Turboşarj, motorun gücünü artırmak amacıyla yapılmış bir aşırı hava doldurma aracıdır. Motorda meydana gelen atık egzoz gazının enerjisiyle çalışmaktadır. Egzoz gazının basınç, ısı ve hız gibi boşa giden enerjisinden faydalanılması fikrinden doğan bir icattır. Hava emişli motorlarda aşırı doldurma fikri 1930’lu yıllarda yarış arabalarında kullanılmaya başlanmış ve günümüz motorlarında da yaygın olarak kullanılmaktadır.

(kaynak: https://mospart.com/tr/turbosarj/)

Motor gücü, silindirlere girebilecek hava ve yakıt miktarıyla doğru orantılıdır. Her şey eşit olduğunda, daha büyük silindirde daha fazla hava akışı olacağı için motor daha fazla güç üretecektir. Daha küçük motorlarda fazla güç üretebilmek için veya motoru daha güçlü hale getirmek için motora daha fazla hava verilmesi gerekecektir.

Günümüzde hem dizel motorlarda hem de benzinli motorlarda, aşırı hava beslemesi dediğimiz egzoz turboşarjı kullanılmaktadır. Egzoz manifoldundan hemen sonra egzoz hattına bağlanan turbo, egzoz gazlarından hareket alır ve bu hareketle temiz havayı, basınçlı olarak emme manifolduna oradan da yanma odasına göndererek yanma verimini ve motor gücünü arttırır.

Turboşarj, egzoz manifoldundan çıkan basınçlı egzoz gazlarının hareketini, turbonun türbin kanatçıklarına çarptırarak döndürür, türbin milinin diğer ucunda bulunan kompresör kanatçıklarıysa, dışarıdan temiz havayı emer ve basınçlandırarak ara soğutucuya (intercooler), oradan da emme manifoldu yoluyla yanma odasına gönderir. Turboşarjlar, temiz havayı yaklașık 2-2,5 barlık mutlak basınçla emme manifolduna gönderirler. Böylece egzoz gazıyla yok olan enerji tekrar kullanılarak motor performansı arttırılmış olur.

(Kaynak: https://carstechnic.com/motorarizalari/turbo-sarj-nedir)

Turboșarj Çeșitleri Nelerdir?

1. Wastegate Valfsiz (Serbest) Turboşarj: Turboşarj basınç kontrolü olmayan en basit turboşarj ünitesidir. Jenaratörler, iș makineleri ve tırlarda kullanılır.

2. Wastegate Valfli Turboşarj: Maksimum basınçta hava tahliye esasına dayalı olarak çalışırlar. Ağırlıklı olarak binek ve hafif ticari araç gruplarında kullanılır.

3. Egsoz Manifoldu ile Tümleșik Turboşarj: Motorun egzoz manifoldu ve turboşarjın egzoz salyangozunu tek parça üretme esasına dayalıdır. Fazladan bağlantı noktaları ve contalara gerek kalmaksızın aracın motoruna rahatça uygulanabilir.

4. VGT (Variable Geometry Turbocharger) Değișken Geometrili Turboşarj: Değişken geometri özelliği sayesinde turboşarj üzerinde maksimum basınç kontrolü sağlayan en son teknoloji sistemdir. Egzoz emisyonu normlarına en iyi cevap veren turboşarj türüdür. Yeni nesil motorların tamamına yakınında kullanılmaktadır. Elektronik veya pnömatik kontrollüdür.

Turbo Parçaları ve Görevleri Nelerdir?

 Turboşarj sistemler basit yapısı ile dikkat çekerler ve çalışma prensibi olarak rahatlıkla anlaşılabilecek düzeydedirler.

(Kaynak: https://carstechnic.com/motorarizalari/turbo-sarj-nedir-ve-turbo-arizasi-nasil-anlasilir/)

(Kaynak: https://www.ceyrekmuhendis.com/turbosarj/)

Türbin kanatları (Turbine Wheel)

Türbin kanatları turboşarj sisteminin egzoz gazı ile dönmesini sağlayan kısmıdır. Egzoz gazları türbin kanatlarına çarparak turbonun dönmesini sağlar. Egzoz gazının fazlalaşması türbin kanatlarının daha hızlı dönmesini sağlamaktadır. 

Türbin Mili (Turbocharger Shaft)

Türbin mili türbin kanatlarına bağlı olarak üretilmektedir. Yani türbin kanatları ile türbin mili tek bir parça olarak üretilir. Türbinin egzoz gazı yardımıyla dönmesiyle türbin mili de beraberinde dönecektir. Türbin mili turbo yatakları içerisinde hareket etmektedir.

Kompresör Kanatları (Blower veya Compressor Wheel)

Egzoz gazı ile dönen türbin kanatları ve mili, kama yardımıyla bağlanan kompresör kanatlarının da dönmesini sağlar. Dönen kompresör kanatları atmosferden havanın emilmesini sağlamaktadır. Türbin kanatları ile zıt görevde olan kompresör kanatları dönerken atmosferden havanın emilmesini sağlar ve emilen hava motora yollanır. Yüksek güçlü motorlarda turbodan çıkan ve ısınan hava radyatör gibi çalışan intercoolerden (ara soğutucu) geçirilerek soğutulur ve motora o şekilde yollanır.

Turbo Yatakları

Türbin ve kompresör kanatlarını birbirine bağlayan türbin mili çok yüksek hızlarda turbo şarj yatakları sayesinde dönebilmektedir. Turbo yatakları içerisinde dönen türbin mili, yağlamanın yardımıyla aşınma olmadan çok yüksek hızlarda dönebilmektedir.

Labirent Ring

Labirent ringler turboşarj yağlamasının yapılmasında önemli rol oynamaktadır. Labirent ringler türbin ve kompresör taraflarında bulunur ve yataklardaki yağın egzoz tarafına veya hava tarafına geçmesini engeller. Labirent ring yapısı itibari ile turbo dönerken yağın sürekli yatakların tarafında kalmasını sağlar.

(Kaynak: https://carstechnic.com/motorarizalari/turbo-sarj-nedir)

Turbo Gecikmesi (Turbo Lag)

Turboda belli bir basınç oluşturduktan sonra gaz pedalının bırakılması ile emme manifoldundaki gaz kelebeği kapanır. Bu durumda turbodan motora kadar olan düzenekte (turbo boruları/intercooler) yüksek bir basınç oluşur. Bu yüksek basınç yüzünden hızla dönmekte olan turbo pervanesi durur. Tekrar gaz pedalına basıldığında bu ters basıncın motor tarafından emilerek turbo pervanesinin yeniden dönmeye başlaması ve ihtiyaç duyulan basıncı tekrar sağlayabilmesi için geçen zamana “Turbo Lag” ya da “Turbo Gecikmesi” denir. Bu durum aynı zamanda turbin için de zararlı bir durumdur. Turbo gecikmesini önlemek için birçok standart motorda ters basıncı boşaltan düzenekler olmakla birlikte, daha çok yüksek güçlü motorlarda Blow-off adıyla anılan bir parça kullanılmaktadır.

Blow off (Hava Emniyet Tahliyesi)

Blow off, Turbo ile gaz kelebeği arasındaki bir yere konumlandırılır. Emme manifoldunda gaz kelebeğinden sonra alınan bir hortum vasıtasıyla, gaz kelebeği kapandığında motorda oluşan vakumdan faydalanılarak bir valfin açılması sağlanır ve açılan valften turbo üzerinde oluşan ters basınç boşaltılır. Turbo üzerinde oluşan basıncın boşaltılması ile turbo pervanesinin aniden durması önlenmiş olur. Dönmeye devam eden turbo pervanesi tekrar gaz pedalına basıldığında daha kısa sürede basınç oluşturur.

Turbonun yeterli basıncı oluşturabilmesi için belirli bir dönüş devirin üzerine çıkması gerekmektedir. Bu devir motorun egzoz manifoldundan tahliye edilen egzoz gazı basıncı ile doğru orantılıdır. Gücünü egzoz çıkışındaki gazın, turbonun egzoz manifoldu tarafındaki pervaneyi döndürmesinden alan turbo, ona paralel bağlı olan emme manifoldu üzerindeki pervaneyi döndürür. Bu da motora yüksek basınçlı hava sağlar. Motor devri ~2000 rpm’i geçtikten sonra ideal dönüş hızına ulaşan türbin kanatları, dolayısı ile ideal basıncı ancak o zaman sağlamaya başlar.

Motorun rölanti devri olan ~800 rpm ile ~2000 rpm devire ulaşana kadar geçen zamana turbo gecikmesi denilse de bu daha çok doğal yapısal bir çalışma şartıdır. Asıl gecikme ters basıncın turbo pervanesini yavaşlatması hatta tamamen durdurması sonucu oluşmaktadır. Çünkü bu olay motorun devrinin 2000 üzerinde olduğu durumlarda da gerçekleşebilmektedir.