Subaru Türkiye

Bilgi Bankası · İnteraktif

Boxer motor nasıl çalışır?

Motorunu seç, kontağı aç ve izle: pistonlar, supaplar, turbo, AVCS ve ECU'nun kararları. Bir parçaya dokununca ne işe yaradığını anlatır.

Subaru boxer motorları

FB16

Subaru'nun yatay karşılıklı (boxer) motorları nasıl çalışır: pistonlar, supaplar, enjektörler, turbo ya da TGV'li emme, zincir ya da kayışla dönen çift AVCS ve bunları yöneten ECU. Aşağıdan motoru seç; çizimler, değerler ve açıklamalar ona göre değişir.

Manifold basıncı0,00bar mutlak (MAP)
Hedef hava/yakıt14,7kapalı döngü
Ateşleme avansı25°ÜÖN'den önce
Hava debisi0g/s (MAF)
Enjektör açık kalma0,0ms
Krank açısı0°/ 720° çevrim

Emme / hava Sıkıştırma Yanma / egzoz gazı Egzoz zamanı Yakıt Buji kıvılcımı

Çizimler sadeleştirilmiştir; parçaların araçtaki yerleri ve oranları farklıdır. Basınç, hava/yakıt, avans ve enjektör süresi motorun davranışını anlatmak için kurulmuş örnek bir modelden gelir, gerçek bir araçtan okunmuş değerler değildir. Gerçek devirde krank saniyede onlarca tur atar; animasyon görülebilsin diye yavaşlatıldı.

Çalıştırma

Kontağı çevirdiğimiz andan itibaren

Düğmeye basınca motor kapalı hâlden başlar: kontak açılır, marşa basılır, motor ısınır ve kalkışa geçilir. Üstteki şema, silindir kesiti ve bütün parçalar bu sıraya göre çalışır. Bir aşamaya tıklayıp oradan da başlayabilirsin.

    Süreler izlenebilsin diye kısaltıldı: gerçekte ısınma birkaç dakika sürer. Devir, sıcaklık ve geçiş anları tipik bir soğuk çalıştırmayı anlatan örnek değerlerdir.

    Kesit

    Silindirin içi

    1 numaralı silindirin yandan kesiti, üstteki şemayla aynı anda çalışır. Eksantrik krank milinin yarı hızında döner ve supabı iter; yay supabı geri kapatır. Enjektörün yeri (emme kanalı ya da yanma odası), TGV ve supap iticisi seçilen motora göre çizilir.

    1. ZAMAN

    Emme

    2. ZAMAN

    Sıkıştırma

    3. ZAMAN

    Yanma (iş)

    Buji, piston tepeye varmadan biraz önce çakar; bu açıya avans denir. Alev bujiden yayılır, basınç pistonu iter. Krank milini döndüren tek zaman budur.

    4. ZAMAN

    Egzoz

    Egzoz eksantriği supabı açar, piston yanmış gazı dışarı süpürür. Turbolu motorlarda bu sıcak gaz önce türbini döndürür, sonra katalizörden geçer.

    Kam zamanlaması

    Eksantrik mili ve AVCS

    Beş motorun hepsinde çift AVCS var: hem emme hem egzoz eksantriğinin dişlisinin içinde motor yağıyla çalışan kanatlı bir mekanizma bulunur. ECU her biri için ayrı bir OCV (yağ kontrol valfi) sürer. OCV yağı avans ya da gecikme odasına yollar, kanat döner ve eksantrik dişliye göre birkaç derece çevrilir. Eksantrik açı sensörleri gerçek konumu ECU'ya bildirir.

    Hedef
    0°
    Gerçek
    0°
    OCV doluluk
    %50
    Egzoz AVCS
    0°
    Bindirme
    0°

    Emme eksantrik mili

    Sağ silindir kapağının emme eksantriği: 1 ve 3 numaralı silindirlerin ikişer emme supabını açar. İki silindirin lobları arasında 90 derece fark var; krankta bu 180 dereceye denk gelir. Ön uçtaki dişlinin içinde AVCS durur.

    AVCS neyi değiştirir?

    Emme AVCS'si avans verince emme supabı daha erken açılıp kapanır; egzoz AVCS'si gecikme verince egzoz supabı daha geç kapanır. İkisi de iki supabın birlikte açık kaldığı süreyi (bindirme) uzatır. Bindirme, egzoz gazının bir kısmını silindirde tutar (iç EGR) ve kısmi yükte pompalama kaybını azaltır. Rölantide ve tam gazda ECU bindirmeyi azaltır.

    Canlı veride gördüğün AVCS açısı ve OCV doluluğu bu değerlerdir; ROM'daki hedef açılar AVCS tablolarında durur. Sağdaki AVCS kesitinde kanadın dönüşü daha iyi görünsün diye büyütüldü. Hedef açılar örnek modelden gelir, bir araçtan okunmuş değildir.

    Parçalar

    Yakından

    Turbo

    Üst intercooler

    Elektronik gaz kelebeği

    Pedal ile kelebek arasında kablo yoktur. Pedaldaki sensör konumu ECU'ya bildirir; ECU tork isteğini hesaplar ve kelebeği küçük bir elektrik motoruyla dişliler üzerinden açar. Kelebeğin konumunu iki ayrı sensör ölçer, rölantide de devri ECU kelebekle tutar. Turbosuz motorda kelebek kapalıyken manifoldda vakum oluşur; turbolu motorda yükte kelebek tam açılır ve basıncı wastegate ayarlar.

    Katalizör

    Egzozdaki HC, CO ve NOx, değerli metal kaplı petek yapıda su buharına, CO₂ ve azota dönüşür. Bunun için katalizörün yaklaşık 300 °C'ye ısınması gerekir. Öndeki A/F sensörü karışımı ölçer; arkadaki O₂ sensörü katalizörün oksijen depolayıp depolamadığını izler. Sağlam katalizörde arka sinyal sakin kalır; katalizör yaşlanınca arka sinyal de ön sinyal gibi dalgalanır ve ECU P0420 kodunu kaydeder.

    Krank mili

    Pistonların ileri geri hareketini dönmeye çevirir. Beş ana muylu üzerinde yataklanır; dört biyel muylusu silindirlere bağlanır. 1 ile 4'ün muylusu aynı yönde, 2 ile 3'ünkü tam karşı yöndedir. Bu yüzden karşılıklı pistonlar aynı anda dışarı açılır. Karşı ağırlıklar muyluların ağırlığını dengeler.

    Buji

    Ateşleme bobini binlerce voltu bujiye gönderir; merkez elektrot ile şase elektrodu arasındaki küçük boşlukta kıvılcım çakar. Seramik gövde bu gerilimin silindir kapağına kaçmasını önler. Çakma anını ECU'nun avans tablosu belirler; vuruntu algılanırsa geciktirilir.

    Enjektör

    EJ257'de enjektör emme kanalına, FB16 ve FB20B'de silindir kapağına takılı olarak emme supabının hemen önüne püskürtür (port enjeksiyon). FA20DIT ve FB20D'de enjektör yanma odasına bakar ve yakıtı yüksek basınçla doğrudan silindire püskürtür. Yakıt miktarını ECU, enjektörün açık kalma süresiyle ayarlar. Sağdaki grafik bu süreyi ve bir çevrimdeki payını gösterir.

    Supaplar ve eksantrik

    Her silindirde iki emme ve iki egzoz supabı var (burada her türden biri çizildi). Eksantrik lobu supabı içeri iter, yay geri kapatır. EJ257'de lob supaba kovalı itici üzerinden basar; FB motorlarda makaralı külbütör kullanılır, sürtünme azdır. Eksantrik krankın yarı hızında döner: her supap iki krank turunda bir kez açılır. Çift AVCS hem emme hem egzoz eksantriğinin açılma anını kaydırır.

    Yataklar

    Her şey bir yağ filminin üstünde döner

    Krank, biyel, eksantrik ve turbo milleri metale değil, basınçlı yağdan oluşan ince bir filme yaslanarak döner. Dönen mil yağı daralan boşluğa sürükler; orada oluşan basınç mili kaldırır ve yükü taşır. Yağ kesilirse film çöker, metal metale sürtünür ve yatak kısa sürede sarar.

    Ana yataklar
    5 adet · krank mili
    Biyel yatakları
    4 adet · biyel muylusu
    Piston pimi
    biyel küçük ucu
    Turbo (turbolu motorlar)
    kaymalı + eksenel yatak
    Eksantrik yatakları
    silindir kapağı + kapak

    Çizimde yağ boşluğu görünsün diye büyütüldü; gerçekte milimetrenin yüzde birkaçı kadardır. Motor dururken mil yatağa oturur; çalıştırmanın ilk saniyelerinde, yağ basıncı kurulana kadar aşınma en fazladır. Yağ seviyesi, basıncı ve kalitesi bu yüzden önemlidir. EJ257'de en bilinen ağır arızalardan biri biyel yatağının sarmasıdır; bazı erken FB motorlarda da yağ segmanı kaynaklı yağ tüketimi şikâyetleri görüldü. Basınç değerleri örnektir.

    Düzen

    Neden “boxer”?

    Silindirler sıra halinde ya da V şeklinde değil, krank milinin iki yanında yatay ve karşılıklı durur. Sağda 1 ve 3, solda 2 ve 4 numaralı silindirler var. Karşı karşıya duran pistonlar (1 ile 2, 3 ile 4) aynı anda dışarı açılır ve aynı anda içeri gelir; iki boksörün yumruklarını birbirine doğru savurması gibi. Bu yüzden birinin oluşturduğu sarsıntıyı karşısındaki sönümler.

    Motor alçak ve basık olduğu için kaputun altında aşağıda durur, aracın ağırlık merkezi düşer. Krank mili her 180 derecede bir silindiri ateşler; iki tam turda (720°) dört silindir sırayla 1-3-2-4 diye bir kez ateşlenmiş olur. Üstteki şemanın altındaki şerit bu sırayı gösteriyor.

    Hava yolu

    Havanın filtreden egzoza yolculuğu

    1. Hava filtresi

      Dış hava temizlenir.

    2. MAF sensörü

      Geçen havanın kütlesini saniyede gram olarak ölçer. ECU yakıtı bu ölçüme göre hesaplar.

    3. Turbo kompresörü

      Egzozun döndürdüğü mil, kompresör çarkını çevirir ve havayı basınçlandırır.

    4. Üst intercooler

      Sıkışırken ısınan hava soğutulur.

    5. Elektronik gaz kelebeği

      Pedal yalnızca isteği bildirir, kelebeği ECU açar.

    6. Emme manifoldu ve enjektör

      Hava dört silindire dağılır. EJ257'de enjektör kanala, FA20DIT'te doğrudan silindire püskürtür.

    7. Silindir

      Dört zaman burada döner.

    8. Egzoz manifoldu

      İki taraftaki silindirlerin egzozu toplanıp turboya gider.

    9. Türbin

      Sıcak egzoz gazı türbin çarkını döndürür. FA20DIT'te twin-scroll: 1+2 ve 3+4 ayrı kanallardan gelir.

    10. Wastegate

      Basınç hedefe ulaşınca egzozun bir kısmını türbinin yanından geçirir. ECU bunu bir solenoidle yönetir.

    11. Downpipe ve katalizör

      Gaz katalizörde temizlenip dışarı çıkar.

    1. Hava filtresi

      Dış hava temizlenir.

    2. MAF sensörü

      Geçen havanın kütlesini saniyede gram olarak ölçer. ECU yakıtı bu ölçüme göre hesaplar.

    3. Elektronik gaz kelebeği

      Havanın miktarını belirler. Turbo olmadığı için kelebek kapalıyken manifoldda vakum oluşur.

    4. Plastik emme manifoldu ve TGV

      Hava dört kanala dağılır. Her kanaldaki TGV kelebeği düşük yükte kısmen kapanıp havayı girdaplandırır, yüksek yükte tam açılır.

    5. Enjektör (silindir kapağında)

      Benzini emme supabının hemen önüne püskürtür.

    6. Silindir

      Dört zaman burada döner.

    7. Egzoz manifoldu

      Boru çapları ve boyları katalizörün çabuk ısınması için ayarlanmıştır.

    8. Soğutmalı EGR

      Kısmi yükte egzozun bir kısmı soğutulup emmeye geri verilir: yanma sıcaklığı ve NOx düşer.

    9. Katalizör ve sensörler

      Öndeki A/F sensörü karışımı, arkadaki O₂ sensörü katalizörün çalışmasını izler.

    10. Susturucu

      Gaz egzoz hattından dışarı çıkar.

    Beyin

    ECU neye karar verir?

    Motor beyni saniyede yüzlerce kez sensörleri okur ve haritalara bakarak karar verir. Tablo adları RomRaider tanımlarındaki adlardır ve EJ257 tanımlarından alındı; FA20DIT ve FB motorlarında adlar farklı olabilir.

    KararNasılİlgili tablolar

    Yakıt miktarı

    MAF'tan gelen hava kütlesi ve devirden yükü hesaplar. Düşük yükte oksijen sensörüne bakarak 14,7'de tutar (kapalı döngü). Yüksek yükte motoru korumak için zengin karışımı tablodan alır (açık döngü). Sonucu enjektörün açık kalma süresine çevirir.

    MAF Sensor ScalingInjector Flow ScalingInjector LatencyPrimary Open Loop Fueling

    Ateşleme avansı

    Devir ve yüke göre temel avansı alır, üstüne vuruntuya göre öğrendiği payı ekler. Vuruntu sensörü erken tutuşmayı duyunca avansı anında geri çeker; sürerse genel avansı kalıcı olarak düşürür.

    Base TimingKnock Correction AdvanceFeedback / Fine Correction

    Turbo basıncı

    Devire göre bir hedef basınç belirler, wastegate solenoidinin açıklığıyla bu hedefe yaklaşır, aşıldığında basıncı keser.

    Target BoostWastegate DutyBoost Limit (Fuel Cut)

    Yakıt basıncı

    Doğrudan enjeksiyonlu motorlarda yüksek basınç pompasının hedef basıncını devir ve yüke göre belirler.

    Fuel Pressure Target

    Gaz kelebeği

    Pedal konumundan tork isteğini hesaplar ve elektronik kelebeği açar. Rölantide devri de kelebek açıklığıyla tutar.

    Requested TorqueTarget Throttle PlateIdle Speed Target

    Kam zamanlaması

    Çift AVCS, emme ve egzoz eksantriklerini krank miline göre ayrı ayrı çevirip supapların açılma anını kaydırır: altta tork ve hızlı spool, üstte nefes için.

    Intake Cam Advance (AVCS)Exhaust Cam Retard (AVCS)

    TGV ve EGR

    Soğukta ve düşük yükte TGV'leri kapatıp karışımı girdaplandırır. Isınmış motorda kısmi yükte EGR valfini açar; yüksek yükte ikisini de devreden çıkarır.

    TGV ControlEGR Target

    Sınırlar

    Devir kesici ve hız sınırı yakıtı keserek motoru korur.

    Rev LimitSpeed Limiting
    Teknik bilgi

    Beş motor yan yana

    EJ257WRX STI 2008–2014 FA20DITForester XT 2014–2018 FB16XV 1.6i FB20BXV 2.0i · 2012–2017 FB20DXV 2.0i · 2018+
    Silindir hacmi2457 cc1998 cc1600 cc1995 cc1995 cc
    Çap × strok99,5 × 79,0 mm86,0 × 86,0 mm78,8 × 82,0 mm84,0 × 90,0 mm84,0 × 90,0 mm
    Sıkıştırma oranı8,2 : 1 (ABD)10,6 : 110,5 : 110,5 : 112,5 : 1
    Aşırı beslemeTurbo + üst intercoolerTwin-scroll turbo + üst intercoolerYokYokYok
    Yakıt enjeksiyonuPortDoğrudanPort (kapakta)Port (kapakta)Doğrudan
    Güç301 PS (Avustralya)
    309 PS (ABD)    		253 PS (ABD)
    280 PS (Japonya)    		114 PS @5600
    (Avrupa, 2012+)    		150 PS @6200156 PS @6000
    (Avrupa)
    Tork407 Nm (Avustralya)
    393 Nm (ABD)    		350 Nm150 Nm @4000196 Nm @4200196 Nm @4000
    Eksantrik tahrikiTriger kayışıTriger zinciriTriger zinciriTriger zinciriTriger zinciri
    Değişken zamanlamaÇift AVCSÇift AVCSÇift AVCSÇift AVCSÇift AVCS
    TGV · soğutmalı EGRTGV var · EGR yok—VarVarKaynaklarda belirtilmiyor
    Ateşleme sırası1-3-2-41-3-2-41-3-2-41-3-2-41-3-2-4

    EJ257: kaynakta Avrupa'ya özel güç değeri yok; Avrupa kafası için sıkıştırma 8,7:1 olarak geçiyor. EJ257'deki çift AVCS bilgisi RomRaider tanımlarındaki egzoz AVCS tablolarına ve P0014/P0024 arıza kodlarına dayanır. FA20DIT: kaynakta Avrupa güç değeri yok. 2018+ XV 1.6i: Avrupa'da 114 PS @6200 · 150 Nm @3600; enjeksiyon tipi kaynaklarda net değil. 2019 sonrası XV 2.0 e-Boxer, FB20D'ye küçük bir elektrik motoru eklenmiş hâlidir; elektrik kısmı çizilmedi.