Uzun süredir bu blogda ve arkadaşlarımla yaptığım bazı sohbetlerde şunu söylüyorum: turbo ya da kompresör hakkında konuşulduğunda, aracına hangi sistemin takılı olduğunu bilmenin yanı sıra her sistemin özel yönlerini de bilen çok az kişi var. Bu bilgi, bu parçalara nasıl davranılması ve bakımlarının nasıl yapılması gerektiğini bilmemize yardımcı olur; böylece arızalar ve pahalı onarımlar karşısında sonradan pişman olmayız.

Bu ikinci yazı, geçen hafta arkadaşım Fernando’nun başlattığı teknik makaleler kategorisiyle ilgili. Özellikle kişisel olarak son derece ilginç bulduğum ve Turbo ile Kompresör arasındaki farkın net biçimde ortaya konmasını istediğim bir konuyu ele almak istiyorum. Bu sistem, “okyanusun öte yakasında” Supercharged, yani süper şarj olarak da bilinir.

Devam etmeden önce, her iki sistemin tarihine bakmamızı isterim, çünkü sanıldığı kadar yeni değiller. Bir motoru süper şarj etme fikri 1896’ya dayanır. O dönemde Daimler kardeşler, oldukça ilkel bir kompresör gibi görünen bir sistemi patentlediler. 1904’e kadar ise gerçek anlamda ilk turbo patenti Renault tarafından alındı.

Gördüğünüz gibi hem kompresör hem de turbo fikri, sandığımızdan çok daha eskiye dayanıyor. Nitekim 1905’te Büchi adında bir mühendis, Renault’in fikirlerinden yola çıkarak kendi turbo fikrini ortaya koydu. 1919’a gelindiğinde ise mekanizma o kadar geliştirilmişti ki, neredeyse günümüzdekilerden farksızdı.

Kompresör ve özellikleri

Tekniğe girersek kompresörlerden başlayacağız. Bu sistem, hacimsel pompalara çok benzer; dönen bir eleman kompresörün girişinde hacim artışı yaratır, bu da dışarıdan hava çeken bir basınç düşüşü oluşturur. Emilen hava kompresörün çıkışına doğru ilerledikçe hacmi azalır ve basınçlı hava dışarı verilir.

Turbo nasıl çalışır?

Diğer yandan turbo sistemi var. Bu sistem bir türbinin kanatlarının hareketiyle çalışır. Bu hareket, egzoz gazlarının türbini döndürmesiyle sağlanır. Bu hareket, motorun emme kısmına basınçlı hava veren bir kompresör benzeri parçaya iletilir. Bu nedenle turbo, bir kompresör gibi sabit bir basınç sağlamaz; basınç, egzoz gazlarının türbini ne kadar güçlü döndürdüğüne bağlıdır.

Gördüğünüz gibi açıklamada turbo ile kompresör arasındaki ilk farkı zaten görüyoruz: kompresör sabit bir basınç sağlarken, turboda basınç, egzoz gazları güçlendikçe değişir. Kısacası devir arttıkça egzoz basıncı da artar ve turbo çok daha yüksek performans sunar.

Kompresörün basıncının sabit olması, kullanımında bazı sakıncalara yol açar. Örneğin atmosferik bir motorun ve kompresör takılmış bir motorun güç eğrilerini yan yana koyarsanız, şekil aynıdır, yalnızca kompresörlü olanın eğrisi daha yüksek değerlere sahip olur.

Bunun anlamı nedir? Temelde, motor iyi çalışmıyorsa, örneğin düşük devirlerde esnekliği yoksa ya da güç eğrisinde bir çukur varsa, kompresör takmakla bu sorunları gidermeyiz; sadece bloğun kusurlarını taşımaya devam ederiz. Yani çukuru gizleyemeyiz ve bu çok rahatsız edici bir arızadır. Turbonun Avrupa’da yaygın biçimde benimsenmesinin ana nedenlerinden biri de budur.

Diğer yandan kompresörün turboya karşı temel ve belki de en ağır dezavantajı şudur: kompresör, doğrudan aracın krank miline bağlı bir kayışla çalışır. Bu da uzun vadede motorun taşıması gereken fazladan bir ağırlık demektir. Ayrıca bazı kompresörler çalışma prensipleri gereği havayı ısıtır, bu da performansı kötüleştirir.

Bu son nokta aslında büyük bir sorun olmamalı, çünkü iki sistem de bu konuda aynı eksikliğe sahiptir. Bu yüzden emme kanalına girmeden önce havayı mümkün olduğunca soğutan bir intercooler kullanılır. Böylece havanın hacmi azalır ve motora daha fazla oksijen girer. Bir de şunu hatırlatayım: 20 derecedeki bir litre havada, 60 derecedeki bir litre havaya göre daha fazla oksijen bulunur.

Turboya geçersek, daha önce de söylediğimiz gibi, egzoz gazlarının geliş basıncına bağlı bir sistemle karşılaşırız; yani basınç ne kadar yüksekse performans o kadar iyidir. Bu da sonuçta çok daha sivri bir güç eğrisi anlamına gelir. Orta ve yüksek devirlerde olağanüstü bir devir aralığı sunar; dolayısıyla motorun bu aralıkta bir çukuru varsa, turbonun ek gücü bu çukuru ciddi biçimde azaltır, hatta tamamen yok edebilir.

Çalışma prensibinden kaynaklanan dezavantajlardan biri de gecikme (lag veya tepki gecikmesi) sorunudur. Bu, egzoz gazlarının türbini döndürmeye başladığı andan, bu hareketin gerçekten etkili olmaya başladığı ana kadar geçen süreden kaynaklanır. Bu süre bugün birkaç
onda birlik bir zaman olabilirken, ilk dönemlerde bir saniye ya da bir saniyeden fazla olabiliyordu.

Yanlış anlaşılan gecikme: LAG

Günümüzde lag veya gecikme sorununu çözmenin birkaç yolu var. En ekonomik olanı, daha hafif ve daha küçük türbinler kullanmak ya da büyük bir türbin yerine iki küçük türbin takmak. Nitekim bu, Twin-Turbo sistemlerinde yapılır.

Bugün modern araçlarda sıkça duyduğunuz çözüm ise değişken geometrili turboları benimsemek oldu. Bu şu demek: düşük basınçta türbin kanatları hava akışına tamamen dik konumlanır ve böylece türbinin çok daha önce ve çok daha güçlü biçimde harekete geçmesi sağlanır.

Son olarak, turbo, twin-turbo veya değişken geometrili turbo içeren sistemlerde aşırı basınç sorunu vardır. Bu nedenle küçük bir boşaltma valfi eklenir. Çalışma prensibi oldukça basittir: turbo gerekenden daha yüksek bir basınç ürettiğinde valf açılır ve gereksiz basıncı dışarı verir. Aksi takdirde bu fazla basınç, uç durumlarda motora zarar verebilir.

Kompresör mü, turbo mu; birbirini tamamlayan iki rakip

Gördüğünüz gibi bunlar tamamen farklı ama birbirini tamamlayan iki sistem. Volkswagen‘nin, sonunda piyasadan çekmek zorunda kaldığı motorlarda yaptığı gibi, kompresör motora düşük devirlerde yüksek bir güç kazandırırken, orta veya yüksek devirde turbo çok daha fazla performans sunar.

Bir bilgi olarak şunu da söyleyeyim: bu marka, motorlarında kompresör ve turbo sistemini ilk kullanan marka değildi. Görünüşe göre, sonradan çekmek zorunda kaldığı bu bloklar, onarımlarındaki sorunlar ve çok karmaşık ve pahalı olmaları yüzünden tercih edilmedi. Ayrıca bu tür sistemi motora takan ilk araçlardan biri, Grup B döneminde yarışan, fotoğraftaki Lancia Delta S4 ralli aracıydı.

Kişisel olarak, sizin gibi çok sayıda ve çok farklı araç kullanma fırsatım oldu. Atmosferik bir motoru tercih ederim, ya da en azından kompresörlü bir motoru; çünkü güç eğrisi daha doğrusal ve düzgündür, turbolu sistemlerdeki gibi sivri güç ve tork patlamaları yoktur. Yine de kompresörü çalıştırmanın yükü nedeniyle bu tür sistemler genellikle yakıt tüketimi açısından çok daha fazla yakıt yakar; bu yüzden atmosferik motorlara olan tercihim devam ediyor.