TURBO ŞARJ
ØTURBO ŞARJ; KISIMLARI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ.
ØMOTORLARDA AŞIRI DOLDURMA.
AŞIRI DOLDURMALI MOTORLARIN AVANTAJ VE DEZ AVANTAJLARI.
TURBO ŞARJ
Silindirlerden atılan egzoz gazlarının genişleme sonundaki enerjileri bir gaz türbini vasıtasıyla mekanik işe dönüştürülür. Gaz türbininin mekanik enerjisi, miline bağlı bir kompresörü tahrik ederek, aşın doldurma havasının sıkıştırılması sağlanır.Böylece optimal bir karışım elde edilir. Bu şekilde türbin ve kompresör ünitesiyle sağlanan aşın doldurma 'turboşarj' olarak tanımlanır.Türbin ve kompresör ünitesinin toplam kütlesi motor kütlesinin %8'ini geçmez. Turboşarjlı motorlarda birim güç maliyetinin daha az olması ve %50'nin üstünde güç artışı sağlanması nedeniyle, otomotiv dahil geniş uygulama alanı vardır.
• Aşın doldurmada yanma daha fazla hava fazlalık katsayısıyla gerçekleştiğinden egzoz gazlarındaki zararlı emisyon yüzdeleri azalır. Turboşarjlı motorlarda hız azalması, çevrim başına silindirden atılan egzoz gazlarının fazla değişmediği göz önüne alındığında, türbine giren egzoz gazlarının sıcaklıklarının düşmesine yol açar. Yaklaşık olarak hava sıcaklığının 10°C düşürülmesi yoğunluğu %3, aynı özgül yakıt sarfiyatı için gücü %3 arttırmaktadır.
Türbin çevresel hızı taşıt motoru uygulamasında 250-380 m/s arasındadır. Türbin rotor çapının artması türbin ünitesinin ataletini arttıracağından, bu durum motorun ivmelenmesini olumsuz etkiler. Bu nedenle türbin rotoru dış çapı küçük tutulur.
TURBO ŞARJIN KISIMLARI
ü TÜRBİN
ü KOMPRESÖR
ü TÜRBİN MİLİ
ü YATAKLAR
ÇALIŞMA PRENSİBİ
• Çalışma Prensibi:
• Turboşarjın çalışması, egzoz manifoldundan çıkan yanmış egzoz gazlarının enerjilerine bağımlı olarak değişir. Silindirden çıkan egzoz gazlan, egzoz manifoldunun ağzındaki türbin bölümüne girer. Çevresel ve merkeze doğru daralan bir kanaldan geçen sıcak gazlar bir yandan genişlemek isterken, diğer taraftan daralmakta olan bu kanalda hız kazanırlar. Bu noktadan sonra gaz, türbin çarkının dış ucundan türbin odası merkezine geçerken kanatçıklara çarparak türbini yüksek bir hızla döndürür ve türbin ortasından egzoz borusuna geçerler. Türbin çarkı ve kompresör çarkı aynı mil üzerinde bağlı olduklarından aynı hızla dönerler.
• Kompresörde hava filtresinden emdiği temiz havayı merkezden alır ve çark kanatlarıyla yüksek hızla çevreye savurur. 100.000 dev /dak 'ya erişebilen bir hızla dönen kompresör çark, havayı santrifüj kuvvetlerle ağdık kazandırır ve merkezden çevresel kanada doğru fırlatır. Dış basınca göre yaklaşık iki misli basınca buradan da besleme borusu ile emme manifolduna girer. Emme supabının açılmasıyla beraber emme manifoldunda yığılı bulunan basınçlı hava silindir içerisine dolar.
ØMOTORLARDA AŞIRI DOLDURMA
Motorlarda boyut ve ağırlık artışı fazla olmadan daha fazla güç elde edebilmek temel beklentilerden biridir. Aşırı doldurmasız bir motorda, strok hacmi sabit kalmak koşuluyla gücün arttırabilmesi için uygulanabilir yöntemler şunlardır.
Gücü Arttırma Yöntemleri :
1- Sıkıştırma oranının arttırılması
2- Motor hızının arttırılması
3- İki stroklu motor yapımı
4- Dolgu yoğunluğunun arttırılması
Sıkıştırma Oranının Arttırılması: sıkıştırma oranı arttıkça motorlarda teknik verim artar. Otto motorlarında sıkıştırma oranı artışını sınırlayan faktör vuruntudur. Dizel motorlarında ise artan sıkıştırma oranıyla birlikte yanma sonu basıncıda artacağından motordaki gaz kuvvetleri artar, dolayısıyla daha fazla dayanımlı bir dizayn gerekir. Dizel motorlarında sıkıştırma oranı artışı vuruntuyu hafifletme, kolay ilk hareket ve termik verim artışı gibi olumlu özellikler sağlamakla birlikte, gittikçe artan sürtünme kayıpları sonucu termik verimde gözlenen artış, sıkıştırma oranı arttıkça azalmaya yol açar. Artan sıkıştırma oranı nedeniyle daha dayanımlı yapının ortaya çıkacağı kütle artışları, atalet kuvvetlerinin artması mahsurunu da beraberinde getirir.
Dizel motorlarında belirli sınırın üstündeki sıkıştırma oranlarında, verim ve dolayısıyla güç artışı yönünde sağlanan kazanç, beraberinde getirdiği mahsurlar nedeniyle sınırlandığından, güç artışı için bu yol uygulama yönünden kısıtlıdır. Yukarıda denilen sınırlayıcı faktörlerin belirlediği sıkıştırma oranı değişimi otto motorlarında 8-12, dizel motorlarında ise 14-22 mertebeleri arasındadır.
Aşırı Doldurmalı Motorun Avantajları ve Dezavantajları:
Belirli bir çıkış gücü için, aşırı doldurmalı bir motorun avantajları şunlardır.
1- Küçük hacimli yer kaplarlar. ( Düşük silindir sayısı, daha kısa motor. )
2- Daha hafif bir motordur. ( KW-h başına daha az ağırlık. )
3- Egzoz turboşarj’ ı ile daha yüksek verim elde edilir. ( Daha düşük özgül yakıt sarfiyatı. )
4- Çıkış gücünde KW-h başına daha küçük maliyet. ( Özellikle küçük motorlarda)
5- Daha küçük soğutma radyatörü. ( Aynı güçteki normal emişli bir motora nazaran daha az ısı kaybı. )
6- Egzoz gürültüsü, turboşarjın egzoz türbini tarafından azaltıldığından. Daha sessiz bir motor elde edilir.
7- Deniz seviyesinden yükseklerde, düşük hava basınçlarından normal emişli bir motora nazaran daha yüksek volümetrik verime sahiptirler.
8- Daha temiz egzoz gazı. ( Normal emişli bir motora nazaran hava fazlalık katsayısı oldukça yüksektir. )
9- Motor daha az vuruntulu çalışır.
Dezavantajları:
1- Daha yüksek mekanik ve ısı yüklemesi. ( Motorun belli parçaları daha fazla yüksek sıcaklığa dayanabilmektedir )
2- Kompresör basınç oranı yüksek olan turboşarj bir motorda ivmelenme aynı çıkış gücündeki normal emişli bir motora nazaran daha yavaştır.
Santrifüj kompresör çarkının temel tipi eksen yönünde kıvrılmış kanatları bulunan levha biçimli bir mildir. Kanatlar döndükçe merkezden hava toplar, merkezkaç hareketi ile havayı dış kenardaki sarmal kıvamlardan oluşan bir difüzöre doğru iterler.A Bu difüzör havayı yavaşlatarak kinetik enerjiyi basınç enerjisine dönüştürür. Motorun hızı arttıkça egzoz gazlarını hacmi ve buna bağlı olarak ta hızlan artar. Böylece hız arttıkça kompresörün bastığı hava miktarı ve buna bağlı olarak ta motorun verimli beygir gücüde artmaktadır. Egzoz devresinde meydana gelebilecek basınç dalgalanmalarına önleyebilecek aynı anda egzoz yapmayan iki veya üçer silindirden oluşan gruplar oluşturulur. Böylece basınç dalgalanması önlenmiş olur.
ØTURBO ŞARJ; KISIMLARI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ.
ØMOTORLARDA AŞIRI DOLDURMA.
AŞIRI DOLDURMALI MOTORLARIN AVANTAJ VE DEZ AVANTAJLARI.
TURBO ŞARJ
Silindirlerden atılan egzoz gazlarının genişleme sonundaki enerjileri bir gaz türbini vasıtasıyla mekanik işe dönüştürülür. Gaz türbininin mekanik enerjisi, miline bağlı bir kompresörü tahrik ederek, aşın doldurma havasının sıkıştırılması sağlanır.Böylece optimal bir karışım elde edilir. Bu şekilde türbin ve kompresör ünitesiyle sağlanan aşın doldurma 'turboşarj' olarak tanımlanır.Türbin ve kompresör ünitesinin toplam kütlesi motor kütlesinin %8'ini geçmez. Turboşarjlı motorlarda birim güç maliyetinin daha az olması ve %50'nin üstünde güç artışı sağlanması nedeniyle, otomotiv dahil geniş uygulama alanı vardır.
• Aşın doldurmada yanma daha fazla hava fazlalık katsayısıyla gerçekleştiğinden egzoz gazlarındaki zararlı emisyon yüzdeleri azalır. Turboşarjlı motorlarda hız azalması, çevrim başına silindirden atılan egzoz gazlarının fazla değişmediği göz önüne alındığında, türbine giren egzoz gazlarının sıcaklıklarının düşmesine yol açar. Yaklaşık olarak hava sıcaklığının 10°C düşürülmesi yoğunluğu %3, aynı özgül yakıt sarfiyatı için gücü %3 arttırmaktadır.
Türbin çevresel hızı taşıt motoru uygulamasında 250-380 m/s arasındadır. Türbin rotor çapının artması türbin ünitesinin ataletini arttıracağından, bu durum motorun ivmelenmesini olumsuz etkiler. Bu nedenle türbin rotoru dış çapı küçük tutulur.
TURBO ŞARJIN KISIMLARI
ü TÜRBİN
ü KOMPRESÖR
ü TÜRBİN MİLİ
ü YATAKLAR
ÇALIŞMA PRENSİBİ
• Çalışma Prensibi:
• Turboşarjın çalışması, egzoz manifoldundan çıkan yanmış egzoz gazlarının enerjilerine bağımlı olarak değişir. Silindirden çıkan egzoz gazlan, egzoz manifoldunun ağzındaki türbin bölümüne girer. Çevresel ve merkeze doğru daralan bir kanaldan geçen sıcak gazlar bir yandan genişlemek isterken, diğer taraftan daralmakta olan bu kanalda hız kazanırlar. Bu noktadan sonra gaz, türbin çarkının dış ucundan türbin odası merkezine geçerken kanatçıklara çarparak türbini yüksek bir hızla döndürür ve türbin ortasından egzoz borusuna geçerler. Türbin çarkı ve kompresör çarkı aynı mil üzerinde bağlı olduklarından aynı hızla dönerler.
• Kompresörde hava filtresinden emdiği temiz havayı merkezden alır ve çark kanatlarıyla yüksek hızla çevreye savurur. 100.000 dev /dak 'ya erişebilen bir hızla dönen kompresör çark, havayı santrifüj kuvvetlerle ağdık kazandırır ve merkezden çevresel kanada doğru fırlatır. Dış basınca göre yaklaşık iki misli basınca buradan da besleme borusu ile emme manifolduna girer. Emme supabının açılmasıyla beraber emme manifoldunda yığılı bulunan basınçlı hava silindir içerisine dolar.
ØMOTORLARDA AŞIRI DOLDURMA
Motorlarda boyut ve ağırlık artışı fazla olmadan daha fazla güç elde edebilmek temel beklentilerden biridir. Aşırı doldurmasız bir motorda, strok hacmi sabit kalmak koşuluyla gücün arttırabilmesi için uygulanabilir yöntemler şunlardır.
Gücü Arttırma Yöntemleri :
1- Sıkıştırma oranının arttırılması
2- Motor hızının arttırılması
3- İki stroklu motor yapımı
4- Dolgu yoğunluğunun arttırılması
Sıkıştırma Oranının Arttırılması: sıkıştırma oranı arttıkça motorlarda teknik verim artar. Otto motorlarında sıkıştırma oranı artışını sınırlayan faktör vuruntudur. Dizel motorlarında ise artan sıkıştırma oranıyla birlikte yanma sonu basıncıda artacağından motordaki gaz kuvvetleri artar, dolayısıyla daha fazla dayanımlı bir dizayn gerekir. Dizel motorlarında sıkıştırma oranı artışı vuruntuyu hafifletme, kolay ilk hareket ve termik verim artışı gibi olumlu özellikler sağlamakla birlikte, gittikçe artan sürtünme kayıpları sonucu termik verimde gözlenen artış, sıkıştırma oranı arttıkça azalmaya yol açar. Artan sıkıştırma oranı nedeniyle daha dayanımlı yapının ortaya çıkacağı kütle artışları, atalet kuvvetlerinin artması mahsurunu da beraberinde getirir.
Dizel motorlarında belirli sınırın üstündeki sıkıştırma oranlarında, verim ve dolayısıyla güç artışı yönünde sağlanan kazanç, beraberinde getirdiği mahsurlar nedeniyle sınırlandığından, güç artışı için bu yol uygulama yönünden kısıtlıdır. Yukarıda denilen sınırlayıcı faktörlerin belirlediği sıkıştırma oranı değişimi otto motorlarında 8-12, dizel motorlarında ise 14-22 mertebeleri arasındadır.
Aşırı Doldurmalı Motorun Avantajları ve Dezavantajları:
Belirli bir çıkış gücü için, aşırı doldurmalı bir motorun avantajları şunlardır.
1- Küçük hacimli yer kaplarlar. ( Düşük silindir sayısı, daha kısa motor. )
2- Daha hafif bir motordur. ( KW-h başına daha az ağırlık. )
3- Egzoz turboşarj’ ı ile daha yüksek verim elde edilir. ( Daha düşük özgül yakıt sarfiyatı. )
4- Çıkış gücünde KW-h başına daha küçük maliyet. ( Özellikle küçük motorlarda)
5- Daha küçük soğutma radyatörü. ( Aynı güçteki normal emişli bir motora nazaran daha az ısı kaybı. )
6- Egzoz gürültüsü, turboşarjın egzoz türbini tarafından azaltıldığından. Daha sessiz bir motor elde edilir.
7- Deniz seviyesinden yükseklerde, düşük hava basınçlarından normal emişli bir motora nazaran daha yüksek volümetrik verime sahiptirler.
8- Daha temiz egzoz gazı. ( Normal emişli bir motora nazaran hava fazlalık katsayısı oldukça yüksektir. )
9- Motor daha az vuruntulu çalışır.
Dezavantajları:
1- Daha yüksek mekanik ve ısı yüklemesi. ( Motorun belli parçaları daha fazla yüksek sıcaklığa dayanabilmektedir )
2- Kompresör basınç oranı yüksek olan turboşarj bir motorda ivmelenme aynı çıkış gücündeki normal emişli bir motora nazaran daha yavaştır.
Santrifüj kompresör çarkının temel tipi eksen yönünde kıvrılmış kanatları bulunan levha biçimli bir mildir. Kanatlar döndükçe merkezden hava toplar, merkezkaç hareketi ile havayı dış kenardaki sarmal kıvamlardan oluşan bir difüzöre doğru iterler.A Bu difüzör havayı yavaşlatarak kinetik enerjiyi basınç enerjisine dönüştürür. Motorun hızı arttıkça egzoz gazlarını hacmi ve buna bağlı olarak ta hızlan artar. Böylece hız arttıkça kompresörün bastığı hava miktarı ve buna bağlı olarak ta motorun verimli beygir gücüde artmaktadır. Egzoz devresinde meydana gelebilecek basınç dalgalanmalarına önleyebilecek aynı anda egzoz yapmayan iki veya üçer silindirden oluşan gruplar oluşturulur. Böylece basınç dalgalanması önlenmiş olur.
