. bu rot kolları egzantrik mili döndükçe ve mil üzerindeki kam profilleri tarafından itildikçe yukarı doğru hareket edip emme supaplarını açıp kapatıyordu. egzos subabları ise l-head ve t-head motorlarda olduğu gibi yine blok üzerinde kalmıştı ve pistonlara paralel (ya da paralele yakın eğimli) açıyla konumlandırılmıştı. böylece f-head (f-kafa) adı verilen motorlar doğdu. bu motorlara supap konumları bakımından hybrid statüleri nedeniyle hemi-head adı da verilmiştir.

    f-head motorlarda supaplardan biri motor bloğu üzerinde muhafaza edilirken diğer supap silindir kapağına taşındığından daha büyük supapların kullanımına imkan verdi. l-head ve t-head motorlarda motor bloğu üzerindeki sınırlı alanı emme supapı ile paylaşmak zorunda kalan egzos supapı bu kez blok üzerinde “yalnız” kaldı ve daha fazla alan işgal etme şansı buldu. diğer taraftan silindir kapağında da emme supapı için yeterince alan vardı. böylece supaplar daha büyük çaplı tasarlandı; silindirlere temiz hava taşıyan emme portları ve egzos gazlarını dışarı alan egzos portları daha geniş kanallara sahipti. bu da motorun daha iyi nefes alması ve daha fazla güç anlamına geliyordu.

    bu motorlar daha verimliydi: motor verimliliği için öncelik motorun daha iyi nefes alabilmesini sağlamaktı ve bunu başarabilmenin en makul yolu supap çaplarını daha büyük hale getirmekti, ancak 2. dünya savaşı öncesindeki bu erken dönemde silindir tasarımları (dar silindir çapları ve uzun stroklar) buna bir derece izin veriyordu ve supaplar motor bloğu üzerinde yanma odası, soğutma sıvısı gömlekleri ve yağ kanalları dışında kalan sınırlı alanı paylaşmak zorundaydı. f-head motor konsepti ise her bir çift supaptan birini silindir kapağına taşıyarak supap girişlerini aynı motorda 2 kat büyütmeye imkan vermişti.

    f-head motorlar ile beraber ilk kez emme supapları “aşağıya doğru” açılma özelliği kazandı. supaplar daha derli toplu konumlandırıldığı için yanma odası daha kompakt tasarıma sahipti.

    f-head motor konseptine en fazla ingiliz üreticiler sahip çıktı; bu motorları yaygın olarak en çok rover, rolls-royce ve bentleykullanmıştır. bunun arkasında ise mevzuat vardır: dönemin ingiliz vergi sistemi silindir çapı üzerinden vergilendirme yapıyordu, silindir çaplarını artırmadan daha fazla güç elde etmenin yolu ise (yukarıda bahsettiğimiz gibi) f-head tasarımdan geçiyordu. rolls-royce silver wraith (1946), rolls-royce silver cloud (1952), bentley r (1952), bentley s (1955) modellerinde kullanılan sıralı 6 silindirli 4.3, 4.6 ve 4.9 litre motorlar f-head tasarımına sahipti. aynı dönemde üretilen rover p4 (1949) ve rover p5 (1958) otomobiller de hacimleri 2.0 ile 3.0 litre arasında değişen f-head motorlar ile donatılmıştı.

    arazi yeteneğine sahip seri üretim ilk araç olan jeep de f-head motorlardan güç alıyordu. 2. dünya savaşı döneminde üretilen ve savaş sonrası sivil hayata entegreolarak geniş kitleler için bir efsane haline gelen ilk jeep willys’lerde 1941’den beri l-head tipi flathead l-134 motorlar kullanılıyordu (bu motorlar go devil ismiyle de bilinir.) willys firması bu motorları 1950 yılında fa-134 motorlar ile yeniledi ve bu yeni motorlarda daha fazla güç için f-head tasarım kullanmaya başladı (fa-134 hurricane motorlar jeep’in üretim hakları amc firmasına devrolduktan sonra da 1971’e kadar üretimde kaldı.)

    f-head motorlar da supap konumuna göre 2 farklı teknikle tasarlandı. emme supapının silindir kapağı, egzos supapının ise motor bloğu üzerinde olduğu f-head motorlara ioe (intake / inlet over exhaust) motor adı verildi. daha az rastlanan tam ters konsepte ise eoı (exhaust over inlet) motor adı verildi; bu motorlarda da egzos supapı silindir kapağında konumlandırılmış, emme supapı ise motor bloğunda muhafaza edilmişti.

    f-head motorlar supap konumlarında yaptıkları değişiklikle bir geçiş konsepti özelliğini taşır, ve sınırlı sayıda üretici tarafından tercih edilmiştir. endüstride asıl geçişi gerçekleştiren supapları tamamen silindir kapağına taşıyan makineler ise i-head ya da diğer ismi ile ohv motorlar olacaktır:

    ohv (over head valve) motor ismi de buradan gelmektedir: supaplar artık motor bloğunda değil silindir kapağı üzerine yerleştirilmiştir. hem emme hem de egzos supapları silindir kapağı üzerinde çalışmaktadır. diğer taraftan egzantrik mili ise eski nesil l-head, t-head ve f-head motorlarda olduğu gibi eski yerini yani motor bloğundaki konumunu muhafaza etmektedir. diğer bir deyişle, egzantrik mili dişliler yardımı ile direkt olarak krank miline bağlıdır; egzantrik milinin hareketleri ise artık bu mil ile direkt teması kalmayan supaplara pushrod isimli “itici kollar” ile aktarılmaktadır. egzantrik mili döndükçe, egzantrik mili üzerindeki asimetrik oval tasarımlı kam profillerine yaslanan bu kollar kam profilleri tarafından itilip yukarı doğru hareket eder ve supapları açıp kapatır. ohv motorlar supapların konumu ve yanma odasının tasarımı nedeniyle i-head (ı-kafa) motor olarak da adlandırılır.

    bu ohv motor konseptini ilk kez 1902 yılında iskoç david dunbar buick geliştirmiştir. bu anlamda, 19. yüzyılda etienne lenoir, nikolaus otto ve karl benz gibi öncü isimlerin çabaları bir tarafa, günümüzde kullandığımız modern motorların yaratıcısı d.d.buick’tir. bu arada david dunbar buick’in 1899’da yarattığı buick markası 1908’de general motors’a dönüşecek ve gm içerisinde opel, cehvrolet ve cadillac badgeleri ile beraber bir marka olarak bugüne kadar gelecektir. endüstride ohv motorların yaygınlaşması ise bu icadın 50 yıl ardından ancak 1950’lerden sonra gerçekleşecektir.

    ohv makinelerde supaplar silindir kapağı üzerinde konumlanmış olsalar da egzantrik mili hala motor bloğu üzerinde geleneksel yerinde muhafaza ediliyordu. daha az parçadan oluşan silindir kapağının basık tasarımı sayesinde ohv motorların yüksekliği azdır ve kaput altında daha az yer kaplarlar. egzantrik milinin çok yakın konumlandığı krank miline direkt olarak dişli ile bağlı olması nedeniyle bu motorlarda ayrıca bir triger kayışı ya da zincir bulunmaz; bu parçaların gergi sorunu, bakım ve değişim gibi ek maliyetleri yoktur. bu avantajlarına rağmen ohv motorlarda egzantrik mili hareketinin supaplara dolaylı olarak (yani pushrod çubuklarıyla) aktarımı ve çalışan parça sayısının fazla olması ohv motorların yüksek devirlere çıkmasına izin vermez, ohv motorların ulaşabildiği maksimum devir düşüktür. bu ayrıca güç çıkışını da sınırlar. o dönemde bu atmosferik motorlardan hacmini büyütmeden daha fazla güç almanın tek yolu motorun daha fazla devir çevirmesini sağlamaktı. ohv motorlar ise doğası gereği kendisini bu anlamada sınırlıyordu (diğer alternatif olan aşırı besleme ise o dönemde maliyeti yüksek ve sorunsuzluk potansiyeli düşük bir uygulamaydı ve üreticiler tarafından geniş kitlelere hitap eden otomobillerde kullanılmıyordu.) ohv’lerde supapları yönetmek için çok yer kaplayan fazla sayıda parça görev yaptığından her bir silindir için çift supap (1 emme ve 1 egzos supapı) bulunur, bu motorlarda silindir başına 4 supap uygulaması da zordur ve tercih edilmemiştir.

    ohv motorlar 1970’lerde avrupalı üreticiler tarafından yaygın olarak kullanıldı. 1973 petrol krizi sonrası değer kazanıp talep görmeye başlayan küçük ve kompakt otomobillerin yakıt ekonomisi beklenen küçük hacimli atmosferik versiyonları işte bu ohv tasarımı kullanıyordu. ford anglia ve ford escort’ta kullanılan kent motorlar ohv tasarımlıydı (anadol’un kaputu altında da bu 1.3 litrelik ford motoru vardı). uzakdoğulu üreticiler de ohv makineler tasarladılar. toyota corolla’nın ilk 4 kuşağında (1966 çıkışlı e10, 1970 tarihli e20, 1974 tarihli e30 ve 1979 üretimi e70) kullanılan ve başlangıçta 1.1 litre olarak tasarlanıp hacmi 1.5 litreye kadar büyüyen k motorlar ohv tasarımlıydı. mazda ve nissan gibi bazı diğer japon üreticiler de 1970’lerde yarattıkları kompakt otomobilleri için ohv motorlar geliştirdiler.

    bu makinelerin kullanımı 1990’lara kadar devam etti. ohv motorları avrupa pazarında yaşatan son güncel ve hatırda kalan motor ise renault üretimidir: c motor ailesi ya da tam ismi ile cleon fonte motorlar. renault’un 1960’larda tasarladığı ve o dönemde renault 12’de kullanılan 1.2 ve 1.4 litrelik bu dökme demir bloklu motor clio ve twingo ile 1996 yılına kadar geldi, dacia kaputu altında da 2000 yılına kadar yaşadı. c motor ailesinin bir başka özelliği daha var. pushrod’lar ile supaplarını açıp kapayan bu ohv motor 40 yıl üretimde kaldı yaklaşık 30 milyon adet üretildi; bu anlamda c motor avrupa’nın en fazla üretilen motoru ünvanını üzerinde taşımaktadır. ohv motorların yaratıcısı general motors üretimi son makine ise 1993 yılına kadar üretilen ilk nesil opel corsa’nın (a) 4 silindirli 1.0 ve 1.2 litre atmosferik benzinli motorları oldu.

    amerika kıtasında ise ohv konsepti v6 ve v8 motorlar üzerinde “hala” kullanılıyor. fiat chrysler automobiles’in v8 silindir düzenine sahip 5.7 ve 6.4 litrelik hemi motorlarında altta konumlu egzantrik mili silindir kapağı üzerindeki supaplarını pushrodlar yardımı ile açıp kapatıyor. fca’nın ürettiği jeep grand cherokee, chrysler 300 (avrupa pazarında lancia thema), dodge challenger ve dodge charger bu ohv motorla yollarda. güncel 7. kuşak chevrolet corvette’nin motoru da ohv mimarisine sahip. chevrolet corvette z06’nın 6.2 litrelik atmosferik v8 motoru bu kısa silindir kapağı tasarımı sayesinde kompakt bir otomobil motorundan daha az yüksekliğe sahip ve kaput altına daha kolay sığıyor.

    önemli bir ekleme: general motors 1980’lerde artık devri tamamlanmasına rağmen yaratıcısı olduğu bu ohv motor tasarımından yeni teknolojilere hemen geçiş yapamadı ve opel cam-in-head adı verilen motorları geliştirdi. cam-in-head motorlar ohv konsepti ile (aşağıda bahsedeceğimiz) ohc konseptini birleştiriyordu. yani bu motorlarda egzantrik mili ohv motorlarda olduğu gibi blokta değildi, ohc motorlar gibi silindir kapağı üzerine yerleştirilmişti, ancak opel geçmişte ürettiği ohc motorlardaki supapları ve supap kaldırıcıları muhafaza ediyordu. bu özelliği ile opel’in cam-in-head motorları ayrı ve özel bir yere sahiptir. opel’in bunu yapmasının nedeni gerçekte bir taraftan dönemin teknolojilerini yakalayan yeni bir motor geliştirirken diğer taraftan mevcut parçaların olabildiği kadar kullanımını sürdürmekti, yani maliyet tasarrufuydu. coupe opel manta ve opel’in kompakt modelleri 1970’lerde bu cam-in-head motorlar ile donatılmıştı.

    yukarıda 1. ve 2. grupta bahsettiğimiz tüm bu valvetrain konseptlerine (l-head, t-head, f-head ve ohv motorlara) verilen başka bir isim daha var: supaplara hareket veren egzantrik mili ya da diğer ismi ile kam mili motor bloğu üzerinde bulunduğundan bu motorların tamamı cam in block olarak sınıflandırılır, bu isim ile tanımlanır. cam in block motorlarda krank milinden aldığı güç ile supapları açıp kapayan egzantrik mili de krank milinin yanında ya da hemen üst hizasında konumlandırılmıştır; ve üzerindeki dişli çark ile krank milinden direkt olarak güç alır, arada güç aktaran bir zincir ya da kayış bulunmaz (bulunmasına ihtiyaç yoktur). hareket aktarım oranı ise 2*’dir. krank mili 2 tur dönerken egzantrik mili ise 1 tur dönmektedir (4 zamanlı otto çevriminde her bir çevrim tamamlandığında krank mili 2 tur atar; birinci turunu atarken silindirlere hava emilip sıkıştırılır, ikinci turunu atarken de sıkışan karışım ateşlenir ve egzos gazları doğaya salınır).

    artık supaplar motor bloğundan ayrılıp yeni yerlerine yani silindir kapağına göç etmişti. ancak egzantrik mili hala aşağıdaydı…

    2.ohc (sohc) motorlar: egzantrik mili motor bloğundan alınıp daha yukarıya silindir kapağına (yani supapların yanına) taşınınca ohc motorlar ortaya çıktı. ohc, over head cam motorlar yani üstten egzantrikli motorlar. cam in block (yani yukarıdaki 1. grup) motorlarda motor bloğuna yerleştirilen ve krank miline direkt bağlı olarak çalışan egzantrik milinin konumu değişmişti, ancak sayısı değişmemişti; hala “tek”ti. bu nedenle bu motorlara daha sonra sohc (single over head cam) motor adı verilmiştir, yani üstten tek egzantrikli motorlar.

    ohc motorlarda egzantrik mili supaplara yakın konumlandığı ve direkt temas ile çalışabildiği için artık ohv motorlarda bulunan ve pushrod adı verilen itici çubuklara ihtiyaç kalmamıştı. bu özellik ohc motorlara bir dizi avantaj getirecekti. diğer taraftan egzantrik mili güç aldığı krank milinden uzaklaştığı için bu 2 parça arasında güç aktarımı yapacak bir donanıma ihtiyaç oluştu. bu görevi görmek üzere üreticiler motorlarda bir triger kayışı ya da zincir kullanmaya başladı. ohc motorların zayıf noktası da buradan kaynaklanmaktadır.

    ohc motor konseptinin avantajı egzantrik milinin supaplara direkt olarak hükmedebilmesi sayesinde gerçekleşir. bu direktlik, supap açılma ve kapanma zamanlarında daha yüksek hassasiyet sağlar ve motor hızı (motor devri) yükselse dahi bu hassasiyet muhafaza edilir. bu da ohc motorlara devirlenme yeteneği ve daha yüksek devirlere çıkma kapasitesi getirmiştir. üstte konumlu egzantrik mili artık üreticilere silindir başına daha fazla sayıda supap kullanılması imkanını da vermiştir. ohc motorların bir diğer avantajı da pushrod’ların ortadan kalması ile emme manifoldu ve egzos manifoldu tasarımları konusunda üreticilere daha geniş alan bırakmasıdır. gelecekte yaygınlaşacak olan değişken geometrili emme manifoldu, swirl yaratan manifold tasarımları, benzinli downsizing motorlarda kullanılan turbo türbinleri, dizelleri ayağa kaldıran değişken geometrili turbolar, mazda’nın skyactiv’de kullandığı uzun yolu headers tasarımı hep bu manifold alanları üzerinde uygulanan tekniklerdir. ohc konsepti ile beraber motorlar üzerinde yeni teknikler geliştirmek kolaylaşmıştır.

    sohc motorlarda tek egzantrik mili ve silindir başına 2 supap (1 emme 1 egzos supapı) kullanıldı. buna karşın sohc motorda silindir başına 4 supap uygulaması da yapıldı; bu tekniğinin en ünlü örneği honda’dan gelmiştir. honda’nın amerika pazarı için ürettiği büyük sedanları honda legend, acura tl ve acura rl’de kullanılan 3.2 litrelik c32 motor tek egzantrikli sohc v6 düzeninde ve 24 supaplıydı (1991-1995).

    her iyi şey kendi zayıf noktası ile beraber gelir… supapların ve ardından egzantrik milinin silindir kapağına taşınması ile güç çıkışı ve verimlilik arttı, ancak başka büyük bir risk de ortaya çıktı: triger kayışı kopmaları, zincirlerde gevşeme ve zincir atlamaları… silindir içerisinde supaplar ve piston hareket ederken artık aynı alanı kullanıyordu, piston aşağı çekildiğinde (emme zamanı) emme supapları açılıyor ve pistonun hareket ettiği alana giriyor; supaplar kapandığında ise piston da yükselerek supapların terkettiği bu alana giriş yapıyordu (sıkıştırma zamanı). yani supaplar ve piston yanma odası içerisinde “dönüşümlü olarak” aynı “mekanı” paylaşmaya başlamıştı. supapların ve pistonun dönüşümlü olarak birbirlerinin yaşam alanına müdahil olduğu bu tip motorlara interference engine adı verilir. günümüzün hemen tüm modern motorları bu mimariye sahiptir.

    supapların açılma ve kapanma zamanını ise triger kayışı belirliyordu (triger kayışı da gücünü pistonların hareket verdiği krank milinden alıyordu). triger kayışı koptuğunda, kayıştan hareket alan ve zamanlamasını şaşıran supaplar piston ile çarpışır. bu da en büyük motor hasarıdır. supaplar ve piston tarafından paylaşılan bu alanın büyüklüğü ise sıkıştırma oranı ile doğru orantılıdır. uzun stroklu motor bloğu tasarımlarında ve yüksek sıkıştırma oranı ile çalışan motorlarda bu risk daha yüksektir.

    tam da bu yüzden üreticilerin önerdiği triger kayışı değişim aralıklarına uyulması büyük önem taşır. triger kayışı koptuğunda kopan sadece parça fiyatı çok düşük olan plastik bir kayış değildir. motorda güç üreten tüm kritik parçaların uyumlu çalışması ve ahenk bu kayış tarafından yaratılan dengeye bağlıdır.

    ohc motorlar ile beraber endüstri interference engine motor tipi ile ve triger kayışı kopmaları ile tanıştı. artık motorlar daha verimliydi, ancak aynı zamanda daha da hassastı.

    ohc motorlar için ekleme: supaplar yattığı yerden belli olur! crossflow ve non-crossflow silindir kapakları

    supapların sayısı ve motor üzerindeki konumları kadar önemli olan bir şey daha var: supapların birbirine göre konumları… daha açık bir ifade ile emme ve egzos supaplarının silindir kapağı üzerindeki nasıl ve hangi tarafa konumlandırıldığı.

    sohc motorların ilk örneklerinde tüm supaplar egzantrik miline paralel şekilde tek bir hat üzerinde sıralanmıştı. daha açık bir ifade ile emme ve egzos supapları silindir kapağı üzerinde tek bir hat üzerinde dizilmişti. bu motorlarda emme ve egzos manifoldları motorun aynı tarafında yer alır, ve motora giren temiz hava ateşleme sonrası egzos gazı halinde motoru yine aynı taraftan terkeder. bu kapak tasarımına reverseflow cylinder head ya da non-crossflow cylinder head adı verilmiştir.

    sohc motorlar geliştikçe emme supapları ve egzos supapları karşıklı olarak konumlandırılmaya ve 2 ayrı hat üzerinde sıralanmaya başladılar. bu silindir kapağı konsptine ise crossflow cylinder head ismi verilir. bu kapak tasarımı silindir kapağı üzerinde emme manifoldunun bir tarafa ve egzos manifoldunun da diğer tarafa yerleştirilmesine izin verir. (1) emme portları egzos manifoldundaki yüksek sıcaklıktan daha az etkilenir, (2) daha büyük supap girişleri tasarlanmasına izin verir, (3) en önemlisi de motor bloğunun bir tarafından emilen temiz hava ateşleme sonrası motoru diğer taraftan terk eder, yanma odası içerisinde hava akışı için daha sağlıklı bir koridor oluşturulmuştur. modern motorların neredeyse tamamı crossflow cylinder head tasarımına sahiptir.

    3.dohc motorlar: silindir kapağı üzerine tek yerine 2 egzantrik mili yerleştirilmesi ile dohc motorlar ortaya çıktı. ikinci bir egzantrik mili yerleştirilmesi ise gerçekte bir ihtiyaç ve sonuçtur. motorun daha iyi nefes almasını sağlamak için supap sayısı artırılınca bu çoklu supapları yönetmenin yolu egzantrik milinin de çoklanmasından geçiyordu. bu tasarımda her bir silindir için tek yerine 2 emme supapı ve 2 egzos supapı vardır; supap sayısı ikiye katlanmıştır. buna paralel olarak da egzantrik mili sayısı 2’ye çıkmıştır. egzantrik millerinden biri silindir kapağının bir tarafına dizilen emme supaplarını yönetirken, diğer egzantrik mili de diğer taraftaki egzos supaplarını kontrol etmektedir.

    dohc motorların güç üretimi daha yüksektir, ayrıca daha yüksek devir potansiyeli vaat ederler. silindir başına supap sayısının artması motorun daha iyi nefes alması, daha iyi bir hava yakıt karışımı ile çalışması ve atık egzos gazlarının yanma odasından daha hızlı uzaklaştırılması anlamına geliyordu. hem her bir çevrimde yanma verimi artıyor, hem de silindirler bir sonraki çevrime daha hızlı hazır hale geliyordu. dohc motorlar ayrıca kare motor mimarisine sahiptir, silindir kapağına her bir silindir başına 2 değil 4 supap yerleştirilmesini kolaylaştırmak için silindir çapları geniş, stroklar kısa tasarlanır. silindir çapları ve strok uzunlukları denktir, ya da stroklar silindir çaplarından daha kısadır. bu kısa stroklu tasarım aynı zamanda her bir çevrimde piston yolunu kısalttığı ve biyel kollunun katettiği mesafeyi azalttığı için motorun devir çevirmesi kolaylaşır. 2 kat fazla supap sayısı ise motorun nefes hareketlerini kolaylaştırır, bu da devirlenmeyi ve güç üretimini destekler.

    dohc motorların diğer bir avantajı da tüm supap yönetim sistemlerini silindir kapağı üzerinde (burada yer kaplamasına rağmen) birarada toplaması sayesinde supap kontrol sistemlerine ve direkt benzin enjeksiyonu gibi yüksek verim uygulamalarına zemin hazırlamasıdır.

    buna karşın dohc motorlar karmaşık silindir kapağı tasarımları ile daha ağırdır, kaput altında daha fazla yer kaplarlar, ayrıca çalışan parça sayısının fazlalığı ve bu parçalara güç aktarmak için motora zincir / kayışlar eklenmesi ile beraber aşınmalar ve mekanik gürültüler de artar.

    dünyanın ilk dohc motorunu 1912 yılında peugeot üretti. paolo zuccarelli, motorda silindir başına 4 supap ile ve bu supapları desteklemek üzere 1 değil 2 egzantrik mili ile donatılmış bir silindir kapağı tasarımının hava beslemesini ve egzos tahliyesini iyileştirdiğini, yani motorun nefes almasını kolaylaştırdığını, ve bu yolla güç artışı sağladığını keşfetmiş ve 4 silindirli 7.6 litrelik bu dohc motoru üretmişti. l76 kodlu bu ilk dohc motor 130 hp üretiyordu. yarışlarda kullanılmak üzere geliştirilen bloğun dibindeki krank milinden üstteki çift egzantrik miline güç aktarmak için bir kayış/zincir değil 2 dişli çark kullanılmıştı.

    dohc motorların günlük hayata girmesinde ise italyanlar’ın etkisi büyüktür. dohc motor ile donatılan alfa romeo giulietta çok erken bir dönemde avrupa’da bu özelliğe sahip ve kitlelere hitap eden ilk otomobil oldu (burada güncel giulietta’dan değil, 1954-1965 arasında üretilen 750 kasa kodlu ilk nesil giulietta’dan bahsediyoruz.) otomobilin 1.3 litrelik ilerici motoru ismini de dohc konseptinden alıyordu: alfa romeo, zamanının çok önündeki bu makineye twin cam engine adını vermişti.

    dohc motorların 1980’lerde yarattığı etkinin en güzel örneği ise mercedes 190e 2.3 16’dır. o döneme kadar büyük premium sedanlar ve coupeler üreten (ve en küçük otomobili e serisi olan) mercedes, e serisi’nin altındaki boşluğu doldurmak için 1982 yılında mercedes 190’ı yollara çıkardı (w201). geçmişin büyük ve ağır sedanlarının tersine, bu kompakt ve hafif otomobil alman üreticiye ralli organizasyonlarına katılmak için uygun şasiyi sunuyordu. mercedes otomobili yarışlara hazırlamak için m102 kodlu üstten tek egzantrikli 8 supaplı (sohc) motorlarını ingiliz cosworth firmasının uzmanlığına emanet etti. cosworth 1983 yılında yeni bir silindir kapağı ile m102’yi çift egzantrikli 16 supaplı bir dohc motora dönüştürdü. standart versiyonda 136 hp üreten motorun gücü 2.3 16 versiyonunda 185 hp’ye çıkmıştı. mercedes 190e 2.3 16’nın m102 (tam kodu ile m102.983) motoru, modern dönemde dohc konseptinin kazanımlarını göstermesi bakımından özel bir yere sahiptir.

    ilk örneği yarışlar için 1912’de üretilen dohc motorlar ancak 1980’lerde yarış pistlerinden çıkıp yol otomobillerine indi, 1990’larda yaygınlaştı ve 2000’lerde ise seri üretim bir benzinli otomobil için vazgeçilmez oldu.

    peki, bu avantajlara sahip olmalarına rağmen dohc motorların yaygınlaşması neden 1980’lerden sonra oldu? bunun arkasında maliyet yönetimi vardır. dohc motorların daha fazla sayıda parçadan oluşan karmaşık silindir kapakları hem ağır hem de üretimleri daha maliyetliydi. üreticiler rekabet ortamında bu maliyetleri göze aldıkça dohc konsepti yaygınlaştı. bir diğer önemli neden de motor yönetimi ile ilgilidir: iyileşen yakıt kalitesi, karbüratörün yerini alan enjeksiyon sistemleri ve gelişen motor elektroniği ile dohc konseptini destekleyen şartlar ancak 1980’lerde oluşmaya başlamıştı. başka bir deyişle, supap sayısındaki artışın sağlayacağı getiriyi ortaya çıkaracak altyapı tüketiciler için ancak 1980’lerde olgunlaşmıştır.

    bu yüzden her yeni teknoloji gibi dohc silindir kapakları önce üst sınıf premium otomobillerde ve motor sporlarında kullanıldılar; halkın geniş kesimlerine dokunacak şekilde kompakt hatchback ve sedanlara inmeleri ise yıllar sonra gerçekleşti ve bu da 2 aşamalı oldu: önce 1980’lerde ve 1990’larda bu kompakt otomobillerin gtı, rs, gt etiketli performans modellerinde kullanıldılar; binyıl değişirken de baz motorlara kadar inerek yaygınlaştılar.

    daha ötesi: silindir başına 5 supap

    daha ötesi de mümkün… denendi ve yapıldı da: silindir başına 5 supap. dünyanın silindir başına 5 supaplı ilk motorunu japonlar bir motorsiklet için geliştirdi. 1984 çıkışlı yamaha fz750’nin 750 cm3’lük genesis kodlu motorunun 4 silindiri toplam 20 subaba sahipti.

    otomobil kaputu altındaki en ünlü örnekler ise audi, ferrarive toyota’dan geldi. audi’nin 1994 - 2001 yılları arasında ürettiği 8d kasa kodlu ilk nesil audi a4’de kullandığı 1.8 litrelik motor silindir başına 5 supap ile donatılmıştı (3 emme + 2 egzos supapı). adr kodlu bu atmosferik makine (daha sonra gelecek 1.8t turbo versiyonlarda amb ve bex) o dönem ferrari f355’de kullanılan f129 v8 motor ve sadece japonya iç pazarında ae101 kasa toyota corolla’da sunulan 4a-ge motor ile beraber bu özelliğe sahip 3 motordan biri durumundaydı. bugün ise audi endüstrinin geri kalanı gibi silindir başına 4 supaplı motorlar kullanmaya devam ediyor.

    audi neden geri adım attı, neden artık silindir başına 5 supaplı motorlar üretmiyor? bunun 2 nedeni var: birincisi volkswagen grubu’nun yakıt verimliliği ve daha düşük emisyon için emme manifoldundan enjeksiyon yerine fsi ve tfsi kodlu motorlar ile direkt benzin enjeksiyonuna geçmesi. direkt benzin enjeksiyonu, yakıt enjektörünün emme manifoldu yerine doğrudan yanma odasına yakıt püskürtmek üzere silindir kapağı üzerine konumlandırılması anlamına geliyor, enjektör silindir kapağına monte edilince her bir silindirde emme için kullanılan bu 5inci supapa yer kalmamış oldu. ikinci neden de direkt benzin enjeksiyonlu bir motorda (teorik olarak) bunu yapmanın mümkün olmasına rağmen üretim maliyetlerinin yüksek seviyelere ulaşması. volkswagen ag ve audi direkt benzin enjeksiyonu ile verimlilik adına elde edilen kazanımları 5nci bir supapın getirisine tercih etmiş oldu.

    değişkenlik: supaplar için değişken kontrol; değişken supap zamanlaması, değişken supap açılma aralığı

    motorların evrimi boyunca supaplar ve egzantrik milleri motorun merkezinden üzerine doğru yer değiştirdi. biz ise hala aynı yerdeyiz; evet, motorlar nefes alır…

    daha fazla güç için ve verimlilik için hem egzantrik milleri ve hem de supaplar artık motorun üzerinde görev yapıyor; sayıları ise 2’ye katlandı, “iaddialı” motorlarda her bir silindir sırası için çift egzantrik mili, her bir silindir için ise çift emme supapı ve çift egzos supapı var. ancak oyun alanı supapların konumu ve sayıları ile sınırlı değildi. üreticiler motor verimliliği üzerinde çok daha büyük etkileri olacak yeni bir yöntem daha keşfetti (ve maliyetlerini düşürerek bunu uygulanabilir hale getirdi)

    çevrim sırasında motorun ne zaman nefes alacağını ve ne kadar derin nefes alacağını supapların hareketleri belirliyor. supapların bu hareketlerini ise egzantrik mili üzerinde bulunan ve onların “kafasına vurarak” açılıp kapanmalarını sağlayan kam profili isimli parçalar sağlıyor. profilden bakıldığında su damlasına benzeyen kamların tasarımı (uzunluğu ve derinliği) ve dairesel olarak hareket eden egzantrik mili üzerindeki konumları (açıları) supapın hareketlerine yön veriyor. başka bir deyişle çevrim sırasında emme ve egzos aşamalarında supapların açılma ve kapanma anları işte bu kam profillerinin tasarımı ile şekillendiriliyor. motor, kam profillerinin ve supapların hareketleri ile nefes alıyor.

    supaplar bir su vanası ya da musluk gibi çalışır. motordaki görevi ise vananın yaptığı gibi su akışını yönetmek değil, silindirlere (yanma odasına) olan hava akışını sağlamaktır. yanma odasında ateşleme ile benzinin / motorinin yanması için gerekli hava girişi, bu hava girişinin zamanlaması ve miktarı (ne zaman ve ne kadar gerçekleşeceği) ve egzos gazlarının çıkışı supaplar sayesinde olur. supapların buradaki fonksiyonu vanaya benzer. bir vana ihtiyaç olduğu anda su akışını sağlamak için istendiği an açılabilir, istendiği an kapatılabilir, su akışının debisini ve hızını ayarlamak için vananın açılma derecesi değiştirilebilir. bu da ihtiyaç olduğu zaman ihtiyaç olduğu kadar su kullanımına izin verir, sınırsız su akışı yerine akıllı bir kullanım ile verimlilik ve tasarruf sağlanır. ve tüm bunlar içten yanmalı motordaki supaplar için de mümkündür. supaplara da su vanasına olduğu gibi hükmetmek mümkündür. eğer supaplar da sürücünün sağ ayak hareketlerine duyarlı şekilde yol ve yük şartlarına göre bir vana gibi değişken olarak açılıp kapatılabilirse bu verimliliği artıracaktır. supap hareketlerine değişken özellik kazandırılmasının avantajı da tam budur.

    motor, sürüş ve yol şartlarına göre farklı devirlerde gezer. devir bandı değişkendir. sakin ve stabil sürüşlerde daha çok alt devirler kullanılır; motor bu sürüş şartlarında devir bandının ilk yarısında dolaşmaktadır. kent içi trafiğinde ve otoyolda sabit hızla yapılan sürüşlerde olduğu gibi… iyi hızlanmaya ihtiyaç olduğunda, dinamik sürüşte ya da yüksek çekiş gereken hallerde ise sürücü motorun yüksek devirlerine başvurur. pistte viraj çıkışlarında ve uzun düzlüklerin başında, ya da dolu bagajlar ile yapılan tırmanmalarda olduğu gibi… alt devirlerin daha yoğun kullanımı yakıt tüketimini, emisyon değerlerini ve gürültü (nvh) seviyesini aşağıya çeker. sürücü manuel şanzımanda buna uygun vites seçimi yaptığı sürece iyi tüketim ve emisyon değerlerine ulaşır, sürüş yumuşar. otomatik şanzımanlar ise bu seçimi yol ve yük durumunu ve gaz pedalı konumunu okuyarak kendiliğinden gerçekleştirir. sürüş modu opsiyonu tanıyan otomobillerde ise bunu seçili olan modun kuralları dahilinde yapar: ekonomik modda daha yüksek vitesler daha erken seçilirken, dinamik (sportif sürüş) modları alt vitesleri daha yoğun kullanarak motor devrini canlı tutar.

    başka bir deyişle, hem alt devirlere ve hem de üst devirlere ihtiyacımız var. devir saatinin her 2 yarısı da çekiş gücü bakımından dolu olmalı. ne var ki içten yanmalı motorların geleneksel mimarisi ve supapların her devirde “standart zamanlama” ile “sabit aralıkta” açılıp kapanması buna tamamen izin vermez.

    çünkü burada bir sorun vardır: motor devri yükseldikçe emme ve egzos supaplarının açık kaldığı “süre” azalmaktadır.

    motor devri (motor hızı) arttıkça çevrim de hızlanıyor. her bir çevrim daha kısa sürede tamamlanıyor. otto çevrimi’ni oluşturan emme, sıkıştırma, ateşleme ve egzos zamanlarının hepsi daha hızlı gerçekleşiyor, öyle gerçekleşmek zorunda. örnek olarak motor 4.000 devir çevirirken temiz hava girişi için (emme zamanı için) çevrim sırasında ayrılan süre motorun rölanti devrine göre yaklaşık 4 kat daha az, yani zaman daha sınırlı. devir yükseldikçe supaplar daha kısa süre açık kaldığından yanma için yeterli derecede temiz hava yanma odası içerisine hareket edemiyor. aynı durum yanmış egzos gazlarının atıldığı egzos zamanı için de geçerli. bu yüzden devir yükseldikçe motor daha hızlı nefes alıp vermek zorunda. bunun için en ideal çözüm ise motor devri yükseldikçe emme supaplarını daha erken açmak ve daha geç kapatmak (piston tdc’ye -üst ölü noktaya- varmadan ve emme zamanı tam başlamadan açmak), ve bu yolla nefes alma süresini uzatmak, böylece silindirlere temiz hava akışına daha fazla zaman tanımak mümkün hale geliyor. egzos supapları için de çözüm daha geç kapanmalarını sağlamak (piston tdc’yi geçip tekrar emme zamanı başladığında da bir süre daha açık tutmak). böylece egzos gazları yanma odasını tamamen terketmek ve egzos manifolduna yönelmek için yeterli zamanı bulmuş oluyor. bu sayede devir yükseldikçe nefes alma yeteneğini kaybetmeyen motor daha yüksek devirlere çıkma kapasitesine ulaşıyor. daha yüksek devir ise motorun daha fazla güç üretmesi anlamına geliyor, hp rakamları, çekiş gücü ve otomobilin dinamizmi yükseliyor.

    ek bilgi: silindir içerisinde her bir çevrimin egzos zamanı tamamlandığında bir sonraki çevrimin emme zamanı başlar. bu durumda kapanması geciktirilen egzos supapı bir sonraki çevrimin emme zamanı başlarken hala açık kalmaktadır. bir sonraki çevrimin emme zamanı ile beraber emme supapı da açılır. yüksek devirlerde motora daha iyi hava akışı için emme supapının açılması da daha erken gerçekleşir. anlık olarak hem egzos hem de emme supapları aynı anda açık kalır. buna supap bindirmesi ya da valve overlapping adı verilir.

    emme supapının açık kalma süresinin uzatılması - ya da erken açılıp kapanmasının geciktirilmesi - motorun maksimum güç çıkışını artırıyor. havanın açık kalan supaptan emme portuna geri kaçmaması için motor hızına göre supap kapanma noktası belirlenebiliyor. egzos supaplarının değişkenliği ise daha çok rölanti devrinde motorun yumuşak çalışmasını ve egzos gazı resirkülasyonunu sağlıyor. ayrıca egzos supaplarının kontrolü, supap bindirmesinin ne seviyede gerçekleşeceğini de belirliyor.

    üreticiler, motorun güç çıkışı üzerinde supapların sahip olduğu bu kritik rolü farkedince motorun kullanım alanına göre supapların açılma ve kapanma zamanları üzerinde oynamaya başladılar. örnek olarak pistlerde yarışacak bir yarış motorunu rakiplerin önüne geçirecek olan şey daha yüksek güç üretmesi idi; ve yarış regülasyonu ile hacmi belirlenmiş olan bu makinenin daha fazla güç üretmesi de ancak yüksek devirlere çıkmasına bağlıydı. bu yüzden de bu motorda öncelik yüksek devirdir. bunun için mühendisler geniş supap bindirmesi sağlayan kam ve supap ayarları yaptılar; emme supapları erken açılıyor, egzos supapları ise daha geç kapanıyordu. ancak egzantrik milinin bu yüksek devir odaklı ayarları nedeniyle bu yarış motorunun alt devirleri zayıf kalıyordu. yüksek güç için ekonomi ve düşük emisyon sağlayan alt devirlerden vazgeçilmişti. ikinci bir örnek ise tam ters alanda, bir hafif ticari araç kaputu altında görev yapan motorlardı. hizmet amaçlı bu motorlarda verimlilik ve uzun motor ömrü için alt devirlerin dolu ve canlı olması daha önemli; çünkü sürüş sırasında motor alt devirlerinde ne kadar fazla kullanılırsa o kadar düşük yakıt tüketimi ve ekonomi getirecekti, ve alt devirlerde kullanım sayesinde azalan sürtünme ve aşınmalar motor ömrünü uzatacaktı. tam bir ticari araç motorundan beklendiği gibi! bu yüzden supap bindirmesine başvurulmadı ya da çok sınırlı olarak dar supap bindirmesine izin verildi. bunun maliyeti ise motorun devirlenme hızı ve yüksek devirlere çıkma konusunda isteksizliği, güç çıkışının düşük kalması ve dinamik kullanıma yabancı olmasıdır. burada da alt devirlerde çekiş gücü ve ekonomi için performanstan ve devirlenme yeteneğinden taviz verilmiştir. üçüncü bir örnek ise bu 2 “uç” nokta arasında yer alan c segmenti ya da d segmenti bir kompakt otomobil motorudur. bu motorlarda, tasarımcılar hem alt devirlerde yeterli çekiş gücü hem de yüksek devirlerde daha fazla güç sunmak için bir “orta nokta” bulmaya çalıştılar. günlük kullanıma uygunluk odaklı geliştirilen kompakt otomobil motorları bu yüzden devir bandının orta noktalarında verimli olacak şekilde ayarlandı. yüksek vitesler seçilip alt devirler kullanıldığında yakıt ekonomisi sağladılar ve emisyon standartlarını karşıladılar; yüksek devirli kullanımda ise sınırlı da olsa keyifli sürüş özelliklerine sahip oldular; kamlar ve supaplar ise motorun ağırlıklı olarak kullanıldığı orta devir bandını dolu hale getirmek için ayarlanmıştı. ancak bu atmosferik motorlar da ne tam yakıt ekonomisi ne de tam dinamizm sağlayabildi, ikisinin ortasında kaldı.

    gerçekte ise bunların hiçbiri tam ve ideal çözüm olamadı. çünkü üst devir sınırını yükselterek maksimum gücü artırmak için emme supaplarını erken açıp diğer taraftan egzos supaplarını daha geç kapatmak alt devirleri zayıf bırakıp tasarruf ve emisyon kalitesinden tavize neden oluyordu. supap açılma zamanları kaydırılmayan ekonomi odaklı motorlar ise alt devirlerinde yeterli çekiş sağlarken yüksek devirlere çıkamıyor ve güçleri düşük kalıyordu. başka bir deyişle, ister pistler için ister yollar için geliştirilmiş olsun bu makinelerin tamamı sadece belirli bir motor devri aralığı için optimize edilmişti ve devir bandının geri kalanı boş kalıyordu!

    supap bindirmesi motorun çalışma karakteri ve performans çıktısı üzerinde belirleyici güce sahip: supap bindirmesine başvurulmayan ya da dar supap bindirmesine ayarlı (emme supaplarını tdc’de açan) bir motor alt devirlerde daha fazla tork veriyor, düşük devirlerde yüksek çekiş üretme eğilimi gösteriyor; ancak motorun maksimum gücüne ulaştığı yüksek devirlere çıkamıyor, hp rakamları da sınırlı kalıyordu. diğer taraftan, ayarlar geniş supap bindirmesine göre (emme supaplarını erken açacak şekilde) yapıldığında ise motorun çevirebildiği maksimum devir yükseliyor, bu yüksek devirlerde de güç ve hp rakamları artıyor; ne var ki alt devirler boş ve tork bakımından zayıf kalıyordu. devir bandının her noktasında çekiş gücünü korumak mümkün değildi.

    supaplar için zaman yönetimi çok önemli; ancak zamanlamadan daha fazlasını getiren bir detay daha var: supapların “açılma yükselikleri” ya da diğer bir deyişle “açılma aralıkları”. rölantide ve alt devirlerde yeterli çekiş gücünü elde etmek için supapların sınırlı bir aralıkta açılması yetiyor, bu da tüketimi düşürüyor ve motoru daha çevreci hale getiriyor. diğer yandan yüksek devirlerde ise motorun daha iyi nefes alması için supapların daha fazla açılması gerekiyor. günün sonunda yürüyen bir insana göre hızla koşan bir atletin daha derin ve daha hızlı nefes almaya ihtiyacı var…

    her devirde verim almanın yolu ancak supapların o motor devrinin ihtiyaçlarına cevap verecek şekilde çalışmasından geçiyor. ideal ayarlara sahip bir motorda motor devri yükseldikçe (1) supap bindirmesinin de artması ve ayrıca (2) devir yükseldikçe supapların daha geniş aralıkta açılması gerekiyor. bu da ancak supap hareketlerine değişkenlik kazandırılması ile mümkün. bir yandan motorun gücünü ortaya koyduğu yüksek devirlere çıkmasına imkan vermek, diğer yandan ekonomik ve çevreci sürüşler sağlayan alt devirlerde çekiş gücünü (torku) korumak için supapların hareketlerinin değişken hale getirilmesi gerekiyor.

    otomobillerin sürüş özellikleri şasi dengesi, süspansiyon, direksiyon sistemi, şanzıman tepkileri, vites oranları ve son dişli ayarları, ve tabii ki asıl sürükleyici güç olan motorun özellikleri tarafından belirleniyor. motor özellikleri en etkileyici otomobiller ise devir bandı geniş tutulan ve bu uzun devir hattının hemen her noktasında çekiş gücünü koruyan, dengeli güç dağılımı sunan makinelerden güç alıyor. motorlara bu özelliği kazandıran ise supapların hareketlerinin değişken hale getirilmesi olmuştur.

    motorlar devir bandının her noktasında nefes almak için farklı alışkanlıklar gösteriyor. motorun nefes hareketlerini optimize etmek için farklı motor hızlarında supapların farklı sürelerde açık kalmasına ihtiyaç var. yani ideal bir motor ancak farklı motor hızlarında farklı şekilde nefes alabildiğinde hayata geçiyor. supapların açılma ve kapanma hareketleri de artık "tekdüze" olmaktan çıktı. verimlilik için üreticiler, supapların farklı motor devirlerine göre farklı zamanlarda ve farklı aralıklarda açılması için bazı teknikler geliştirdiler.

    supapların yönetimi 3 ana fonksiyonu yönetecek şekilde gerçekleşiyor ve bu 3 fonksiyonun her birinin performans ve verimlilik üzerinde farklı etkileri bulunuyor:

    1.supapların ne zaman açılacağı
    2.supapların ne kadar (hangi aralıkta) açılacağı
    3.supapların ne kadar süre ile açık kalacağı (ya da ne zaman kapanacağı)

    değişken supap zamanlaması (vvt ya da variable valve timing) sağlayan sistemler bunlardan birincisi ve üçüncüsü için, değişken supap açılma aralığı (vvl ya da variable valve lift) sağlayan ve sürekli değişken supap açılma aralığı (cvvl ya da continuous variable valve lift) sağlayan sistemler ise ikincisi için hizmet ediyor. bazı tekli sistemler ise bu 3 fonksiyonu bünyesinde birarada topluyor, yani vvt ve vvl ya da diğer bir ifadeyle “timing” ve “lift” görevlerini bünyesinde biraraya getiriyor.

    en önemli not: değişken supap zamanlaması (vvt) ve değişken supap açılma aralığı (vvl) “temel olarak” farklı amaçlara hizmet ediyor. vvt sistemlerinin ana görevi olan değişken supap zamanlaması motor torkunun daha geniş bir devir bandına yayılmasını sağlıyor: motor alt devirlerinde daha fazla çekiş gücü üretebiliyor, alt devirlerde daha erken gelen bu yüksek çekiş gücü ayırca devir bandının sonuna kadar kendini daha fazla muhafaza edebiliyor, bu da hem tasarruflu hem de dinamik kullanıma uygun bir motor yaratılmasını sağlıyor. motor günlük kullanımdan pist kullanımına kadar her talebe cevap verebilen her koşulda beraber yaşanabilir ideal bir makineye dönüşüyor. diğer taraftan vvl sistemleri ise değişken supap açılma aralığı sağlamakla görevlidir. vvl ile donatılmış bir motorda supaplar motor devrine göre farklı aralıklarda açılır ve bu güç artışı sağlar: alt devirlerde çevrimde, nisbeten daha uzun süre açık kaldıklarından supaplar dar bir aralıkta açılırken, yüksek devirlerde supapların açılıp kapanması artan motor hızına (motor devrine) paralel olarak daha hızlı gerçekleştiğinden supaplar daha geniş aralıkta açılır. geniş açılan supaplar ile daha iyi nefes alabilmek motorun ulaşabileceği maksimum devir düzeyini yukarıya taşır ve üst devirlerde üretilen gücü de artırır. bazı karmaşık tasarımlı vvt ve vvl sistemleri ayrıca supapların açık kalma süresini de değiştirebilir, motor devrine göre supapların açık kalma zamanı esnektir, kısalır ya da uzar; yani bazı vvt ve vvl sistemleri değişken supap açık kalma süresi fonksiyonuna da sahiptir, bu da yüksek devirlerde güç artışı sağlar. değişkenlik işte tüm bunları sağlamaktadır.

    önemli bir diğer nokta da bu sistemleri yöneten mekanizmaların mimarisi ile ilgilidir. supapları yöneten mekanizmaların mimarisi üreticiler arasında farklılıklar gösteriyor. tüm bu supap kontrol sistemleri kullanılan tekniğe göre 3 gruba ayrılır:

    1.`egzantrik milinin krank miline göre açısını değiştiren sistemler` (cam phasing):

    bu gruptaki sistemler geleneksel içten yanmalı motorda (otto motoru) olduğu gibi egzantrik milleri üzerinde her bir supap için atanmış tek bir kam profiline sahip. bu sistemler egzantrik milinin krank miline göre dönme açısını değiştirerek, egzantrik mili üzerindeki bu tek kam profilinin açısına da müdahale ediyor ve bu yolla supapın açılma zamanını değiştiriyor. hatırlatma: değişken supap zamanlaması kullanılmayan geleneksel bir içten yanmalı motorda birbirine triger kayışı (ya da zincir) ile bağlı olan krank mili ile egzantrik mili arasındaki hareket açısı daima sabitti. bu sistemlerde ise egzantrik milinin dönme hareketi geriye / ileriye alınarak çevrim sırasında supapın açılma ve kapanma zamanı değiştirilir. (1) egzantrik milinin krank miline göre dönme açısını değiştirdiği için ve (2) egzantrik mili üzerindeki bu tek kam profilinin açılma ve kapanma aşamasını motor devrine göre farklılaştırdığı için bu tekniğe cam phasing adı veriliyor. cam phasing sağlayan sistemler yukarıdaki fonksiyonlardan sadece ilkini (supapların ne zaman açılacağını) yönetmektedir. bmw’nin vanos, toyota’nın vvt-i ve ford’un ti-vct sistemi bu gruba örnektir.

    burada kayıt edilmesi gereken en önemli nokta, bu tekniğin supapların açılma zamanını (ve buna bağlı olarak kapanma zamanını) değiştirmesi, erkene alması ya da geciktirmesi, ancak buna karşın supapların açık kalma süresi üzerinde etkisinin olmamasıdır. başka bir deyişle bu yöntemde çevrim sırasında supaplar eğer erken açılıyorsa yine erken kapanır (yüksek motor devirlerinde olduğu gibi), geç açılırsa yine geç kapanır (düşük motor devri). bu teknikte supap açık kalma süresine müdahale edilemez.

    ikinci önemli nokta, bu tekniğin ilk örneklerinde değişkenlik kademeli olarak sağlanıyordu, egzantrik mili örnek olarak krank mili açısına göre 25-30 dereceye kadar ileri ya da geri hareket edip sabitleniyordu. daha modern örneklerde egzantrik miline bu açı aralığında kademesiz hareket imkanı yani sınırsız değişkenlik kazandırıldı. bu da verimliliği artırmıştır.

    üçüncü önemli nokta ise, bu sistemlerin ilk örneklerinin başlangıçta sadece emme supaplarına kumanda den egzantrik mili için geliştirilmiş olmasıdır. takip eden daha gelişkin versiyonlar egzos supaplarını da yönlendirmeye başlamıştır. bmw’nin double vanos, ford’un ti-vct, hyundai’nin d-cvvt, subaru’nun dual avcs’si gibi örnek sistemlerinin önündeki double, ti, d, dual gibi ekler egzos supaplarına çalışan ikinci egzantrik miline yönelik bu revizyonu temsil etmek için eklenmiştir.

    kısaca, tasarım ve mimari bakımından bu sistemlerin en önemli ve ayırıcı özelliği egzantrik milinin krank miline göre konumunu (dönüş açısını) değiştirerek çalışan sistemler olmalarıdır. bu grup sistemlerin en önemli üstünlüğü ise motor torkunu ve çekiş gücünü devir bandına dengeli şekilde dağıtması ve ayrıca teknik olarak sade, basit, sağlam yapıda ve düşük maliyetli olmalarıdır. buna karşın bu sistemler supapların açılma ve kapanma zamanlarını değiştirseler de supapların açılma aralıklarını ve açık kalma sürelerini değişteremezler, bu yüzden de motorun çok yüksek devirlere çıkmasına ve devir kaynaklı yüksek güç üretimine imkan vermezler; bu da bu tasarımların en önemli eksikliğidır.

    yıllardır pazarın hakimi olan 1.6 litrelik atmosferik motorlu kompakt otomobillerin güç çıkışının daha önce 100 hp altında iken 1990’larda 100 hp sınırını aşması egzantrik miline açı veren bu vvt sistemleri sayesinde olmuştur.

    2.`çoklu kam profilleri arasında geçiş yapan sistemler` (cam changing ya da cam switching):

    bu ikinci grup sistemler ise biraz daha karmaşık, burada özel tasarlanmış egzantrik milleri kullanılıyor; egzantrik mili üzerinde her bir supap için tek değil birden fazla (2 ya da 3) kam profili bulunuyor, her bir kam profili farklı motor devirlerinde supapları farklı zamanlarda ve farklı aralıklarda açmaya hizmet edecek şekilde farklı tasarımlara sahip, kısa kam profilleri supapı daha dar aralıkta açarken yüksek kam profilleri daha uzun olmaları sayesinde supapı daha geniş aralıkta açabiliyor; ve sistem bu kam profilleri arasında mekanik ya da hidrolik iticilerle motor devrine göre geçiş yapıyor (langırt oyununu hatırlayın). supapı açıp kapayan kamları kaydırarak değiştirdiği için bu tekniğe de cam changing (veya cam switching) adı veriliyor. cam changing yöntemi ile çalışan sistemler yukarıdaki fonksiyonların üçünü de yerine getirebilmektedir. ancak farklı tasarımlı kam profilleri arasında geçiş yaptıklarından supapları açıp kapatırken sınırsız değil kademeli değişkenlik sağlarlar. honda’nın vtec’i ve mercedes’in camtronic’i bu sistemlere örnektir.

    bu sistemler değişkenliği egzantrik mili üzerinde her bir supap için tek değil birden fazla set kam profili kullanımı ile sağlamaktadır (her bir silindir için tek değil 2 ya da 3 adet kam profili bulunmaktadır). başka bir deyişle, bu sistemlerde supapların ne zaman açılacağı (yukarıdaki 1. gruptaki gibi egzantrik milinin krank miline göre değişken konumu yani açısı değil) egzantrik mili üzerindeki kam profilleri tarafından belirlenmektedir. supapın egzantrik mili üzerindeki farklı bir kam profili tarafından açılıp kapanması için ise (1) ya egzantrik mili ile supap arasında hareket taşıyıcı bir aracı mekanizma veya kayar pin kullanılmakta (örnek honda vtec) (2) ya da egzantrik mili bir aktüatör tarafından yatay olarak kaydırılmaktadır (örnek mercedes camtronic, audi valvelift). bu hareketin zamanlamasına da gaz pedalı konumu, motor devri, yağ basıncı, yağ sıcaklığı ve hız gibi bilgileri işleyen işletim sistemi karar verir.

    modern motorlar dohc konfigürasyonuna sahip; yani üstten çift egzantrik miline sahipler ve silindir başına 4 supap ile nefes alıp veriyorlar. bu 4 supaptan 2’si hava girişi için çalışıyor. önemli bir ekleme olarak, burada bahsettiğimiz bu cam switching tekniği ile çalışan mekanizmalar her bir silindirdeki 2 emme supapını da kontrol edebildiği gibi sadece 1’ini kontrol eden sistemler de bulunuyor. alt devirlerde sürüş, sabit hızda stabil sürüş gibi düşük motor yükünde ateşleme durumunda emme supaplarından biri ya hiç açılmıyor ya da kısa aralıkta açılıyor. başka bir deyişle aynı silindirdeki emme supapları farklı yükseklikte açılabiliyor.

    kısaca, tasarım ve mimari bakımından bu sistemlerin en önemli ve ayırıcı özelliği, egzantrik milinin her supap için birden fazla kam profili taşıması ve bu kamlar arasında geçiş yaparak çalışan sistemler olmalarıdır. burada 1. grup sistemlerde olduğu gibi egzantrik mili hareketine müdahale edilmez, bunun yerine egzantrik mili ile supaplar arasına yerleştirilen ilave donanımlarla supapların hareketlerine değişkenlik kazandırırlır. bu sistemlerin en önemli üstünlüğü yüksek motor devirlerine ulaşmayı vaat etmeleridir. bu yüksek devirlerde güç çıkışı da yükselir (örnek vtec), sadece alt devir odaklı geliştirilen örnekler ise yakıt tüketimini ve emisyonu iyileştirir ancak devirlenme potansiyeline ve güç çıkışına etki etmez (örnek camtronıc). bu yapıların en önemli zayıflığı ise supap açılma aralığının sürekli ve sınırsız olmaması yani kademeli değişkenlik göstermesidir; supaplar 2 ya da 3 farklı kademede açılabilirler, bu kademe sayısı da kam profili sayısına bağlıdır. tam bu nedenle güç artışı devirlenmeye paralel lineer gelişim göstermez, ani güç artışı gerçekleşir. uyuyan alt devirler nedeniyle tork üretiminde de zayıf kalırlar, yüksek devirler güçlü ve canlı olmasına rağmen alt devirleri doldurmak mümkün değildir. yüksek güç seviyesini muhafaza etmek için de motorun sürekli yüksek devirlerde tutulması ve buna uygun viteslerin seçilmesi gerekir, bu da tüketimi ve emisyonu kötüleştirir. ayrıca bu sistemler daha karmaşıktır, çok fazla sayıda parçadan oluşurlar ve üretimleri daha maliyetlidir; silindir kapağı üzerinde daha fazla yer kaplarlar ve ağırlığı artırırlar.

    yeni geliştirmeler ile beraber bazı üreticiler değişken supap zamanlaması (vvt) ve “kademeli” değişken supap açılma aralığı (vvl) fonksiyonlarını yani yukarıdaki 1. ve 2. grup sistemleri aynı bünyede topladılar.audi’nin valvelift’i, porsche’nin variocam plus’ı, toyota’nın vvtl-i’ı bu sistemlere örnektir. bu sistemlerde kam profilleri hem supapların açılma zamanına, hem hangi aralıkta açılacaklarına, hem de ne kadar süre ile açık kalacaklarına hükmetmektedir. yani değişken supap zamanlaması ile değişken supap açılma aralığı fonksiyonu aynı bünye üzerinde biraraya getirilmiştir.

    3.tek kam profiline değişkenlik kazandıran sistemler (cam oscillating):

    bu üçüncü grup sistemlerde -geleneksel içten yanmalı otto motoru’nda olduğu gibi- her bir supap için egzantrik mili üzerinde yine tek bir kam profili bulunur (hatırlanırsa yukarıdaki 2. grup mekanizmalarda supap için birden fazla kam profili kullanılıyordu ve değişken açılma aralığı için supapın açıp kapayan bu kam profilleri arasında egzantrik milini kaydırarak ya da atlayarak geçiş yapılıyordu). burada ise bu tek kam profili ile supap arasına bir mekanizma yerleştirilmiştir. geleneksel içten yanmalı motorda egzantrik mili üzerindeki kam profili ve supap direkt olarak birbiri ile temas halindedir; bu sistemlerde ise kam profili ile supap arasında temas yoktur. kam profili ve supap arasında görev yapan bu mekanizmanın görevi kam profilinin sabit hareketlerine değişkenlik kazandırmak ve bu sayede motor devrine göre supapların değişken aralıkta açılmasını sağlamaktır. arada görev yapan bu ilave mekanizmanın supapı değişken aralıkta açıp kapayabilmesi nedeniyle bu tekniğe cam oscillating adı verilir. bmw’nin valvetronic’i, toyota’nın valvematic’i ve nissan’ın vvel’i bu mekanizmalara örnektir.

    yorum: bmw ve toyota supap kontrolü için birbirine çok benzeyen sistemler geliştirip kullanıyor. değişken supap zamanlaması -yukarıdaki 1. grup- için bmw vanos’u yaratırken (1992), toyota da çok benzer olan vvt-i’yi geliştirmiş (1991). değişken supap kontrolü -yukarıdaki 3. grup- için bmw valvetronic’i geliştirirken (2001), toyota da aynı yöntemle çalışan valvematic’i tasarlamış (2008). bmw ve toyota’nın motorlar için kafası aynı şekilde çalışıyor! ve ne ilginçtir ki bmw ve toyota 2011 yılından bu yana işbirliği yapıyor. fosil yakıtlarla çalışan içten yanmalı motorlardan yenilenebilir enerji kaynakları kullanımına geçişte benzinli ve dizel motorlar, hybrid sistemler, elektrikli modeller ve batarya teknolojileri konusunda bmw ve toyota birbirlerinin deneyimlerinden faydalanma karar aldı. ve bu yazının konusu olan supap kontrol sistemleri örneğinde olduğu gibi geçmiş deneyimlerden anlaşılan o ki bu alman ve japon üretici motorlara aynı yerden bakıyor. yani işbirliği kararı tesadüf değil.

    tek kam profiline değişkenlik kazandıran bu 3. grup sistemlere geri dönelim… ilk kez bmw tarafından geliştirilen ve toyota ve nissan’ın başı çektiği bu sistemlerde kam profili ve supap birbirinden ayrılmış ve araya bir mekanizma yerleştirilmiştir. bu mekanizma üreticinin tercihine göre bir servomotordan (elektrik motorundan) ya da hidrolik yağ basıncından güç alır. motor devrine ve sürücünün gaz pedalına basma açısına göre emme supaplarının açılma derinliğini değiştirebilir. düşük motor devirlerinde supapları “kısarak” hava emişini düşürür, yakıt tüketimini ve emisyonları düşürür; ani gaz pedalı yüklemelerinde ve nisbeten yüksek motor devirlerinde ise supapları “daha geniş” açarak motorun nefes almasını iyileştirir, buna bağlı olarak güç çıkışı yükselir.

    ayrıca supapların burada bahsedilen “kısılması” ya da “daha geniş” açılması yani supapların açılma derinliği görecelidir; bunun anlamı, dar ve geniş 2 noktada sabitlenmemiştir, supap açıklığı çekiş gücü ihtiyacına göre sınırsız oranda değiştirilebilir. bu bakımdan daha ideal sistemlerdir (tam tersine vtec, camtronıc, valvelift gibi 2. grup sistemlerde supapların 2 ya da 3 kademeli çalıştığını hatırlayın)

    sistemin ana amacı tasarruftur; alt devirlerde tüketimi düşürür, düşük devirleri daha verimli hale getirir. ancak diğer taraftan komplike tasarım ve çalışan parça sayısının fazla olması nedeniyle motorun çok yüksek devirlere çıkmasına engel olurlar. beraberlerinde çok karmaşık bir silindir kapağı tasarımı getirirler, silindir kapağı daha yüksektir, fazla yer kaplar ve daha ağırdır.

    bu mekanizmaların sınırsız değişkenlik sağlamaları kaynaklı bir diğer önemli özelliği de motorda gaz kelebeği bulundurma ihtiyacını ortadan kaldırmasıdır. atmosferik motor hava emişi gaz kelebeği yerine motor devrine göre farklı aralıkta açılabilen emme supapı tarafından ayarlanabilir. bu sistemle donatılmış motorlarda, elektronik kontrollü gaz pedalı (drive by wire) ise işletim sistemi üzerinden gaz kelebeğini değil emme supaplarını kontrol etmektedir.

    kısaca, tasarım ve mimari bakımından bu sistemlerin en önemli ve ayırıcı özelliği, üzerlerinde birden fazla kam profili taşıyan karmaşık bir egzantrik miline ihtiyaç duymadan tek kam profili kullanarak supaplara değişkenlik kazandırmalarıdır. bu mekanizmaların en önemli üstünlüğü, 2. grup sistemler gibi farklı kam profilleri arasında atlayarak kademeli değişkenlik üretmekle yetinmeyip sürekli ve sınırsız değişkenlik kapasitesine sahip olmalarıdır, asıl olarak tasarrufa hizmet eder ve emisyonu düşürürler. buna karşın fazla sayıda parçadan oluşan ve sürtünmeyi artıran yapılarının yüksek motor devirleri için uygun olmaması, işgal ettikleri alan ile daha büyük / yüksek bir silindir kapağı gerektirmeleri ve ağırlıkları en önemli zayıflığıdır.

    bu üçüncü grup sistemlerin bazıları mekanik değil elektrohidrolik olarak yönetilmektedir. fiat’ın miltiair’i elektrohidrolik olarak çalışan supap kontrol sistemlerinin en ünlü örneğidir.

    ---- ek bilgi ----
    supap zamanlamasının ve bunun için supap bindimesine başvurmanın bir diğer yan getirisi de egr (exhaust gas resirculation, egzos gazı resirkülasyonu) uygulamasına imkan vermesidir: supap bindirmesi, yani emme supaplarını erken açıp egzos supaplarını geç kapatmak ve bu yolla çevrim sırasında her 2 supap grubunun da aynı anda açık kalmasını sağlamak, gerçekte devirlenmeyi kolaylaştırır ve maksimum motor devrini ve hp rakamlarını yükseltir. bu yüzden üst devirlerde tercih edilir. ancak aynı yöntem alt devirlerde uygulanırsa yakıt tüketimini ve emisyonları düşürür: çevrim başlamadan yani bir önceki çevrimin egzos zamanı tamamlanmadan (egzos supapları açıkken) emme supaplarının erken açılması ile egzos gazlarının yanma odası içerisine geri döndürülmesi sağlanır (egzos portundan emme portuna akış sağlayan bir kanal üzerinden). temiz hava ve yakıt ile beraber yanma odasının bir bölümünü egzos gazları (co2, co, nox) işgal eder. “yanıcı” ve “yakıcı” olmayan zaten yanmış bu gazlar silindir içindeki efektif hacmi düşürür, ayrıca yanma ısısını aşağı çeker, tüm bunlar da tüketimi ve emisyonu düşürür. egr’ye motor yükünün düşük olduğu düşük devirlerde ve stabil sürüşte başvurulur.
    ---- ek bilgi sonu ----

    bmw’nin sistemlerine başlangıç için: bmw, motorlarında bu sistemlerden birinci ve üçüncü grup sistemleri kullanıyor. ilk gruba dahil olan sistem vanos, üçüncü gruba dahil olan sistem ise valvetronic. buradan da bmw’nin hem supap açılma kapanma zamanlamasını hem de supap açılma aralıklarını yöneten tekil ancak karmaşık ve kademeli değişkenlik sağlayan bir sistem kullanmak yerine (yukarıdaki ikinci grup sistemler ya da birinci ve ikinci grup fonksiyonları üzerinde birarada toplayan sistemler), bu fonksiyonları yönetmek üzere sade, basit ve akılcı nitelikte sürekli değişkenlik sağlayan 2 farklı sistem geliştirdiği anlaşılmaktadır. bunun arkasında da bmw’nin motorlarında silindir kapağı üzerinde daha az yer kaplayan, motorun yüksekliğini artırmayan, daha hafif, daha dayanıklı ve hepsinden öte sınırsız değişkenlik sağlayan sistemler geliştirme hedefi vardır.

    vanos: iki almanya’nın birleşmesi, e36 3 serisi, m50 motor ve bmw’nin ayarlanabilir egzantrik milleri

    bmw sistemine almanca “variable nockenwellensteuerung” kelimelerinden hareket ederek vanos adını veriyor. peki sistem nasıl hareket ediyor? vanos egzantrik milinin açısını nasıl değiştiriyor?

    önce bilinmesi gereken bir detay var. bmw bugüne kadar 5 farklı vanos sistemi kullandı. her yeni geliştirilen sistem bir önceki neslin üzerine koyarak farklı nitelikler kazandı. bu 5 nesilde gelişimin odak noktasını ise bu vanos sistemlerinin (1) hükmettikleri supap tipi (emme / egzos), (2) değişkenlik sağlama dereceleri, ve (3) basınç seviyeleri belirledi. bu bakımdan bmw tarihinde 5 farklı vanos var:

    1.iki kademeli vanos (two-setting single vanos): bmw’nin 1992’de uyguladığı ilk vanos sistemi. sadece emme supaplarını yönetiyor ve egzantrik milini sabit 2 açı arasında atlatarak yani 2 kademeli olarak çalışıyor, single vanos ismini de buradan alıyor. gerçekte bu dönemde sistemin ismi sadece vanos’tur. (aşağıdaki 3 no’lu maddede bahsedeceğimiz) double vanos’un uygulanmasıyla beraber sadece emme supapları için çalışan bu sistemler single vanos olarak adlandırılmıştır. ilk olup devam eden sistemlere temel oluşturduğu için ve çalışma prensibini netleştirmek için bu ilk vanos sistemine detay yer ayırdım:

    vanos ile donatılmış ilk makine bmw 320i’de (e36) ve bmw 520i’de (e34) kullanılan sıralı 6 silindirli 2.0 litre m50 motor oldu (1992). gerçekte bmw bu m50 motoru 2 yıl önce üretime almıştı. m50 motor 1990 yılında 1977’den beri üretimde olan m20’nin yerini aldı. e12 bmw 5 serisi’nden beri kullanılan m20 dökme demir bloktan imal ediliyordu ve sohc tasarıma sahipti, aluminyum silindir kapağı üzerinde tek egzantrik mili ve silindir başına 2 supap taşıyordu; ayrıca motorda zincir yerine triger kayışı kullanılıyordu. görsel olarak motorun en ayırıcı özelliği ise kaput açıldığında ürümcek ağı görünümü ile hemen dikkatleri üzerine çeken gümüş renkli aluminyum emme manifoldudur. alman üretici bu motor döneminde -bir ilerleme olarak- karbüratörden bosch üretimi jetronic enjeksiyon sistemlerine geçiş yapmıştı (1981).

    bir not olarak: m20 motor 1990 yılında e30 bmw 3 serisi ile beraber son buldu ve e36’yı göremedi. 1990 yılı almanya tarihi ve bmw tarihi için çok ilginç bir dönüm noktasıdır. ekim 1990’da 2. dünya savaşı’ndan beri ayrı olan iki almanya birleşirken, birleşen yeni almanya’nın yollarına çıkan ilk otomobil de e36 bmw 3 serisi oluyordu. e36 bmw 3 serisi, hem tasarım hem de teknoloji olarak bir önceki nesil ile arasına en fazla mesafe koyan ve en fazla ilerleme kaydeden bmw modelidir. çift dairesel farlar ilk kez şeffaf cam arkasında bütünlenirken, 3 serisi arkada sabit aks yerine ilk kez çok kollu z-axle bağımsız süspansiyon ile yola tutunuyordu. e30’dan e36’ya geçiş sırasında bmw 3 serisi’nin kaputu altında ise m20 motordan m50 motora geçiş ile beraber yeni teknolojilerle çok daha ciddi bir değişim gerçekleşiyordu.

    iki almanya birleşirken bmw 1990 yılında bu köklü m20 motorun dökme demir bloğunun başarılı oranlarına dokunmadı: 80 mm çap x 66 mm strok, ancak radikal yeniliklerle m50’yi yarattı. bu motor ile beraber bmw üstte çift egzantrik mili ve silindir başına 4 supap ile dohc tasarıma geçiş yaptı, triger kayışı yerine zincir kullanmaya başladı. motor yağını depolayan karteri ise motorun ön tarafından arkaya taşıdı. bu da ön aks üzerindeki ağırlığı arkaya yönlendirerek 50:50 ağırlık dağılımını destekleyen hamlelerden biridir.

    en önemli yenilik ise m50b20 motorun çıkışından 2 yıl sonra gelen ve bir “teknik gücelleme” ile beraber motora eklenen vanos oldu. motora entegre edilen vanos ile beraber motor kodunun sonunda da tu eki eklendi. sıralı 6 silindiri kaynaklı çalışma karakteri ile tüm 4 silindirli rakiplerinden ayrılan bu 2.0 litrelik bmw motoru vanos ile beraber daha üstün devirlenme yeteneği kazandı. sesi ve devirlenme özelliği ile akıllara kazınan m50tu’nun sahip olduğu bu özel çalışma karakterinin ardında o dönem ilk kez kullanılan işte bu vanos sistemi vardır.

    ---- ek bilgi ----
    bmw motor kodu açılımı: m50b20tu için, m motor ailesi (2001 yılı öncesi), 5 silindir sayısı (6), 0 motorun versiyonu (revizyon görmemiş orijinal tasarım), b yakıt tipi (benzin), 20 motor hacmi (2.0 litre) ve tu technical update yani teknik güncelleme (burada ilk kez kullanılan vanos) anlamına geliyor.
    --- ek bilgi sonu ----

    vanos ile beraber bmw için atmosferik motorların altın çağı başlamış oldu. m50 motor ile kullanılmaya başlanan single vanos bu motorun yerine alan yeni nesil 6 silindirli m52’de (1994) ve yine 6 silindirli m54 motorda (2000) kullanılmaya devam etti. m52 bmw’nin 2.0 litre hacimli son 6 silindirli motorudur. bu motordan sonra m54’de motor hacmi 2.2 litreye çıktı ve bmw bir daha 6 silindirli bir 2.0 litre motor üretmedi. 2.2 litrelik m54 kısa bir süre e39 lcı 520i’de (2000-2003), e60 520i’de (2003-2005) ve e46 lcı 320i’de (2000-2006) kullanıldı. bmw bunun ardından 320i ve 520i modellerinde 4 silindirli motorlar kullanmaya başladı: n46 (2004) ve n43 (2007). e90 3 serisi dönemine denk gelen bu 2.0 litrelik motorlardan n46 emme manifoldundan enjeksiyon ile yakıt beslemesi yaparken takip eden n43 direkt benzin enjeksiyonu ile donatılmıştı. e90’ın kaputu altındaki n46 ve n43 320i’nin taşıdığı son atmosferik benzinli motorlar oldu. f30 320i ile beraber bmw downsizing çağına uyum sağlayan yeni motorlar ile döndü. 320i için çalışan 2.0 litre n20 ve 320i efficientdynamics için görev yapan 1.6 litre n13 artık aşırı besleme ile nefes alıyordu. hava ve yakıt besleme teknikleri zamanla değişmiş olsa da tüm bu bmw makineleri supaplarını vanos ile açıp kapamaya devam ettiler…

    vanos nasıl çalışıyordu?

    egzantrik milinin ucu bir çarka merkezinden bağlı. çarkın dış yüzü dişlerle kaplı ve bu sayede çark kendisine sarılan triger zincirinden kuvvet alıyor. triger zinciri ise krank milinden aldığı gücü bu çarka taşıyor ve çark da egzantrik milini döndürüyor. pistonların döndürdüğü krank mili bir zincir ile egzantrik miline hareket veriyor. geleneksel bir otto motoru’nda olduğu gibi. hatırlatma: değişken supap zamanlaması kullanılmayan geleneksel bir içten yanmalı motorda birbirine triger kayışı (ya da zincir) ile bağlı olan krank mili ile egzantrik mili arasındaki hareket açısı daima sabitti.

    peki egzantrik milinin açısı nasıl değişiyor? burada fark nerede? fark, egzantrik mili ile bu mili döndüren dişli çarkın bağlantısından kaynaklanıyor. egzantrik mili ile çark birbirine sabit şekilde montajlanmamış:

    bmw, egzantrik milinin ucunu dişlerle donatmış ve bu dişlerle çevrili ucu çarkın merkezinden geçecek şekilde çarka oturtmuş. bu sayede çark egzantrik mili eksenine paralel olarak gidip gelebiliyor; yani egzantrik miline yaklaşıp uzaklaşabiliyor. dişlilerin 2 görevi var; (1) çarkın krank milinden ve triger zincirinden aldığı kuvveti egzantrik miline aktarmak ve mili döndürmek, (2) bunu yaparken supap zamanlamasına izin verecek şekilde milin dönüş hareketini ileriye ya da geriye doğru “saptırmak”. bu 2 numaralı görevi de dişlerin tasarımı sayesinde başarıyorlar. bmw mühedislerinin egzantrik milinin ucuna yerleştirdikleri bu dişliler doğrusal değil, yani egzantrik milinin kendisine paralel uzanmıyor, bunun yerine diagonal (helical) tasarım kullanılmış. bu sarmal dişli tasarımı sayesinde, çark egzantrik miline yaklaştığında, yani egzantrik miline doğru itildiğinde mil ileriye doğru hareket ederek açı değiştiriyor. tam tersine çark egzantrik milinden uzaklaştığında, yani geriye doğru çekildiğinde mil bu kez geriye doğru dönerek açı değiştiriyor. bunu da helezon tasarımlı dişli sağlıyor.

    vanos bunu yaparken de krank milinin açısına göre egzantrik mili’nin açısını değiştirmiş oluyor. egzantrik milinin açısı değiştiğinde üzerinde bulunan kam profillerinin de açısı değişiyor; kam profili açısı ileri alındığında supaplar daha erken açılıyor (valve overlapping, supap bindirmesi), kam profili geriye doğru hareket ettirildiğinde ise supapların açılması geciktirilmiş oluyor.

    bu “yetenekli” çarkı ne itiyor ya da çekiyor? çarkı egzantrik mili ekseni üzerinde ileri-geri hareketlendiren ne?

    çark kendisine paralel konumlandırılmış içi yağ dolu bir diskten hareket alıyor. bu disk, içerisinde birbirinden ince bir piston ile ayrılmış yağ dolu 2 odacıktan oluşan güçlü bir hidrolik sistemdir. odacıklar motor yağı ile doludur ve marşa basıldığında motorun ilk hareketini alması beraber yağ pompası motorun her noktasını olduğu gibi bu pistonu da yağ kanalları üzerinden beslemeye başlar. egzantrik miline açı veren (yukarıda bahsettiğimiz) dişli çarkı ileriye itmek için ona bağlı pistonu itmek gerekir, bunun için de hidrolik basınç diskin dış tarafta kalan odacığına yönlendirilir. yağ basıncı pistonu egzantrik miline doğru ittiğinde egzantrik mili de (üzerindeki dişlilerin diagonal tasarımı nedeniyle) ileriye doğru açı değiştirir. egzantrik mili üzerinde açı değiştiren kam profilleri supapları daha erken açar. yani supap zamanlaması değişir. tam tersine, dişli çarkın geri çekilmesi ise pistonun geriye alınmasına bağlıdır, bunun için de hidrolik basınç diskin iç tarafında kalan odacığa yönlendirilir. piston egzantrik milinden uzaklaştığında bu kez egzantrik mili ve üzerindeki kam profilleri geriye doğru dönerek açı değiştirir. bu da supapları daha geç açar. supap zamanlaması tekrar değişir.

    egzantrik milinin ileriye alınması supapları daha erken açar, bu da yüksek devirlerde güç artışı sağlar. milin geriye alınması ise supapların açılmasını geciktirir, bu da alt devirlerde çekiş gücünü artırır, yüksek tork sağlar.

    vanos’un varlığı devir bandının her noktasında farklı bir avantaj getiriyor: soğuk çalıştırmalarda katalizörün daha hızlı ısınmasını sağlıyor; rölantide sınırlı ölçüde supap bindirmesine izin vererek yanma odasına geri kaçan egzos gazları ile daha yumuşak bir çalışma karakteri yaratıyor; düşük ve orta motor devirlerini yüksek çekiş gücü sağlayıp tork ile dolduruyor; orta devir bandında azotoksit (nox) emisyonlarını düşürüyor; alt devirleri ekonomik ve temiz hale getirirken motorun devirlenme hızını artırıyor, kolay devirlenen motorda ayrıca üst devir sınırını yukarıya taşıyor, bu da güç çıkışını artırırken sürüşe keyif katıyor.

    vanos pistonuna yağ akışını ve hangi odacığa basınç uygulanacağını ise yağ kanallarınının geçtiği solenoid valf düzenler.

    vanos’a hareket veren yağ basıncını ise işletim sistemi yönetir (ecu electronic control unit, dme digital motor electronics, ems engine management system, pcm powertrain control module ya da halk arasındaki ifadesi ile beyin): pistona yağ akışını sağlayan solenoid valfin yapacağına işletim sistemi karar verir. gerçekte işletim sistemi motora ait diğer neredeyse sonsuz sayıdaki bilgi gibi egzantrik milinin konumunu (açısını) da sürücü start stop engine butonuna dokunduğu andan itibaren sürekli olarak okumakta ve işlemektedir. bunu da camshaft position sensor adı verilen sensörden gelen sinyaller sayesinde takip eder. işletim sistemi o andaki sürücünün gaz pedalına basma açısını, motor hızını (motor devrini), motor yükünü ve motor sıcaklığını da okur ve vanos’un ne yapacağına bu bilgileri işleyerek karar verir.

    …ve unutmadan. egzantrik milinin açısı değişirken aslında egzantrik mili de dakikada binlerce tur atarak zaten dönmektedir. vanos, çalışan motorda binlerce devir çeviren egzantrik milinin açısını ince ayarlarla ileriye doğru atlatır ya da hareketini anlık olarak geri alır.

    motor yağı önemli: vanos motor yağından güç alıyor ve egzantrik millerini doğru zamanda ayarlamak için çok hızlı çalışması gerekiyor. bunun için de çok yüksek yağ basınçları ile çalışıyor. bu sistemlerle donatılmış bir motorda doğru (önerilen) viskozitede motor yağının kullanılması ve bu yağın ve yağ filtresinin doğru zamanda değiştirilmesi daha fazla önem taşıyor.

    motor yağının yaşamsal önemi nedeniyle bmw, vanos kullanılan motorlarda yağ pompası ile yağ filtresi arasına yağ filtresine entegre özel bir supap yerleştirmiş. bu supap, vanos’un motor stop edildikten sonra yağsız kalmaması için motor yağının sadece tek yönlü olarak akışına izin veriyor ve pompadan gönderilen yağın geri dönmesine engel oluyor, vanos’un yağ galerileri dolu kalıyor. bu sayede ilk çalıştırmalar sırasında hassas vanos’un yağsız kalması ve gürültülü çalışması engelleniyor (karterde biriken motor yağının ilk çalıştırmalarda motorun her köşesine ulaşması zaman alır ve en büyük aşınmalar bu sırada gerçekleşir.)

    2.sınırsız değişken vanos (infinitely variable single vanos): e34 520i’nin ve e36 320i’nin sıralı 6 silindirli m50tu ve m52 motorlarında kullanılan 2 kademeli sistemden farklı olarak bmw, 1998 yılında e38 7 serisi’nin v8 motoruna bir technical update uygulayarak motordaki vanos pistonlarına sınırsız kademe kazandırdı. bmw’nin 1994 yılından beri ürettiği bu v8 makine 3. kuşak (e38) bmw 7 serisi’nde, 4. kuşak (e39) bmw 5 serisi’nde ve o dönem bmw ag sahipliği altında bulunan (l322 kasa) range rover’da kullanılıyordu. bmw, m62 motora vanos’u entegre etti ve bu vanos bulunan versiyonları ayrıştırmak için motor kodlarını tu olarak değiştirdi. bmw’nin vanos ile donattığı ilk v8 motoru işte bu m62’dir.

    m62tu motorda vanos yine sadece emme supaplarının zamanlamasını kontrol ediyor, ancak farklı olarak egzantrik milini 2 nokta arasında atlatmak yerine sınırsız oranda açı değişikliği yaratıyordu. m62tu bu özellikleriyle bmw tarihinde tek kalacaktır. vanos sadece emme supaplarını kontrol etmesine rağmen, m62tu motor v tipi olduğu için bu makinede her bir silindir sırası için 2 ayrı vanos bulunuyordu.

    bu sistemin önemi vanos’un kademeli değişkenlikten sürekli değişkenliğe geçilmesidir. 30 derecelik bir krank mili aralığında emme supaplarının açılma zamanlaması tamamen özgür hale gelmişti. bmw, sürekli değişkenlik sağlamak için sistemin mimarisinde değişikliğe gitti ve vanos ile ona hareket veren pistonu ve triger zincirini üzerinde taşıyan zincir dişlisini aynı bünyede birleştirdi. yani vanos zincir dişlisinin içine gizlenmişti. solenoid valfin yarattığı yağ basıncı pistona değil doğrudan vanos’un kendisine ulaşıyor (aslında piston dişlinin içerisinde gizli), egzantrik mili motor devri için işletim sistemi tarafından istenen açıyı yakaladığında yağ basıncı sabit tutuluyor, böylece egzantrik mili açısı muhafaza ediliyordu.

    bmw o dönem üst segment v8 motorunda kullandığı bu sistemde, motordaki yağ filtresinden ayrı olarak her bir vanos’a özel 2 ilave filtre daha kullandı. bu filtreler de hassas çalışan sistemi korumak için ikinci bir istasyon olarak çalışıyordu. ayrıca vanos üzerine 120 derecelik aralıklarla 3 adet temas pimi yerleştirilmiştir, bu küçük iğneler de maksimum ve minimum noktalar arasında vanos’un konumunu tespit etmeyi sağlıyordu. bmw bu sistemde de 520i’deki kademeli single vanos’da olduğu gibi yağın kartere geri kaçmasını ve vanos’un yağsız kalmasını engelleyen supap sistemini kullanmaya devam etti. bir arıza durumunda vanos’a hareket veren solenoidlere elektrik akışı kesiliyor, vanos supapları geç açacak şekilde egzantrik milinden uzak uç konumunda sabit kalıyordu.

    3.sınırsız değişken çift vanos (infinitely variable double vanos): bmw 1992’de emme supaplarına hükmeden egzantrik miline uyguladığı vanos sistemini bu kez bir adım daha ileriye götürerek silindir kapağı üzerinde egzos supaplarını yöneten diğer egzantrik miline de taşıdı (1996) ve böylece çift vanos ortaya çıktı. alman üreticinin çift vanos kullandığı ilk motor e36 bmw m3’ün kaputu altındaki 3.2 litrelik s50b32 olmuştur. bu supap kontrol sistemine dohc silindir kapağı üzerindeki her 2 egzantrik milini de kontrol ettiğinden double vanos ya da dual vanos (yani türkçesi ile çift vanos) adı verildi.

    daha “erişilebilir” bir bmw modelinde çift vanos kullanımı ise bundan 2 yıl sonra gerçekleşti. vanos ilk kez 1992 yılında 2.0 litre sıralı 6 silindirli m50tu motor üzerinde ortaya çıkmıştı. bu ünlü makine 1990 yılındaki çıkışından 2 yıl sonra gelen “teknik gücelleme” ile vanos ile donatılan ilk bmw motoru olmuştu. m50’nin yerini 1994 yılında yine single vanos bulunan m52 aldı. bmw bu motorda çıkışından 4 yıl sonra 1998’de bir technical update daha yaptı ve önceki nesil m50’den beri emme supaplarını kontrol eden vanos sistemini egzos supaplarına kumanda eden diğer egzantrik miline de uyguladı ve m52tu motor çift vanos özelliğini kazandı. ilk kez m3’de kullanılan sistem sadece 2 yıl sonra erişilmesi daha kolay bir kitle versiyonu olan 320i’de de sunulmaya başlamış oldu.

    double vanos’un uygulanmasıyla beraber sadece emme supapları için vanos kullanılan önceki nesil bmw motorlarındaki sistemlere single vanos adı verildi (1 no’lu madde)

    bu anlamda motor kodundaki tu kısaltması 1992 çıkışlı 2.0 litrelik m50 motorda ve 1998 çıkışlı 2.0 litre m52 motorda farklı anlamlara gelir. 1992 çıkışlı m50tub20 motorun technical update ile kazandığı tu eki motorun emme supapları için vanos taşıdığı anlamına gelirken, bir sonraki nesil m52tub20 motordaki technical update ise bu makinenin egzos supapları için de vanos ile donatıldığını yani double vanos taşıdığını ifade etmektedir.

    çift vanos’un çalışma sistemi, önceki single vanos ile tamamen aynıdır. elektrik akımı ile yüklenen solenoid valf yağ basıncını harekete geçirir, hidrolik basınç pistonu iter, pistonun üzerine bindiği diagonal/sarmal dişli egzantrik milinin açısını değiştirir ve supapların hareket zamanı değişir.

    çift vanos’ta bmw sadece egzos supaplarını yöneten vanos’un solenoid valfi için pistonu bastıran bir yay kullanılmıştı. bu yüzden, ilk çalıştırmalarda, emme tarafını yöneten vanos supapları geç açacak şekilde egzantrik milinden uzak en uç konumunda sabit kalıyordu; egzos supaplarını yöneten vanos ise supapları erken açacak şekilde egzantrik miline en yakın olduğu ileri konumunda sabitleniyordu. ilk çalıştırmada marş motoru ile hareket alındıktan sonraki ilk 50 devir içerisinde işletim sistemi egzantrik mili açılarını algılayıp soğutma sıvısı sıcaklığını ve motora emilen havanın sıcaklığını dikkate alarak egzantrik millerini doğru açılara çekiyordu.

    m52tu’dan bu yana 20 yıldan uzun zaman geçti, o günden bugüne üretilen neredeyse tüm bmw motorları bu çift vanos ile donatılmıştır (n kuşağı, s kuşağı ve b kuşağı benzinli motorlar ile b kuşağı dizel motorlar). m52tu’dan sonra gelen 6 silindirli atmosferik m54 (2000), n52(2004) ve n53 (2006), çift turbolu n54 (2006), twinscroll turbolu n55 (2009) ve b58 (2015) çift vanos ile devir çevirdiler. bmw’nin v8 motorları atmosferik n62 (2002), n62tu ve aşırı beslemeli n63 (2008) de çift vanos taşıyordu. bmw 7 serisi ve rolls-royce phantom’un 12 silindirli n73 (2003) ve n74 (2008) motorları da çift vanos’ludur.

    --- ek bilgi ----
    motor ailelerini bmw kuşaklarıyla eşleştirmek isteyenler için: m motor ailesi e21, e30, e36 ve e46 3 serisi ile e12, e28 ve e34 5 serisi dönemine, n motor ailesi e90 ve f30 3 serisi ile e39, e60 ve f10 5 serisi dönemine, b motor ailesi de f30 3 serisi’nin lcı dönemine, g20 3 serisi’ne ve g30 5 serisi’ne denk gelir.
    ---- ek bilgi sonu ----

    m52 bmw’nin 2.0 litre hacimli son 6 silindirli motorudur. bu motordan sonra m54’de motor hacmi 2.2 litreye çıktı ve bmw bir daha 6 silindirli bir 2.0 litre motor üretmedi. bmw 2.0 litrelik motorlarında 4 silindire dönünce 6 silindirli motorlarını ayrı bir aile içinde kodlamaya başladı. m54 motorun 3.0 litrelik versiyonunun yerini 6 silindirli 3.0 litre n52 (2004) ve takip eden n53 (2006) aldı. n52 emme manifoldundan enjeksiyon ile n53 ise direkt benzin enjeksiyonu ile yakıt beslemesi yapıyordu. motor kodunun 3. hanesindeki farklılık buradan gelir. n52 ve n53 bmw’nin sıralı 6 silindirli son atmosferik motorlarıdır. bir devir bu motorların üretimden kalması ile beraber sona erdi.

    2007’de n53’ün yerine gelen n54 bmw’nin 1974 tarihli bmw 2002 turbo’dan yıllar sonra aşırı besleme kullandığı ilk makine oldu. sıralı 6 silindirli 3.0 litre motor paralel çift turbo ile besleme yapıyordu (ilk 3 silindir için bir turbo türbini, ikinci 3 silindir için ikinci bir turbo türbini). bu yüksek maliyetli motor 2009’da n55 ile yenilendi; n55 farklı olarak çift turbo ile değil twinscroll turbo ile ve valvetronic ile donatıldı (aşağıda ayrıca bahsedeceğiz.) n55 motor 2015 yılında bmw’nin yeni b kodlu modüler motor stratejisinin kapsamında yeni parçalarla revize edildi ve b58 adını aldı ve bugüne geldi (bugün f20 m140i’de, f30 lcı 340i’de ve g30 540i’de kullanılan motor) tüm bu motorlarda vanos görev yapmaya devam etti.

    bmw 4 silindirli kompakt motorlarında ise çift vanos’u n42 ile beraber kullanmaya başladı (2001), ancak 4 silindirli motorlarda kullanılmak üzere farklı bir vanos mekanizması geliştirilmiştir.

    vanos taşıyan ilk bmw baz motoru ise lcı görmüş e46 316i’de kullanılan 1.8 litrelik bu n42’dir. 2001 yılı itibariyle makyajlanan e46’da daha fazla güç ve tork için bmw model kodu ile motor hacmi arasındaki bağı ilk kez kopardı; 316i’de 1.8 litrelik n42b18, 320i’de ise 2.0 litrelik n42b20 motor görev yapıyordu. n42 motor 1 serisi yollara çıkmadan önce bmw’yi kompakt sınıfta temsil eden kısa şasili versiyonlar 316ti’de ve 318ti’de de kullanıldı. bu motorlar bmw’nin vanos’u entegre ettiği ilk baz modeller oldular, ancak bu baz motorlar 1.8 ve 2.0 litre hacimliydi.

    vanos kullanılan ilk 1.6 litrelik bmw motoru ise bu n42 motorun stroklarının kısaltılmasıyla yaratılan n40’tır (2001). n42 motorun 84 mm çaplı 4 silindirli bloğu, pistonları ve krank mili bu motorda muhafaza edilmiş ancak piston yolu 72 mm’ye kısaltılmış, bu yolla da hacim 1.6 litreye düşürülmüştü. n40 motor 316ti için geliştirilmişti ve ayrıca motor hacmine dayalı vergi sistemi uygulayan (türkiye dahil) bazı ülkelerde ve azgelişmiş pazarlarda e46 316i’de kullanıldı. orijinal kuşak ilk bmw 1 serisi’nin (e87) yollara çıkmasıyla beraber n40 motor n45 ve n46 ile (2004), ve ardından direkt enjeksiyonlu n43 ile (2007) yenilendi ve vanos kullanımı devam etti (bu motorlarda enjeksiyon sistemlerindeki geliştirmeler ve motor özellikleri de yukarıda bahsettiğimiz 6 silindirli n52 ve n53 ile paralel ilerlemiştir)

    n42 motorun vanos’u, m62tu’nun sistemine benzer şekilde (yukarıdaki 2 numaralı sistem) triger zincirini taşıyan zincir dişliye entegre edilmişti, yani triger sisteminin dahili bir parçasıydı.

    n42’de 2 farklı ilk gerçekleşti. birincisi, bu makine yukarıda bahsettiğimiz gibi vanos’la donatılmış ilk 4 silindirli motor oldu. ikincisi, ve daha önemlisi, bmw 4 silindirli motorları için vanos’un tasarımını ve çalışma sistemini değiştirmişti. sistemde hidrolik basınçtan güç alan ve egzantrik miline açı veren pistonun yerine kanatçıklar kullanıldı. önceki vanos sistemlerinde egzantrik mili eksenine “paralel” olarak gidip gelen (yani mile yakaşıp uzaklaşarak çalışan) piston yerine artık içerisinde kanatçıkları muhafaza eden 2 parçalı dairesel bir gövde kullanılıyordu. sisteme ev sahipliği yapan dairesel dış muhafaza üzerindeki dişliler ile triger zincirine tutunuyor, yani dış gövde krank milinden gelen çevirme gücünü üzerinde taşıyor. dış gövdenin içine oturan ve pervane tipi kanatçıklara sahip olan iç gövde ise yine dairesel tasarıma sahip ve egzantrik mili tam merkezinden bu iç gövdeye oturuyor. dış ve iç gövdenin arasında ise motor yağı dolaşıyor ve işletim sisteminden emir alan yağ basıncı iç gövdeye entegre kanatçıkları ileri-geri kaydırarak egzantrik miline açı verip supapları zamanlıyor. önemli bir ayırıcı nokta olarak, artık rotorun hareketleri egzantrik mili eksenine paralel değil dikey olarak gerçekleşiyor, yani eksantrik miline dik açı ile oturan kanatçıkların egzantrik miline uzaklığı sabit (ilk vanos sistemlerinde kullanılan piston ise egzantrik miline yaklaşıp uzaklaşarak çalışıyordu).

    bu kanatlı tasarım, tüm parçaları tek bünyede biraraya getirdiği için önceki piston ve sarmal dişli işbirliği ile çalışan vanos sistemlerinden daha hafif, kompakt, güvenilir ve hızlıydı. supap zamanlamasında krank miline göre 60 derecelik açı değişikliği yaratmak için gerekli süre 300 milisaniyeye düşmüştü.

    bmw bu yeni kanat tipi vanos’lar için motordaki ana yağ filtresinden ayrı olarak olarak sisteme daha hassas çalışan 2 filtre daha eklemiştir. bmw motoru ve özellikle vanos sistemi için yağ her şey demek…

    ilk kez 4 silindirli motorlarda kullanılan bu kanatlı sistem, m motor serisinden n serisine geçişten sonra 6 silindirli motorlarda da kullanılmaya başlandı. bununla beraber bu rotorlu tasarımda 6 silindirli motorlara geçilirken değişiklikler yapıldı: vanos gövdesi içinde yağ basıncı ile hareket eden kanatların yerini kamalı bir rotor aldı ve parça sayısı azaltılarak sistem optimize edildi. revizyonlar ve sadelik odaklı geliştirmeler bundan sonra da devam etti ve bmw sistemdeki yağ kanallarının sayısını azalttı (bmw bu farklı tasarımı sistemin dayanıklılığını ve/veya tepki hızını artırmak için seçmiş olabilir)

    emme ve egzos tarafında görev yapan vanos motorları dışarıdan bakıldığında aynı gibi görünse de farklı açı ayarları ile çalışıyor. ayırtedebilmek için vanos’ların dış gövdelerine emme supaplarını yöneten eden motorlar için eın/ın, egzos supaplarını kontrol eden motorları için de aus/ex kabartmaları basılmıştır.

    4.yüksek basınçlı sınırsız değişken vanos (ınfinitely variable high-pressure single vanos): bmw, m modelleri için m gmbh tarafından üretilen motorlarını s harfi ile kodlar. bu makineler zaten kusursuz mühendislikle üretilen bmw motorlarından bir gömlek daha üstündür. 1972’den beri bmw m gmbh (ya da kurulduğu tarihteki ismi ile bmw motorsport gmbh) motorlarını m motoru yapan her ekipman elden geçirilerek özel olarak üretilir. vanos da buna dahil. bmw, m motorları için yüksek basınçlı özel vanos sistemleri kullanıyor. buradaki “yüksek basınç” ifadesinde ima edilen ise yağ basıncı. yağ basıncı ne kadar yüksek olursa vanos’un tepki verme süresi o kadar kısalıyor; yıldırım hızıyla devirlenen motorun karakteri değişiyor.

    bmw’nin vanos kullandığı ilk motor e36 bmw m3’ün kaputu altındaki 3.0 litrelik s50b30 oldu. bu bakımdan vanos kullanılan ilk m otomobili de 3. kuşak bmw 3 serisi’dir. atmosferik m gmbh motorlarının en büyük farkı daha yüksek devir çevirmeleriydi. s50b30’un devir saatinde kırmızı çizgi 7.200 devirde başlar. s50b30 her bir silindir için ayrı birer gaz kelebeğine, havaya vibrasyon veren emme manifolduna, kısa stroklu motor bloğuna ve yüksek basınçlı sınırsız değişken vanos’a sahipti. her şey yüksek devir için tasarlanmıştır. m motorları, sürücünün devir bandının tamamını kullanmasına ancak motor ideal çalışma sıcaklığına ulaştıktan sonra izin verir (yağ 20 c ile 80 c derece arasında iken), soğuk motorda devir sınırlıdır. bu motor hızını sınırlama fonksiyonunu da vanos yerine getiriyordu.

    motordaki vanos’a “yüksek basınçlı” ünvanını kazandıran 100 barlık yağ basıncıydı. 100 bar’ın uygulamadaki anlamı ise şu: m modellerinin vanos sistemi standart bmw motorlarına göre 5 kat daha hızlı çalışıyor. sonuç: olağanüstü gaz tepkileri, çok hızlı devirlenen ve 8.000 deviri gören motorlar.

    bu yağ basıncına ulaşmak için 2 değişiklik yapılmış: birincisi, vanos içerisinde bir yüksek basınç pompası bulunuyor, bu pompa egzos supaplarına kumanda eden egzantrik milinden güç alıyor; ikincisi, yağ basıncını pistona yönlendirmek için 1 değil 2 solenoid valf var, birinci valf pistonu iterken, ikinci valf pistonu geri döndürmekle görevli.

    1992’den 1995’e kadar üretilen 3.0 litre motorlu 286 hp’lik bu e36 m3 modelleri bu bakımdan üzerinde single vanos bulunan tek m3 özelliğini taşımaktadır. e36 m3 aynı zamanda hem single vanos hem de double vanos motor seçeneği ile üretilmiş tek m3 modelidir. 1995’ten itibaren m3’ler double vanos ile donatılacaktır:

    5.yüksek basınçlı sınırsız değişken çift vanos (infinitely variable high-pressure double vanos): bmw m gmbh, e36 m3’ün s50b30 motorunda geliştirmeler yaptı ve 1996 yılında s50b32 ortaya çıktı. bmw tarihinde çift vanos kullanılan ilk motor bu 3.2 litrelik s50b32 olmuştur.

    bmw, 3.2 litrelik s50b32’yi yaratırken 3.0 litrelik s50b30’un stroklarına dokunmadan silindir çaplarını 86 mm’den 91 mm’ye genişletti. genişleyen silindirler, motora daha büyük supap girişleri yerleştirilmesine izin verirken motor hacmi de 0.2 litre büyüdü. büyük supap girişleri motorun daha iyi nefes almasını sağlıyordu, nefes hareketlerini düzenleme işini yöneten vanos ise artık egzos supaplarına da kumanda ediyordu. böylece ilk yüksek basınçlı çift vanos sistemi doğmuş oldu. m3’ün gücü bu değişikliklerle 321 hp’ye yükselmişti. böylece bmw tarihinde m3’ün motorları ilk kez litre başına 100 hp standardını da çift vanos ile yakalamış oluyordu.

    vanos en çarpıcı sonuçları tüm yeteneklerin sergilendiği m gmbh motorlarında yarattı. henüz vanos kullanılmayan bir önceki nesil e30 m3’ün ilk yola çıktığı 2.3 litre s14 motoru 192 hp üretiyordu (litre başına 84 hp), hacmin 2.5 litreye çıktığı son s14 motorun gücü de 238 hp’ye kadar çıkmıştı (litre başına 95 hp). 1992’de geliştirilen vanos’un ilk e36 m3 ile litre başına güç 100 hp’yi aşmıştır. e36 m3 kaputu altında vanos’lu 3.0 litre s50’si 286 hp, çift vanos’lu 3.2 litrelik s52 ise ile 321 hp üretiyordu (litre başına 100 hp). hikayenin devamı: e46 m3’ün 3.2 litrelik s54’ünde güç 343 hp’ye ulaştı; litre başına 107 hp. e90 m3’ün v8 silindir dizilişli 4.0 litre s65’i 414 hp (litre başına 105 hp), e92 m3 gts’nin 4.4 litre s65’i ise 444 hp üretiyordu (litre başına 103 hp). f30’da ise (gerçekte f80) 3.0 litre aşırı beslemeli s55 425 hp’ye ayarlanmıştı (litre başına 142 hp).

    vanos uygulamasından sonra ulaşılan litre başına 100 hp seviyesi sonraki m modellerinde bir gelenek haline geldi ve hacim büyüdükçe güç de yükseldi. maksimum gücün elde edildiği devir de ilk (e30) m3 çağında 6.900 iken e90 döneminde 8.300’e yükseldi. tabii burada verimliliği yükselten sadece vanos değildir, motor bloğu oranları, emme manifoldu tasarımı, artan sıkıştırma oranı, her bir silindir için ayrı gaz kelebeği uygulaması, yağ pompasında yapılan revizyonlar… daha birçok değişiklik verimi yukarı taşıdı, ancak en büyük etki vanos’a aittir.

    bmw m5’de ise çift vanos kullanımı 1998 yılında e39 m5’in v8’i s62 ile başlar. 5.0 litreliks62b50` 394 hp üretiyordu. v motor konfigürasyonunda iki silindir sırası bulunduğundan her bir silindir sırası için 2 ayrı double vanos sistemi gerekiyordu, yani sistem ağırlığı artıyordu ve maliyet de 2’ye katlanıyordu. bu yüzden bmw, 2 farklı vanos sistemi için tek bir yüksek basınç pompası kullanmış, bu pompayı da krank milinden güç alacak şekilde yerleştirmiştir (m3’lerin sıralı 6 silindirli motorlarında bu pompa egzos supaplarını kontrol eden egzantrik miline bağlıydı.) pompanın aşağı konumu ağırlık merkezini de aşağıya çekmiştir. sistem s62 motorda, 2’li double vanos ve yağ galerileri ile en kompleks haline ulaştı. 2005 yılında e60 bmw m5 ile gelen ve bmw için atmosferik motorların zirvesi olan 507 hp’lik 5.0 litre v10 s85 motorda ise sadeleştirmeler yapılacaktır.

    valvetronic: değişen binyıl, değişen motor serisi, n serisi motorlar ve değişken supap açılma aralığı

    bmw, vanos ile çevrim sırasında supapların açılma zamanlamasını değiştirmiş, motor devrine göre supapların açılma ve kapanma zamanına esneklik / değişkenlik kazandırmıştı. ancak vanos’un yapamadığı şeyler de vardı: motorun çevirdiği devire göre emme ve egzos supapları farklı zamanlarda açılabilmesine rağmen “aynı aralıkta” açılıyordu. supaplar için görev yapma zamanı değişmişti, ancak görev yapma şekli değişmemişti. vana örneği ile: su akışı için vananın açılma kapanma zamanını değiştiren bir sistem vardı, ancak vana açıldığında tam açılıyordu, sonuna kadar açılıyordu; yani sistem ihtiyaç olduğunda vanayı daha az ya da sınırlı açma kapasitesine sahip değildi.

    bmw bunu sağlamak için egzantrik mili ile emme supaplarını ayırarak bu 2 parça arasına bir “mekanizma” yerleştirdi. bu mekanizma artık birbiri ile direkt teması kesilmiş olan supaplar ve egzantrik mili arasında bir köprü gibi çalışacak, ancak supap hareketlerine (açılma aralıklarına) değişkenlik kazandıracaktı. bmw sisteme valvetronic adını verdi. üstten tek (sohc) ya da çift egzantrikli (dohc) forma sahip standart bir silindir kapağı supaplara "sabit" açılma imkanı verebiliyor. valvetronic ise emme supaplarını motor devrine göre değişen aralıklarda açabilme kapasitesine sahip.

    sistem sade, anlaşılır ve akılcı konsepti ile gerçekten etkileyici. çünkü valvetonic görevini yapmak için geleneksel silindir kapağına ilave olarak sadece 4 parçaya ihtiyaç duyuyor: (1) bir servomotor (elektrik motoru), (2) üzerinde dişli çark taşıyan bir şaft, (3) kaldıraç gibi çalışan hareketli bir eklem ve (4) bu eklem için ters direnç yaratan burulma yayı.

    valvetronic çok basit şekilde işliyor: sürücü gaz pedalına yüklendiğinde ve çekiş gücüne ihtiyaç olduğunda işletim sistemi (ecu) valvetronic’e güç sağlayan servomotoru harekete geçiriyor. bu servomotor doğru akımla çalışan bir elektrik motoru; elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirerek valvetronic’in hareketini başlatıyor. servomotorun çıkışına bir sonsuz dişli bağlanmış. servomotor’un görevi aslında valvetronic’i çalıştıran şafta güç aktarmak; bunun için de şaftın merkezine bir dişli çark yerleştirilmiş. servomotordan güç alan sonsuz vida dişlisi dik açı ile bu çarkın üzerine oturuyor ve hareketini çarka iletiyor. bu dişli çark ile beraber çarkın merkezinden geçen valvetronic şaftı da dönmeye başlıyor. valvetronic şaftı egzantrik miline paralel (ama biraz üzerinde) olacak şekilde silindir kapağı boyunca uzanıyor. şaftın hareketi ise tüm bu sistemin merkezinde görev yapan taşıyıcı hareketli eklemi aşağıya doğru itiyor (eklemin hem tasarımı hem de fonksiyonu süspansiyon sistemlerindeki mafsallara benziyor). bu eklemin tasarımı kaynaklı en özelliği ise hem egzantrik milinden hem de valvetronic şaftından hareket alacak şekilde tasarlanmış olması. eklemin supapı ne kadar açacağını valvetronic şaftından aldığı emir, supapı ne zaman açacağını ise egzantrik milinden aldığı emir belirliyor. itilen eklem de emme supapına daha derin açılması için baskı uyguluyor. emme supapı ise yükselen devir ile beraber daha geniş açılıyor.

    bu sistem bmw motorlarında emme supaplarına "değişken açılma aralığı" yeteneği kazandırmıştır. kam profilleri burada supapları açıp kapamak yerine valvetronic’e hareket iletir. supapların "ne kadar" açılacağına valvetronic karar verir. supapların “ne zaman” açılacağını ise hala egzantrik mili belirlemektedir; egzantrik milinin zamanlamasını ise vanos sistemi belirler. bu yüzden mekanik olarak incelendiğinde vanos egzantrik milini yönetirken, valvetronic supapları yönetmektedir.

    valvetronic 2001 yılında seri üretim kompakt bmw motorlarına uygulanmasıyla dünyanın sürekli değişkenlik sağlayabilen ilk değişken supap açılma aralığı sistemi olmuştur. valvetronic’i farklı ve üstün yapan en önemli özelliği de tam burasıdır. özellikle uzakdoğulu üreticiler tarafıdan 1989’dan beri kullanılan daha önceki sistemler değişik boyutlarda tasarlanmış 2 ya da 3 kam profili arasında geçiş yaparak kademeli değişkenlik sağlayabiliyordu. bmw ise farklı bir yöntem deneyerek tek profile sürekli değişkenlik kazandırdı. bmw motorlarında egzantrik mili üzerinde her bir supap için (birden fazla değil) tek kam profili bulunur. bu aynı zamanda daha daha hafif ve daha az karmaşık bir egzantrik mili mekanizması anlamına gelir.

    bmw motorlarında daha önce sabit olan emme supapı açılma aralığı valvetronic ile beraber 0.3 mm ile 9.7 mm arasında değişkenlik kazandı. rölantide ve yüksüz sakin sürüşte 0.3 mm’ye kadar sınırlı açılan emme supapları, sürücünün gaz pedalına basma açısına ve motor yüküne göre 9.7 mm’ye kadar açılabilme yeteneği kazandı.

    sistem olağaüstü hızlı çalışıyor: emme supapının sınırsız kademeli olarak farklı aralıklarda açılmasına imkan veren bu sistemde servomotor’un supap açılma aralığını bir uçtan diğerine taşıması 300 milisaniye’de tamamlanıyor. başka bir deyişle, rölantide 0.3 mm kadar açılan emme supapları devirlenmeye eşlik ederken sadece 0.3 saniyede maksimum 9.7 mm açıklığa kavuşuyor.

    valvetronic bu sürekli değişkenlik özelliği sayesinde gaz kelebeğinin görevini de üzerine almıştır. çünkü burada atmosferik motorun hava emişi gaz kelebeği tarafından değil, valvetronic sayesinde motor devrine göre farklı aralıkta açılabilen emme supapı tarafından ayarlanabilmektedir. elektronik kontrollü gaz pedalı ise işletim sistemi üzerinden gaz kelebeğini değil emme supaplarını kontrol etmektedir. sürücü, bmw’nin gaz pedalına yüklendiğinde gaz kelebeğini değil valvetronic’i yönlendirir. ancak bu, valvetronic ile donatılan bmw motorlarında gaz kelebeği bulunmadığı anlamına gelmez. bmw, valvetronic’de oluşabilecek bir arıza durumunda görev yapmak üzere pasif olarak tuttuğu gaz kelebeğini motorda muhafaza etmektedir.

    hidrolik supap iticileri

    valvetronic’in yapısında dikkat çeken bir başka donanım da hidrolik supap iticileridır (hydraulic lifters) bmw bu iticileri hva (hydraulic valve adjusters) adını veriyor. önemli bir not olarak hva’ların kullanımı gerçekte valvetronic’den bağımsızdır. bu ayarlayıcı donanımların silindir kapağı üzerindeki kullanımları çok daha eski bir geçmişe dayanır. iticiler 1930’larda içten yanmalı motorların silindir kapaklarında yapılan geliştirmeler ile beraber bir “ihtiyaç” olarak ortaya çıktı.

    supaplar çok hassas çalışan mekanizmalardır. supapların hem açılıp kapanma hızları hem açılma zamanlamaları hem de açılma aralıkları bakımından çok ince ayarlar ile çalışırlar. diğer taraftan supaplar, bir içten yanmalı motor üzerinde görev yaptıklarından yüksek sıcaklık değişimlerine maruz kalır. ilk çalıştırma anında motorun diğer tüm parçaları gibi silindir kapağı da soğuktur. motor ideal çalışma sıcaklığına ulaşırken supaplara ev sahipliği yapan silindir kapağı da ısınır, tam gaz sürüşlerde ve zorlu şartlarda yapılan kullanımlarda ise yüksek ısıya maruz kalır. bu sıcaklık farklılıkları metal yüzeylerin genleşmesine yol açar. hassas aralıklarda çalışan supapların bu sıcaklık değişimi kaynaklı “esneme”lerden etkilenmemesi için supap kafalarına hidrolik supap iticileri yerleştirilmiştir.

    silindir şekilli bu donanımlar bir piston gibi çalışır ve bu pistonların içi yağ ile doludur; kontak çevrildiği anda yağ pompası motor yağını motorun her köşesine gönderirken hidrolik supap iticileri de yağ ile dolar. bu yağ basıncı supapları açıp kapayacak kadar yüksek değildir, ancak silindir kapağında ısı değişimleri sonucu oluşan boyut değişikliklerinden supapları korumak üzere baskı ve direnç yaratır. silindir kapağıdaki esnemelere karşı supaplara bağışıklık kazandırır, supapları korur. bu özellikleri ile supaplar için bir yastık gibi çalışmaktadır. soğuk bir motor çalıştırıldığında ideal çalışma sıcaklığına ulaşıncaya kadar silindir kapağıdan yükselen tıkırtı benzeri gürültüler bu donanımlardan gelir (hva hydraulic valve adjuster için kullanılan diğer isimler: hydraulic lifter, hydraulic valve lifter, hydraulic lash adjuster, hydraulic tappet)

    alt segmentten üst segmente tersine teknoloji akışı

    valvetronic ilk kez 1.8 litrelik ve 2.0 litrelik baz bmw motorları üzerinde ortaya çıktı. endüstride alışılmış olan yeni bir teknolojinin önce yüksek fiyatlar talep edilen üst segment modellerde sunulmasıdır. bu kez tersi olmuştu; bmw, valvetronic’i ilk kez baz modelinde baz motora uygulamıştı. bu durum aslında teknolojinin odak noktasının düşük tüketim ve tasarruf olduğunu teyit etmektedir.

    valvetronic ile donatılmış ilk otomobil 2001 yılında 4. kuşak bmw 3 serisi’nin makyajlı versiyonu (e46 lcı) oldu. bu facelift “görünüşte” sadece e46’nın farlarını dalgalı hale getirmiş ve sarı renkli sinyal camlarını beyaz olanlarla değiştirmişti; ancak asıl yenilikler işin powertrain tarafında yani kaput altında gerçekleşti:

    2001 yılındaki bu facelift’e kadar bmw, 316i ve 318i modellerinde bir önceki nesil e36 kuşağıdan bu yana (1995 yılından beri) sıralı 4 silindirli m43 motorları kullanıyordu. 1.6 ve 1.8 litrelik bu m43 motorlar üstte tek egzantrik mili ve silindir başına 2 supaplı (sohc) yapıları ve dökme demir blokları ile sade, basit, dönemin şartları içerisinde maliyet odaklı ancak sağlam makinelerdi. motorlarda vanos da yoktu. 316i’nin 1.6 litrelik m43b16 motoru 105 ps, 318i’nin 1.8 litrelik m43b18 motoru da 115 hp üretiyordu. diğer taraftan, motorlar bazı ilkler ile de gelmişti: bmw bu baz motorlarına dinamizm kazandırmak için ilk kez değişken geometrili emme manifoldu (disa) kullanıyor, bu sayede tork daha geniş bir devir bandına yayılıyor ve bmw yine ilk kez triger kayışı yerine egzantrik milini tahrik için zincir kullanımına geçiş yapıyordu (ek bilgi: 2. kuşak e30 3 serisi’nde kullanılan ve 1987’den beri üretilen bir önceki nesil 4 silindirli m40 motorlarda triger kayışı kullanılıyordu)

    2001 yılında e46’nın geçirdiği lcı operasyonu ile küçük hacimli bmw makineleri atmosferik motor çağının bmw tarafından yaratılan tüm nimetlerine kavuştu. yeni n42 motorlarda, krank mili hareketini egzantrik miline aktarmak için zincir geleneği devam ediyordu, yine bosch üretimi (daha güncel bir) motronic işletim sistemi kullanılıyordu ve değişken geometrili emme manifoldu disa muhafaza ediliyordu. ancak motorda yeni ve daha uzun bir krank mili ve yeni pistonlar tasarlanmıştı; motor bloğu ise demir yerine alüminyumdan dökülmüştü ve bu hafiflik anlamına geliyordu. önceki nesil m43’ün 133 kg olan ağılığı n42’de 120 kg’ye düşürülmüştü.

    daha önemlisi silindir kapağı tüm yeni bmw teknolojileri ile donatılıyordu. asıl yenilikler motorun tepe noktasında yani “geniş” ve “derin” tasarlanan silindir kapağı üzerinde toplanmıştı: n42’de bmw sıralı 4 silindirli motorlarında ilk kez silindir başına 4 supap ve üstte çift egzantrik mili (dohc) uygulamasını “standart” hale getirdi (e36 3 serisi’nde dohc konfigürasyonundaki tek makine sadece bmw 318is modelinde sunulan 140 hp’lik m42’ydi). ilk kez 4 silindirli motorlarına double vanos’u uyguladı. ve bmw tarihinde bir ilk olarak valvetronic’i kullanıyordu.

    n42, dünyada atmosferik motorların olgunluk çağını yaşadığı son 10 yıllık dönemde (2000-2010) yaratılmış ve bmw’nin tüm uzmanlığını ve birikimini “yüklediği” bir makine olmuştur. valvetronic ise bu birikimin getirdiği son yenilikti. n42 teknik kapasitesi ve valvetronic teknolojisi ile 2001 yılında international engine of the year (yılın motoru) ödülüne uygun görüldü. n42’nin hem ileri teknoloji taşıması hem de ekonomi ve çevrecilik potansiyelinin bulunması ödülü getirmiştir.

    ilk nesil valvetronic ilk kez kullanıldığı e46 316i kaputu altındaki 1.8 litre n42b18 motorun tasarımını da etkiledi. silindir kapağında şişme ile geleneksel makinelere motorun yüksekliği artmıştı. motor incelendiğinde valvetronic’in kapladığı alan silindir kapağının yüksekliğinden anlaşılabilmektedir.

    n42 motorlar ile beraber üretim tesisleri de değişti. bmw o tarihe kadar kompakt motorlarını bmw motoren gmbh kurumsal kimliği altında avusturya’da bulunan steyr tesisinde üretirdi. bu yeni motorlar ise 1999’da ingiltere’de birmingham yakınlarında inşa edilen yeni motor tesisinde yani hams hall’da üretilmeye başlıyordu. diğer bir deyişle valvetronic ile donatılan ilk motorlar bu ingiltere tesisinden çıkmıştır. hams hall fabrikası bugün de tüm kompakt bmw motorlarının üretim merkezidir. bmw filosunun emisyon ortalamasını aşağı çeken, düşük hacimli, tasarruflu ve yüksek verimli 3 ve 4 silindirli motorlar burada üretilmektedir ve burası bugün bmw ve mini’lerin kaputu altındaki 1.5 litre (benzinli b38, dizel b37) ve 2.0 litre (benzinli b48, dizel b47) motorların üretim yeridir. bu da hams hall’ı kompakt bmw 116i’den en ileri teknolojili bmw i8’in motoruna kadar kritik modellere motor sağlayan bir tesis yapmaktadır.

    bmw, n42 motorun farklı hacimlerde 3 değişik versiyonunu üretti: 3 motor da silindir çapı 84 mm olan aynı alüminyum bloğu kullanıyordu, strokları kısaltarak farklı hacimde 3 motor yaratıldı. 318i’de kullanılan 2.0 litre (1.995 cm3) versiyon 90 mm’lik uzun stroklara, 316i’de kullanılan 1.8 litre (1.796 cm3) versiyon ise 81 mm’lik stroklara sahipti. bmw bazı pazarlar için 316i’de kullanılmak üzere ayrıca 1.6 litrelik üçüncü bir versiyon daha üretti. bu versiyonda ise piston yollarını 72 mm’ye düşürerek kısa stroklu 1.596 cm3’lük bir motor yarattı; bu 1.6 litrelik versiyon n40 olarak kodlanmıştır. bmw n40 motorda maliyet tedbiri olarak valvetronic’i kullanmamıştı, kod farklılığı da bundan kaynaklı silindir kapağı farklılığından gelmektedir.

    2.0 litrelik n42 motor 318i’de, 1.8 litrelik n42 motor ise 316i’de kullanılıyordu. buradan da anlaşılacağı üzere bu dönem aynı zamanda bmw’lerde model kodları ile motor hacimleri arasındaki bağın ilk kez “koptuğu” dönem olmuştur. bmw daha fazla güç için ilk kez model kodları üzerinde motor hacimleri ile yeni bir deneme yapıyordu. 316i’nin güç çıkışı 115 hp’ye, 318i’nin gücü ise 143 hp’ye yükselmişti. performans ihtiyacını karşılamak için yükselen motor hacmine karşılık valvetronic’in varlığı düşük devirli ve dikkatli kullanımda tüketimi ortalama 5.5 litre / 100 km düzeyine kadar indirebiliyordu.

    ---- ek bilgi ----
    n42 motor ile başlayan valvetronic dönemi bu motoru takip eden 1.8 ve 2.0 litrelik n46 (2004) ve 1.6 ve 2.0 litrelik n43 (2007) motorlar ile devam etti. n42’nin revizyon geçiren hali olan n46 motor e46 3 serisi’nden sonra e87 1 serisi ve e90 3 serisi modellerinde de devam etti. 2007’de üretime geçen n43 motorlar ise artık direkt benzin enjeksiyonu ile yakıt beslemesi yapıyordu, ve yine e87 1 serisi’nde ve e90 3 serisi’nde ancak sadece gelişmiş pazarlarda kullanıldılar. örnek olarak bu n43 motorlar türkiye pazarına getirilmedi. o dönemde, yani e90 döneminde, emme manifoldundan enjeksiyonlu n46 motorlu 320i’ler 150 hp, direkt benzin enjeksiyonlu n43 motorlu 320i’ler ise 170 hp üretiyordu.

    n43 aynı zamanda bmw’de atmosferik motor çağının son makinesi olmuştur. aşırı beslemeli motorlar ile downsizing dönemi başlarken bmw, n43’ün yerini 2011 yılında psa grubu ile beraber münich’de geliştirilen 1.6 litre 170 hp’lik n13 ile doldurdu ve aşamalı olarak 2013 yılından bu yana bu motorun yerini de 1.5 litre 3 silindirli b38’ler alıyor. downsizing çağının yeni 2.0 litre turbo motoru n20 ise gerçekte sıralı 6 silindirli 3.0 litre atmosferik n52 motorların yerini alıyordu.

    (n13 motoru f30 bmw 320i efficientdynamics’den, n20 motoru ise 1.6 litreye çekilen hacmi ile türkiye ve yunanistan pazarı için üretilen f10 bmw 520i’den, 1.5 litre b38 motoru ise f32 bmw 418i’den hatırlayabilirsiniz.)
    ---- ek bilgi sonu ----

    en gelişmiş v12 makine: n73 ve valvetronic

    baz motorlar için devrim böyle gelmişti. ilk valvetronic baz 1.8 ve 2.0 litrelik motorlar üzerinde ortaya çıktı. diğer taraftan alman üretici valvetronic’i üst segment modellerinde görev yapan motorlara da hızlı şekilde uyguladı. bmw’nin valvetronic’i entegre ettiği 12 silindirli ilk motor e65 kasa bmw 7 serisi’nde kullanılan n73b60 oldu. 2002 yılında, yani bmw 316i’den 1 yıl sonra bmw 760i’de kullanılan bu v12 makine de valvetronic ile tanıştı. n73b60 sadece bu anlamda değil, enjeksiyon sistemi ile de teknik bir bütün olarak otomotiv tarihinde özel yeri olan bir motordur. üstten çift egzantrikli (dohc) ve silindir başına 4 supaplı (yani toplam 48 supaplı) ve ayrıca çift vanos ve valvetronic taşıyan karmaşık bir silindir kapağına sahip olan n73b60 dünyanın direkt benzin enjeksiyonu ile donatılmış ilk v12 motoru olarak tarihe geçti (güç çıkışı ve tork: n73b60 motorlu bmw 760i’de 445 ps ve 600 nm; n73b67 motorlu rolls-royce phantom’da 460 ps ve 720 nm)

    valvetronic neden yok: n40 ve n45 motorlar, s kodlu m gmbh motorları

    2001 yılından ve sıralı 4 silindirli (n42) motorlardan sonra alman üretici v12’lerine kadar tüm motor ailesini yeni versiyonlarında valvetronic ile donattı. 2 motor ise bu teknolojiden mahrum kaldı: bunlardan biri n40 diğer de n45’tir. n40, yukarıda bahsettiğimiz ve valvetronic’in ilk kez uygulandığı bmw motoru olan n42’nin valvetronic bulunmayan versiyonu idi, ve bir maliyet tedbiri olarak bu motor bazı azgelişmiş pazarlarda e46 316i’de ve 316ti compact’da kullanılmıştı. bu anlamda bu motor da bmw 3 serisi compact’ın maliyet odaklı üretim anlayışına uyum gösteriyordu.

    ikinci örnek ise 2004 yılında geliştirilen n45 motordur. bmw yönetimi valvetronic’in ilk kez uygulandığı n42 motorları 2004 yılında n46 motorlar ile yenilerken bu n46’ları sadece 1.8 ve 2.0 litre olarak tasarladı ve bir 1.6 litrelik versiyonunu üretmedi. ancak 2004 yılında yollara çıkan orijinal kuşak bmw 1 serisi’nde (e87) baz motor olarak kullanılmak üzere bir 1.6 litrelik motora ihtiyaç vardı. bu boşluğu doldurmak üzere baz motor olarak n45’ler tasarlandı ve motorlarda maliyet tedbiri olarak valvetronic’e yer verilmedi. motor 2006 yılında e90 bmw 316i’de de kullanılmaya başlandı. valvetronic yokluğu çalışan parça sayısını azaltmış ve bu sayede motorun çok kolay devirlenmesini sağlamıştı, ancak bu teknolojinin eksikliği yüksek tüketime neden oluyordu (günlük kullanımda 11 litre / 100 km).

    diğer taraftan n45 motorlarda valvetronic’in bulunmaması bmw’ye başka bir kapıyı açtı ve bu zaaf başka bir alanda avantaja dönüştü: bmw 2006 yılında wtcc yarışlarının homologasyonu için sınırlı sayıda ürettiği bmw 320si modelinde kullanmak üzere n45 motoru seçti. motorda valvetronic’in yokluğu tasarruftan taviz anlamına geliyordu, ancak diğer taraftan hem çalışan parça sayısını ve sürtünmeleri azaltıyor hem de silindir kapağında daha büyük çaplı supap portları tasarlanmasına imkan veriyordu. bu da motorun kolay devirlenmesini, bu yüksek devirlerde daha iyi nefes almasını ve 7.300 deviri görmesini sağlıyordu. 320si için hacim 2.0 litreye yükseltilmiş, bu atmosferik motorun güç çıkışı ise bu yüksek devir bantlarında 177 hp’ye ulaşmıştı.

    valvetronic alt devirlerde ekonomik ve çevreci sonuçlar veren, orta devir bandını tork ile dolduran bir sistem olarak amacına ulaşıyordu. ancak artan parça sayısı ve görev yapan yayların sınırlarına ulaşarak daha yüksek devirleri kaldıramaması nedeniyle 6.500 devir sınırından itibaren verimini kaybediyordu. bu nedenle yüksek devir odaklı performans motorlarında sistem kullanılmamıştır: bmw m gmbh tarafından geliştirilen ve bmw m3 modellerinde kullanılan s kodlu atmosferik bmw motorlarında valvetronic yoktur. e36 m3’ün 3.0 litrelik s50b30’unda, e46 m3’ün 3.2 litrelik s54b32’sinde ve e90 m3’ün 4.0 litrelik s65b40’ında valvetronic yer almadı (valvetronic, emisyon baskısı ve hassasiyeti altında, tüketim tedbirlerinin de önem kazandığı bir dönemde f80 kasa m3’ün aşırı beslemeli 3.0 litre - çift turbo - s55b30 motorunda kendine yer bulacaktır).

    evrim: valvetronic 2 ve bmw n52

    ikinci nesil valvetronic ilk kez 2005 yılında sıralı 6 silindirli n52 motorda ortaya çıktı. daha iyi tanımak için: e87 130i, e90 330i, e60 530i ve e89 z4’ün motoru… aynı zamanda bu motor bmw’nin sıralı 6 silindirli son atmosferik motorudur, ardından turbo çağı başlayacaktır (ilginç bir şekilde n52 ile aynı dönemde bmw bir de n53’ü üretti, bu 6 silindirli motor farklı olarak direkt benzin enjeksiyonu ile donatılmıştı ancak silindir kapağında direkt enjeksiyonun yarattığı alan işgali nedeniyle valvetronic kullanılmadı.)

    ikinci nesil valvetronic ile beraber sistem daha yüksek değişkenlik kazandı. orijinal valvetronic supapları 0.3 mm ile 9.7 mm arasında değişen aralıklarda açabiliyordu. valvetronic 2’de emme supaplarının en düşük açılma aralığı 0.18 mm’ye çekildi, ayrıca supaplar artık maksimum 9.9 mm’ye kadar açılabiliyordu. hem minimum açılma aralığı daralmış, hem de sistemin değişkenliği genişlemiştir. bu aynı zamanda rölantide ve düşük motor yükünde daha iyi yakıt ekonomisi anlamına gelmektedir. daha yetenekli olan ikinci nesil ile beraber sistem daha fazla ekonomi odaklı hale geldi. düşen tüketim ve emisyon değerleri de bmw motorlarını yeteneklerinden bir şey kaybetmeden sıkılaşan emisyon normlarına hazır hale getirmiştir.

    mükemmel dörtlü ile twinpower: aşırı besleme, direkt benzin enjeksiyonu, vanos ve valvetronic 3

    atmosferik motor kültürünü ayakta tutmak için en fazla dik duran üretici bmw oldu. ancak atmosferik motorların tüketim düzeyi ve daha önemlisi yeni sıkılaşan emisyon standartlarını yakalayamaması bmw’yi bu makinelerden vazgeçmek zorunda bıraktı.

    bugün bmw, downsizing kültürü ile inşa ettiği modern makinelerinde kullandığı teknolojilerin tümüne bir arada bir paket olarak twinpower ismini veriyor. bu twinpower paketinin içerisinde birbiri ile kombine edilmiş 3 teknoloji var: aşırı besleme, direkt enjeksiyon ve değişken supap zamanlaması. yeni nesil bmw makinelerde güç için turbocharger, hassasiyet için direkt benzin enjeksiyonu ve değişkenlik için valvetronic + vanos beraber çalışıyor.

    motor tipine göre bir singlescroll turbo, twinscroll turbo ya da değişken geometrili turbo motora çok düşük devirlerden itibaren yüksek çekiş gücü sağlıyor. performans modellerinde ve büyük hacimli verisyonlarda ise birden fazla turbo kullanılıyor ve bu turbolar da seri (tüm turbolara tüm silindirlere ancak farklı devir aralıklarında besleme yapacak şekilde) ya da paralel olarak (motor silindirlerini paylaşacak şekilde) birbirine bağlanıyor. yakıt beslemesi ise artık emme manifoldundan değil doğrudan silindir içerisine yapılıyor. bu da yüksek hassasiyet sağlıyor; yani yanma odasında doğru noktaya, doğru zamanda, doğru miktarda ve doğru sıklıkta yakıt püskürtülmesi verimliliği üst düzeye taşıyor.

    hem turbonun hem de direkt benzin enjeksiyonunun yeteneklerini göstermesi ise ancak supapların doğru zamanlama ile çalışması sayesinde gerçekleşiyor. bunu da twinpower’in 3. ayağı olan vanos ve valvetronic gerçekleştiriyor.

    valvetronic 3 ilk kez 2009 yılında işte bu twinpower etiketini taşıyan sıralı 6 silindirli ve aşırı beslemeli n55 motor ile beraber geldi. n55 aynı zamanda bmw’nin valvetronic kullandığı ilk aşırı beslemeli motordur. bu motorun öncüsü n54 bmw’nin ilk seri üretim turbo motoru olmuştu (2006), n54 ile bmw 2002 turbo’dan 30 yıl sonra turbo geri döndü. alumünyum bloklu ve direkt enjeksiyonlu n54 paralel bağlı çift turboya sahipti, her bir turbo motor silindirlerini 3’erli olarak paylaşıyordu (e90 bmw 335i). n55’de ise bmw çift turbo yerine twinscroll turbo kullandı ve motora valvetronic 3’ü entegre etti.

    mükemmel dörtlü ilk kez biraraya gelmişti: aşırı besleme, direkt benzin enjeksiyonu, vanos ve valvetronic… sonuç: n54 ile karşılaştırıldığında baz versiyonlarda denk güç çıkışı (306 hp) ancak %18 daha az tüketim, %20 daha düşük emisyon.

    valvetronic 2’den valvetronic 3’e geçilirken çalışma aralığında değişiklik yapılmadı, ancak sistemin mimarisi değişti; sistem kompakt hale getirildi ve hafifledi. valvetronic 3’de temel fark sisteme güç veren servomotorun tasarımında ve konumuda oldu. valvetronic 3 ile beraber 2 önemli değişiklik geldi: birincisi, valvetronic’de ve valvetronic 2’de kullanılan elektrik motoru silindir kapağı üzerine yatay olarak yerleştirilmişti. valvetronic 3 ile beraber daha ince, az yer kaplayan ve hafif bir motor kullanıldı ve bu motor bu kez yatay olarak değil dikey olarak yerleştirildi. ikinci olarak, egzantrik milinin hızını ve hareketini takip eden egzantrik mili sensörü de valvetronic 2’de egzantrik mili üzerine monte ediliyordu. bmw bu sensörü de valvetronic 3 ile beraber servomotor’a entegre etti.

    her devirde motorun verimini artırmak için çalışan valvetronic bu 3. neslinde kendi verimliliğini de artırdı. bunun için asıl yenilikler sistemin boyutlarında ve güç tüketiminde yapıldı: servomotor’un ağırlığı 600 gr’ye düşürülmüş, elektrik tüketimi %50 azaltılmış, kompakt tasarımı ve silindir kapağı merkezinde kalan dikey konumu ile işgal ettiği alan da azalmıştı.

    bx8 motor kuşağı: b38, b48 ve b58 motorlar, yeni nesil vanos, ve 4. kuşak valvetronic vvt4

    bmw’nin b kodlu son nesil modüler motor ailesi için de valvetronic ve vanos güncellendi. 3 silindirli 1.5 litre b38, 4 silindirli 2.0 litre b48 ve 3.0 litre sıralı 6 silindirli b58 motorlarda, yani kısaca bx8 motorlar bmw’nin 2014 yılından sonra üretime aldığı son güncel nesil modüler motor ailesi. bx8 motorlar ya da b motor ailesi birkaç önemi yenilik ile geldi. bu motorlar bmw tarihindeki hem önden çekişli hem de arkadan itişli şasilere yerleştirilmeye uygun şekilde tasarlanan ilk makineler. bu sayede, ilk kez, örnek olarak mini cooper ile bmw 3 serisi aynı motorları kullanabiliyor. ikincisi, bx8 motorlar standart bir silindir hacmine sahip: 500 cm3. tüm motorlarda her bir silindir 0,5 litre hacminde, bu sayede de silindir hacimlerini sabit tutup silindir sayılarını değiştirerek farklı hacimlerde motorlar üretmek mümkün oluyor: 3 slindirli 1.5 litre, 4 silindirli 2.0 litre, 6 silindirli 3.0 litre… tüm motorlar aynı silindir büyüklüğüne sahip. benzinli ve dizel motorlar %60 oranında aynı parçaları kullanıyor. bu da hem bu farklı karakterdeki 2 motoru birbirine yaklaştırarak avantajlarını birleştiriyor, hem de üretim maliyetlerini daha aşağıya çekiyor.

    bx8 motorlar, (1) uzunlamasına ve enlemesine yerleşimli olarak arkadan itişli ve önden çekişli (mini dahil) tüm bmw platformlarında kullanıma imkan verdiklerinden, (2) diğer taraftan da birim silindir hacmini sabit tutarak sadece silindir sayılarını değiştirip farklı hacimlerde motorlar üretilmesini mümkün kıldığından ve (3) benzinli ve dizel versiyonları artan ortak parça kullanımı ile birbirine yaklaştırdığından modüler ünvanını kazanıyor. bu modüler bx8 motorlar ile hem bmw modelleri arasında bir standart yakalanmış oluyor, hem de artık ileri teknoloji taşıyan ve atmosferik motorlara göre üretim maliyetleri yüksek seviyelere çıkan downsizing motorların imalat giderleri kontrol altına alınabiliyor.

    b motor ailesi parçalarının %50’si önceki n serisi motorlardan adapte edildi, motorların geri kalan %50’si ise yeni parçalardan oluşuyor. b motorlarda valvetronic de yeniden elden geçirildi ve 4. nesline ulaştı.

    bx8 motor ailesi ile beraber gelen 4. nesil valvetronic’de sisteme güç veren servomotor (elektrik motoru) da yer değiştirdi. ve bmw ilk kez valvetronic’in elektrik motorunu silindir kapağının dışına taşıdı. servomotor’un ve motora bağlı sonsuz vida dişlisinin silindir kapağının dışına taşınması ile beraber, bu elektrik motorundan güç alan valvetronic şaftı da yer değiştirerek egzantrik milinin dış tarafına taşındı (valvetronic'in 1., 2. ve 3. nesillerinde silindir kapağı üzerinde egzantrik milleri ortasında kalan bu şaft da böylece egzantrik milinin diğer tarafında kaydırılmıştır. başka bir deyişle bmw, 4. nesil valvetronic’in parçalarını ilk 3 neslin tam ters konumunda yerleştirdi. bu yüzden valvetronic 4 (vvt4) profilden bakıldığında ilk 3 neslin aynadaki görüntüsü gibi simetrik bir tasarıma sahiptir.

    servomotor’un ve şaftın silindir kapağı üzerinden (emme ve egzos supaplarını yöneten 2 egzantrik milinin arasından) alınıp silindir kapağının yan tarafına (emme supapları için çalışan egzantrik milinin dış tarafına) taşınması sistemin daha alçak tasarlanmasına imkan verdi. ayrıca daha küçük boyutlu ancak daha güçlü bir servomotor kullanımı da hem sistemin kapladığı yeri hem de ağırlığını düşürmüş oldu. zaten fonksiyon olarak harika çalışan valvetronic sisteminde gerçekleşecek ilerleme de ancak böyle olabilirdi: kompakt tasarımı ile daha az yer kaplayan ve daha hafif bir mekanizma.

    yapılan değişiklikler valvetronic’in montaj yüksekliğinde büyük tasarruf sağlamış, aynı zamanda bmw motorlarının kaput altındaki görünümünü de değiştirmiştir.

    üreticiler ne yapıyor?

    amaç aynı: motorun her devirde en ideal şekilde nefes almasını sağlamak; bunun için de supap hareketlerine değişkenlik kazandırmak. ancak üreticiler bu ortak amaca ulaşmak için farklı yollardan gidip farklı teknikler geliştirdi. her sistemin kapasitesi ve katma değeri üreticinin mühendislik becerisine, maliyet politikasına ve otomobilin üretim amacına göre farklılık gösteriyor. bazıları çok karmaşık iken bazıları pratik düşünülmüş basit, hafif ve akılcı çözümler. bazıları yakıt tüketimini düşürmek için çalışırken bazıları da performans otomobillerine biraz daha devir katmak ya da bu pist makinelerini şehir trafiğinde de dolaşabilir hale getirmek için çalışıyor. bazı teknikler arasında yakınlık ve benzerlikler de bulunuyor. ancak iş pazarlama aşamasına geldiğinde üreticiler bu teknolojiler için farklı isimler kullanıyorlar. bu teknolojiler için hemen her üreticinin kodlamasında kendini tekrar eden v harfi ise supap (valve) ve değişkenlik (variability) kelimelerinden geliyor.

    supap kontrol sistemlerinin değişkenlik yarattığı 3 supap hareketi vardı; (1) supapların ne zaman açılacağı, (2) supapların ne kadar yani hangi aralıkta açılacağı, ve (3) supapların ne kadar süre ile açık kalıp ne zaman kapanacağı. geliştirilen sistemler fonksiyonları bakımından 2 ana gruba ayrılıyordu: (1) değişken supap zamanlaması ve (2) değişken supap açılma aralığı sağlayan sistemler; bazı sistemler ise bu 2 fonksiyonu kendi bünyelerinde biraraya getirdiler. kullanılan teknik yani mekanizmaları bakımdan ise bu sistemler 3 değişik mimari ile tasarlandı: (1) egzantrik milinin krank miline göre açısını değiştiren sistemler (cam phasing), (2) çoklu kam profilleri arasında geçiş yapan sistemler (cam changing ya da cam switching), ve (3) tek kam profiline değişkenlik kazandıran sistemler (cam oscillating).

    1.egzantrik milinin krank miline göre açısını değiştiren sistemler (cam phasing): variator (alfa romeo, fiat), vanos, double-vanos (bmw), dvvt (daihatsu), vct, ti-vct (ford), vvt, dcvcp (psa sahipliği öncesi opel, chevrolet), vtvt, cvvt, d-cvvt (hyundai, kia), vvc (lotus, rover catheram), s-vt (mazda), n-vct, cvtcs (nissan), variocam (porsche), cps (proton), vtc (renault), avcs, dual avcs (subaru), vvt-i (toyota), cvvt (volvo), vvt (volkswagen)

    2.çoklu kam profilleri arasında geçiş yapan sistemler (cam changing ya da cam switching): vtec, i-vtec (honda), camtronic (mercedes)

    2+1.yukarıdaki 2 tekniği birarada kullanan sistemler, yani çoklu kam profilleri arasında geçiş yapan ve ayrıca egzantrik milinin krank miline göre açısını değiştiren sistemler (cam switching + cam phasing): valvelift (audi), i-vtec (honda), mivec (mitsubishi), vvl, neo vvl (nissan, infiniti), variocam plus (porsche), vvtl-i (toyota, lexus), valvelift (volkswagen)

    3.tek kam profiline değişkenlik kazandıran sistemler (cam oscillating): multiair (alfa romeo, fiat), valvetornic (bmw), ivlc (opel, chevrolet), vvel (nissan, ınfiniti), avls, i-avls (subaru), valvematic (toyota, lexus)

    ---- ek bilgi ----
    sistemlerin açılımları ve ilk kullanım tarihleri:
    alfa romeo, fiat: variator (1987), multiair (2009)
    audi: valvelift (2006)
    bmw: vanos (variable nockenwellensteuerung) (1992), double vanos (1996) ve valvetronic (2001)
    ford: vct (variable cam timing) (2005), ti-vct (twin variable cam timing) (2011)
    gm (psa sahipliği öncesi opel, chevrolet): ivlc (ıntake valve lift control) (2012)
    honda, acura: vtec (variable valve timing and lift electronic control) (1989), i-vtec (ıntelligent variable valve timing and lift electronic control) (2002)
    hyundai, kia: vtvt (variable timing valve train), d-cvvt (dual continuous variable valve timing)
    lotus, rover, caterham: vvc (variable valve control)
    mazda: s-vt (sequential valve timing) (1998)
    mercedes: camtronıc (2012)
    mitsubishi: mıvec (mitsubishi ınnovative valve timing electronic control system) (1992)
    nissan, ınfiniti: n-vct (nissan variable valve timing / nissan valve timing control system) (1987), vvl (variable valve lift) (1997), neo vvl (nissan ecology oriented variable valve lift) (1998), vvel (variable valve event and lift) (2007), cvtcs (continuous variable valve timing and control)
    porsche: variocam (1991) ve variocam plus (1999)
    renault: vtc (variable timing camshaft)
    subaru: avcs (active valve control system) (1993), dual avcs (dual active valve control system) (2003), i-avls (active valve lift system) (2007)
    toyota, lexus: vvt-i (variable valve timing - ıntelligent system) (1991), vvtl-i (variable valve timing and lift - intelligent system) (1999), valvematic (2008)
    volvo: cvvt (continuous variable valve timing) (1990)
    ---- ek bilgi sonu ----

    dizellerde neden yok(tu)?

    değişken supap zamanlaması ya da supap kontrolü konusu açıldığında farkında olmadan hep benzinli motorlardan bahsediyoruz. bu sistemler (en azından şimdilik) dizel motorlarda kullanılmıyor. gelecekte ise silindir kapakları üzerinde bu sistemleri taşıyan dizeller göreceğiz. peki neden?

    geleneksel dizel motorların blokları benzinli motorlara göre daha uzun stroklu olarak tasarlanıyordu. aynı hacimdeki 2 motordan benzinli olan dizele olana göre daha basık tasarıma sahip, dizel motorlar ise kaput altında daha yüksek kalıyor. dizellerin yüksek tork üretmesi de bundan kaynaklanıyor. her bir çevrim sırasında pistonun uzun stroklu silindir bloğu içerisinde daha uzun mesafe kat etmesi ve krank miline daha “sert” baskı uygulaması tork üretimini artırıyor. pistonun krank milini çevirirken üst ölü nokta (tdc top death center) ve alt ölü nokta (bdc bottom death center) arasında daha uzun bir mesafede yol alması nedeniyle dizel motorlar daha yüksek tork rakamlarına ulaşıyor.

    pistonun bu yolculuğu ok fırlatmak için gerilen yayın durumuna benziyor. yay ne kadar gerilirse ok’u fırlatma kuvveti de o kadar yüksek oluyor; piston ne kadar uzun yollu olursa krank milini çevirme kuvveti de o kadar yüksek oluyor (bu çevirme kuvveti de torkun ta kendisi).

    diğer taraftan dizellerin uzun stroklu mimarileri ve buna bağlı olarak tdc ve bdc arasındaki uzun mesafe dizel motorların yüksek devirlere çıkmasını engelliyor. geleneksel atmosferik dizel motorların bu karakteri son 20 yılda yaygınlaşan modern yüksek basınçlı common rail enjeksiyon sistemleri ile donatılan aşırı beslemeli (turbo) dizel motorlarda da devam etti. bu motor konsepti yüksek motor devirlerine çıkmayı kolaylaştıran değişken supap zamanlaması sağlayan sistemleri etkisiz ve verimsiz hale getiriyor. sistem kullanılsa dahi dizellerde etkisiz kalacaktı.

    değişken supap açılma aralığı sağlayan bu sistemlerin bir diğer avantajı da alt devirlerde yakıt ekonomisini iyileştirmeleridir. dizellerin alt devirlerde zaten tutumlu olmaları bu bakımdan da supap kontrol sistemlerinin yapacağı katkıyı aşağıya çekecekti. üreticiler burada sistemin katma değeri ile üretim maliyetlerindeki artış arasında kalıp bu sistemden dizellerde uzak durmayı tercih ettiler.

    bugün ise durum daha farklı: günümüzde artık yeni nesil dizel motorlar benzinli kardeşleri ile aynı motor bloğunu paylaşıyor. bmw’nin 1.5 litrelik benzinli b38 ve dizel b37 motorlarının blokları ortak, subaru’nun 2.0 litre benzinli fe20 ve dizel ee20 boxer motorlarının blokları da öyle. volvo’nun da 2013 yılından beri ürettiği vea serisi 2.0 litre benzinli ve dizel motorları aynı bloku kullanıyor. burada amaç da ortak blok ve ortak parça kullanımını artırarak motorların üretim maliyetlerini aşağıya çekebilmek.

    artık aşırı beslemeli dizel motorlar da benzinli motorlar gibi daha kısa stroklara ve kare bir mimariye sahip. bu da daha yüksek devir çevirme potansiyelini artırıyor. dizel otomobillerin devir saatlerinde 6.000 rakamını görmek artık zor değil, kadranlarda kırmızı çizgi sınırı daha yukarıya taşındı. bu yeni tip dizeller ise değişken supap zamanlaması için uygun tasarımlara sahip.

    bir de not: mitsubishi 2010 yılından itibaren ürettiği 4n1 kodlu dizel motorları ile dizel makinelerde değişken supap zamanlaması kullanan ilk üretici oldu. japon üretici mıvec adını verdiği sistemi bu 1.8, 2.3 ve 2.8 litrelik 4n1 motorlar ile asx, lancer ve pajero’nun dizel versiyonlarında kullanıyor. örnek olarak 1.8 litrelik 4n13 motorun silindir çapı 83 mm, strokları ise 83.1 mm, sıkıştırma oranı ise 14.9:1. yani motor kare tasarımlı; ve sıkıştırma oranı da bir dizel için en düşük seviyede. bu tasarım supap zamanlama sistemlerinin yeteneklerini göstermesi için uygun altyapıyı yaratıyor.

    bmw ise 2014 yılında üretime aldığı b serisi dizel motorlarında vanos’u kullanmaya başlamıştır.

    sonunda

    motorun nefes hareketlerini düzenlemek için bugüne kadar 4 ana teknik uygulandı: (1) emme manifolduna değişken geometri kazandırma, (2) aşırı besleme, yani turbo ya da kompresör kullanımı, (3) egzos gazlarını silindir içine geri döndüren resirkülasyon sistemleri, ve (4) değişken supap kontrolü. bu 4 uygulama da gaz kelebeğine ek olarak yanma odasına gönderilen temiz havanın ayarları ile oynama kapasitesi sundu. bu ise otomobilin güç üretimi, yakıt tüketimi, emisyon değerleri ve keyif faktörü üzerinde belirleyicidir. ancak farklı olarak, diğer 3 yöntem motora dışarıdan eklenen emme manifoldu, turbo türbini gibi ekipmanlar ile uygulanırken, supap kontrolü ise motorun kendisinde, silindir kapağı içinde, yani motorun özünde gerçekleşti. bu bakımdan supaplar için harcanan emek diğerlerinden ayrılır ve uzun bir yoldan geçmiştir.

    endüstri erken dönemde önce supapları sonra da supaplara hareket veren egzantrik milini motor bloğundan alıp daha yukarılara silindir kapağında taşıyarak motor veriminde bir sıçrama gerçekleştirdi. bu ilk dönemde bloktan (yandan) supaplı l-head motorların yerini önce supapların silindir kapağına taşındığı ohv motorlar aldı, ohv motorları ise egzantrik milinin de supapların üzerine yani silindir kapağına taşındığı ohc (ya da sohc) motorlar takip etti. artan supap sayısına bağlı olarak egzantrik mili sayısının 2’ye çıktığı en modern örnekler ile beraber dohc motorların devri başladı. supapların yukarıda konumlu egzantrik mili ile direkt teması ve silindir başına artan supap sayısı daha hızlı tepki, daha iyi nefes alma, daha fazla devir ve yüksek güç üretimi demekti.

    ikinci önemli sıçrama ise supapların yönetimi ile gerçekleşti. supaplara değişkenlik kazandırılmasının öncesinde, üretim aşamasında belirlenen egzantrik mili ayarları ve kam profili tasarımları motorun çalışma karakteri ve performans çıktısı üzerinde belirleyici güce sahipti, ancak bu güç sınırlıydı: motorlar supap ayarlarına göre ya alt devirlerde yüksek çekişe sahip oluyor, ancak düşük devirlerde yüksek torka rağmen yüksek devirlere çıkamıyordu (dar supap bindirmesi, emme supaplarının piston tdc’de iken ya da daha geç açılması); ya da bunun tam tersine motor çok yüksek devirlere çıkıp bu üst devirlerde yüksek güç üretirken; alt devirleri boş ve tork bakımından zayıf kalıyordu (geniş supap bindirmesi, emme supaplarının piston tdc’ye varmadan önce açılması). devir bandının her noktasında çekiş gücünü korumak mümkün değildi. bunun yolu ise ancak supapların o motor devrinin ihtiyaçlarına cevap verecek ayarlarda çalışmasından geçiyordu. bu da supap hareketlerine değişkenlik kazandırılması ile mümkün oldu. motorlar daha önce görülmemiş devir seviyelerine çıkarak güçlerini ortaya koydular, bu kolay devirlenen ve çok yüksek devirlere çıkan motorlarla dinamizm ve keyifli kullanım özellikleri yeniden tanımlandı; diğer yandan da motorlar ekonomik ve çevreci sürüşler sağlayan alt devirlerde çekiş güçlerini (motor torkunu) nisbeten korur hale geldiler.

    üçüncü büyük adım da downsizing ile geldi, oyunun kuralları tamamen değişti. downsizing motorları geçmişin atmosferik makinelerinden ayıran en önemli özellikleri hem ekonomik hem de dinamik kullanım özelliklerinin aynı motorda yani kendi bünyelerinde toplayabilmeleri oldu. bunu da motor torkunu tüm devir bandına yaymaları ve daha da önemlisi maksimum torklarını rölantinin hemen üzerinde vermeleri sayesinde başardılar. yüksek vitesler seçilerek yapılan düşük devirde sürüş fabrika verilerine paralel düşük yakıt tüketimi ve çevreci sürüşler sağladı. yüksek devirlerde agresif kullanımda ise (tüketim başını alıp gitse de) daha yüksek hacimli motorları aşan dinamizm sağladılar. downsizing uygulaması aşırı besleme (turbo), direkt enjeksiyon ve değişken supap kontrolü üçlemesinden oluşuyor. yani supap değişkenliği downsizing makinelerin ayrılmaz parçası olarak yaşıyor ve motorun tasarımına göre ekonomi ya da dinamizm için çalışıyor.

    bu dönüşümü bmw de öncülük ederek yaşadı: 1929’da ilk otomobili dixi’yi ve ardından bmw 3/15’i ürettiğinde yandan supaplı l-head da1 ve da2 motorlarını kullanmıştı. 1932’de bmw 3/20 ile beraber üretime aldığı ohv tipi m68a motorda supapları silindir üzerine yerleştirdi. 1962’de (bugünkü bmw imajını ortaya çıkaran neue klasse) bmw 1500’ün sohc tipi m10 motorunda artık egzantrik mili de yukarı taşınmıştı, böylece triger zinciri kullanımı başladı. 1989’da e34 bmw 520i’nin 6 silindirli m50 motoru ile beraber bmw dohc konfigürasyona geçti; çift egzantrik mili ve silindir başına 4 supap. 1992’de bmw 520i’nin bu m50 motoruna emme supaplarını yöneten vanos eklendi. m50’nin yerini alan m52’de ise 1997’de yapılan teknik gücelleme ile artık çift vanos kullanılıyordu, yani egzos supapları da motor devrine göre değişkenlik kazanmıştı (e39 bmw 520i). 2001 yılında bmw 316ti compact’ın n42 motorunda bunlara valvetronic eklendi. 2005 yılında sıralı 6 silindirli n52 motor ile valvetronic 2 ortaya çıktı ve sistem daha yüksek değişkenlik kazanarak geniş bir açıklıkta çalışmaya başladı. 2009’da bmw 335i’nin aşırı beslemeli n55 motoru ile gelen valvetronic 3 ve 2014’den sonra güncel bx8 motor serisinde kullanılan valvetronic 4 ile sistem daha hafif ve kompakt hale getirildi.

    gottlieb daimler ve wilhelm maybach’ın 1883’de yarattığı ve dream engine adını verdiği motor 750 devir çevirebiliyordu; bundan yüz yıl sonra içten yanmalı motorlar 10 bin devirlere ulaştı. motorların yaşadığı evrimde her üretici kendi yolunu çizdi, mühendislerin hayal dünyasının üretici politikaları ve maliyet sınırlamaları ile çevrelendiği ortamda her üretici kendi sistemini geliştirdi. bmw’nin vanos ve valvetronic sistemlerini ise sürekli değişken mimarileri ve yarattıkları etki bakımından başyapıt olarak görmek gerekiyor. bmw’nin teknikleri tam sürekli değişkenlik için öncü oldu. bugün bmw ile beraber çok çok az sayıda üretici hem supap zamanlaması hem de supap açılma aralığı için sürekli değişkenlik sunabiliyor. bugün bmw, sürekli değişken supap zamanlamasını, sürekli değişken supap açılma aralığını ve sürekli değişken geometrili emme manifoldunu birarada kullanabilen tek üretici durumunda (bmw bu manifold tasarımına diva differentiated variable air ıntake adını veriyor)

    ve bmw aynı zamanda international engine of the year (yılın motoru) ödülüne açık ara en fazla layık görülen üretici. ilk düzenlendiği 1999’dan bu yana alman üretici motorlarıyla 60’dan fazla birincilik aldı. bu sayı sadece bmw motorlarının özel karakterinden değil, geliştirilen teknolojilerin baz modelden üst versiyonlara tüm motor serilerine yayılmasından kaynaklanıyor.

    tüm bunlar dikkate alındığında alman üreticinin yollara çıkardığı her bmw otomobile yıllardır bastığı “the ultimate driving machine” ya da “sheer driving pleasure” etiketleri sadece birer pazarlama malzemesi değil. vanos gibi, valvetronic gibi arka planda çalışan ileri teknoloji ürünü bazı donanımlar tüm bmw’lere istisnasız sürücü otomobili ünvanını kazandırıyor. hem de sdrive, xdrive, edrive; sedan, coupe, grancoupe ya da touring hepsine.

    verimlilik ve performansın yanısıra valvetronic’in ve vanos’un biri estetik ve diğeri de akustik 2 önemli yan getirisi daha var: birincisi, bu donanımlar bmw motorlarının silindir kapaklarına ve supap kapaklarına da şekil verdi. 1990’lardan bu yana her sıralı 4 ve 6 silindirli bmw makinasının kaputu açıp seyretme isteği yaratan görünümü vanos ve valvetronic tarafından çizildi. bu mekanizmalar motorun görünen yüzü olan supap kapağı ve silindir kapağı tasarımlarına şekil verdi. ikincisi, özellikle vanos ile bmw motorları devirlenme yeteneği kazanınca motorlardan üst devirlerde yayılan olağaüstü sesler de sürüşe keyif kattı.