Motorlarda turbo ve kompresör (değişken geometrili, basınç dalgalı, rezonans tipi, spiral veya g-şarjı) uygulamaları

İçten yanmalı bir motorun performansı hava girişiyle orantılıdır, kaldı ki hava girişi de havanın sıkıştırılması ile bağlantılıdır. Yani emilen havayı (=yük­leme havası) bir ön sıkıştırma işleminden geçirerek oldukça basit biçimde daha fazla per­formans elde edilebilir. Burada fayda sağlanan unsur emilen havanın dinamiğidir.

İçten yanmalı motorların şarj sis­temleri, yanma işlemi için gerekli hava miktarını sabit silindir hacmin­de ve devir sayısında yükseltir; so­nuç olarak performansta artış görü­lür. Bunun, mekanik şarj, egzoz gazı turbo şarjı ve basınç dalgalı şarj gi­bi tipleri bulunur. Mekanik şarjda tahrik, motordaki krank mili tarafın­dan gerçekleştirilir. Mekanik şarja dahil olanlar santrifüjlü fan, Roots şarj cihazı, kanatlı şarj cihazı, G-şarj cihazı (spiral şekilli) ve döner pis­tonlu şarj üniteleridir

Egzoz gazı turbo şarjı, egzoz gazın­da bulunan enerjiyi tahrik için kulla­nır. Bu, iki türbinden oluşur. Türbin çarkı egzoz akış yönünde bulunur ve bir mil ile bağlantılı sıkıştırma çarkını tahrik eder. Böylece hava yaklaşık 1,5 bar’lık bir basınçla sıkıştırılır. Sıkış­tırma sonucu ısınan hava şarj hava­sı soğutucusu tarafından soğutulur ve ardından yanma odasına iletilir. Soğuk havanın hacmi sıcak havaya oranla daha azdır. Bu yolla yanma işlemi için yanma odasına daha faz­la oksijen girer. Bunun daha geliş­miş şekli, değişken geometrili egzoz gazı turbo şarj cihazıdır. Eg­zoz gazı akışı, ayarlanabilir itici ka­natlarla türbin çarkına iletilir. Böy­lece, toplam devir sayısı aralığı üzerinden en uygun seviyede bir şarj basıncı elde edilir. Kaldı ki, en düşük devir sayısı aralığında yüksek bir motor performansı kullanıma hazırdır.

Egzoz gazı turbo şarjın­da, şarj cihazının tahriki için gerekli egzoz gazın­dan elde edilir. Söz ko­nusu egzoz gazı enerjisi bir türbin vasıtasıyla me­kanik enerjiye dönüştü­rülür. Ortak bir milin di­ğer yanımda, taze hava emiş tarafı için önceden sıkıştıran bir akış sıkıştırı­cı yer alır.

Mekanik şarj cihazlarında olduğu gibi basınç dalgalı (comprex) şarj sistemi de motor tarafından tahrik edilir. Tahrik edilen kepçeli çarkta basınç dalgaları yardımıyla egzoz gazı ve taze hava arasında enerji alışverişi meydana gelir. Söz konusu enerji alışverişi (taze havanın sıkıştırılması) kepçeli çarkta ses hızıyla meydana gelir. Basınç dalgalı şarj cihazında, basınç dalgaları vasıtasıyla egzoz gazı ve taze hava arasında bir enerji alışverişi meydana gelir. Söz konusu alışveriş, ses hızına yakın bir hızda rotorun (motor tarafından oluklu kayışla tahrik edilir) hücrelerinde gerçekleştirilir.

Son derece basit bir şarj yöntemi de anahtarlamalı emme manifoldlarının kullanılmasıdır. Rezonans şarjı, pistonlar tarafından emilen havanın dinamiğini kullanır. Bu, hava sütununun emme manifoldunda ileri-geri hareketle salınmasına yol açar. Emme yollarında ve emme hacimlerinde gerçekleştirilen bir değişiklikle her motor devrinde mümkün olduğunca yüksek bir hava akış hızı ve dolayısıyla iyi bir silindir dolumu elde edilir. Anahtarlama işlemi için kanatçıklar bulunur; bunlar devir sayısına bağlı olarak çeşitli sistem alanlarını ayırır veya birleştirirler. Yüksek oranda silindir dolumu ve böylece düşük devirlerde yüksek tork ve yüksek devirlerde yüksek performans. Bu, yakıtın en yararlı biçimde kullanılmasını sağlar. Rezonans şarj işleminde silindirler aynı ateşleme aralıkları ile kısa borular vasıtasıyla rezonans kaplarına bağlanır.

Spiral veya G-şarjı (G-charger), mu­hafazanın sabit parçası olan bir dış spiralden ve bir taşıyıcı plaka üzerinde dönen iç spiralden oluşur. Meydana gelen dönme hareketi yoluyla, ilkin ge­nişleyen ardından küçü­len boşluklar oluşur. Böylece hava emilir ve sıkıştırılır.

Kaynak: Volkswagen tarafından yayımlanan “Otomobil Teknolojisinin Temelleri“(2. Baskı, Nisan 2000) kitabından derlenmiştir.