Turboşarj nedir ve nasıl çalışır - teknik rehber

Bir turboşarj, içten yanmalı bir motorun gücünü ve verimliliğini artıran en etkili cihazlardan biridir. Hava, yanma odalarına girerken sıkıştırılır ve bu da motorun daha fazla yakıt yakmasına ve dolayısıyla daha fazla güç üretmesine olanak tanır; motor hacmini büyütmeden.

Günümüzde neredeyse her otomobil üreticisi turboşarjları benzinli ve dizel motorlarda standart olarak entegre ediyor.

Turboşarj nedir

Bir turboşarj, turbo olarak da adlandırılan veya basitçe turbo, içten yanmalı motorun gücünü artıran kuvvetli emiş sağlayan bir cihazdır ve sıkıştırılmış hava ile yanma odasına daha fazla hava basarak güç üretimini artırır. Doğal emişli bir motor, havayı yalnızca atmosfer basıncına bağlı olarak alırken, turbo egzoz gazlarının enerjisini kullanarak içeriye hava sıkıştırır.

Çalışma prensibi basit bir gerçeğe dayanır: motora daha fazla hava ne kadar girerse, o kadar fazla yakıt yakılır ve bu da daha fazla güç ortaya çıkar. Modern bir aracın ECU’su, istenen performansı elde etmek için yanma odasına ulaşması gereken hava-yakıt karışımının ihtiyaç duyulan miktarını sürekli ve tam olarak hesaplar. Ancak her motorun hava alım sistemi ve cilindrlere ulaşabilecek hava miktarı doğal olarak sınırlıdır.

Turboşarj bu temel sınırlamayı, havayı motora girişmeden önce sıkıştırarak çözer. Hava sıkıştırıldıkça oksijen molekülleri daha sıkı bağlanır ve aynı hacimde çok daha fazla oksijen molekülü bulunur. Bu, aynı hacimde daha çok hava girebildiği veya aynı hacimde daha çok hava sıkıştırılabildiği anlamına gelir; işte turbo bunu sağlar.

Turboşarjlı motorlar ile doğal emişli motorlar arasındaki farklar

Bir dizel motor turboşarjlı ile geleneksel doğal emişli benzinli motor arasındaki temel fark, havanın sıkıştırılma anı ve yöntemi ile ilgili moment ve süreçtir. Dizel motorlarda hava, yakıt enjekte edilmeden önce sıkıştırılır ve sıkıştırma oranı benzinli motorlara göre önemli ölçüde daha yüksektir. Dizel için turbo, performans ve verimlilik için pratikte hayati öneme sahiptir ve yalnızca güç artışından ibaret değildir.

Benzinli motorlarda ise turbo, öncelikle daha küçük bir motorun, doğal emişli bir motorun aynı güç üretmesini sağlayacak şekilde güç üretmesini mümkün kılar. Örneğin, 1.5 litrelik bir turbo motor, 2.5 litrelik atmosferik bir motora yakın güç üretebilir ve bu sırada daha hafif, daha az yerde kaplanan ve şehir içi sürüşte daha iyi yakıt ekonomisi sunan bir paket elde edilir.

Ayrıca oku

Daha Büyük Akünün Araca Etkileri ve Boyut Seçimi

Doğru akü boyutunun seçimi, aracın optimum çalışması için kritik öneme sahiptir. Birçok sürücü daha büyük bir akü kurup...

Bu gelişmiş verimlilik süreci, üreticilerin motor hacmini küçülterek performansı korumasını veya artırmasını sağlar. Daha küçük bir turbo motoru daha az yer kaplar, motor bölmesinde daha az yer tutar ve genel yakıt ekonomisini artırabilir; özellikle turbonun sürekli olarak maksimum kapasitede çalışmadığı şehir içi sürüş koşullarında.

Turboşarj ne kadar ek güç sağlar

Bir turboşarjın sağladığı ek güç, teknik faktörlere bağlı olarak değişir. Genel olarak, standart bir turboşarj, aynı motorun turboşarjsız haline göre güç artışını yaklaşık %20 ile %40 arasında sunabilir. Örneğin, atmosferik bir motor 100 HP üretirse, aynı motorun turbo beslemeli versiyonu 120-140 HP civarına ulaşabilir ya da daha da fazlasını yapabilir.

Ancak tam güç artışı birkaç faktöre bağlıdır:

• • Turboşarj boyutu: Daha büyük türbinler daha çok hava sıkıştırabilir, ancak “turbolag” denen gecikme süresine yol açabilir
• • Güçlendirme basıncı: Türbinin hava sıkıştırma seviyesi (bar veya PSI olarak), güç artışını artırır ancak motor üzerindeki mekanik stres de yükselir
• • Hava soğutma sistemi: Etkili bir intercooler, sıkıştırılmış havayı soğutarak yoğunluğunu ve dolayısıyla gücü artırır
• • Motor kalibrasyonu: ECU artırılan hava ve yakıt miktarını doğru şekilde yönetebilmek için yeniden programlanmalıdır
• • Bileşenlerin dayanıklılığı: Pistonlar, kollar, krank mili gibi parçalar artan güç ve basınca dayanmalıdır

Kavramsal olarak, güç artışı dışında turbo, motorun orta ve düşük devrelerdeki torkunu da önemli ölçüde iyileştirir. Bu sayede günlük kullanımda daha güçlü hızlı kalkışlar ve yola çıkışlar sağlar.

Ayrıca oku

Daha pahalı lastiklere para ödemek değer mi: kapsamlı rehber

Giderek daha çok sürücü, otomobil parçalarının maliyetlerindeki belirgin artış nedeniyle ikinci el lastik kullanmayı ter...

Turboşarj nasıl çalışır - bileşenler ve prensipler

Temel yapı

Bir turboşarj, iki ana bölümden oluşan ve birbirine sıkı bir şekilde bağlı bir mil etrafında dönen bileşenlerden oluşur:

Türbin kısmı (sıcak rotor): Bu kısım egzoz gazlarıyla çalışır. Atık gazlar, çok yüksek hızlarda ve sıcaklıklarda türbin kanatlarını döndürir. Gazlar turbindan çıktıktan sonra egzoz ve katalitik konvertöre yönelirler ve atmosferik ortama salınırlar. Türbin milinin dönmesini sağlayan enerji bu gaz akışından elde edilir ve türbinler genelde 80.000 ila 200.000 rpm arasında çalışır.

Kompresör kısmı (soğuk rotor): Milin diğer ucunda sıkıştırma yapan kompresör kanatları bulunur. Türbin milinin dönmesiyle kompresör kanatları da aynı hızla döner ve dışarıdan gelen havayı emprenye edip sıkıştırır, böylece motor kısa süreliğine daha yoğun hava alır.

Adım adım çalışma süreci

1. Egzoz gazlarının atılması: Motor çalışırken pistonlar yanan egzoz gazlarını tahliye yollarından geçirir. Bu gazlar hala çok sıcak ve basınçlıdır; emme manifolduna yönlendirilirler ve doğrudan egzost yolundan çıkmazlar.

2. Türbinin dönmesi: Gazlar türbin kanatlarını vurur ve bu kanatları dönmeye iter. Kanat şekilleri, gaz akışından maksimum enerjiyi çıkarmanacak şekilde tasarlanmıştır. Gazlar türbin dönmeye başladıktan sonra egzoz sistemi ve katalizöre doğru ilerler.

3. Havanın emilmesi ve sıkıştırılması: Türbin ile doğrudan bağlı olan kompresör milinin dönmesiyle, kompresör sistemi dışarıdan hava çeker ve bu havayı sıkıştırır. Sıkıştırılan hava motorun emme manifolduna iletilmek üzere akışa verilir.

4. Havanın difüzyonu: Kompresörün gövdesi, yüksek hızla akan hava akışını yüksek basınca, düşük hız ve yoğunluğa dönüştürecek şekilde özel olarak tasarlanmıştır. Bu süreç difüsyon olarak adlandırılır ve turbo verimliliği için kritik öneme sahiptir. Sıkıştırılmış hava daha yoğun ve daha sıcak olur.

5. Havanın soğutulması (isteğe bağlı ancak tavsiye edilir): Günümüzün çoğu sisteminde, sıkıştırılmış hava daha sonra intercooler adı verilen bir ısı değiştirici üzerinden geçer ve soğutulur. Soğuk hava, sıcak hava olarak göre daha yoğun olduğundan, verimlilik ve güç artışı daha da belirginleşir. Bir intercooler, havanın sıcaklığını yaklaşık 50–70°C düşürebilir.

6. Motor içine giriş: Soğutulmuş ve sıkıştırılmış hava nihayet silindirlere emme supabı ve emme galerileri aracılığıyla iletilir. ECU, bu artan hava miktarını algılar ve yakıt miktarını orantılı olarak artırır. Zenginleşmiş hava-yakıt karışımı daha güçlü bir yanma sağlar ve sonuç olarak daha fazla güç üretir.

Yağlama ve soğutma sistemi

Türbin mili o kadar hızlı dönüyor ki, yeterli yağlama olmadan rulmanlar çok kısa sürede aşırı aşınır. Bu nedenle turboşarj, motor yağlama sistemiyle bağlantılı bir yağ beslemesine sahiptir. Basınçlı yağ, mil etrafında bir film oluşturarak metal-metal temasını en aza indirir. Ayrıca yağ, türbin iç bileşenlerini soğutmaya yardımcı olur ve yüksek sıcaklıklara dayanıklılığı artırır. Güncel bazı turboşarjlar, motor soğutmasına bağlı olarak dahili sıvı soğutma sistemine de sahip olabilir.

Avantajlar ve teknik hususlar

Turbo beslemenin avantajları

• Gücü hacim değişmeden artırır: Aynı motor bileşeniyle daha fazla güç elde edilmesi
• Verimlilik artışı: Küçük hacimli turbo beslemeli motorlar, doğal emişli büyük motorlardan daha verimli olabilir
• Emisyonlarda azalma: Normal sürüş koşullarında daha küçük motorlar genelde daha düşük emisyon üretir
• Düşük devirde ve düşük devirlerde yüksek tork: Şehir içi kullanımı ve sollama için faydalı
• Ağırlık avantajı: Daha küçük motor, daha hafif araç ve daha iyi sürüş dinamikleri sağlar

Bakım hususları

Güncel turboşarjlar nispeten güvenilirdir, ancak bazı bakım kurallarına uyulması gerekir:

• Belirlenen periyotlarda kaliteli motor yağı değişimi
• Yoğun sürüşten sonra motoru durdurmadan önce 30–60 saniye rölantide bırakılması
• Tavsiye edilen yakıtın kullanılması (doğru oktan sayısı)
• Hava filtresi bakımının programa uygun değiştirilmesi

Bu hususlar ihmal edilirse turboşarjın aşınması ve bazı durumlarda turbo değişimi gerekebilir; bu da araç modeline bağlı olarak 5.000–15.000 TL aralığında maliyet doğurabilir.

Sonuç olarak, turboşarj içten yanmalı motorun güç ve verimliliğini artırmanın en etkili yollarından biridir ve egzoz gazlarındaki artık enerjiyi ek güç olarak kullanır. Doğru bakım ve doğru kullanım ile turboşarj aracın ömrü boyunca sorunsuz çalışabilir.