Motorin, dizel motorlarında kullanılan, ham petrolün 200-380 C dereceler arasında damıtılmasında elde edilen, özgül ağırlığı 0,89 kg/dm³ olan bir yakıttır. Yapısındaki HC’lerda karbon sayısı 8 ile 16 arasında değişmektedir. HC’lerin dışında % 1 kükürt, % 0,02 kül miktarına ve çok az azota müsaade edilir. Motorinlerin en düşük setan sayısı 40 olmalıdır.
Motorin Yapısı ve Özellikleri
Günümüzde üç farklı motorin kullanılmaktadır. Bunlar Nu.1-D numaralı motorin, Nu.2-D numaralı motorin ve Nu.3-D numaralı motorindir.
Nu.1-D, petrolün damıtılması ile elde edilen ve değişik hızlarda çalışan dizel motorlarında kullanılan dizel yakıtıdır.
Nu.2-D, petrolün damıtılması ve kraking ürünlerinden elde edilir. Nu.1-D’ye göre buharlaşması daha düşüktür ve daha düşük hızlı ağır hizmet ve endüstri motorlarında kullanılır.
Nu.3-D, damıtma, kraking ve bazı atıklardan oluşur. Düşük veya orta hızlı dizel motorlarında kullanılır.
Motorin petrolün bulunması ve rafineri işlemlerinin başlamasından hemen sonra kullanılmaya başlanmıştır. Benzinli motorlardaki verim ve benzinin fiyatı, daha ucuz ve daha verimli bir motor geliştirilmesini teşvik etmiştir. Geliştirilen dizel motorlarında yakıt olarak motorin kullanmışlardır.
Aşağıdaki tabloda üç motorinin bazı özellikleri karşılaştırmalı olarak verilmiştir.
| Özellik | 1-D | 2-D | 3-D |
| Setan sayısı minimum | 40 | 40 | 40 |
| Parlama noktası 0F | 100 | 125 | 130 |
| Viskozite S (saybolt) 100 0F’da | 30-34 | 33-45 | 45-125 |
| % Kül kütlesel | 0,01 | 0,02 | 0,10 |
| % Kükürt kütlesel | 0,50 | 1,0 | 2,0 |
Motorinde Aranan Özellikler
Dizel motorları yüksek hızlı, orta hızlı ve düşük hızlı olarak yapılmaktadır. Yüksek hızlı dizeller binek taşıtlarında, orta hızlı dizeller yük taşıtlarında ve düşük hızlı dizeller ağır iş makinelerinde kullanılmaktadır. Bu motorlarda kullanılan motorinde bazı özellikler önemlidir.
Vuruntu dayanımı
Dizel motorlarda kızgın hava üzerine püskürtülen yakıtın tutuşma gecikmesinin düşük olması istenir. Tutuşma gecikmesi uzun olursa silindirde yakıt miktarı artacağından yanma daha şiddetli olur. Bu istenmeyen yüksek basınç dalgalarına ve sıcaklıklara neden olacağından motora zararlıdır. Tutuşma gecikmesi, motorinin setan sayısı ile ilişkilidir. Setan sayısı yüksek olursa tutuşma gecikmesi düşmekte, setan sayısı düşük olursa tutuşma gecikmesi artmaktadır. Setan sayısının artması is oluşumunu da artırdığından setan sayısı üst sınırı 70 alt sınırı 40 olarak belirlenmiştir. Dizel yakıtlarında dizel indeksi de setan sayısının belirtilmesinde kullanılan bir sayıdır. Aşağıdaki tabloda dizel indeksi ve setan sayısı arasındaki ilişki gösterilmiştir.
| Dizel İndeksi | Setan Sayısı | Dizel İndeksi | Setan Sayısı |
| 0 | 18 | 50 | 50 |
| 5 | 20 | 55 | 53 |
| 10 | 24 | 60 | 56 |
| 15 | 28 | 65 | 59 |
| 20 | 30 | 70 | 62 |
| 25 | 34 | 80 | 65 |
| 30 | 37 | 85 | 68 |
| 35 | 40 | 90 | 71 |
| 40 | 43 | 95 | 75 |
| 45 | 46 | 100 | 78 |
Buharlaşma
Soğuk havalarda ilk hareket için buharlaşma iyidir. Fakat buharlaşma kendiliğinden tutuşma özelliğini kötüleştirir. Optimum bir değer tespit edilmeli ve bu değeri sağlayacak bileşenler içeren dizel kullanılmalıdır.
Viskozite
Sıvıların akmaya karşı gösterdiği dirence viskozite denmektedir. Motorinde viskozite önemli bir parametredir. Çok yüksek viskozite, pompalama işini zorlaştıracağı gibi püskürtme sonrası taneciklerini iri olmasına neden olacağından tutuşma gecikmesini artırır. Ayrıca is miktarı da artar. Düşük viskozite ise iyi bir atomizasyon sağlamakla birlikte, sızdırmazlık sorunlarına ve pompa elemanlarının aşıntısına sebep olur.
Korozyon
Motorinin hem kendisinin, hem de yanma sonu ürünlerinin korozyona sebep olmayacak özelliklerde olması istenmektedir. Kükürt miktarı, yanma sonunda korozyon etkisine sahip asitler oluşturduğundan mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Yakıtta bulunan tuzlu suyunda korozyon etkisi vardır.
İs miktarı
Motorin, yanma sonu ürünleri bakımından benzinden çok daha yüksek is ve kül ihtiva etmektedir. İs miktarını minimum düzeylerde tutmak için setan sayısının 70’in altında tutulması gerekirken, 40’ın altındaki setan sayısı da yanmayı kötüleştirerek kül ve is miktarının artmasına neden olmaktadır. Burada HC’lerin yanma sonucu kül ve is bırakmadan yandığı dikkate alınırsa motorinin içindeki istenmeyen fakat bulunan madenî tuzların kül ve iş bırakmada etkili olduğu görülmüştür .
Çinkoya karşı aktivite
Motorin, çinko ile bileşik oluşturma temayülündedir. Çinko ile oluşturacağı bileşikler korozyon etkisine sahiptir. Özellikle çinko ihtiva eden çelik depolarda saklanırken çinko ile reaksiyona girmemesi için çinko aktivitesi mümkün olduğunca düşük olmalıdır.
Akma noktası
Sıvıların akıcılıklarını kaybetmeye başladıkları sıcaklığa akma noktası denir. Motorinin akma noktası çalışma şartlarında donmayı engelleyecek ve akma kabiliyetini kaybettirmeyecek düzeyde olmalıdır. Ülkemizde kullanılan motorine mazot ismi verilmektedir. Hâlbuki mazot daha düşük devirli dizel motorlarının yakıtı olarak kullanılır. Motorinin donma noktası -10 °C iken benzinin donma noktası -65 °C’dir.
Alevlenme tehlikesi
Motorin, benzine nispeten daha düşük sıcaklıklarda tutuşma kabiliyetine sahip olmasına rağmen buharlaşma özelliği daha düşük olduğu için alevlenme tehlikesi de daha düşüktür. Motorinin alevlenmesi için sıcak bir yüzey gerekirken benzinin alevlenmesi buhar tabakasının kıvılcım ile teması sonucu oluşur.
Motorine Katılan Katıklar
Motorinlerde, yakıt sistemi elemanlarının temizlenmesini sağlamak amacıyla temizleyici karışımlar, yakıt içindeki suyun dağıtılmasını sağlayıcı katkılar, setan sayısını artırıcı katkı maddeleri, kış aylarında motorinin donmasını engelleyici antifrizler ve enjektörler ile yakıt pompasını temizleyici katkı maddeleri kullanılmaktadır.
Tutuşabilirlik ve Setan Sayısı
Dizel motorlarının vuruntu özellikleri, yakıtın tutuşma kabiliyetine yani setan sayısına bağlıdır. Tutuşabilirlik, motorinin silindir içinde hava ile karışarak kendi kendine alev alabilme kabiliyetidir. Dizel motorlarında kullanılan motorinin tutuşma kabiliyetinin yüksek olması istenir. Hatırlanacağı gibi benzinin tutuşma kabiliyetinin düşük olması istenmekte idi. Dizel motorlarının sıkıştırma zamanı sonunda kızgın hava içine püskürtülen motorinin kendi kendine tutuşması ile çalıştığını biliyoruz. Dizel motorlarında vuruntu; hava içerisine püskürtülen yakıtın tutuşma gecikmesinden dolayı birikmesi ve çok miktarda yakıtın aniden yanması sonucu oluşan yüksek basınç dalgaları ve sıcaklık olarak tanımlanır. Motorinin tutuşma kabiliyeti, setan sayısına bağlı olarak değişmektedir. Setan sayısındaki artış tutuşma gecikmesini (TG) azaltmakta, düşük setan sayısı ise tutuşma gecikmesini artırarak dizel vuruntusuna neden olmaktadır.
Setan (C16H34) düz zincirli bir parafindir ve tutuşma kabiliyeti 100 olarak kabul edilir. Alfametilnaften’in (C10H7 CH3) tutuşma kabiliyeti “0” kabul edilmiştir. Motorinde bulunan setan ve alfametilnaften oranı motorinin setan sayısını vermektedir. % 65 setan ve % 35 alfametilnaften karışımının setan sayısı 65’tir.
Motorin, kimya laboratuvarlarında üretilmediğinden muhteviyatındaki setan sayısı yapılan deneylerle belirlenir. Ölçülecek yakıtın setan sayısı standart motorda (CFR motoru) ölçülen TG tutuşma gecikmesi süresinin, setan alfametilnaften karışımlarının TG süreleri ile karşılaştırılması sonucu belirlenir. Aynı TG sürelerini veren karışımdaki setan yüzdesi ölçülen yakıtın setan sayısını verir. TG setan sayısı ile birlikte sıkıştırma oranına da bağlıdır. Dolayısıyla karşılaştırma yapılırken sıkıştırma oranları aynı olmalıdır. Farklı sıkıştırma oranlarında vuruntusuz çalışma için gerekli olan setan sayısındaki değişmeler, yapılan bir dizi deney sonrasında belirlenir ve ölçülen yakıtın kullanıldığı sıkıştırma oranındaki setan sayısı bulunur. Aşağıdaki şekilde sıkıştırma oranı ve setan sayısı değişimi bir grafikle verilmiştir.
Setanın Molekül Yapısı
Dizel motorlarda setan sayısı 70’in üzerinde olduğunda yanma kötüleşmekte ve is miktarı artmaktadır. Setan sayısı 40’ın altında olduğunda ise TG süresi uzamakta ve dizel vuruntusu meydana gelmektedir. Çalışma şartlarına göre dizel motorlarında kullanılacak motorinin setan sayısı 40 ile 70 arasında olmalıdır. Setan sayısını ölçmenin daha basit bir yolu da dizel indeksini belirlemektir. Dİ (dizel indeksi) setan sayısı ilişkisi vuruntu dayanımı maddesindeki tabloda verilmiştir. Dİ hesaplanması için anilin noktası ve APİ özgül ağırlığının bilinmesi gerekmektedir.
Anilin noktası: Anilin, aromatik HC’leri her zaman eriten fakat parafinik HC’leri ancak ısıtıldığında eriten bir eriticidir. Bu eritici ile motorin eşit hacimlerde karıştırılır ve ısıtılır. Birbiri içinde iyice eritilen karışım soğumaya bırakılır. Soğuyan eriyik ayrışır ve iki ayrı tabaka oluşmaya (aromatik HC’ler ile anilin eriyiği ve parafinik HC’lerin tabakası) başlar, bu andaki sıcaklığa yakıtın anilin noktası denir. APİ ve anilin noktası kullanılarak aşağıda gösterilen denklem Dİ belirlenir.
Dİ = Anilin Noktası × APİ / 100
Bugün petrol endüstrisinde petrolün özgül ağırlığı yerine A.P.I. gravite derecesi kullanılır. Petrolün özgül ağırlığı ile A.P.I. gravite derecesi arasında ters bir orantı vardır.
Gravite büyüdükçe yoğunluk küçülmekte ve petrolün kalitesi yükselmektedir. Gravite küçüldükçe yoğunluk artmakta ve petrolün kalitesi düşmektedir. A.P.I. gravite derecesi ile Ö.A. arasında aşağıdaki denklemde görüldüğü gibi bir ilişki vardır.
APİ =[141,5 / (ÖA/60 F) ] – 131,5
Denklemde ÖA özgül ağırlığı g/cm3 olarak belirtmektedir.
Setan sayısı ve sıkıştırma oranı (ε) değişim