MAHLE Original turboşarjlar ve bileşenleri ile ilgili tüm konularda kapsamlı bilgi.

Turboşarjın yapısı ve işlevi

Turboşarjlarımızdan yüksek performans beklenir

300.000 devir/dakikanın çok üzerinde türbin devir sayıları, 1.000 °C'nin üzerinde egzoz gazı sıcaklıkları.

Malzemenin birçok etkene dayanması ve bu sırada yüksek randıman elde edilmesi gerekir. Bunu geniş bir işletim kartografisi aralığında sağlayabilmek için, geliştirme uzmanlığının ve üretim teknolojisi hassasiyetinin en üst seviyede olması gerekir. Bu amaçla MAHLE, geliştirme ve üretimi entegre eden yeni bir süreç oluşturmuştur.

En modern simülasyonlardan, zorlu testlerden ve bilgisayar kontrollü üretimden sonra, araç servisleri birinci sınıf turboşarjlara sahip olmaktadır. Bu turboşarjlar, yüksek döküm kaliteleri ve hassas balansları ile öne çıkmaktadır. Tıpkı MAHLE'den beklenildiği gibi.

Malzemeler: İnsan, motor ve çevre güvenliği için - yalnızca en iyisi

Turboşarjın gövde parçaları, kanıtlanmış alüminyum veya çelikten dökülmüş olup, türbinler yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerden yapılmıştır.

Bu bileşenler, özenle tasarlanmış bir konstrüksiyonla birlikte çok iyi özellikleri garanti etmektedir. Ancak elbette tüm bunlar daha da iyileştirilebilir: Ürün ve proses mühendislerinden oluşan bir ekip, sürekli olarak üretim, montaj ve test süreçlerinin geliştirilmesi üzerinde çalışmaktadır. Örneğin yüksek hızlı kesme, birleştirme teknolojisi, balans teknolojisi ya da sıvı ve katı malzemelerle kaplama alanında.

Yerinde balans, çeşitli işletim koşullarını simüle etmekte ve dinamik balans hatalarını ortaya çıkarmaktadır.

Mil ve türbin çarkı, farklı malzemelerden yapılmıştır: MAHLE mühendisleri, elektron ışın kaynağı sayesinde son derece hassas ve güvenli bir birleştirme sağlamışlardır.

Göreve hazır: MAHLE Original turboşarjlar

İçten yanmalı bir motorun performansı, büyük ölçüde yanma işlemi için aktarılan hava miktarına bağlıdır. Bu hava miktarını arttırmak için turboşarj kullanılmaktadır:

Turboşarj, emiş havasını sıkıştırmak ve motora daha verimli yanma işlemini mümkün kılmak için daha büyük bir hava kütlesini - ve bunun sonucunda daha fazla oksijen – aktarmak üzere egzoz gazı enerjisinden yararlanır.

Egzoz gazı turbo beslemesi, mekanik şarjda olduğu gibi, örneğin bir kompresör aracılığıyla motordan mekanik bir tahrik gücü desteği talep etmeden, maksimum tork ve maksimum performansın (sabit çalışma hacminde) veya başka bir deyişle ortalama basıncın artırılmasına imkan vermektedir. Bu basınç artışından, orijinal moturun neredeyse aynı boyutlarına sahip daha güçlü bir motor kullanmak için yararlanılabilir. Veya performanstan ödün vermeden, yakıt tüketimi ve CO2 emisyonlarının düşürüldüğü downsizing konseptlerini gerçekleştirmek için – trend oraya doğru gidiyor – bundan yararlanılabilir.

Egzoz gazı turbo beslemesinin geliştirilmesi: Mühendisler turboya önem veriyorlar.

Gelecek nesil egzoz gazı turboşarjları, randımanın, gaz tepkiselliğinin ve akustik davranışın artırılmasına yönelik potansiyeli kullanıyorlar. Bu sayede, yakıt tüketimi ve buna bağlı olarak CO2 emisyonları bir kez daha azaltılacak. Turbo besleme teknolojisinin geliştirilmesi sayesinde, turbo motorların oranı sürekli olarak artmaktadır. Bu nedenle içten yanmalı motorlar, gelecek on yıllık dönemde alternatif tahrikler karşısındaki hakim konumlarını koruyacaklar.

Bileşenlerin yapısı ve işlevi

Şarj basıncı regülatörü

Egzoz gazı turboşarjları, düşük motor devir sayılarında ve küçük egzoz gazı kütle akımlarında bile oldukça yüksek motor torkları (Low End Torque) sağlamaktadır.

Egzoz gazı turboşarjının daha yüksek motor devir sayılarında motoru aşırı beslememesi için, şarj basıncı kontrol edilir.

Egzoz gazı turboşarjları, "overboost" olanağı da sunmaktadır. Bu kavramdan, şarj basıncının, örneğin ivmelenme sırasında kısa süreli olarak yükseltilmesi anlaşılır.

Wastegate, yüksek motor devir sayılarında, egzoz gazının bir kısmını türbini baypas ederek sevk eder. Bu sayede türbinin içerisinden geçen egzoz gazı akışı azalır ve egzoz gazı karşı basıncı düşer. Düşük motor devir sayılarında Wastegate kapanır ve egzoz gazı akışının tamamı türbini ve dolayısıyla kompresörü tahrik eder.

Ürün yelpazesi, 560 kW'lık bir güce kadar tüm dizel ve benzinli motorlar için Wastegate şarj basıncı regülatörlerini içermektedir. Wastegate şarj basıncı regülatörü, iyi bir işlevsellikle birlikte uzun ömürlü olmasıyla öne çıkmaktadır.

Değişken türbin geometrisinin mekanizması, ayarlanabilir sevk kanalları sayesinde şarj basıncını motor devir sayısından bağımsız olarak ayarlar. Düşük devir sayılarında yüksek bir şarj basıncı sağlamak için, sevk kanalları dar bir giriş kesitine ayarlanır. Bu, egzoz gazı akışının yüksek bir hıza ulaşmasına yol açar. Egzoz gazının artan kinetik enerjisi türbine aktarılır ve devir sayısını yükseltir.

Yüksek motor devir sayılarında sevk kanalları büyük bir giriş kesitini serbest bırakırlar ve egzoz gazı akışı türbin kanatlarının iç kısmına daha düşük bir hızla etki eder.

Egzoz gazı türbini

Türbin çarkı, türbin gövdesi, Wastegate ve VTG ile birlikte egzoz gazı türbinini oluşturur.

Sıcak egzoz gazı, türbinin ön tarafında birikir ve türbin içerisinde kinetik enerjiye dönüştürülür; bu sırada türbin dakikada 300.000 devire kadar ivmelenir. Egzoz gazı, radyal yönde türbin çarkına doğru akar ve eksenel yönde dışarı çıkar. Türbin geometrisi (türbin çarkı ve türbin gövdesi) Wastegate veya VTG ile optimum şekilde ve bireysel olarak motor gerekliliklerine uyarlanır. Bunun için hem ticari, hem de kendi geliştirmiş olduğumuz yazılım araçları mevcuttur; bu araçlar yardımıyla özelleştirilmiş bir ayarlamanın kısa süre içerisinde yapılması mümkün olmaktadır.

Türbin gövdesi

Her türlü uygulama durumu için en uygun türbin gövdesi:

  • Standart tek akışlı türbin gövdesi (Mono Flow)
  • Çift akışlı türbin gövdesi (Twin Flow)
  • Entegre egzoz gazı manifoldlu türbin gövdesi

Benzinli motorların en yüksek sıcaklık gereklilikleri için (>1.000 °C) yüksek mukavemetli, ısıya dayanıklı malzemeler sunulmaktadır.

Çift akışlı türbin gövdesi (Twin Flow)

Şarj döngüsü sırasında egzoz gazı akışlarının karşılıklı etkileşimini önlemek için, egzoz gazı, iki ayrı egzoz gazı kanalı içerisinde silindirlerden türbin gövdesine kadar ayrı olarak sevk edilir. Egzoz gazının entalpi azalmasını önlemek için, türbin, egzoz supaplarına yakın yerleştirilebilir. Buradan iyi bir türbin randımanı ve dolayısıyla motorun iyi bir gaz tepkiselliği elde edilir.

Kompresör

Kompresör; kompresör çarkı, difüzör ve kompresör gövdesinden oluşur.

Tıpkı egzoz gazı türbininde olduğu gibi, kompresör optimum şekilde ve spesifik olarak motora uyarlanır. Radyal kompresör türbin çarkı, türbin tarafından sağlanan kinetik enerjinin büyük bir kısmını hava akımına aktarır.

Bu durum, kompresör gövdesinde bulunan bir difüzör içerisindeki basıncın istenilen seviyeye yükselmesine neden olur. Özel alüminyum alaşımlarından yapılma, yüksek mukavemetli ve deforme olmayan, frezelenmiş kompresör çarkları kullanılmaktadır. Böylece, yüksek ivmelenmeler sağlanmakta ve Low End Torque iyileştirilmektedir. Düzgün çark geometrisi sayesinde, titreşim gürültüleri büyük ölçüde düşürülür. Aşınma koşullarının yükselmesi durumunda, kompresör çarkı buna uygun şekilde kaplanabilir. Bu, örneğin düşük basınçlı egzoz gazı devridaimi kullanıldığında gerekli olabilir.

Kompresör gövdesi

Kompresör gövdesi, aerodinamik faktörlere göre tutarlı bir şekilde optimize edilmiştir. Kullanılabilir çalışma aralığının genişletilmesi için, opsiyonel önlemler sunulmaktadır. Bunun için kompresörün karakteristik eğrilerini kararlı hale getiren devridaim sistemleri geliştirilmiştir.