İçten yanmalı otomobiller yerlerini zaman geçtikçe hibrit ve elektrikli modellere bırakacaklar. Katılaşan egzoz emisyonu yasaları, azalan fosil yakıt kaynakları ve çevre düzenlemeleri otomobil üreticilerini bu alanda yatırım yapmaya zorluyor. Ancak uzun bir süre daha içten yanmalı motorlar trafikte kullanılmaya devam edecek gibi gözüküyor. Daha önceki yazılarımızda Otto Çevrimi ile ilgili bilgileri vermiştik. Benzinli otomobillerde kullanılan Otto Çevrimi, emme, sıkıştırma, ateşleme ve egzoz evrelerinden oluşmakta. Toplamda 4 temel aşamadan oluşan Otto Çevrimi fosil yakıtla çalışan otomobillerin temel çalışma prensibini barındırmaktaydı. Ancak 1880’li yıllarda James Atkinson isimli bir İngiliz bilimci, Otto Çevrimi’ne ayrı bir yorum kattı. Gelin birlikte bu yorumun ne olduğuna ve aradan geçen 100 küsür yıl sonrasında nasıl bir icada yol açtığına beraber bakalım.
Atkinson Çevrimi Nedir?
James Atkinson’un Otto Çevrimi’ni kendi yorumuyla yeniden düzenlemesi, içten yanmalı motorun sahip olduğu hacimden daha düşük bir hacimde çalışıyor gibi davranmasına sebep oldu. Bu tasarımı biyel Otto Çevrimi’ne sadık kalarak ancak biyel kolunun yapısını değiştirerek elde eden Atkinson, bu sayede motorun çevirdiği devire göre alt ölü noktanın daha yukarıda gerçekleşmesini sağlıyordu. Biyel kolunu tek parça yerine birbirine mafsallı iki parça olarak seçen Atkinson emme sırasında silindir içinde daha düşük bir strok yakalamıştı. Ancak daha da önemlisi ateşleme esnasında strok eski yolunu tekrar alıyordu. Özetle emme sırasında düşük hacimli davranan motor, ateşleme sırasında büyük hacimli davranıyordu. Ne yazık ki sistem çok kompleks olduğu için enerji kayıpları çok fazlaydı ve uzun bir süre kullanılmadı.
Toyota Strikes Back
Atkinson çevrimi Toyota’nın 1997 yılında ilk seri üretim hibrit otomobil olan Prius‘u üretmeye başlaması ile tekrar gün yüzüne çıktı. Toyota Atkinson motorunu kendi yorumu ile 1.5 litrelik 1NZ-FXE kodlu Prius modelinde kullandı. James Atkinson’un iki parçalı biyel kolu tasarımını, değişken zamanlı supap teknolojisi VVT-I ile ortadan kaldırdı. Değişken zamanlı supap teknolojisi ile emme supabının daha geç kapanmasını sağlayan Toyota, Atkinson’un karmaşık şekilde çözmeye çalıştığı sorunu çok basit bir şekilde çözmüştü. Mantık basitti. Strok azaltılamıyorsa, silindir içindeki hava yakıt karışımının bir kısmı sıkıştırma sırasında hala açık olan emme supabından dışarı atılıyordu. Sonuç olarak silindir içindeki yakıt oranı azalıyor ve yakıt tüketimi düşüyordu. Bravo Toyota, biliyorsun işini.
Atkinson Ne Ortaya Koydu?
James Atkinson’un 19.yüzyılın başlarında tasarladığı motor, hibrit otomobillerin doğuşuna sebep oldu. Bazı teknolojiler yanlış zamanda ortaya çıktıklarında unutulup gidebiliyor. Hibrit otomobillerdeki elektrik motorları, Atkinson Çevrimi kullanan içten yanmalı motorların anlık güç ihtiyacını karşılıyor. Bu sayede elektrik motoru ile içten yanmalı motor arasında mutualist bir ilişki kurulmuş oluyor. Unutulmaması gereken şey, hibrit otomobilleri ekonomik yapan tek faktör elektrik motorları değildir. Atkinson Çevrimi ile çalışan motor sayesinde sürekli güç elde edilir. Anlık güç ve tork ihtiyacı ise elektrik motoru tarafından sağlanır. Hibrit otomobillerin ortaya çıkması Atkinson Çevrimi sayesinde mümkün olmuştur. Kim bilir belki de 19. yüzyılda yaşamış bir bilim insanı 21. yüzyılın emisyon sorunu çözen kişi olur ilerde.