Dizel motorlardan alınan güç yanma odalarına gönderilen basınçlı hava ile arttırılabilir.Bu yazıda aşırı doldurma adı verilen bu işlem için tasarlanmış iki komponent olan turboşarj ve süperşarjın çalışma prensipleri tarif edilecek, iki komponent arasındaki farklar açıklanacak ve günümüzde çok daha fazla uygulama alanı bulan turboşarj ayrıntılı olarak incelenecektir.
İçten yanmalı motorlarda güç aşağıdaki formül sayesinde hesaplanır:
P=Pm x d2 x s x z x n
Bu formülde P motor gücü Pm ortalama efektif basınç (OEB) , d piston çapı , stork boyu , z silindir sayısı ve n motor devri olarak tanımlanmıştır. Motor gücünü arttımak için bu değerleden birini veya birkaçını arttırmak gerekir. Ancak piston çapı, piston stroku, silindir sayısı ve motor devri motorun mekanik tasarımından dolayı değiştirilmeyen parametrelerdir. Fakat OEB (Pm ) değiştirilemez değildir. OEB değerinin arttırılması daha fazla güç elde etmek için en yapılabilir olanıdır.[1]
OEB arttırılması için temel olarak yanma odalarındaki reaksiyonunun arttırılması gerekmektedir. Daha efektif bir yanma için silindir içine daha fazla temiz hava gönderilmesi gerekecektir. Silindir içine daha fazla hava gönderilmesi işlemine aşırı doldurma işlemi denilebilir.
Turboşarj ve süperşarj birer aşırı doldurma komponentidir ve yanma odalarına yüksek yoğunluk ve basınçta hava gönderilmesini sağlar.
Prensip olarak iki komponent benzer olarak çalışır. Bu iki aşırı doldurma komponentindede bulunan bir kompresör pervanesi yüksek hızda hareket ettirilerek basınçlı hava üretmesi sağlanır ve yanm odalarına aktarılır. Süperşarj bu haraketi karank milinin oluşturduğu hareketten kayış-kasnak sitemiyle elde eder.Turboşarj ise kompresör pervanesinin bir mil yardımı ile bağlı olduğu diğer bir türbin pervanesinin eksoz gazı yardımı ile döndürülmesiyle çalışır.
Süperşarj motorun ürettiği enerjini bir kısmını kend ihareketi için kullanır.Buda motor veriminden bir miktar kayıpa sebep olur. Turboşarj ise yüksek sıcaklık ve hızdaki eksoz gazının kinetik enerjini kullandığından motor enerjisinde herhangi bir kayıpa sebep olmaz.
Günümüzde turboşarj çok daha verimli,çevreci ve uygulanabilir olduğundan daha çok tercih edilmektedir.
Turboşarj, egzoz gazı ile çalışan bir süperşarj olarak tanımlanabilir. Gücünü Superşarj gibi kayışlardan ve dişlilerden değil, egzoz gazının basıncından alır. Turboşarj motora atmosferik basıncın üzerinde hava vererek, yani zorla doldurum yaptırarak daha küçük hacimli motordan daha yüksek güç alınmasını sağlayan , hareketini ekzoz gazının dışarı çıkma basıncından alan bir çeşit pompadır. Türbin ve kompresör olmak üzere iki adet pervaneye sahiptir. Türbin, eksoz tarafında yer almaktadır, kompresör emme tarafında. Eksoz gazının çıkma basıncıyla dönen türbin aradaki bağlantı milinin yardımıyla kompresör pervanesini döndürür. Bu sayede motor silindirine önemli ölçüde artan bir hava girişi sağlanır.
Geleneksel bir turboşarj 3 ana kısımdan oluşmaktadır. Bunlar Türbin, Kompresör ve Yatakkısımlarıdır. Aşağıdaki resimde geleneksel bir turboşarjın kesit resmi yer almaktadır.
Şekil: Standart bir turboşarjın kısımları ve içerideki gaz akış yolları [2].
Turboşarjın, atmosferik emişli bir motora kıyasla avantajları;
Standart bir egzoz gazı beslemeli turboşarjın temel yapısı ve çalışma prensibi aşağıdaki videoda anlatılmıştır.
Turboşarj kullanılmasındaki temel amaca bakacak olursak, aynı hacimdeki bir motordan daha yüksek güç ve tork elde etmektedir. Bunu sağlarken dikkat edilen diğer önemli husus ise yakıt tasarrufu elde etmektedir. Bu sebepten ötürü de eğer istenilen güç ve tork değerleri artırılamayacaksa aynı gücü verebilecek motoru daha düşük hacimlerde üreterek hem yakıt tasarrufu sağlanabilir hem de egzoz gazı salınımları düşürülebilir.
[1] A. Kolchin ve V. Demidov, Design of Automotive Engines, Moscow: MIR Publishers, 1984.
[2] Cummins Turbo Technologies. (2009). Turbocharger Training, CTT Dewas, India.
Bisiklet fren sistemlerinin tarihsel gelişimi, teknoloji ve tasarım yeniliklerinin bir özeti gibi düşünülebilir. İlk bisikletlerde,…
Çin merkezli MingYang, rüzgar enerjisi sektöründeki liderliğini göstermeye devam ediyor. Firma, son zamanlarda dünyanın en…
Sodyum, lityuma kıyasla daha bol miktarda bulunmasıyla dikkat çekiyor ve batarya teknolojileri bu potansiyeli keşfetmek…
Giysilerimizin yıkandığında boyutlarının küçülmesi, genellikle üzücü bir deneyim olabilir. Ancak tüm giysileri, etiketlerinde belirtilen bakım…
Avusturya'nın Linz şehrinde bulunan Johannes Kepler Üniversitesi'nden araştırmacılar, avuç içi boyutlarındaki dronelara ultra ince ve…
Güney Kore'nin Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir ekip, su altında ilerleyebilen ve gerektiğinde dibe…