Turbo dizel

Turbo dizel, basitçe turboşarj ile donatılmış bir sıkıştırma ateşlemeli motor anlamına gelir. Diğer motor türlerinde olduğu gibi, bir dizel motora turboşarj uygulamak, motorun güç ve tork çıkışını büyük ölçüde artırabilir.

Bir otobüsün otomatik şanzımanla donatılmış sıralı 6 silindirli DAF DT615V turbo dizel motoru. Turboşarj ve türbin egzoz çıkışı sol üst tarafta görülebilmektedir.

Dizel motorlarda turboşarj uygulaması ilk defa 1920'lerde düşük devirli büyük sabit ve marin motorlarda başladı. Daha sonra 1950'lerin ortalarından itibaren kamyon ve otobüslerde, ardından 1970'lerin sonlarından itibaren binek otomobillerde turbo dizel motorlar kullanılmaya başlanmıştır. Turbo dizel motorların sıkıştırma oranları 1990'llı yıllardan beri azalma eğilimindedir.

Prensip
Çağdaş turbo dizel motor örneği (2007 Mazda 3). Modern dizel motorları elektronik kontrollü turboşarj ve ara soğutucu, ortalama 2250 bar basınç üreten common rail enjeksiyon pompası, elektronik kontrollü çok hassas enjektörler ve bunlara ek olarak, egzoz emisyon kontrolü için en az üç yollu katalitik konvertör, egzoz gazı geriçevrim sistemi, dizel partikül filtresi ve seçici katalitik indirgeme sistemleriyle donatılmaktadır.

Dizel motorlar, aşağıdaki iki faktörden dolayı turboşarj uygulaması için çok uygundur:

  • Turboşarjın motora aşırı hava sağlaması nedeniyle fakir karışım oluşturması dizel motorlar için bir sorun değildir. Bunun nedeni tork kontrolünün, hava-yakıt karışımının miktarından ziyade yanma odasına püskürtülen yakıt kütlesine bağlı olmasıdır.[1]
  • Turboşarj nedeniyle silindirdeki ilave hava miktarı, bir benzinli motorda ön ateşleme ve yüksek egzoz gazı sıcaklıklarına neden olabilecek sıkıştırma oranını etkili bir şekilde arttırır. Bununla birlikte dizel motorlarında yakıt, sıkıştırma stroku sırasında yanma odasında bulunmaz, çünkü pratik dizel çevriminde yakıt püskürtmesi, piston üst ölü merkeze ulaşmadan kısa bir süre önce iş evresine kadar gerçekleşir. Böylece sıkıştırma evresi tamamlanmadan bir ön ateşleme meydana gelmez[2].

Turboşarjlı benzinli motorlardaki gibi, turbo dizel motorlarda da emme havasını soğutarak yoğunluğunu arttırmak için ara soğutucu kullanılabilir[3].

Tarih

Basitçe aynı mile yataklanan bir türbin ve kompresörden oluşan turboşarj, 20. yüzyılın başlarında motor üretim şirketi Gebrüder Sulzer'de dizel motorlarının geliştirilmesinden sorumlu İsviçreli bir mühendis olan Alfred Büchi tarafından icat edildi. Turboşarjın başlangıçta dizel motorlarında kullanılması önerilmiştir, çünkü Büchi'nin 1905 tarihli patentinde turboşarjın dizel motorunun atmosferik verimini iyileştirdiği kaydedilmiştir[4][5][6]. Ancak, ilk defa 1925 yılında, Alman "Preußen" ve "Hansestadt Danzig" adlı yolcu gemilerinde 2.500 metrik beygir gücü (1.839 kW) üreten 10 silindirli turbo dizel motorlar kullanılmıştır[7][8].

1920'lerin sonuna gelindiğinde, Sulzer, MAN, Daimler-Benz ve Paxman gibi birçok motor üreticisi marin ve stasiyoner kullanımlar için düşük, sabit devirli ve büyük turbo dizel motorları üretiyordu[9][10]. Teknolojideki müteakip gelişmeler, turboşarjların daha yüksek ve değişken devirlerde çalışan daha küçük motorlarda kullanılmasını mümkün kıldı, bu sayede lokomotiflerde turbo dizel motorlar 1940'ların sonunda ortaya çıkmaya başladı[11][12].

Turbo dizel motorların kara taşıtlarında kullanımı ağır kamyonlarla 1950'lerin başında başladı. MAN MK26 prototipi 1951'de tanıtıldı[13], onu 1954'te MAN 750TL1 seri üretim turbo dizel motorlu model izledi[14]. Turboşarj kullanılan ilk Volvo kamyonu olan Volvo Titan da 1954 yılında satışa sunuldu[15]. 1960'ların sonlarına doğru taşımacılıktaki payın karayolu taşıtları lehine büyümesiyle, giderek daha güçlü kamyon motorlarına olan talep, turbo dizel motorlarının Cummins, Detroit Diesel, Scania ve Caterpillar Inc. gibi şirketler tarafından da üretilmesinin yolunu açtı.

1952'de Cummins Diesel Special, Indianapolis 500'te yarışan ve başlangıç pozisyonuna hak kazanan ilk turboşarjlı otomobil oldu[16]. Aracın 6,6 litre (403 cu in) hacmindeki sıralı altı silindirli turbo dizel motoru 283 kilowatt (385 PS) güç üretiyordu[17][18].

Binek otomobillerde kullanım için daha küçük turbo dizel motorlara yönelik araştırmalar 1960 ve 1970'lerde birçok şirket tarafından gerçekleştirildi. Rover 1963'te 2.5 litrelik dört silindirli turbo dizel motor prototipi üretti. Mercedes-Benz, 1976 yılında Mercedes-Benz C111-IID deney aracında beş silindirli ara soğutmalı turbo dizel motor kullandı[19].

  • Turbo dizel motor uygulanmış belli başlı otomobiller
  • Satışa sunulan ilk turbo dizel seri üretim otomobil Mercedes-Benz 300SD (W116), ABD pazarına özel bir modeldi.
  • Peugeot 604 D-Turbo, Avrupa pazarında satışa sunulan ilk turbo dizel motorlu otomobildir.
  • Fiat Croma (154), doğrudan püskürtmeli turbo dizel motora sahip ilk otomobildir.
  • Alfa Romeo 156, common rail püskürtmeli turbo dizel motor seçeneğine sahip ilk otomobildir.

İlk turbo-dizel seri üretim otomobili 1978'in ortasından itibaren Amerika Birleşik Devletleri'nde satılan ve OM617 beş silindirli motorla çalışan Mercedes-Benz 300SD (W116) sedan oldu[20]. Bir yıl sonra Peugeot 604 D Turbo, Avrupa'da satılan ilk turbo dizel motorlu binek otomobil oldu. Daha hassas enjeksiyon sistemlerine sahip turbo dizel motorlu otomobiller 1980'lerin sonunda ve 1990'ların başında Avrupa'da yaygın olarak üretilmeye ve satılmaya başlandı ve günümüze kadar devam etti[21][22].

1990'lardan bu yana, turbo dizel motorların sıkıştırma oranı azalma eğilimindedir (örneğin, 1986'da Toyota L tipi sıralı 4 silindirli dizel motorlarının sıkıştırma oranı 22,3:1 iken, 2005'te Toyota KD tipi motorlarda 17,4:1'e kadar düşürülmüştür). Buna sıkıştırma oranını düşürmenin daha düşük yanma sonu sıcaklığıyla NOx gibi zararlı gazların salınımını azaltması neden olmaktadır. Dolaylı püskürtmeli motorlarda 18.5:1 veya daha fazla sıkıştırma oranları elde edilmekteydi. 1990'ların sonunda çok yüksek basınçlı ortak hazneli püskürtme sistemine sahip dizel motorlarının kullanılmasını takiben sıkıştırma oranları 16.5:1 - 18.5:1 arası değerlere düştü. 2016 yılından itibaren Euro 6 egzoz emisyon normlarına uyumlu bazı dizel motorların sıkıştırma oranı 14:1'e kadar düşmüş durumdadır[23](syf. 182-183).

Özellikleri

Turboşarj, bir dizel motorun güç çıkışını büyük ölçüde artırabilir ve alınabilecek en yüksek gücü eşdeğer bir benzinli motorun seviyesine getirebilir[24].

Dizel motorlu otomobiller 2014 yılına gelindiğinde Avrupa'daki yeni otomobil parkının %50'sini oluşturuyordu[25][26], 2019 üçüncü çeyreğinde Türkiye'deki dizel motorlu araç parkının büyüklüğü %37,66'lık oranla diğer motor seçeneklerinin önüne geçmişken,[27] bu taşıtların tamamına yakınında turbo dizel motorlar kullanılmaktaydı.

Ayrıca bakınız

Kaynakça
  1. Stefan Pischinger; Ulrich Seiffert (2016). Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 8 (Almanca). s. 348. ISBN 978-3-658-09528-4.
  2. Konrad Reif (2017). Grundlagen Fahrzeug- und Motorentechnik (Almanca). s. 16. ISBN 978-3-658-12635-3.
  3. Helmut Tschöke; Klaus Mollenhauer; Rudolf Maier (2018). Handbuch Dieselmotoren. 8 (Almanca). s. 702. ISBN 978-3-658-07696-2.
  4. Porsche Turbo: The Full History. MotorBooks International. 11 Temmuz 2004.
  5. Compressor Performance: Aerodynamics for the User. 29 Mart 2001.
  6. "Diesel and gas turbine progress". Diesel Engines, inc. 26. 1960.
  7. "The turbocharger turns 100 years old this week". www.newatlas.com (İngilizce). 18 Kasım 2005. 20 Temmuz 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  8. Doug Woodyard (ed.): Pounder's Marine Diesel Engines and Gas Turbines, 9th edition, Butterworth-Heinemann, 2009, 9780080943619, p. 192
  9. Shipbuilding & Marine Engineering International. Whitehall Press. 56. 1933. Eksik ya da boş |başlık= (yardım)
  10. Clarke (1994). "How It Works". The New illustrated science and invention encyclopedia. 6.
  11. Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives, P. Ransome-Wallis, Courier Dover Publications, 9 Mar 2001
  12. The Model Railroader's Guide to Diesel Locomotives. Kalmbach Publishing. 1 Aralık 2009.
  13. "150 Years Rudolf Diesel - MAN History". www.mantruckandbus.com. 2 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ağustos 2020.
  14. Trucks. 1 Ağustos 1999.
  15. "1950s - Volvo Trucks". www.volvotrucks.com (İngilizce). 27 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  16. "High Tech is Getting the Cummins Diesel Special Back to Indianapolis". www.cummins.com (İngilizce). 19 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  17. "Kevin Triplett's Racing History". www.triplettracehistory.blogspot.com (İngilizce). 1 Ağustos 2008. 29 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  18. "Cummins at the Indy 500 - Diesel Alley". www.trucktrend.com. 28 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  19. "Mercedes-Benz C 111". www.mercedes-benz.com (İngilizce). 29 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Eylül 2019.
  20. Popular Science (January 1979). Eksik ya da boş |başlık= (yardım)
  21. "Mercedes-Benz unveils a new kind of performance automobile: the turbodiesel 300 SD Sedan". The Rotarian. August 1978.
  22. Sport Compact Turbos & Blowers. CarTech Inc. 13 Mayıs 2005.
  23. Günter P. Merker; Rüdiger Teichmann (2014). Grundlagen Verbrennungsmotoren Funktionsweise, Simulation, Messtechnik. 7 (Almanca). Springer. ISBN 978-3-658-03195-4.
  24. McCosh. "Power for the Future". Popular Science (October 1993).
  25. "Second coming - Diesel in America". www.economist.com. 26 Ekim 2006. 1 Aralık 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Eylül 2019.
  26. "Exxon's contrarian bet on diesel". International New York Times (40,847). 11 Temmuz 2014. s. 15.
  27. "Trafiğe kayıtlı otomobillerde liderlik ilk kez dizel araçlarda". TRT Haber. Anadolu Ajansı. 8 Kasım 2019. 9 Kasım 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ağustos 2020.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.