OTOMOTİV TARİHÇESİ. Temel Motor Teknolojisi 1/1

Transkript

1 OTOMOTİV TARİHÇESİ Herşey bundan 3500 yıl önce Fırat ve Dicle nehirlerinin verimli delta bölgesinde birilerinin insanoğlunun en önemli teknolojik buluşu olan tekerleği icadı ile başladı. Bu büyük buluş sürtünmeyi en aza indirmekteydi. 500 kg ağırlığında bir kütleyi çekerek sürükleyebilmek için yaklaşık olarak 200 kg kuvvete gereksinimimiz vardır. Halbuki basit bir tahta tekerlekle bu miktar 40 kg, ray üzerinde hareket eden çelik bir tekerlekle ise 4 kg civarındadır. Buhar gücü ile çalışan motorun icadına kadar geçen süre içinde arabaların çekilmesinde insan ve hayvan gücü kullanılmıştır yılında Fransız topçu alayında görevli J.Cugnot un geliştirdiği kendi kendine hareket eden aracın amacı top malzemelerinin cepheye taşınmasıydı. İlk denemelerinde başarısız olan Cugnot un 2.modeli 4.5 ton luk yükü saatte 6 km hızla taşıyabilmişti. Bundan sonraki yüzyıla buhar gücü damgasını vurdu ve İngiltere de G.Gurney in geliştirdiği güvenli kazan sisteminde kok yerine daha az duman çıkaran kömürler kullanıldı de tamamladığı aracı Melkham Watts ve Cranford arasındaki 135 km lik yolu 10 saatte alabilmekteydi. Ancak İngiltere deki kısıtlayıcı yasalar yıl boyunca buhar gücüyle çalışan yük araçlarının gelişimini engelledi. Motoru otomobilin kalbi olarak kabul edebiliriz. İlk otomobil motorunu Nikolaus August Otto icat etmişti. Otto hiçbir zaman mühendislik eğitimi almamış olup kendi kendini yetiştirmiştir. İlk otomobil üretilmeden 10 yıl öncesinde onun ilk motoru hazırdı. Ancak güvenliği ve sürüş sessizliğini sağlamasında bu 10 yıllık aralık önemli bir süreçti. Bu ilk otomobil 700 dev/dak da 0.88 BG güç üretiyordu. Yine ilk Dizel motoru Dr.Rudolf Diesel tarafından geliştirilmiş olup, bu konuda çalışmalar 1890 yılında MAN fabrikalarında başlamıştır ve 1893 yılında patenti alınmıştır. Başlangıçta maliyeti yüksek olan bu motor, uzun süre bakım gerektirmemesi ve dayanıklı olması gibi özellikleriyle kendisini ispatlamıştır. 1/1

2 Birçok ülkeden mucitler otomobilin geliştirilmesi ve mükemmelleştirilmesine katkıda bulunmuşlar ancak tarihçilere göre ilk atsız araç 1886 yılında Almanya da ortaya çıkabilmiştir. Fakat ilk önceleri raylardan veya izlerden bağımsız olarak, düşük maliyetli bir yakıtla ve kendi olanaklarıyla hareket edebilen bir araç fikri toplumun pek ilgisini çekmemiş ve mucitlerin uğraşı ile zenginlerin oyuncağı olmaktan ileri gidememişti lerde Dünya da den daha az otomobil bulunmaktaydı ve modern otomobilin üzerinde geliştiği platformun ortaya çıkması 20. yüzyıla kalmıştı yılında ise otomobillerin sayısı 13 milyona ulaşmış ve artık elektrikle çalışan lambalar, aynalar kullanılmaya başlanmıştı lerde sürücülerin zamanının çoğunu araç kullanmaktan çok tamirle geçirdiklerini söylemek hiç de yanlış olmazdı. Hatta 1925 lere kadar bir motorun km yapabilmesi çok nadirdi. Düşük kaliteli çelik, yağ ve yakıt yüzünden valf ayarları haftada bir yapılırdı. Gresliklere hergün servis yapılması şarttı. Ağır bir yağmur, sabun bazlı greslerin yok olmasına, kış ayları gresin ancak primüzle açılabilecek şekilde donmasına neden oluyordu. Yağ tüketimi ise 800 km lik bir yolda 3.5 lt civarında idi ve haftada bir eklenen bir galon yağ nedeniyle kimse motor yağını değiştirmeye gerek duymuyordu. Günümüzde Dünya nın her yerinde yaklaşık 850 milyon motorlu araç, ya Diesel ya da Otto motor tarafından hareket ettirilmektedir. Klasik Otto motorlarda (benzinli, 4 zamanlı, buji ateşlemeli motor), hava yakıt karışımı silindirlerin dışında oluşur ve ayrı bir kaynak (buji) tarafından ateşlenir. Dizel motorda yanma karışımı silindirin içinde oluşur. Bu tip motorda yakıt-hava karışımı kendi kendini ateşleyecek kadar sıcaktır. Modern otomobillerin çoğunda pistonlu motorlar kullanılmaktadır. Pistonlu motor, en kullanışlı tiptir. Pistonlar yukarı aşağıya doğru hareket ettirilir. Silindirde sağlanan faydalı iş, krank mili tarafından torka çevrilir. 2/2

3 Küçük Bir Hikaye Karl Benz ilk benzin motorlu otomobilini imal edip patentini aldığında henüz onu yol testine tabii tutamamıştı. Daha çok denemeye gereksinimi olduğunu düşünen Benz in eşi Bertha bunu kendisinin yapması gerektiğini kafasına koymuştu. O yaz çocuklarla birlikte büyükanneye yapılacak 70 km lik bir yolculuk için uyuyan kocasına bir not bırakarak tren yerine otomobille gitmeyi tercih etmişti. Önceleri yolunda giden işler otomobilin bir tepeyi aşmaya gücünün yetmemesi nedeniyle zorlaştı. Ancak en küçük Richard ın direksiyona geçmesi ve15 yaşındaki Eugen ile Bertha nın itmesiyle bu sorunun üstesinden gelindi. Daha sonra tıkanan yakıt borusunu saç tokasıyla açmayı başaran Bertha, ateşlemede meydana gelen kısa devreyi izolatör olarak kullandığı jartiyeri ile giderdi ve zayıflayan frenleri bulduğu çivi ve derileri kullanarak eski durumuna getirmeyi başardı. Böylece ilk kadın sürücü ünvanını alan Bertha, çok da iyi bir mekaniker olduğunu ispatladı. Akşam üzeri gidecekleri yere ulaşan aile, daha sonra babalarına durumu telgrafla bildirdiler. Onlarla övünen Benz, icadına ilave bir dişli koyarak otomobilin yokuş yukarı çıkmasını sağladı. 3/3

4 4 ZAMANLI OTTO MOTORUN PARÇALARI Valf itici Valf yayı Egzost manifoldu Egzost valfi Yanma odası Piston Silindir Biyel kolu Krank mili Kam mili Buji Emme manifoldu Emme valfi Soğutma kanalı Segmanlar Yağlama segmanı Piston pimi Krank pimi Karşı ağırlık 4 ZAMANLI MOTORLARDA TEMEL TANIMLAMALAR 4 zamanlı motor, Dizel veya Otto adını, çevrimini tamamlamak üzere gerçekleştirdiği 4 hareketten almaktadır. Motorun iş çevrimi, krank milinin 2 tam dönüşü ile tamamlanmaktadır. Gaz akışı emme ve egzost valfleri tarafından kontrol edilir. Silindir içindeki piston, alt ve üst ölü noktalar boyunca hareket eder. Biyel kolu ve krank mili, pistonun yukarıaşağı hareketini dönme hareketine çevirir. Ölü Noktalar: Pistonların hareketleri boyunca ulaştıkları en alt (AÖN) ve en üst (ÜÖN) konumlardır. Çap: Silindirin iç çapı (mm). Strok: Pistonun AÖN ve ÜÖN arasında kat ettiği yol (mm). Silindir Hacmi: Strok boyunca pistonun taradığı hacimdir. Motor hacmi = Silindir hacmi x Silindir sayısı Motor hacmi = 500 cc x 5 = 2500 cc = 2.5 lt 4/4

5 OTTO MOTORLARDA 4 ZAMAN 1. Emme Zamanı: Emme valfi açıktır. Piston aşağıya doğru hareket ederek vakum oluşturur. Yakıt hava karışımı açık olan emme valfinden silindirin içine alınır. 2. Sıkıştırma Zamanı: Emme ve egzost valfleri kapalıdır. Piston yukarı doğru hareket ederken, hava yakıt karışımı sıkışır, sıcaklığı ve basıncı artar. Yakıttan arta kalan damlalar buharlaşır. 3. İş (Ateşleme) Zamanı: Emme ve egzost valfleri kapalıdır. Buji sıkıştırılmış yakıt hava karışımını ateşler. Gaz genleşerek pistonu aşağı doğru iter. 4. Egzost Zamanı: Egzost valfi açıktır. Silindirin içindeki yanmış atık gazlar açık olan egzost valfi üzerinden egzost sistemine gönderilir. 5/5

6 TEMEL TANIMLAMALAR Sıkıştırma Oranı : Piston emme zamanında AÖN da iken hacim en geniş halindedir. Bu miktar üst kısmında kalan boşluğa, silindir hacmi ve yanmaa odası hacminin toplamına eşittir. Bu geniş hacim gazla doludur. Sıkıştırma zamanında, piston ÜÖN ya ulaştığında gaz, pistonun üstünde kalan yanma odasınınn hacmine kadar sıkışmaktadır. Gazın sıkıştırmadan önce kapladığı hacmin, sıkıştırma sonunda kapladığı hacme oranına sıkıştırma oranı denir.bu oran, modern Otto motorlarda 8:1-12:1 iken, Dizel motorlarda 16:1-23:1 dir. Sıkıştırma Oranı = Silindir hacmi + Yanma odası hacmi Yanma odası hacmi Sıkıştırma Oranı = 500 cc + 50 cc = cc 1 MPI (Multi Point Injektion): Çok noktadan enjeksiyon. Her silindirin kendine ait enjektörü vardır. Enjektörlerr emme manifoldunun içindedir. SPI (Single Point Injektion): Tek noktadan enjeksiyon. Tüm silindirler için 1 adet enjektör vardır. Bir anlamdaa elektronik karbüratördür. MİLLER Motorun 4 zamanının düzgün oluşabilmesi için; valflerin açılıp kapanması ve pistonun hareketinin doğru zamanda doğru şekilde olması gerekmektedir. Bu işlevlerin gerçekleşmesinden krank ve kam milleri sorumludur. 6/6

7 Krank Mili Krank mili, pistonun doğrusal ğrusal hareketini biyel kolları aracılığıyla aracılı ıyla dönme hareketine çevirmektedir. Böylece güç torka dönüşür. dönü Motorun çalışmasındaki masındaki temel hedef krank milinin dönmesidir. İş zamanında olan pistonun hareketiyle, krank mili döner. Krank milinin bu hareketiyle, diğer di silindirlerdeki pistonlar da gereken hareketi gerçekleştirir. gerçekle Krank mili; kayışla,, zincirle veya dişlili mekanizması üzerinden kam milini de tahrik eder. Motorun ekonomik çalışması şması ması açısından, araçta tahrik gerektiren tüm mekanizmalar mek (yağ pompası, soğutma utma suyu pompası, klima kompresörü gibi) krank mili üzerinden tahrik edilir. Krank mili yüksek burulma ve eğilme e ilme gerilimlerine ve onların sebep olduğu oldu titreşime maruz kalır. Bu kuvvetleri dengeleyebilmek için ateşleme ate sırası (4 silindirli bir motor için: ) ve karşı ağırlık ğırlık kullanılır. Titreşimi Titre imi sönümleme görevi de volanındır. 7/7

8 Kam mili Valflerin gereken zamanda ve gereken miktarda açılmasını sağlar. Bu işlem sırasında her bir kam, iticiler aracılığıyla iletilen güçle valflerden birini hareket ettirmektedir. Modern motor tasarımında silindir hacmini arttırmadan performansını arttırmak için kullanılan sihirli formül çok valf teknolojisidir. Çok valf teknolojisi, gaz alışverişindeki engellerin ortadan kalkması kavramının arkasında yatan ana fikirdir. Bu nedenle emme kesitinin başka bir valf eklenerek genişletilmesi motorun çok daha iyi nefes almasını sağlamaktadır. Konvansiyonel motorlardaa her silindirde bulunan 2 valften birisi yakıtın içeri alınmasını, diğeri de yanmaa olayından sonra gazların dışarı atılmasını sağlamaktadır. Valflerin daha büyük olarak yapılması hacimsel verimi arttırmaktadır, yani valfler genişledikçe gazların girişş çıkışı kolaylaşmaktadır. Ancak valflerin büyüklüğünün arttırılması bujinin yanma odasının merkezinden uzaklaşmasına neden olacağından verimliliği azaltmaktadır. İşte bu duruma meydan vermeden hacimsel verimi arttırabilmek için valfleri daha büyük yapmak yerine sayılarını arttırmak çok daha uygundur. Çok valfli tasarım kompakt yarımküre şeklindeki yanma odası düzenine 2 valfa göre daha uygundur. Yüksek performans için çok valf teknolojisinin kullanılmasının temel nedeni, valf kafaları ile yatağı arasından geçen karışım miktarınınn %50 daha fazla olmasıdır. Ayrıca 4 valfin bujinin çevresinde konumlandırılması yanma mesafesini kısaltır ve sıkıştırma oranının daha yüksek olmasını sağlar. Sonuçta performans artarken yakıt da daha verimli kullanılabilir. Çok valf teknolojisi sayesinde, egzost emisyonu ve yakıt tüketimi düşürülmektedir. (S)OHC (Single Overhead Camshaft): Üstten tek kam milli. 1 kam mili silindir başına maksimum 3 valf taşır. SOHC motorlarda silindir başına 2 ya da 3 valf bulunmaktadır. Bu durum, silindir başına 1 ya da 2 emme valfi ve 1 egzost valfi bulunması anlamına gelir. DOHC (Double Overhead Camshaft): Üstten çift kam milli. DOHC motorlarda silindir başına 4 ya da 5 valf bulunmaktadır. Bu durum, silindir başına 2 ya da 3 emme valfi ve 2 egzost valfi bulunması anlamına gelir. 8/8

9 Rölanti Motorun kendi iç enerji kayıplarını yenerek, kendi kendine çalıştığı devirdir. Güç ve tork eğrilerinde, henüz güç ve tork üretimine başlanmayan devir rölanti devridir. Araç 1.vitese alınıp gaza basılmaya başlandıkça, motor devri artarak güç ve tork üretimine başlanır. Rölanti devri düşük olan motorların verimi daha yüksektir. Rödaj (Alıştırma süreci) Yeni motor ilk 1500 km esnasında alıştırılmalıdır km e kadar Azami hızın ¾ ünü aşmayın. Tam gaz vermeyin. Yüksek devirlerden kaçının. Römorkla sürüş yapmayın km arası Artık yavaş yavaş azami hıza ve izin verilen en yüksek motor devrine çıkmaya başlanabilir. Motorun çalıştırılmasında geçen ilk saatler sırasında motor, tüm parçalar birbirine alışana kadar yüksek bir dahili sürtünme gösterir. Yeni motorda rödaj işlemi uygulandığında motorun hem ömrü artar, hem de yağ tüketimi düşürülmüş olur. 9/9

10 Verim Yakıttan alınan enerjinin harekete dönüşmesidir. Otto motordaki enerji kayıpları yaklaşık olarak: %50 egzosttan dışarı %15 soğutma % 5 sürtünme şeklindedir. Motorda kullanılan teknolojiye bağlı olarak verimi değişir. Günümüz otomotiv teknolojisinde, Otto motorların verimleri %26-30 arasında, Ön yanma odalı Dizel motorların verimleri %33-37 arasında, Doğrudan enjeksiyonlu Dizel motorların ise % arasındadır. 10/10

11 LAMBDA (λ) ORANI Otto motorlarda, silindire alınarak sıkıştırılan hava yakıt karışımı daha sonra buji tarafından ateşlenmektedir. Motora alınan bu karışımın içinde bulunan hava ve yakıt oranlarının doğru olması ise çok önemlidir. Teorik olarak tam bir yanma için bu değer 14.7 kg (15 kg) hava için 1 kg yakıt olarak belirlenmiştir. Bu oran, tam olarak sağlandığında λ=1 demektir. λ < 1 ise hava yakıt karışımında daha fazla hava bulunmakta ve karışım fakirleşmektedir. Bu şekilde yakıt ekonomisinde artış olsa da üretilen güç azalmaktadır. λ > 1 ise, yetersiz havadan dolayı karışım zenginleşmektedir. Bunun sonucunda güç artmakta ancak ekonomi azalarak toksit emisyonların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Belirli bir noktaya kadar bu durum karbüratörle de sağlanabilmektedir. Ancak ısı ve yüksekliğe göre değişen hava yoğunluğu nedeniyle ideal karışım oranı her zaman elde edilememektedir. Ekonomi, performans ve düşük emisyon seviyeleri hedeflendiğinde, tercih edilen sistem elektronik yakıt püskürtme sistemleri (SPI, MPI) olmaktadır. λ = 1 kg yakıt = 1 ideal karışım 15 kg hava λ = 1 kg yakıt < 1 fakir karışım 20 kg hava λ = 1 kg yakıt > 1 zengin karışım 10 kg hava 11/11

12 Lambda (Oksijen) Sensörü: Egzost gazı içindeki oksijen miktarını belirleyerek, motor kontrol ünitesine gönderdiği sinyallerle ideal karışım oranının sağlanmasından sorumludur. Egzost sistemine entegredir. SENSÖR Lambda sensörü Motor Kontrol Ünitesi AKTÖR Enjektör 10 kg hava zengin karışım yakıtı azalt 20 kg hava fakir karışım yakıtı çoğalt Motor Kontrol Ünitesi (MKÜ) Kontrol üniteleri, belli bir işlevi yerine getirmek üzere program yüklenmiş olan elektronik beyinlerdir. Sensörlerden gelen bilgiler doğrultusunda karar verip, aktörleri yönlendirerek sorumlu olduğu sistemin düzenli olarak çalışmasını sağlarlar. Motor kontrol üniteleri motorun ideal olarak çalışmasını yani 4 zamanın ideal şekilde oluşmasını sağlamaktan sorumludur. Bu doğrultuda, talimat verdiği aktörler üzerinden 4 zamanın oluşumuna etken olan elemanları kontrol eder. Yani krank mili üzerinden pistonun hareketini, kam mili üzerinden valflerin hareketini, enjektörler üzerinden yakıtı, gaz kelebeği üzerinden havayı, bujiler üzerinden ateşlemeyi kontrol eder. Araçlarımızda farklı fonksiyonları yerine getiren kontrol üniteleri vardır: ABS kontrol ünitesi, hava yastığı kontrol ünitesi gibi... 12/12

13 Vuruntu Mümkün olan en yüksek sıkıştırma oranının kullanılması yanmanın verimliliğini arttırmakta ve yakıt tüketimini olumlu şekilde etkilemektedir. Bu nedenle, modern motorlarda sıkıştırma oranlarının arttırılması yoluna gidilmektedir. Ancak aşırı sıkıştırma sonucunda, Otto motorlarda buji tarafından ateşleme gerçekleştirilmeden önce sıkıştırma zamanında benzin kontrolsüz olarak kendi kendine tutuşabilmektedir. Bu duruma vuruntu denir. Vuruntu ihtimalinden dolayı; Otto motorların (8:1-12:1)sıkıştırma oranı, Dizel motorlara (18:1-23:1) göre daha düşüktür. Silindir duvarına yerleştirilen vuruntu sensörü mikrofon prensibiyle çalışmaktadır. Vuruntuyu algılandığında motor kontrol ünitesine bilgi gönderir. Ateşleme rötara alınır (geciktirilir). Oktan sayısı Benzin, hidrojen, karbon bileşimlerinin karıştırılması ayrıca temizleme özellikleri bulunan, depolama ömrünü ve oktanını düzenleyen bazı katkıların eklenmesiyle kullanılabilir hale gelmektedir. Oktan sayısı, benzinin vuruntuya dayanımını gösterir. Oktan sayısı RON (Research Octannumber) veya MOZ (Motor Oktanzahl) normlarına göre belli test şartları altında belirlenmiş test motorlarında ölçülmektedir. Normal benzin 91 ROZ Süper benzin 95 ROZ Kurşunsuz benzin 98 ROZ Oktan sayısı yükseldikçe, yakıtın kendi kendine tutuşma sıcaklığı da yükselmektedir. Böylece vuruntu ihtimali azalmaktadır. Normal benzin Süper benzin C C 13/13

14 YERLEŞİMLERİNE GÖRE MOTORLAR 1- Sıralı Tip Motor: Silindirlerin ardı ardına dizildiği en eski tip motor dizilişidir. 2- V Motor: Silindirlerin 2 farklı silindir bankına dizildiği yerleşimdir. Sıralı tipe göre daha kısadır. R6 V6 3- VR Motor: Sıralı tip gibi dar, V motor gibi kısadır. Silindirler arasındaki açı 15 dir. VW Grup ta kullanılır. Kompakt tasarım. 4- W Motor: En kısa ve en dar, dolayısıyla en kompakt motor tipidir. Çok performanslıdır. VW Grup ta kullanılır. VR6 W8 5- Boxer Motor: Silindirler arasındaki açının 180 olduğu bir V motordur. Kaplumbağa ve T1 de Boxer motor kullanılmaktaydı. Motosiklet ve Porsche lerde Boxer motor kullanılır. 6- Yıldız Motor: Uçak motorlarında kullanılmaktadır. Tüm pistonlar krank miline aynı noktadan bağlıdır. 14/14

15 GÜÇ ve TORK EĞRİLERİ Güç çıkışı ve tork şemaları bir motorun en önemli karakteristik verileri arasındadır. Güç (Performans): Belirli bir zaman diliminde gerçekleştirilen iştir (kuvvet x mesafe). BG (Beygir Gücü): 1 saniyede 75 kg ın 1 metre kaldırılmasıyla elde edilir. PS (Pferden Staerke): Alman DIN (Deutsche Industrie Normen) normuna göre tekerleklere ulaşan beygir gücüdür. HP (Horse Power): Amerikan SAE (Society of American Engineering) normuna göre motordan çıkan beygir gücüdür. 1 BG = 0.74 kw 1 kw = 1.36 BG Günümüz motor teknolojisinde, aracın düşük motor devrinde sabit bir ivmelenmeyle maksimum güce ulaşması beklenir. İdealde maksimum gücün artan motor devrinde düşmemesi beklenir. Tork (Çekiş): Tork, piston kolunun belli bir dönme noktasına ilettiği kuvvettir. Tork (Döndürme Momenti) = Kuvvet x piston kolu Modern motorlardan beklenen, düşük devirlerde yüksek tork değerleri sunabilmesi ve bu yüksek tork değerini geniş motor devir aralığında koruyabilmesidir (kararlı tork eğrisi). Bu iyi bir elastiklik unsurudur ve minimum vites değişikliği ile aracın ekonomik kullanılabilmesini sağlamaktadır. Devir aralığının düşük rakamlarında motorun belli yakıt tüketimi en iyi değerdedir. 15/15

16 HACİMSEL VERİM ARTIRMA YÖNTEMLERİ - Çok Valf Teknolojisi - Turboşarj - Çok Yollu Emme Manifoldu - Değişken Subap Zamanlama Silindirlerin en uygun dolumunda: - Yüksek Tork - Yüksek Güç - Daha Geniş Çalışma Aralığı (esneklik) Sağlanmaktadır. Yukarıdaki sistemlerin tamamının ana amacı silindir içine daha fazla miktarda hava almaktır. Bunlarla birlikte kompresör kullanımı da aynı amaca hizmet eder. Direk enjeksiyon ise yakıtın silindir içinde daha homojen dağılmasını ve yanmanın daha kaliteli olmasını sağlar. Bu sayede yakıt sarfiyatı egzoz emisyonu değerlerinde düşme sağlanır. Tüm bu özellikler TSI motorlarımızda mevcuttur. 16/16

17 TSI MOTOR TSI motorunun geliştirilmesinin başlangıcında mühendisler birçok amacı bir araya getirmeye çalıştılar; Düşük yakıt tüketimi Cömert tork karakteristiği Yüksek kalite Sınırsız dayanıklılık Düşük üretim maliyeti Seri üretim Kompakt ölçülerde motor Volkswagen, motorlarını akıllı teknolojiler ile yeniden yaratıyor. TSI; araçta tüm devirlerde etkili ve aynı zamanda yakıt tasarrufu da sağlayacak mükemmel bir kombinasyonu ifade etmektedir. İlk devirlerden itibaren itici gücü sağlayan superşarj ve sonrasında bayrağı alan atık egzozun enerjisi ile etkili olan turboşarjın birlikte direkt enjeksiyonlu motorda, FSI da kullanılması ile elde edilen yüksek bir mühendislik harikasıdır. Dünyada bu motorun başka bir örneği yoktur. Süperşarjın ve Turboşarjın birlikte kullanılması, çift şarj anlamında gelen Twincharge olarak ifade edilmekte ve baş harfi olan T, FSI nin SI ile birleşmesi neticesinde TSI kısaltması ortaya çıkmaktadır. Çift Şarjlı Direkt Enjeksiyon veya Twincharge Direct İnjection süperşarj Taze hava Kayış tahrikli kompresör Manyetik kavrama Kayış tahrikli yan ünite Ayar kapakçığı Emme manifoldu Gaz kelebeği İnter cooler Hava filtresi Krank Egzoz manifoldu kompressör Katalizatör turboşarj Türbin Basınç supabı Egzoz 17/17

18 Düşük hacimli motorlarda sadece turbo eklendiği zaman alt devirlerde limitli bir hızlanma değerleri olabileceği için bu problem mekanik olarak devreye giren superşarj ile desteklenmesi ile çözülebilir. Böylece ilk andan itibaren kesintisiz bir güç desteği elde edilir. Volkswagen in burada asıl çabası bu ikilinin mükemmel bir ahenk ile birlikte çalışması oldu. Egzoz gazı ile çalışan turbo, egzoz gazının belirli bir enerjiye sahip olmasından sonra etkin olmaya başlar. Ancak ilk andan itibaren devrededir. Sadece turbo bulunan bir araca sahip bir sürücü alt devirlerde henüz egzoz gazında oluşmayan enerji nedeniyle hızlanmada bir boşluk hissedecektir. Araç devri ve yükü yeterli olmadığı durumlarda bu dezavantajı önlemek ve kesintisiz performans yaşatabilmek için alt devirlerde etkili olan kompressörün (süperşarjın) devreye girmesi gerekir. Şemada sağ üst tarafta görüldüğü gibi dışardan emilen taze hava, hava filtresinden geçer. Gaz pedalına basma kuvvetine göre emilen hava ya düz giderek ayar kapakçığı üzerinden ya da kompressör hattından turboya ilerler. Turboşarjın kompressöründen de geçerek 200 derecelere kadar çıkan sıkıştırılmış hava arasoğutucuda soğutulur ve silindirlerin içine doğru gider. Burada yandıktan sonra egzoz turboşarjın türbin kanatçıklarına vurarak dışarı doğru yönelir. Türbin döndükçe hızlanır, hızlandıkça hemen yanındaki kompressörde hızlı çalışmaya başlar. Turbo tek başına havanın sıkıştırılması yeterli devirlerine ulaşılınca hava girişte düz giderek, süperşarjı pas geçerek, sadece turboşarjda sıkışır. Süperşarjın devreye girmesi ve çıkabilmesi için direkt krank mili yerine soğutma pompasına bağlanmıştır. Buradaki manyetik bir kavrama ile gerektiği zaman devreye girebilmektedir. Bu sayede motor devirlendiğinde örneğin süperşarj manyatik kavrama ayrılarak devre dışı kalır. Çünkü üst devirlerde turboşarj tek başına yetebilmektedir. Kompressör 3500 devrin üzerinde devre dışı kalmaktadır. Düşük yükte kalkış Ayar kapakçığı.. Taze hava Sürücünün ilk kalkış esnasında tork talebi az olursa, yavaş kalkmak isterse ayar kapakçığı açık kalır ve hava direkt turboya yönlendirilir. Süperşarj (kompressör) devreye girmez. Turbo halihazırda yavaş egzoz gazı vasıtasıyla çalışmaktadır, bu durum sorun değildir. Çünkü sürücü zaten pedala hafif basarak motordan güç talebinde bulunmamıştır. Tekrar edecek olursak sürücü ilk kalkışta gaz pedalına basma kuvvetine (tork isteğine) göre kompressör devreye girer veya girmez. Eğer sürücü düşük bir hızlanma ile kalkarsa ve sürücünün bu talebini turbo tek başına alt devirler için karşılıyabiliyorsa kompressör devreye girmez. 18/18

19 Yüksek yükte 2400 devre kadar kalkış Ancak kalkışta belirli minimum tork ihtiyacının üzerinde sürücü gaza daha kuvvetli basarsa maksimum 2400 devire kadar kompressör devreye girerek sürekli olarak çalışır. Bu Taze hava esnada ayar kapakçığı tamamen veya kısmen Ayar kapakçığı. kapandığı için hava, kompressör üzerinden. geçer. Kompressör havayı basarak, basıncını ve sıcaklığını artırır. Halihazırda çalışan ama tek başına etkili olamayan turboya gönderir. Turbo içine, atmosferik bir hava girmesi yerine kompressörden gelen basınçlı bir hava girmektedir. Turbodan da geçen hava silindire gönderilir. Böylece sürücünün ihtiyacı karşılanmış olur. Sürücü tam gaz hızlanması durumunda ayar kapakçığı komple kapanarak motorda maksimum itici güç (boost) basıncı elde edilir. Yüksek yükte Devir Kompressör devir aralığında kompressör devre dışı kaldığı için basınç sabit bir hızda sadece turbo tarafından üretilirken sürücünün aniden hızlanmak isteğine turbo tek başına bunu başarabilmek için yetersiz kalabilir. Turbo Taze hava boşluğu denilen hafif bir geçikme yaşanabilir. Ayar kapakçığı Bundan sakınmak için motor kontrol ünitesi Turbo turbonun tek başına karşılık veremeyeceğini anladığı takdirde ayar kapakçığını istenilen basınca göre ayarlayarak kompressörü tekrar devreye sokar. Aracın ani hızlanma talebine hızlıca cevap verir. Sadece Turbo 3500 devir üzeri Ayar kapakçığı.. Taze hava 3500 devirden sonrada turbo sürücü tarafında istenilen her türlü itici gücü kendi başına temin edebilmektedir. Ayar kapakçığı açık kalarak emilen hava direkt olarak turboya gitmesini sağlar. Bu devirden sonra egzoz gazı enerjisi çok yeterlidir. Sadece turbo istenilen her türlü itici gücü üretebilir. 19/19

20 Kompressör ve Turbo Motor devri Grafik GT de tam gaza basıldığında oluşan tork eğrisini göstermektedir. Turbo (yeşil) tüm devrelerde devrede olup alt devirlerde etkili olamamaktadır. Sürücü gaz pedalına basarak kalkışta, tork ihtiyacında hemen kompressör devreye girmektedir (koyu mavi). Kompressör 2400 devre kadar destek vermektedir devirden sonra turbo tek başına devam etmektedir. Bu devirden sonra örnek sabit hızda turbo tek başına çalışırken sürücü aniden gaza basarak tork ihtiyacını artrırsa motor kontrol ünitesi bu talebin turbo tarafından tek başına karşılayamayacağına karar verirse kompressör tekrar devreye girerek (açık mavi) 3500 devire kadar destek verir devirden sonra da turbo basıncı aracı her durum için hızlandırıcı kuvveti sağlıyabildiği için turbo tek başına çalışır. TSI Motor Sağlamlığı. Kompressörün sabit yükleme alanı Kompressörün dinamik yükleme alanı Sadece turbo yükleme Silindir bloğu, lamel grafitli dökümden yapılmıştır. Yüksek basınçlara dayanıklıdır Piston, aliminyum dökümden yapılmıştır. Krank mili, dövme çelikten yapılmıştır. Yüksek egzoz gazı sıcaklıkları nedeniyle ısı yalıtımını daha iyi sağlayabilmeleri için egzoz supaplarına sodyum doldurulmuştur. Aşırı yükler nedeniyle egzoz supaplarının supap yuvaları zırhlıdır ve subab yayları kaplamalıdır. 20/20