[KέžmдИ]

Aşırı Doldurma veya Süperşarj

Havanın, pistonun büyütüldüğü hacim nedeniyle vakum oluşturularak silindirlere emildiği motorlara <> dizel motoru adı verilir. Doğal emişli motorlarda silindiriçine, normal bir giriş kursu sırasında emilenden daha fazla ağırlıkta hava vermeye <> veya <> adları verilmektedir. Burada ana ilke, silindire verilecek hava dolğusunun basıncını yükselterek ağırlığını, dolayısıyla miktarını çoğaltmaktır. Böylece hava dolayısıyla hava içindeki oksijen miktarlarının artması, silindirlerde daha çok yakıt yakılmasını sağlar, oluşan ısı miktarı çoğalır ve bu ısının endike güce dönüşen bölümünde artacağından motorun gücü yükselir.

Aşırı doldurma sırasında silindir yanma basınçlarında önemli sayılabilecek değişiklikler olmaz. Ancak, bir çevrimde püskürtülecek yakıt miktarı çoğalacağından, yanma odası çeperlerini oluşturan silindir kapağı silindir gömleği ve piston kafası yüzeylerinin sıcaklıkları önemli ölçülerde yükselir. Süper şarjlı motorlarda sıcaklığın zararlı etkilerine enğel olmak ve motoru aşırı ısınmadan korumakamacıyla, subap çakışmasının doğal emişli motorlara göre çoğaltılması gerekir.

Egzoz subapı henüz kapanmamışken, giriş subapından verilen basınçlı hava, hem yanma hücresini süpürür ve hemde egzoz gazlarının sıcaklığını azaltır ve yanma odasının duvarlarını soğutur. Gerçekte doğal emişli bir motorun, aşırı doldurulması yapılması sırasında, sadece değişen subap çakışması değildir. Tüm subap zamanları da değişmektedir.

Süperşarj Türleri

Dizel motorlarına süperşarj iki şekilde uyğulanmaktadır.

* Mekanik Süperşarj
* Türboşarj

Burada türboşarjı göreceğiz.

Turboşarj Ve Intercooling
Şekilde görülen turboşarjda blowerin sağladığı hava silindire verilmektedir. Blower motor egzoz gazlarıyla çalıştırılan egzoz türbininin milinden hareket almaktadır.

Dört zamanlı dizel motorlarına uyğulanan aşırı doldurmaya ilişkin basit devre şeklinde görülmektedir. Bu devrede silindiri terk eden gazlar egzoz manifoldunda toplanır ve oradan aşırı doldurucunun gaz türbinine verilir. Böylelikle yüksek devir sayısında döndürülen gaz türbini, kendisine bağlı hava blowerinide çevirir. Blower devresi üzerinde bir filitre devresi bulunmaktadır. Filitre, blowerin atmosferden emdiği havayı yabancı maddelerden temizler. Bu arada basıncıda yükseltilen hava çoğu zaman <<İç Soğutucu>> ve bazen <<İnter-Kuler>> adları verilen soğutucuya gönderilir.

Blowerde sıkıştırma sonucu havanın sıcaklığı artar. Bu durumdaki havanın soğutulmaksızın silindirlere verilmesi sakıncalıdır. Çünkü, havanın özgül ağırlığı ile sıcaklığı ters orantılıdır. Bu nedenle belirli silindir hacimine verilen havanın, dolayısıyla oksijenin ağırlık yönünden miktarları azalır. Bu durum, yanmanın bozulmasına, yakıt harcamının artmasına ve fren gücünün azalmasına yol açar. Bu sakıncayı gidermek üzere blowerden sonra, motor ile blower arasına bir iç soğutucu yerleştirilir. Süperşarj havası basıncının küçük olduğu motorlarda hava soğutucusuna gerek yoktur.

Aşırı doldurma ile dizel motorlarının gücünü çoğaltmak için, sıkıştırma kursu başlamadan önce, silindirlere verilecek havanın ağırlık yönünden miktarının çoğaltılması ve bunun sonucu silindirlerde daha fazla yakıt yakıılması gerekir. Silindirlere verilen havanın ağırlığı ise, sıcaklığa bağ lıdır. Sıcaklığı yükselir ve dolayısıyla ağırlığı azalır. 1,34 Bar basınca kadar sıkıştırılan havanın sıcaklığı, yaklaşık 32 °C dolayındadır. Eğer aşırı doldurma havasının basıncı 1,34 Bar üzerine çıkarılacak olursa, blowerde sıkıştırılan havanın sıcaklığı önem kazanır ve yüksek süperşarj basıncı uyğulanması halinde havanın soğutulması gerekir. Eğer aşırı doldurma havasının basıncı 1,35 Bar değerini aşmıyorsa, havanın soğutulmasına gerek yoktur. Aksi halde <<İç So- ğutucu>> veya <<İnterkuller>> adları verilen soğutucular gerekecektir.

İç soğutucu, soğutma devrelerinde kullanılan borulu soğutuculara benzer. Süperşarjlı motorlarda iç soğutucudan sonra hava sıcaklığının 25~50 °C dolaylarında olması gerekir. Hava sıcaklığının 50 °C'nin üzerine çıkması halinde motorun devir sayısı hemen düşmeye başlar. Bunun nedeni sıcaklığın artma miktarına bağlı olarak havanın özğül ağırlığının azalmasıdır. Böylelikle belirli hacimdeki havanın ağırlığı ve dolayısıyla hava içindeki oksijenin ağırlıksal oranı azalır, silindirlere püskürtülen yakıtın bir bölümü yakılamaz, eksik yanma oluşur ve dumanlı egzoz görülür.


Hava sıcaklığının 25 °C'nin altına inmesi durumunda da bir takım sorunlar oluşur.

* Motorda ısıl gerilmeler oluşur.
* Egzoz gazlarının sıcaklığı önemli şekilde azalır ve gaz türbininin gücü, dolayısıyla silindirlere verilen havanın basıncı düşer.
* Çalışma nedeniyle yanma gazlarının etkisi çoğalır, motorda hızlı bir aşınma kendisini gösterir.
* Özgül yakıt harcamı artar.

Aşırı Doldurucunun Yararları

Dizel motorlarına aşırı doldurma uyğulandığında izlenen yararlar şunlardır.
* Özgül motor ağırlığı azalır. Motorun ana ölçüleri küçülür ve kapladığı hacim azalır.
* Egzoz gazlarının atık ısı ve basıncından yararlanılarak enerji tesisinin genel verimi yükseltilir.
* Yükselti (Rakım) sakıncaları giderilir. Bilindiği gibi deniz yüzeyinden düşey olarak her 305 metrelik yükseklik artışı, dizel motorların veya tüm içten yanmalı motorların güçlerini %3 oranında azaltır. Rakım arttıkça havanın basıncı düşer, havanın özgül ağırlığı azalır ve silindirlere verilen havanın ve buna bağlı olarak oksijeninde miktarı azalır, yanma bozulur ve fren gücü düşer. Süperşarj uygulandığında güç düşümü ortadan kalkar.
* Özgül endike ve fren özgül yakıt sarfiyatı azalır.
* Mekanik verim çoğalır.
* Subap çakışması uzadığından atık gazların miktarı azalır.
* Aşırı doldurma nedeniyle çoğalan türbülans hareketi, hava ile yakıtın daha iyi karışması ve çok iyi bir yanma oluşmasını sağlar.

Süperşarjların Bakımı

Aşırı doldurucunun egzoz gaz türbini ve blowerin işletme bakımından en önemli nokta yatakların verimli bir şekilde yağlanmasıdır. Bazı aşırı doldurucularda bilyalı yataklar kullanılır. Bu yatakların yağlanmasında soğutucu ve filitreden gelen ve basıncı yaklaşık 3,5 Bar olan yağ kullanılır. Süperşarjın rotoru yüksek devirle döndüğünden, yağın sürekli olarak yataklara verilmesi gerekir.

Egzoz gazları içinde katı yabancı maddeler veya karbon parçacıkları yoksa; uzun bir süre kullanıldıktan sonra bile, türbin kanatları temiz kalacaklardır. Bazen, türlü sebeplerle motor zayıf yanma durumunda çalıştırılırsa, hareketli ve hareketsiz kanatlarda karbonumsu maddeler birikecek ve eğer bunların yığılmasına müsade edilirse, türbin verimi küçülecek ve dolayısıyla blowerin ürettiği havanın miktarı azalacaktır.

Ağır yakıtların çoğunda olduğu gibi, yüksek oranlı kül içeren yakıtlarla işletme sırasında da türbin kanatlarında birikintiler oluşur.

Egzoz gaz türbininin kanatları ısıya dayanıklı çeliklerden yapılmaktadır. Aynı zamanda kanatlar egzoz gazlarının, bazı yakıtlardaki kükürten gelen aşındırıcı etkilerede dayanacak özelliktedir. Özellikle motorun düşük güçlerde çalıştırılması sırasında aşındırma yönünden etkili olmaktadırlar.

Egzoz gazlarında kül ve karbonumsu maddeler bulunduğu zaman, bunlar kanatlarda birikebilir. Bu sebeple gaz türbinlerinin kanatları, genleşme katsayısı yüksek çeliklerden yapılır. Böylece türbin ısındığı zaman büyük genleşme ve soğuduğunda büzüşme olayı meydana geleceğinden; kanatlar üzerindeki birikintiler kırılarak katman oluşumu önlenir. Genleşme katsayısı düşük olan metallerden yapılan kanatlar genleşme ve büzüşme ile kendiliğinden temizleme yapdıkları için, egzoz gazlarındaki yabancı maddeler kanatlarda yığılmalara neden olur. Sonuç olarak devir sayısı veya blowerin hava basıncı düştüğü zaman, türbin sökülüp açılarak hareketli ve hareketsiz kanatların temizlenmesi gerekir.

Gaz türbini tarafı çoğu zaman su ve bazen hava ile soğutulan ve dökme demirden yapılmış bir gaz mahfazasına sahiptir. Mahfaza içinde türbin rotoru mili ile birlikte 450 °C'den daha yüksek sıcaklıktaki sürekli işletmeye dayanacak alaşım çeliklerinden, örneğin nikel-krom alaşımından yapılırlar.