Turboşarjlar vs. Süperşarjlar: Zorlanmış İndüksiyona Giriş

Turboşarjlar her yerdedir. Aslında hemen hemen her otomobil üreticisi turboşarjlı motorlar sunmaktadır. Peki bu küçük performans arttırıcılar nasıl çalışıyor ve neden bu kadar popüler hale geliyorlar?

Müdür

Esasen, hem turboşarjlar hem de süperşarjlar motora daha fazla hava göndererek çalışır. Oksijen, yakıt ve bir ateşleme kaynağı (diğer adıyla "kıvılcım") ile birlikte yanma piramidinin bir ayağıdır. İçin Yanmanın en verimli şekilde gerçekleşmesi için oksijen, yakıt ve gaz arasında dikkatli bir denge olması gerekir. kıvılcım.

Bu dengeyi bulmak uzun zamandır motor tasarımcıları için bir sorun olmuştur. İçten yanmalı motorların geçmişinin çoğunda sorun, yeterli yakıtın sağlanmasında yatıyordu. Süper yüksek basınçlı doğrudan yakıt enjeksiyonunun son zamanlardaki gelişimi sayesinde bu sorun temel olarak çözüldü. Artık sıra motorun nefes almasına yetecek kadar havanın sağlanmasına geldi.

Gerçekten yüksek performanslı bir motorun, her dakika yaklaşık olarak bir çocuğun yatak odasına yetecek kadar havayı emmesi gerekecektir; Cehennem Kedisinden Kaçış. Fizik yasaları normalde buna izin vermez çünkü havayı motora çeken tek kuvvet düşük basınçtır. Motorun silindirleri geri çekildiğinde oluşan basınç; tıpkı pistonun bir şırınga.

Bu kuvvet, modern motorların silindirlerine enjekte edebileceği yakıt miktarını karşılayabilecek kadar güçlü değil. Turboşarjlar ve süperşarjlar, motora daha fazla hava zorlamak için süslü bir terim anlamına gelen, zorunlu indüksiyon adı verilen bir işlemle bu sorunu çözmeye çalışır. Her biri bunu farklı avantajlar ve dezavantajlarla birlikte farklı şekillerde yapar.

Turboşarjlar

Zorla endüksiyonun en yaygın şekli turboşarjlardır. Otomobil üreticileri onları seviyor çünkü en azından teoride hem gücü hem de ekonomiyi iyileştirmek için kullanılabilirler.

Bunu yapabilen herhangi bir şeyin inanılmaz derecede karmaşık olması gerektiği anlaşılıyor, ancak turbolar aslında aldatıcı derecede basittir. Garip bir şekilde suya benzeyen kabuklarının altında, turboşarjlar aslında bir aksla birbirine bağlanan bir çift fandır.

Sıcak motor egzozu ilk fanı döndürür, o da havayı sıkıştırmak için kullanılan ikinci fanı çalıştırır. Bu basınçlı hava daha sonra motora geri gönderilir. Yukarıda tartışıldığı gibi eklenen bu hava, daha fazla yakıtın enjekte edilebileceği ve mevcut yakıt ne olursa olsun daha tam olarak yakılabileceği anlamına gelir.

Performans açısından bakıldığında faydaları açıktır. Turboşarjlar hava hacmini artırarak her yanma döngüsünde daha fazla yakıt kullanılmasına olanak tanıyarak daha fazla güç elde edilmesini sağladı. Temelde bu, küçük bir motorun çok daha büyükmüş gibi davranmasına olanak tanır.

Verimlilik söz konusu olduğunda turboşarjın faydalarını anlamak biraz daha zordur. Başlangıç ​​olarak, turboşarjlar bazı doğal faydalar sunabilir. Turboşarjlar, her yanmanın tamamlanması için yeterli havanın olmasını sağlayarak verimliliğin artırılmasına yardımcı olabilir. Ayrıca çalışma sıcaklığını artırarak motorun termodinamik verimliliğini artırmaya da yardımcı olabilirler. Hepsinden iyisi, turbolar esasen “serbest” enerjiyle (motor egzozu) çalıştırıldığından, onların varlığı verimliliğe hiçbir şekilde zarar vermez.

Otomobil üreticilerinin turboşarjları sevmesinin gerçek nedeninin mühendislikle daha az, insan davranışıyla daha çok ilgisi vardır. Ortalama bir sürücü, zamanın yüzde birinden daha azını tam gaz kullanır. Büyük, doğal emişli bir motorda bu, çok fazla gücün israf edileceği anlamına gelirken, motorun büyüklüğü hâlâ verimliliği düşürüyor.

Bunun aksine, turboşarjlar, yalnızca motor çok çalıştığında yeterli miktarda üretilen motor egzozu tarafından tahrik edilir. Bu, sürücünün gaza fazla sert basmaması durumunda turboşarjın daha fazla hava eklemediği ve motorun daha fazla yakıt eklemediği anlamına gelir. Dolayısıyla bir turboşarj hakkında düşünmenin bir yolu, durumun gerektirdiği kadar büyük veya küçük olabilen bir motor yaratmaktır.

Teorik olarak bu harika bir şey çünkü bir araba aynı anda hem verimli hem de güçlü olma potansiyeline sahip. Gerçek, çoğu zaman olduğu gibi, o kadar pembe değildir. Turboşarjlı motorların ya güç rakamlarını ya da ekonomi rakamlarını vermesi beklenebilir, ancak ikisini aynı anda sağlayamazsınız. Turboşarjlı bir arabada tam gaz sürdüğünüzde yakıt ekonomisi daha büyük motorlu bir arabadan daha iyi olmayacaktır. Yavaş sürün ve turbo kullanılmaz.

Belki de turboşarjları düşünmenin en iyi yolu sürücülere esneklik kazandırmaktır. Ne kadar verimli olmak istediklerini ve ne kadar eğlenmek istediklerini seçebilirler. Ne yazık ki turbolar sihirli değil, dolayısıyla her ikisini de aynı anda sağlayamıyorlar.

Süperşarjlar

Süperşarjlar, turboşarjlarla aynı prensiple çalışabilir ancak biraz daha karmaşıktır.

Süperşarjlar egzoz gazları tarafından tahrik edilmek yerine mekanik olarak tahrik edilir. Tipik olarak süperşarjlar motorun krank miline bir zincir veya kayış aracılığıyla bağlanır. Motorun gücü daha sonra iki tip kompresörden birini çalıştırmak için kullanılır.

Çoğu süper şarj cihazı “Roots” tipi üfleyicinin bazı varyasyonlarını kullanır. Bu süperşarjörler havayı sıkıştırmak için ikiz, üst üste binen rotorlar kullanır. Roots tasarımı nispeten basittir ve çok çeşitli spesifikasyonlara göre yapılabilir. Gelişmiş Eton yapımı süperşarjörler, mevcut Cadillac CTS-V ve Audi S4 gibi çok çeşitli araçlarda bulunabilir.

Daha az yaygın olan tasarım “Lysholm” pervanesidir. Bu tasarım, havayı üst üste gelen iki Arşimet vidası arasına zorlayarak onu çok yüksek basınçlara sıkıştırır. Çark süper şarjörleri verimlidir ve çok çeşitli motor devrinde güç sağlar, ancak bunların yapımı pahalıdır. Çift vidaların mükemmel bir şekilde birbirine geçmesi gerekir ve bu da inanılmaz derecede hassas üretim toleransları gerektirir. Bu nedenle Lysholm süperşarjörleri genellikle Mercedes AMG arabaları veya Dodge Hellcats gibi çok yüksek performanslı uygulamalarda bulunur.

Her iki durumda da süperşarjlar, egzozla tahrik edilen turbolarla karşılaştırıldığında birçok önemli avantaj sağlar. Süperşarjlarda doğrudan tahrik mili tarafından tahrik edildikleri için gecikme yaşanmaz. Bu, özellikle büyük hacimli, düşük devirli motorlarda önemlidir, bu nedenle yüksek performanslı Amerikan V8'ler genellikle turboşarjlı yerine süperşarjlıdır.

Süperşarjlar ayrıca daha geniş bir motor devri aralığında tork sağlar ve bu da onları performans açısından çekici kılar.

Ne yazık ki dezavantajları da var. Süperşarjlar, motorla doğrudan bağlantıları nedeniyle, mekanik olarak turboşarjlardan daha karmaşık olma eğilimindedir. Basitçe söylemek gerekirse, süperşarjlar güç yaratmak için gücü kullanır. Ayrıca büyük ve ağırdırlar ve genellikle doğrudan motorun üstüne monte edilmeleri gerekir; ikincisi, alanın kısıtlı olduğu modern otomobil üreticileri için ciddi bir sorundur.

Turboşarjlardan farklı olarak, süperşarjlar motor verimliliğini azaltır, çünkü bir süperşarjör dönmek için sürekli olarak motor gücünün bir kısmını kullanır. Çok fazla güce ihtiyaç duyulmadığında bu enerji esasen boşa harcanır. Bu nedenle süper şarj cihazları performans uygulamaları dışında nadiren bulunur.

Çözüm

Önümüzdeki birkaç yıl içinde araba satın alan herkes muhtemelen turboşarjlı bir model alıp almama seçimiyle karşı karşıya kalacak. Basit bir cevap yok. Özellikle performans açısından pek çok avantaj sunmalarına rağmen verimlilik vaatlerini her zaman yerine getiremeyeceklerini belirtmekte fayda var.

Turboşarjlar sihirli bir çözüm olmayabilir ancak mükemmel bir uzlaşma olabilir. Normal sürüş sırasında mpg'yi koruyabilmenin yanı sıra ihtiyaç duyulduğunda veya sadece istendiğinde ek güç sunarlar. Öte yandan süper şarj cihazlarının tamamı 7/24 performansla ilgilidir.

Büyük deplasmanlı V8 gücünü deneyimlemek isteyen alıcılar için süper şarj cihazı mükemmel bir seçenektir. Bir an için bu yılın en heyecan verici arabalarından bazılarının büyük fanlar takılı olarak geldiğini düşünün: yeni Cadillac CTS-V, Korvet Z06ve güçlü Cehennem Kedilerinden Kaçın.

Sonuçta, bir turboşarj, bir süperşarj veya bunların hiçbirini alma kararı, alıcının arabasına ve sürüş tarzına bağlı olmayacaktır. Ne olursa olsun, zorunlu indüksiyonun neredeyse her türden sürücüye sunabileceği çok şey var.

Editörlerin Önerileri

• Tesla Hedef Şarj Cihazları vs. Süperşarjlar: Fark nedir?