Turbocharger (Kompresör) Bir motordan alınabilecek maksimum gücü elde etmenin en iyi yolu silindirlere gönderilecek maksimum benzin ve hava karışımı ile olur. Bunu sağlamak için motora Supercharger ve Turbo gibi aşırı besleme sistemleri uygulanır. Bu teknolojiler motor hacmini büyütmeden güç artışı sağlamak için uygulanan en pratik ve en kullanışlı yöntemlerdir. Turbo motorlar genelde aynı güçteki daha yüksek hacimli motorlara göre daha az yakıt tüketir ve tork değerleri de daha iyidir. Ayrıca atmosferik emmeli motorlara göre torku daha düşük devirlerden itibaren sunarlar. Bazı üreticiler turbo sistemlerine kompresör adını vermektedir. Bu sistemde ise doğrudan krank miline bağlı olarak çalışan basınçlı hava sistemi sayesinde motorda rölantiden itibaren daha yüksek güç ve tork elde edilir.
Turbo, egzoz gazı ile çalışan bir Supercharger olarak tanımlanabilir. Gücünü Supercharger gibi kayışlardan ve dişlilerden değil, egzoz gazının basıncından alır. Motorlar normalde atmosferdeki basınçla çalışır. Yani, dışarıdaki hava alınarak motora verilir ve yanma odasında yakıtla karıştırılarak yanma sağlanır. Bu durumda, yanma verimliliği bakımından belli bir hava-yakıt oranı gözetildiğinden hacmi artırmadan daha fazla güç elde etmek için turbo yardımıyla basınçlı hava verilir. Bu sayede, yanma odasına normalden daha çok hava ve buna bağlı olarak daha fazla yakıt iletilir. Turbonun basıncına göre alınan güçde artar. Genellikle motor modifiyesinde sağlanmaya çalışılan daha fazla basınçlı hava girişi ve bunu belirli oranlarda besleyebilecek yakıt enjeksiyonudur. Yanma odasında patlayarak piston hareketini sağlayan hava-benzin karışımında benzin oranı, hava oranına göre çok azdır. Genellikle 14:1 veya 15:1 gibi hava-benzin oranları ile bu patlama gerçekleşmektedir.
Turbo Nasıl Çalışır? Yanma odasında patlayan hava-benzin karışımı, gaza dönüşerek egzoz subaplarından egzoz manifolduna doğru itilir. Bu aşamada egzoza giden gazın basıncı, yol üzerindeki turbonun pervanesini döndürür ve bu yönlü pervane sayesinde gazın önemli bir kısmı türbine girer. Türbin basınçlı gazla dolduğu andan itibaren ters yöndeki kompresör pervane de basınçla dönmeye başlar. Gazı, basınçlı bir şekilde, dışarıdan alınan ve emme manifolduna giren temiz havanın üzerine püskürterek motora giren toplam hava yoğunluğunu ve basıncını normalin yaklaşık %50 daha üstüne çıkarır. Bu da içeri giren havanın benzinle birlikte ateşlendiğinde çok daha şiddetli bir patlama gerçekleştirmesini sağlar.
Silindirlerden gelen egzoz gazı türbin pervanesinin bıçaklarına çarparak türbinin dönmesini sağlar. Türbine ne kadar fazla gaz gelirse o kadar hızlı döner.
Milin diğer ucundaki pervane ise kompresör pervanesidir. Bu pervane egzoz gazının silindirlere iletilmesi yolunda basınç uygulamaktadır.
Kompresör Pervane Bıçakları
Bu pervaneler dakikada 150.000 kere dönmektedirler. Bilgisayarınızdaki harddisk'in bile dosyalarınızı okumak için dakikada 7200 kere dönebildiğini düşünürsek bu dönüş hızı inanılmazdır. Burada turbonun yağsız kalması demek anında yanması anlamına gelmektedir. O yüzden pervaneleri tutan milin çok dikkatli şekilde konumlandırılması gerekir çünkü yanlış bir setup, milin kendi oluşturucağı momentumdan kırılmasına yol açacaktır. Bu pervanelerin dönmesi için sıvı yataklar kullanılmaktadır. Bu sayede hem milin soğuması sağlanıyor hemde sürtünme katsayısı düşürülüyor.
VGT (Değişken Geometrili) Torbocharger. Sistem motor devir hızına bağlı olarak aldığı veriler doğrultusunda Turbo Salyangoz'u içindeki kanatçıkların açısını değiştirerek hava akış hacmi ve hızına etki eder. Bu da daha geniş bir motor devir bandı aralığında turbo verimi sağlamaya yardımcı olur. Düşük motor devrinde geniş açıklık oranına sahip kanatlar ve yüksek motor devrinde dar açıklık oranına sahip kanatçıklar hava akışını ve dolayısı ile turbo verimini düşürecektir. Bunu takiben yüksek egzoz manifold basıncında turboya bağlı verim kayıpları çok olacaktır. VGT sistemi ise bu gibi durumlarda optimumum sağlanmasına yardımcı olacaktır.
Turbo, Tork ve Güç Demek Ama... Yol kullanımı için üretilen araçlarda kullanılan turboların maksimum basınçları 0.4 bar ile 2.0 bar'a kadar ulaşabiliyor. Yarış otomobillerindeyse bu basınç 6-7 bar düzeyine kadar çıkartılabiliyor. Atmosfer basıncının 1.014 bar olduğunu düşünürsek turboların motora atmosferde olandan %50-%100 fazla basınç uyguladığını görebiliriz. Bu da %50 güç artışı anlamına gelmektedir.
Bu motorun güç artışıdır fakat bu gücün tam olarak alınmasını engelleyen bir takım unsurlar vardır. Egzoz çıkışında bir türbin bulunması egzoz gazının tam olarak dışarıya atılmasını zorlaştıracağı için güç kayıpları oluşur. Dolayısıyla herşey enjeksiyonlu bir motora turbo takmakla bitmez. Bunun yanında sistemin daha fazla benzine ihtiyacı olacaktır. Bir turbo silindirlere daha fazla benzin göndermeyi sağlayamaz, bunu yapan aracın işletim sistemidir. İşletim sisteminin yanı sıra orjinal benzin pompasının haricinde daha fazla benzini pompalayabilecek kapasitede bir benzin pompasına ihtiyaç duyulur. Motorun pistonları ve gerekiyorsa diğer parçalarınında uygun şekilde değiştirilmesi gerekmektedir. Gücün %50'lere varan artışına dayanma ihtimali zayıf olan şanzıman ve aktarma sistemininde değiştirilmesi gerekebilir.
Turbo motorlar kullanırken dikkat edilmesi gereken bir başka husus ise otomobili yüksek devirlerde kullandıktan sonra motor stop edilmeden önce kısa bir müddet de olsa rölantide çalıştırılarak, türbinin boşalması ve soğumasına izin verilmesidir. Aksi takdirde gazın sirkülasyonu esnasında türbin boşalmadan bir miktar gaz içeride hapis olacak ve zaman içinde turboyu ciddi şekilde yıpratacaktır. Turbo uygulamasının motorda çok daha fazla yük ve yüksek ısılara yol açacağı ve bunun için Intercooler uygulamaları, soğutma sistemleri gerektiği unutulmamalıdır.
Turboda Yaşanabilecek En Önemli 2 Sorun... Maxi Boost: Turbo basıncını yükseltmek her ne kadar maksimum gücü elde etmemizi sağlasada silindirlerin ve pistonların dayanabileceğinden fazla basınç içerlemek Knocking denilen problemi doğurmaktadır. Knocking aslında silindir ve pistonlardan gelen tık tık sesidir. Motor bu devrede detonasyona uğrar ve silindirlerde oluşan ısı yükselir. Motora giden havayı ne kadar fazla sıkıştırırsanız, hava o kadar fazla ısınacaktır. Turbo gelen gazı sıkıştırarak motora gönderir fakat doğacak bu basınçtan ısınan hava silindirler içindeki bujiler tarafından gerçekleştirilen patlamanın önüne geçer. Eğer pistonlarınız ve silindirleriniz buna uygun değilse hepsi birer mum gibi birkaç dakika içinde erirler. Bu yüzden turbo motorları devamlı yüksek oktan benzine ihtiyaç duyar. Bu avans(knocking) probleminin önüne geçmek içinde motorların sıkıştırma oranları düşürülmektedir.
Yüksek basınçtan detonasyona uğramış bir Impreza Turbo WRX motoru
Turbo Lag: Turbolarla ilgili en önemli problemlerden biride türbinin geç devreye girmesidir. Her ihtiyaç duyduğunuzda gaza basıp güç elde etmek mümkün değildir çünkü salyonagozun içindeki pervane ancak belli bir motor devrinden sonra dönmeye başlamaktadır. Turbonun devrede olmadığı bu zaman sürecine Turbo Lag denilir. Turbo devreye girdiği zaman ki araçtaki ani tekme etkisi bu yüzdendir. Turbo devreye girer ve araç çıldırmış gibi saldırıya geçer.
Turbodaki bu gecikmeyi azaltmanın birçok yolu var, en kolay yolu Turbo içindeki dönen ana parçaları hafifletmekle olur. Hafifletmekte küçültmekle olur. Bu da pervanenin ve kompresörün daha hızlı çalışmasına olanak sağlayarak erken devreye girmesine yol açar. Fakat bu turbolar büyük turbolar gibi yüksek basınç üretemezler. Bir başka yol ise Dump Valve kullanımıdır.
Ayrıca "Variable Geometry" yöntemi vardır. Turbo uygulamalarında değişken pal açıları sayesinde, motorun daha geniş devir bantlarında turbo basıncından yararlanması öngörülmüştür. Motorun düşük devirlerinden itibaren turbonun etkili olmasını sağlayarak "Turbo Lag" denilen ara bekleme böylece ortadan kaldırılabiliyor.
Sequential Turbochargerlar Twin Turbo olarakta bilinen bu chargerlar iki tane salyangozu esas alarak üretilmiştir.Yani iki turbo yanyana çalışmaktadırlar. Birincisi, yani küçük olan devreye erken girer ve turbo lagını engeller. İkinci turbo ise yüksek motor devirlerinde devreye girerek yüksek basınç sağlamayı esas almışlardır.
Birden fazla turbo uygulamasının mantığı ve artıları. Turbo yani aşırı besleme sistemi uygulamalarının en belirgin sorunu, turbonun motorun belirli devirlerinden itibaren aktif olup güç üretmesidir. Motor hacmi büyük olan araçlarda "Turbo Lag" denilen güç gecikmesi olayı daha belirgindir ve ilk hızlanma değerlerini de olumsuz yönde etkiler. Bir turbo motorun orta ve yüksek devirlerde çok etkin olabilmesi için büyük hacimli turbo salyangozları tercih edilir; ancak bahsedilen "Turbo Lag" da bu durumda daha belirgin olur ve özellikle vites aralarındaki güç boşlukları rahatsız eder.
Büyük bir turbo yerine daha küçük hacimli birkaç turbonun beraberce uygulanması motorun alt devirlerindeki gücün erken gelmesine yardımcı olduğu gibi yüksek devirlerde de etkili olur. Böylece kullanılabilir güç bandı da genişler. Bu uygulamalar genelde iki turbonun, ayrı silindirlere bağlanması ya da birbirine paralel takılmış bir ufak, bir de büyük turbounun eşgüdüm içerisinde çalışması şeklinde yapılır.
Intercooler İyi bir güç artışı için sadece turbo basıncı motorun gücünü artırmaya yetmez. Motorun içine giren havadaki moleküllerin yoğun olması en önemli faktördür. Bu da ısı farkına göre değişir. Soğuk hava, sıcak havadan çok daha yoğundur ve moleküller daha küçük olduğundan silindirin içine daha fazla hava(oksijen) sığabilir. İçeri giren hava ne kadar yoğun olursa içerdeki patlama o derece şiddetli, üretilen güç ve tork o derece yüksek olur. Otomobillerin soğuk havada daha iyi performans göstermelerinin ve hava filtrelerinin soğuk hava alacak şekilde monte edilmesinin sebebi de budur.
Turbo motorlarda kompresyona uğrayan hava ısınır. Isınan hava ise genleşir bu yüzden turbodan gelen basınç artışı havanın motora girmeden önceki ısınmasının sonucudur. Intercooler soğutma sistemi turbodan gelen basınçlı havanın içinden geçmesini sağlar, ince kanallardan geçen basınçlı gaz süzülür ve soğutulur. Bu sayede motora daha fazla hava molekülü girmesi sağlanır. Eğer turbo basıncı 0.7 bar ise intercoolerda 0.7 barlık sıkıştırılmış havayı süzecek kapasitede olmalıdır.
Dump Valve nedir, ne işe yarar? Dump Valve, turbo beslemeli otomobillerde turbo basıncını sürekli yüksek tutarak gaz tepkisini arttırmak için üretilmiş bir parçadır.
Turbo beslemeli otomobillerde ayak gazdan çekildiğinde turbo hala dönmeye devam etmektedir, fakat turbonun bastığı havanın gideceği bir yer olmadığı için oluşan yüksek basınç turbo pervanesine büyük bir kuvvet uygulayarak pervaneyi aniden yavaşlatır. Gaza tekrar bastığınızda turbo basıncının tepe noktasına gelebilmesi için pervaneyi tekrar hızlandırmak gereklidir ve bu esnada istenilen turbo basıncı elde edilemediği için büyük bir performans kaybı yaşanır. Dump Valve işte bu performans kaybını önlemek için vardır.
Dump Valve nasıl çalışır? Ayağınızı gazdan çektiğinizde Dump Valve hemen devreye girerek turbonun bastığı havayı dışarı verir, bu sayede turbonun önceden bastığı hava geri tepmeyeceği ve bir geri basınç uygulamayacağı için pervane yavaşlamaz, sizin de tekrar gaza bastığınız anda pervane yavaşlamamış olduğu için turbo basıncı hemen tepe noktasına ulaşır ve siz ani gazdan çekme ve basmalar arasında performans kaybı yaşamamış olursunuz.
Dump Valve'in faydaları nelerdir?* Turbo pervanesi üzerindeki olumsuz geri basıncı önleyerek turbonun ömrünü uzatır.
* Turbo pervanesinin hızının yavaşlamasını engelleyerek turbo basıncını sürekli yüksek tutar. Yüksek turbo basıncı yüksek güç anlamına gelir.
* Gazdan çekme ve gaza basma arasındaki eski ısınmış havayı dışarı verip, yeni soğuk havayı içeri aldığı için artı güç sağlar.
* Rallilerdeki Turbo Beslemeli yarış otomobillerinde duyduğunuz "Çufff" sesinin çıkmasına olanak verir.
Blow off Valve turbochargerlarda olan turbo lagi minimuma indirmek icin gelistirilmis olan bir çeşit valfdir.
Blow Off Valf. Turbocharged bir araçta gaza basmayı kestiginiz anda, o an devrede olan turbo devreden çıkar ve kompres edip benzin ile karışması için gönderilen hava geri gelir ve turbo rotorunun terse dönmesine neden olur. Bu yüzden bir daha gaza basıldığında turbonun devreye girmesinde gecikme olur. Çünkü turbo rotoru terse dönmektedir ve durup tekrar ileri doğru dönüp havayı kompres etmesi gerekir.
Blow off valve denilen bu valf ise tasarımı gereği gazı vermeyi kestiğinizde geri tepen kompres edilmiş havanın turbo rotoruna gelmeden dışarı atılmasını sağlar. Böylece hava rotora minimum derecede gelir ve turbo lag (gecikme) kısmen azaltılmış olur.
*Ferdinand Porsche'nin bu sistemin geliştirilmesinde büyük katkıları vardır.
Bu valf, bazı araçlarda çoğu sürücüler tarafından istenen turbo ıslığı olarak isimlendirilen sesi oluşturur.
Blow-off valfin sağladığı faydalar: Turbo pervanesi üzerindeki olumsuz geri basıncı önleyerek turbonun ömrünü uzatır. Turbo pervanesinin hızının yavaşlamasını engelleyerek turbo basıncını sürekli yüksek tutar. Yüksek turbo basıncı yüksek güç anlamına gelir. Gazdan çekme ve gaza basma arasında daha önceki döngülerde oluşan ısınmış havayı dışarı verip yeni soğuk havayı içeri aldığı için artı güç sağlar.
Blow-off valfi ile dump valve arasındaki fark: Blow-off valfinin dump valve olarak isimlendirilmesi yanlış isimlendirmedir. Bu iki valf aynı problemin iki farklı çözümüdür.
Turbo uygulaması özellikle ülkemizdeki otomobil modellerinde süperşarjdan daha yaygındır.
Bu uygulamanın bir çok zaman Avrupalı standart otomobillerde fabrika çıkışı uygulandığı da görülmektedir. Örnek olarak VWnin 1.8 litre hacimli 125 beygir güç üretebilen motoruna uygulanan çok küçük türbünlü bir turbo ile 1.8T motorunu yarattığı ve 150 beygir güç ürettiği bilinmektedir.
Eski Honda Accordlarda kullanılan 2 litre motorlu 135 beygir güç üretebilen Honda motoru, Rover tarafından 220 coupe turbo ve Rover 620ti modellerinde güçlü bir turbo ile kullanılmıştır. Sonucunda 200 beygir güç üreten bir makine ortaya çıkmıştır.
Alıntı adresi:
http://mail.baskent.edu.tr/~20093003/codes/motor/turbo.htm http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet_modifiye/dokumanlar/turbo_sarj.htm http://www.otomotivbilgi.com/haberdetay/1074-blow-off-valfi-nedir-bu-valfin-sagladigi-faydalar-nelerdir.html http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_geometry_turbocharger Düzenleme: Hakan Öztürk.
