OTOMOBIL FİRMALARI VERİMLİLİĞİ TAKİP ETTİKÇE TURBO ŞARJ TASARIMI NASIL DEĞİŞİYOR?
Geleceği yanmalı motorunkine bu kadar yakından bağlı olan bir bileşen için, turboşarjlardaki teknolojik gelişme hızı olağanüstü. İkiz kaydırmalı ve değişken geometrili çift sarmal tasarımlı entegre manifoldlardan elektrikli turboşarjlara kadar en son gelişmeler burada.
Seco Tools Yüzey Frezeleme Global Ürün Müdürü Tobias Jakobi'ye göre, turboşarj tasarımının artan karmaşıklığını yönlendiren iki büyük faktör var: yakıt verimliliğini artırmak için motorların boyutunu ve ağırlığını küçültme baskısı ve hibrit arabaların yükselişi.
Turboşarjlar, türbini döndürmek için otomobilin egzoz gazlarını kullanarak yakıt verimliliğini artırır ve bu sayede motorun silindirlerine hava pompalanır.
Günümüzde zorluk, daha küçük motorların türbini çalıştırmak için daha az egzoz anlamına gelmesidir. Bu da tasarımcıların gazların türbin çarkında aynı basıncı üretmesini ve aynı hızda çalışmasını sağlamak için ellerinden gelen her şeyi yapmaları gerekir.
Bunun sağlanması, artık turboşarja tek bir metal parçası halinde entegre edilmesi gereken egzoz manifoldundan başlar, böylece egzoz gazlarının hacmi mümkün olduğunca türbin için verimli bir şekilde yönlendirilir.
Entegre manifold hakkında konuşan Jakobi, "flanş üzerindeki turbo çevresinden muhafazaya gerçekten sorunsuz bir geçiş." diyor. "Birleştirmesi gereken iki parça varsa bu kadar sorunsuz bir geçiş elde edemezsiniz."
Ardından, manifoldun farklı silindir grupları için iki ayrı kanalı olması gerekir. Bu kanallar daha sonra gazları türbine iki ayrı girişle gönderir veya "kaydırır". Ayrıca, türbin muhafazasının içinde bulunan iki kanal veya "hacme" sahip olması, gazları türbinin karşı taraflarına göndermek için yaygın olarak kullanılır.
Entegre manifolda sahip çift kaydırmalı, çift açılı tasarım, bir veya daha fazla silindirin daha düşük yakıt tüketimi için seyir sırasında ateşlemeyi durdurduğu "silindir devre dışı bırakma" özelliğine sahip turboşarjlar için neredeyse bir gerekliliktir. Ayrıca, yakıt tasarrufu sağlayan modern motorların daha yüksek sıkıştırma oranları sayesinde gerekli hale getirirler ancak egzoz gazlarının hassas noktalarda türbinlere çarpması daha da önemlidir.
Günümüzün tasarımcıları, turboşarjın kanatlarını ayarlanabilir hale getirmek suretiyle dakikadaki düşük devirlerde (RPM) performansı iyileştirmeye çalışıyorlar.
Bu ‘değişken geometrili’ turbokompresörler minimum gecikme miktarına sahiptir, düşük devirlerde ekstra güç sağlar ve yüksek motor devirlerinde daha fazla verimliliğe sahiptir.
Ayrıca, türbinin aşırı yüklenmesini önlemek için basınçlar çok yükseldiğinde türbinden gaz tahliye eden bir 'wastegate' ekleyerek turboşarjların hem yüksek hem de düşük devirlerde iyi çalışmasını sağlamak için çalışırlar.
Bu tasarım özelliklerinden her biri üretim için zorluklar oluşturur.
Entegre manifoldların organik şekilleri alet ve özellikle kelepçe için daha karmaşıktır, bu da titreşimlerle ilgili daha fazla sorun anlamına gelir. Daha yüksek sıcaklıklara dayanmak için genellikle daha büyük miktarda ağır metal içeren gelişmiş alaşımlardan yapılmıştır. Bu alaşımlar hem daha ağırdır hem de aletlerde daha fazla aşınır. Daha sonra üreticiler daha fazla hassasiyet gerektiren kesiti azaltarak türbinin artan ağırlığını telafi eder.
Değişken geometrili genellikle daha büyük bir turbo muhafazası anlamına gelir; bunun yanı sıra turboşarjın içindeki boşaltım kapağı çok zor bir şekilde erişebilir.
Yukarıdaki tasarım özellikleri modern turbokompresörlerde giderek daha yaygın hale gelse de bunların hiçbiri yeni değildir. Günümüzde gerçek en son gelişmeler, elektrikli turboşarjlar veya e-turbolar ile ilgili.
Bir e-turboda, turboşarja, türbin çarkı ile kompresör çarkı arasındaki turbo miline bağlı olan veya kompresör tarafındaki bir gaz geçişinde bulunan küçük bir elektrik motoru da yardımcı olur.
Ek takviye sunmanın yanı sıra, e-turbolar motordan gelen basınçlı gaz beslemesinde oluşan boşlukları telafi edebilir ve daha sorunsuz performans sağlar.
Jakobi, "E-turbolar gerçekten yeni bir trend, çünkü özellikle hibrit arabalarda performansı önemli ölçüde artırabiliyorlar." diyor.
"Tek bir arabada sekiz adede kadar elektrikli turbo'ya sahip olmayı veya her silindire bir e-turbo yerleştirmeyi düşünüyorlar. Gerçekten çılgın fikirler devam ediyor."
