Buji ne işe yarar?

Buji, özellikle koşulların daha da elverişsiz olduğu LPG ile çalışan bir motorda, elektrotların sıcak yanma gazlarıyla doğrudan teması nedeniyle ateşleme sisteminin en yüklü parçasıdır. Bunun nedeni, bir LPG motorundaki yanma sürecinin doğasının, benzinle çalışan motorlardaki aynı süreçten farklı olmasıdır. 17. yüzyılın sonunda Hollandalı fizikçi ve matematikçi Christiaan Huygens, barutla çalışan bir sigorta ateşleme makinesi icat etti ve bu makine sayesinde mekanik enerji elde edebildi.

Doğa biliminin gelişmesi ve elektriğin keşfiyle birlikte araştırma ve deneyler hız kazandı. 100 yıl sonra, bir İtalyan fizik öğretmeni patlayıcı gazlarla (suyun elektrolizinden oluşan patlayıcı gazlar!) deneyler yapıyordu. Elektrik kıvılcımıyla patlamaya neden oldu. Bu deneyler, gaz-hava karışımının elektrikle ateşlenmesinin başlangıcını açıkça göstermektedir.

Atılım, 1860 yılında, Fransa’da yaşayan Belçikalı yerli Étienne Lenoir adlı bir mucidin, şehir gazı (kok) ile çalışan tek silindirli, iki zamanlı içten yanmalı bir motor yapmasıyla geldi. Motor, Paris ile Joinville-le-Pont arasında 11 kilometre gitmeyi başaran basit bir araca güç verdi. Ayrıca yanmalı motora sahip ilk araçlardan birinin gazla çalıştığını da belirtmekte fayda var! Bu deneyin bujinin içatına neden oldu. Tek silindiri sıkıştırma kullanmadığı ve sadece 80 rpm’ye ulaştığı için bujilerin ısı yükü, mekanik yükü ve elektrik yükü azdı. Bu nedenle, Lenoir’in icadı gerçekten karmaşık değildi.

Çeyrek yüzyıl sonra, Karl Benz sesli ateşlemeli motorlarında kullanılan kendi bujilerini üretti. Çalışması, hava-yakıt karışımının tutuşmasına neden olan elektrotlar arasındaki sürekli ve kontrolsüz kıvılcımlara dayanıyordu. Birkaç yıl sonra Gottlieb Daimler, bir süredir yaygın olarak kullanılan sıcak ampul ateşlemeli yüksek hızlı bir motor yapmayı başardı. Bir Alman sanayici ve mucit olan Robert Bosch’un bujinin mevcut şeklini ve çalışma yöntemlerini elde etmesine yardımcı olması yirminci yüzyılın başlarına kadar değildi. Tüm bunlar, en güvenilir çözüm olduğu ortaya çıkan yüksek voltajlı pil ateşlemesi sayesinde.

Bu yazıyı okuyabilirsiniz.

Köpekler Nasıl Hayvanlardır

1902 yılında Bosch buji üretimine başladı. İlginç ve az bilinen bir gerçek, Fransız otomotiv öncüsü Louis Renault’nun, tapaları bir dişle donatma ve motor odasına vidalama fikrini ortaya çıkarırken tüm süreçten payına düşeni almış olmasıdır. Buji tarihindeki bir diğer önemli an ise, Bosch tarafından 1925 yılında buji ısı faktörünün tanıtılmasıydı.

Bu, bujilerin standardizasyonunu ve ortak taksonomisini ve farklı özelliklere sahip bujilerin seri üretimini sağladı. Bugün bildiğimiz şekliyle yalıtkanı önce Fransız tebeşirinden, daha sonra mika ve porselenden yapılmıştır. 1910’dan önceki tek önemli yapısal değişiklik, yalıtkanın kenarını flanşlamak ve merkezi elektrotu tapa sürgüsünün dişli deliğine vidalamaktı. Yalıtkan oluşturmak için kullanılan bir başka malzeme de sabuntaşı adı verilen seramik malzemeydi. Ancak dönemi kısaydı. Hızla (1931) başka bir seramik karışımı piranit tarafından eski haline getirildi. Bugün bile, seramik yalıtkan en iyi şekilde çalışır ve deforme olmadan yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanabilir ve yine de görevlerini yerine getirir. Buji, iki elektrot arasında kıvılcım oluştuğunda çalışır. Genellikle bakırdan yapılan iç elektrot ve dış elektrot. Dış elektrotların sayısı büyük ölçüde aynıdır bir ile dört arasında.

Bujilerde Isı Faktörü Neden Çok Önemli

Bujileri karakterize eden ana parametre, belirli bir motorla (iş yükü) eşleşen ısı faktörüdür. Sayısal indeks aracılığıyla, bujinin yanma odalarından aktarılan ısıyı boşaltma ve dağıtma yeteneğini belirtir. Her motor üreticisi, her motor türü için hangi tapaların uygun olduğunu işaretleyerek bu parametreyi belirtir. Bu tür bujilerin (genellikle soğuk çalışan bujiler olarak adlandırılır) ısınması daha zordur, ancak kendi kendini temizleme yetenekleri o kadar büyük değildir (daha fazla karbon tortusu). Daha düşük ısı faktörü, ısıyı uzaklaştırma kabiliyetinin daha düşük olduğu anlamına gelir (daha hızlı ısınır), ancak daha fazla kendi kendini temizleme yeteneğine sahiptir. Bu tip bujiler (genellikle sıcak çalışan bujiler olarak adlandırılır), daha düşük sıkıştırma oranlarına ve daha düşük güce sahip, daha düşük yanma sıcaklıklarına sahip motorlarda kullanılır.

Uygun şekilde seçilen buji ısı faktörü, bujinin 500 ile 850 0 C arasındaki sıcaklıklarda çalışmasına izin verir. İlk değer, bujinin kendi kendini temizlemesini sağlar, yani yüzeyinde biriken tüm kirleri (hidrokarbonlar ve kurum) yakacaktır. Sıcaklık düştüğünde, yalıtkanda yabancı maddeler birikecek ve böylece yüzey direnci düşer ve iletken bir köprü oluşur. Ancak yanma odalarına uzatılan elektrotların sıcaklığı 850 0’ın üzerine çıktığındaC, karışımın kendiliğinden yanmasına ve kontrolsüz yanmasına neden olabilir. Modern otomobillerde kullanılan EOBD sistemleri bağlamında her iki durum da kabul edilemez. Bu nedenle, belirli bir araba tipine uygun bujilerin seçilmesi ve üreticinin tavsiyesine göre periyodik olarak değiştirilmesi, özellikle motor gaz beslemesine uyarlanmışsa, motorun doğru çalışması için çok önemlidir.

LPG’li motorlarda Buji Faktörü

Gaz-hava karışımı, yakıt-hava karışımının aksine, motorda daha düşük hızda yanar. LPG’li motorların biraz daha az güce sahip olmasının sebeplerinden biri de budur (uzun vadede daha düşük basınç artışı). Daha sonraki nesil gaz tedarik sistemleri, bu kaybı o kadar küçük yapar ki, kullanıcı tarafından algılanamaz. Gaz-hava karışımının bu şekilde yakılması, motorun benzinle doldurulduğundan çok daha esnek olmasına neden olur. Ancak daha uzun bir yanma süreci aynı zamanda hazne duvarlarının sıcak egzoz gazlarıyla daha uzun süreli temasa maruz kalması anlamına gelir. Kafaya bir buji vidalandığında karşılaşılması gereken sorunlardan biridir. Bir diğeri ise hava-gaz karışımının yaklaşık %30 daha yüksek olan direncinden kaynaklanan engellenmiş ateşlemedir.

Tek Veya Çoklu Elektrot?

Bujilerin kullanılması kıvılcım nedeniyle aşınmalarına neden olur. Bu, elektrotlardan malzemenin kademeli olarak çıkarılmasına ve böylece aralarındaki boşluğun genişlemesine yol açar. Her zaman olur, ancak yine de deneyebilir ve önleyebilir ve bujilerin dayanıklılığını uzatabiliriz. Yapabileceğimiz şeylerden biri, deşarjın farklı yan elektrotlar arasında dağıtıldığı çok topraklı bujiler kullanmaktır. Ancak bu daha fazla sayıda elektrota yayılan daha düşük ateşleme enerjisi nedeniyle gazla çalışan motorlar için önerilmez. Gaz motorları, daha fazla deşarj enerjisi sağlayan, tercihen biraz daha küçük boşluklu olanlar olmak üzere tek topraklı bujilerle donatılmalıdır. Onları daha dayanıklı hale getirmek için diğer (daha iyi) malzemeler kullanılır.

Elektrotlar Nelerden Yapılmıştır?

Bujilerdeki elektrotlar için özel malzemeler (daha düşük kıvılcım erozyonu olanlar) kullanmak, dayanıklılıklarını artırmanın başka bir yoludur. Çeşitli katkı maddeleri, kıvılcımın oluştuğu arıza gerilimini düşürmede olumlu bir etkiye sahip olan elektrotlar arasındaki karışımın iyonlaşmasını kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. LPG yakıtlı motorlara tahsis edilen bujilerde, bu tip tahrik ünitelerinde zor koşullar nedeniyle bu tür çözümler oldukça yaygındır. Gümüş, platin, altın ve bunların diğer metallerle (örneğin paladyum) alaşımları. Gümüş, mükemmel termal iletkenliği ve erozyona karşı direnci nedeniyle, merkezi bir elektrotun yapılabileceği çok iyi bir malzemedir. Gümüşten yapılan elektrot daha incedir, bu da daha ince ve daha uzun yalıtkan şeklinde ek avantajlara sahiptir.

Bujilerde  Isı Ve Yalıtkanlık

Bujiye yakından baktığımızda dikkat ettiğimiz şey yalıtkandır. Sadece dış kısmı görülebilir. Motorun içindeki koşullar, yalıtkanın, mekanik (basınç değişimleri) ve termal yüke dayanıklı, ancak yalıtım özelliklerini koruyan seramikten (ana bileşen olan alümina) yapılmasını gerektirir. İzolatörün dış kısmı, nemi emebilecek ve merkezi elektrot ile gövde arasında kontrolsüz deşarja neden olabilecek yabancı maddelerin oluşumunu engelleyen camlıdır. İzolatör üzerinde, kaçak akım yolunu genişleten oluklar şeklinde ek koruma vardır. Yanma odasına çıkıntı yapan yalıtkanın bir kısmı parlatılır,

Bosch Bujiler

Bujinin mucidi Bosch (Robert Bosch, bujinin patentini 1902’nin başında aldı) her yıl 350 milyondan fazla buji üretmektedir. Bosch Süper ürünler arasında en çok sayıda olan gruptur. Bakırdan yapılmış göbeği, bujilerin hızlı bir şekilde çalışma sıcaklığına ulaşmasını ve kendi kendini temizleme kabiliyetini sağlar. Bakır çekirdek, bir nikel-krom alaşımı ile, elektrotları arasındaki kıvılcımların bir sonucu olarak ortaya çıkan korozyon ve kıvılcım erozyonuna karşı korunur. Bosch Super Plus yelpazesi, elektrotlarda özel bir itriyum alaşımının kullanılmasıyla karakterize edilir. Ayrıca yan elektrotun (toprak elektrotu) şekli de bu tip bujiler karakteristiktir. “Sivri” uçlu bir elektrot kullanıldı, bu nedenle özellikle yüksek voltajlı ateşleme gerekli değildir. Bazı Bosch Süper buji türlerinde ayrıca nikel-itriyum alaşımları ve platin elektrotlar kullanır.

Bosch Super Plus bujiler, uygun çalışma sıcaklığına hızla ulaşır ve ilk çalıştırma da dahil olmak üzere motorun çalıştığı tüm süre boyunca yüksek çalışma güvenilirliği ile karakterize edilir. Bu, motorun ve katalitik konvertörün korunmasına yardımcı olur.

Platin-İridyum, tüm değerli metaller arasında en düşük ısı ve elektrik iletim seviyesine ve en düşük termal genleşmeye sahip olan en pahalı değerli metalleri platini kullanır. Platin-İridyum bujileri özellikle dayanıklı kılan yüksek korozyon direnci ile karakterize edilir. Bu fişlerin bir bakır çekirdeği ve platin elektrotları vardır. Bosch, gaz yakıtlı motorlar için Platin-Iridium bujileri önerir. Bosch Super 4, hava boşluklu buji teknolojisinin kullanıldığı bir buji türüdür. Bu fişlerin dört ince toprak elektrotu ve sivri uçlu ve gümüş kaplamalı bir merkezi elektrotu vardır. Sürekli yüksek hızlarda çalışan, yüksek ateşleme güvenilirliğinin ve yüzde yüz güvenliğin gerekli olduğu motorlar için Bosch Silver tapalar kullanılır. Spor motosikletlerinde ve yatlarda ve ayrıca kar motosikletlerinde kullanılırlar.

Valflerin boyutlarının sistematik olarak genişlemesi nedeniyle, bujiler için yanma odalarında giderek daha az yer vardır. Bu nedenle eğilim çaplarını azaltmaktır. Ayrıca motorlardaki diğer ateşleme yöntemleri hakkında da devam eden bir araştırma var örneğin, tapanın yerini özel bir jeneratörde üretilen plazma (tamamen iyonize gaz) ile değiştirilen plazma ateşlemesi. Sonuç olarak, yakıt tüketimini ve zararlı egzoz gazı emisyonlarını azaltabilen zayıf karışımların tutuşması da mümkündür.