Turbo, intercooler nedir, nasıl çalışır?

  • turbo01
  • turbo02
  • turbo03

Turbo besleme sisteminin en temel avantajı motora atmosferik koşullardan daha yüksek basınçta ve  dolayısıyla daha fazla hava sağlamasıdır. Bu sayede egsoz emisyon değerleri normalden daha düşük gerçekleşir. Örneğin turbo dizel bir motor benzeri güçteki atmosferik benzinli motordan %20’ye kadar daha az egsoz emisyonu üretir. Temel olarak atık gazın enerjisiyle spul (mil) döndürüldüğü için araca ekstra bir yük getirmez(burada supercharger’a göre önemli avantajı var). Bu da benzer güce sahip bir atmosferik motora göre daha düşük yakıt tüketimi anlamına gelir.

Turbonun çalışma disipilini ise şöyledir. Turbo sistemi temel olarak aynı mile bağlı iki pervane ve bunları çevreleyen salyangoz benzeri korumadan oluşur. Birinci pervane egsoz manifoltunda yer alır ve atık gazların itme gücüyle hareket eder. İkinci pervane ise aynı milin üzerinde ama hava emiş kanalında bulunur. Birinci pervaneyle paralel  hareket eden ikinci pervane, yanma odalarına normalden ortalama %50 daha yüksek basınçla (duruma göre çok daha fazla da olabilir) hava yollar. Fotoğraflar arasında görebileceğiniz turbo ayrıntısında sağ  tarafta görülen pervane, egsoz manifoldundan gelen egsoz gazının ittirme gücüyle döner. Bu pervane dönünce pervanenin bağlı olduğu olduğu mil(spul) de döner. Bu milin 2000 devir civarı bir hızla dönmesiyle birlikte, milin diğer tarafına bağlı olan pervane de havayı sıkıştırarak mevcut hava basıncını arttırır. Basınçlı havanın yanma odasına gönderilmesiyle turbo görevini tamamlamış olur.

Turbo sistemdeki en büyük sorunlardan biri; hızlanan havanın ısınması ve sıcak havanın da alınacak performansı etkilemesidir.

Emilen havanın sıcaklığının artması ise istenmeyen 2 durumun oluşmasına neden olur. Bunlar,
  • Yüksek sıcaklık havanın yoğunluğunun düşmesine neden olur bu da birim havada bulunan oksijen miktarının daha az olması anlamına gelir. Daha az oksijen silindirler içinde gerçekleşen yanmanın daha verimsiz olmasına dolayısı ile elde edilecek gücün düşmesi anlamına gelir.
  • Silindirler içerisine giren sıcak hava motor ısısının daha da yükselmesine neden olur. Motorun aşırı ısınması ise vuruntulu bir şekilde çalışmasına ve çabuk yıpranmasına ayrıca gücün düşmesine neden olur.

Bu ancak bir ara soğutucu (intercooler) vasıtasıyla çözülebilir. Turbodan çıkışta sıcaklığı 200 dereceye kadar yükselen hava Intercooler’a girer ve ortam sıcaklığının yaklaşık 40 derece üzerine kadar soğutularak motora sevk edilir. Yani sırasıyla özetlersek;

  • Aşırı besleme tarafından emilen ve basıncı yükselen taze havanın sıcaklığı artar.
  • Sıcaklığı artan taze hava intercoolera gönderilir.
  • Intercooler araç yol alırken rüzgar vasıtasıyla soğuyan bir radyatördür.
  • intercooler içerisine yaklaşık 250 derece sıcaklık ile giren hava burada 60 dereceye kadar soğutulur.
  • Intercooler çıkışı emme manifolduna bağlıdır ve sıcaklığı düşürülen hava buraya gönderilir.
  • Emme manifolduna giren soğumuş hava silindirler içerisine gönderilir.
Peki, kaç tip intercooler vardır?
  • Hava soğutmalı ve su soğutmalı olarak 2 tipi mevcuttur.
    • Hava soğutmalı sistemlerde intercooler rüzgar ile soğutulur. Bir çok otomobil modelinde hava soğutmalı intercooler bulunur.
    • Su soğutmalı tipler ise otomobil motorlarını soğutan  radyatör sistemine benzer. Pahalı bir sistemdir ve genellikle yüksek performanslı, pahalı ve özel otomobillerde bulunur.

Wastegate sistemi; -turbo vasıtasıyla sıkıştırılan havanın basıncının çok arttığı durumlarda- içeriğindeki kurulu yay gücüne göre devreye giren, devreye girdiğinde aşırı basıncı turboya sokmadan egsoz borusuna tahliye edee sistemdir. Bu sayede turbo pik (en yüksek) basınca çıkmaz, çıksa da çok kısa sürede sabit basıncına geri gelir. Böylelikle turbonun ya da diğer aksamların zarar görmesi engellenmiş olur. Bu sebeple ismine çöp kapısı (wastegate) denir.

Blow off sistemin de ise ayak gazdan çekildiğinde turbo palleri halen hızla dönmeye devam eder ancak sıkıştırılmış havanın gidebileceği 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 gerekir ve bu esnada istenilen turbo basıncı elde edilemediği için büyük bir performans kaybı yaşanır. İşte blow off sistemi ayak gazdan çekildiğinde turbonun bastığı havayı dışarıya salarak turbonun içerisinde hava sıkışmasını engeller. Bu sayede pervaneler zorlanmamış, basınçta düşmemiş olur. Ani gaza basma ve çekmelerde performans kaybı engellenmiş olur. Bu konudaki daha önceki yazılarımıza göz gezdirebilirsiniz.

Dump valve ise mantık olarak blow off ile aynıdır. Tek farkı blow off valfinde fazla basıncın tahliyesi atmosfere yapılırken dump valfinde ise turbonun tekrar girişine verilir. Bu nedenle blow off valfinde “çuf çuf “sesi alabilirken dump valfte böyle bir ses gelmez. Ayrıca burada bir de ALS sitemini anlatmakta fatyda var. Bu konuda “Onno Usta’nın” bir yazısından faydalanalım.

“Turbo beslemeli motorlarda yaşanan en belirgin sorun “turbo lag”dir. Turbo beslemeli motorlarda ayağınızı gazdan çektiğinizde turbo ile kapanan gaz kelebeği arasında oluşan basıncın turboya ters tepki vererek, basınç üreten pallere yaptığı frenleme sonucunda durma noktasına gelen turbo basınç pallerinin tekrar gaza basıldığında yeniden hızlanma sürecinde oluşan bekleme ve gücün gecikmesi “turbo lag” yani turbo boşluğu olarak nitelenir. Bu boşluk sonucunda turbo palleri de basınç ve ters basınç nedeni ile çabuk yıpranır. Bu olumsuzlukların giderilmesi amacı ile basınç yoluna eklenen “blow-off valve” diye adlandırılan tahliye sistemi, gaz kesildiği anda kapanan gaz kelebeği ile turbo arasında oluşan basınç devamlılığını, kapanan gaz kelebeğinin emme manifolduna giren basıncı engellediği sırada oluşan emme manifold vakumu ile blow-off supabını açtırarak, aradaki basıncı hava filtresinin emme ağzına veya açık havaya tahliye eder. Böylece turbo basınç palleri frenlenmez ve dönme hızı devam eder. Böylece tekrar gaza basıldığında hazır olan düşük bir basınçla araç hızlanırken asıl basınç da kolayca oluşarak aradaki boşluk yani bekleme de minimum seviyelere iner. Bu turbo boşluğu sorunu yarış otomobillerinde daha da belirgin ve zorlu bir konudur. FIA kurallarına göre tüm araçların motor güçlerinde eşitliği sağlamak amacı ile turbo hava girişlerine konulması gereken restriktör (kısıtlayıcı bilezik) ile turbonun emebileceği hava kısıtlanmış ve motorun yüksek devirlerde kullanılması da böylece engellenmiştir. Grup N araçlarda bileziklerin iç çapı 32 mm, Grup A ve diğer tüm tadilatlı motorlarda bileziğin iç çapı 34 mm olarak kullanılmaktadır. Konu kısıtlama olunca, 3000 d/d civarı turbonun basınç üretmesi ile maksimum kullanılabilen güçlü devirlerin de 5500 d/d gibi oluşması sonrasında blow-off supabı yetersiz kalmış ve ciddi turbo boşluğu sorunları oluşmuştu. Bu sorunu aşma çalışmalarının sonucunda Toyota, Anti Lag System (ALS) yani boşluk önleme sistemini keşfetmiş ve uygulamıştır. Anti Lag yani ALS sistemi ayağınızı gazdan çektiğiniz anda motor ateşleme zamanlamasını 40 derece veya daha fazlası ortalamalarnda geciktirir yani rötara çeker. Aynı zamanda da enjektörlerden daha da zengin yakıt püskürtülerek egzoz supabının açılması ile egzoz gazının aşırı yükselen ısısına zengin yakıtın teması ile “after burn” yani gecikmeli zamanlama sonrası yanma, turbo egzoz palleri yönünde patlamalarla oluşarak turbo pallerinin hızını arttırır ve emme yoluna devamlı yüksek turbo basıncını zorlamaya ve gaza tekrar basıldığında da en az 1 bar hazır basıncı sevkederek aracın ani hızlanmasına katkıda bulunur.”

İlginizi çekebilir...

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir