İçeriğe geç

TwinScroll Turbo

Otomotivdeki “downsizing” hareketine anlam kazandıran ve “gelecek burada” dedirten turbo besleme yöntemi.

Downsizing motorlar, geleneksel atmosferik motorlardan 2 önemli farka sahip: 1. Emme manifoldundan enjeksiyon yerine direkt benzin enjeksiyonu kullanıyorlar, 2. Atmosferik besleme yerine aşırı besleme kullanıyorlar. Her şey daha az tüketim ve daha düşük hacimden daha yüksek güç almak için. Yani “verimlilik” için.

Bu aşırı besleme yöntemi de çoğunlukla turbo (turbocharger). Az da olsa kompresör (supercharger) örnekleri var, ancak turbo’nun tersine, alt devirlerde bir boşluk (lag) oluşturmamasına ve daha sağlam olmasına rağmen (Mercedes bu 2 nedenden dolayı uzun yıllar kompresörden vageçmedi), kompresörün turboya göre en büyük dezavantajı olan motordan direkt olarak güç çalması ve bu nedenle yaşanan enerji ve verim kayıpları, turbo’yu daha iyi bir seçenek haline getirdi.

Turbo kullanımı eskiden beri biliyordu ancak turbo beraberinde bir dezavantaj ile geliyordu: Güç artışı için motora entegre edilen büyük bir turboda, enerjisini egzos basıncından alan turbo türbinlerinin dönmesi ve motora besleme yapacak yeterli basınca ulaşması için motorun belirli bir devire ulaşması gerekiyordu. Bu da, bu devire kadar motorun “uyuması” ve “verimsizlik” anlamına geliyordu. Turbo yeterli basınca ulaştığında ise bir “performans patlaması” yaşanıyordu. Bu, beraberinde yüksek tüketimi de getiriyordu. Yani verdiği keyfe rağmen, uyuyan alt devirler ve ani gelen itiş gücüyle turbo motorlar günlük kullanıma atmosferik motorlar kadar uygun değildi.

Alt devir boşluğunu önlemenin yolu turbo sayısını arttırmak ve 1 yerine 2 turbo kullanmaktı. Çift turbo için 2 yöntem denendi:

1. Paralel Çift Turbo: Büyük bir tek turbo yerine, turbo boşluğu yaşatmayacak küçük 2 adet turbo motor silindirlerini paylaşıyor. 3.0 litrelik sıralı 6 silindirli benzinli N54B30 BMW motoru buna örnektir. Turbolardan biri ilk 3 silindire, ikincisi diğer 3 silindire besleme yapmaktadır. Sonuç, alt devirlerde gelen yüksek çekiş ve dengeli güç dağılımı, üst devirlerde yüksek güç.

2. Sıralı Çift Turbo: Sıralı çift turboda, üst devirler için büyük bir turbo ile alt devirler için nisbeten daha küçük bir turbo birbirine bağlanmıştır. Alt devirlerde büyük turbo aktif değildir, büyük turbonun türbinlerini pas geçen egzos basıncı küçük turbonun pallerini çevirir. Motor üst devirlere ulaşınca büyük turbonun türbinleri de aktif hale gelir. Dizel BMW motorları bu yöntemi kullanmaktadır. Örnek BMW 335d ve BMW 535d’de kullanılan N57D30 motor.

Peki bunun downsizing ile ilgisi nedir? Bu 2 yöntem de downsizing’de kullanılamıyor. Çünkü 2 turbo kullanımı hem üretim maliyetlerini, hem de küçük bir motorda ağırlığı artırıyor ve ayrıca daha fazla yer kapladığı için motorun kapladığı alan kompakt boyutların üzerine çıkıyor. Yani küçük hacimli motorlarda dezavantajlı. Bunun yerine tek turbo ile aynı verim alınıyor. Bunu en iyi yapan da TwinScroll besleme:

İçten yanmalı bir motorda silindirlerin ateşleme zamanları farklıdır. Örnek olarak, 4 silindirli bir motorda silndirler sıra ile ateşleme yapar: 1-3-4-2. Bu nedenle egzos zamanları da farklıdır. TwinScroll turbo’da tek turbo türbini 2 ayrı egzos kanalından beslenmektedir. Kanallardan biri 2 silindirin egzos çıkışına, diğer kanal da diğer 2 silindirin egzos çıkışına bağlıdır.

Sonuç: Kesintisiz egzos basıncı ve tek turbo ile rölanti devrinden itibaren kesintisiz tork üretimi.