Turbo Benzinli Araçlar ve Güç-Tork Özellikleri (Direkt Enjeksiyon)

Turbo Benzinli Araçlar Güç-Tork Özellikleri (Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motor)

Bölüm: 1 - 2
Benzinli motorlarda da dizel motorlarda olduğu gibi motor küçültme (downsizing) akımı hızla devam ediyor. Turbo hava beslemeli ve direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: düşük motor hacimleriyle; vergi avantajı, düşük yakıt tüketimiyle; kullanıcı dostu, düşük yakıt tüketiminin ve gelişmiş egzoz emisyon sistemlerinin katkısıyla; çevre dostu otomobiller haline geliyor.

Artık büyük hacimli atmosferik motorlar son demlerini yaşıyor. Alt ve orta motor devirlerinde motorun uyuması, 4000 devirden sonra gelen maksimum torkun (çekiş); düşük performansı, büyük motor hacminin; yüksek vergileri, 7-8 litreden aşağı inmeyen yakıt tüketimleriyle hiç de kullanıcı ve çevre dostu değiller. 

Direkt benzin enjeksiyonlu turbo benzinli motorun sunduğu yüksek performans nimeti (yüksek güç ve geniş motor devri aralığına yayılmış yüksek tork) iki şekilde kullanılabilirdi;

*Motor hacmini küçülterek gücünü sabit tutup, çok daha az yakan motorlar geliştirmek: 1.6 litre yerine 1.4 – 1.2 – 1.0 – 0.9 litre. Bunu ekonomi amaçlı ilk Volkswagen-Audi yaptı (TSI Motor) ve devamında Renault (TCe) gibi diğer firmalar takip etti.

*Motor hacmini küçültmeden, motor performansı yüksek motor geliştirmek: Honda 1.5 litre vtec turbo motor. 

Turbo Benzinli Araçlar Nelerdir ?

GDI: Direkt Benzin Enjeksiyon (Gasoline Direct Injection) sisteminin genel adıdır.

Mercedes CGI Motor: Mercedes-Benz firmasının araçlarında kullandığı, turbo benzinli motorlarının adıdır. Stratified charged gasoline injection: Katmanlı ve Turbo Beslemeli Benzin Enjeksiyonu anlamına gelir. Yani hem turbo hem direkt benzin enjeksiyonu var. (Mercedes cgi)

Audi-Volkswagen TSI Motor: Volkswagen ve Audi’nin turbo benzinli araçlarında kullandığı yakıt enjeksiyon sisteminin adı. Turbo Stratified Injection: “Turbolu hava beslemeli ve katmanlı enjeksiyon” sistemi demektir. Tsi motorlar; Volkswagen, audi, seat, Skoda marka araçların onlarca modelinde kullanılmaktadır.

 

Ford Ecoboost Motor: Ford’un ödüllü düşük hacimli turbo beslemeli benzinli motoru.

Renault TCe Motor: Renault’nun direkt enjeksiyonlu turbo benzinli motorlarına verdiği isim TCe’dir (Turbo Controlled Efficiency). 

Honda Vtec Turbo: Honda’nın turbo benzinli motoru.

Toyota 1.2l turbo benzinli motoru (henüz türkiye’ye gelmedi)

Çok noktadan emme kanalına yakıt püskürten atmosferik benzinli motorların aksine, direkt benzin enjeksiyonunda benzin, direkt olarak silindirin için (yanma odasına) püskürtülür. Aslında benzini direkt yanma odasına püskürtme fikri bundan 60 yıl öncesine dayanıyor; ilk direkt enjeksiyonlu benzinli motor 1955 model martı kanatlı “Mercedes-Benz 300 SL” modelinde kullanıldı. 300 SL, 6 silindirli 215 beygir, distribütör ateşlemeli, bosch marka mekanik benzin pompasına ve mekanik enjektöre sahip bir motorla donatılmıştı.

 

Direkt benzin enjeksiyonlu motorlar bugün iki temel motor tipinde (atmosferik ve turbo) kullanımdalar. 

*Atmosferik direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: Benzin yüksek basınçla direkt yanma odasına püskürtülürken, motorun hava emişi atmosfer basıncıyla doğal emiş olarak gerçekleşiyor. Örneğin; Mercedes-Benz M156 AMG V8 motorlar çeşitli Mercedes amg modellerinde kullanılıyor. Ayrıca vw grubu atmosferik FSI motorları bir dönem kullanmıştır.

*Turbo direkt benzin enjeksiyonlu motorlar: Motorun hava beslemesi bir kompresörle (süperşarj) veya bir egzoz turbo şarjıyla veya ikisi bir arada olarak; hava yanma odasına basınçlı olarak (aşırı besleme 2-3 bar) gönderilir. Düşük motor hacmi, yakıt ekonomisi ve düşük emisyon hedefleri bu konseptte tutturulmuştur. Daha detaylı teknik bilgi için: Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorlar

İyi motorlar (az yakan –çok kaçan) otomobil üreticilerine çok fazla araç sattırdı, dizel motorlarda Renault’nun dCİ motoru, Fiat’ın Multijet motoru, Peugeot-Citroen grubunun HDI motoru, Volkswagen’in TDI motoru; onlarca farkı model ve seride kullanıldı. Bu dizel motorlar, düşük yakıt tüketimleri ve sağlam yapılarıyla kendilerini kanıtladır. Özellikle dCİ ve Multijet motorlar muhteşem başarı gösterdi. 

Dizelin bu ekonomik ve çevreci yüksek performanslı düşük hacimli motorlardaki gelişimini, benzinli motorlardaki benzer gelişmeler izledi. Benzinli turbo motorlarda da Volkswagen grubu öncülerden oldu ve 15-20 yıl önceden yerini aldı, atmosferik olarak da sunulan direkt enjeksiyonlu benzinli FSI motor daha sonra turbo benzinliye (süper şarj+turbo şarj) dönüşerek TFSI halini aldı, daha sonra geliştirilerek TSI motor olarak günümüzde de devam etti.

Tork - Yakıt Tasarrufu İlişkisi

Bir motorun hem iyi performans hem de düşük yakıt tüketimi sunabilmesi için, yüksek motor torkunun düşük devirlerden itibaren elde edilebilmesi gerekir. Mühendisler ister ki tork düşük devirlerden itibaren maksimum değerini alsın ve geniş bir motor devri aralığında bu tork değerini düşmeden korusun. Motorun mekanik verimliliği ve yakıt enjeksiyon sistemleri bu ideal için geliştirilmeye çalışılır.

Motorun az yakması için düşük motor devrinde çalışması gerekir, düşük motor devrinde de tork çok az olduğu için gaza basarız, motor çok yakar. Tork; tekerleği dönme kuvvetidir, gaza basınca hızı arttırıp bizi koltuğa yapıştıran etkidir. Günlük araç kullanımında araç 1700-3500 devir aralığında kullanılır, turbo benzinli direkt enjeksiyonlu motorlar işte bu devir aralıklarında gaz pedalının altında hazır bulunan maksimum torkla, bizim yüksek yüksek viteste düşük motor devrinde ama gaza basınca da çekişinden bir şey kaybetmeyen, iyi gaz tepkileri veren, üstelik bunu düşük yakıt tüketimiyle sürüş sunarlar. 

Tork (krank milinin dönme kuvveti), düşük motor devirlerinde bile yüksek olursa; biz bu kuvvetli dönüşü, şanzıman ile (vites oranlarıyla) vitesi yükselterek hıza (tekerleklerin dönme hızına) dönüştürebiliriz. Böylece daha az gaz pedalına basarız, araç daha az yakar.

  

Direkt Enjeksiyonlu Turbo Benzinli Motorun Tork ve Güç Değerleri

Turbo şarj ve direkt benzin enjeksiyonu, otomotiv üreticilerine daha düşük hacimli ve yüksek (yeterince) güçlü motorlar üretme imkanı vermiştir, artık 1.6 litre atmosferik motorun gücünü 1.2 litre turbo benzinli motordan almak mümkün, üstelik daha az yakıyor ve düşük devirlerde torku daha yüksek. 0.9 litre veya 1 litre hacimli 3 silindirli motorlara sahip araçlar yollardaki yerini alıyor.

Ayrıca amaç performansı yüksek motorlar kullanmak olduğunda, yine aynı hacme sahip atmosferik motorun, turbo versiyonu çok daha yüksek güç ve tork verebilmektedir.

Atmosferik ve Turbo Honda Civic Karşılaştırması

Bunu honda’nın 2017 model civic’te sunduğu 1.6 atmoferik benzinli ve 1.5 turbo benzinli motorlarının güç ve tork değerlerine bakarak görebiliriz.

1.6 atmosferik: 125 PS (92 kW) / 6500 rpm

1.5 turbo: 182 PS (134 kW) / 6000 rpm

Görüldüğü gibi motor hacmi 0.1 litre azalmasına rağmen, direkt enjeksiyon ve turbo besleme sayesinde motor gücü 57 beygir artmış durumda.

1.6 atmosferik: 152 Nm / 4300 rpm

1.5 turbo: 220 Nm / 1700-5500 rpm

Motor torkunun 68 newton metre gibi inanılmaz derece artmış olmasının yanında, bu maksimum tork (220 Nm) daha henüz 1700 rpm gibi çok düşük motor devirlerinde gaz pedalının altında hazır durumda. Atmoferik motorda ise 152Nm gibi düşük olan maksimum motor torkuna ulaşabilmek için, motor torkunu 4300 devire kadar çıkarmak gerekmekte. Bu kadar yüksek devirde gelen tork, fazla yakıt tüketimi demektir; düşük motor devirde gelen maksimum  tork ise düşük yakıt tüketimi demektir.

Renault Turbo Benzinli Direkt Enjeksiyonlu Motorlar

Renault TCe (Turbo Controlled Efficiency) ismini verdiği turbo benzinli motorlarının güç tork değerlerine bakıldığında yine yüksek performans ve düşük yakıt tüketimi ön plana çıkıyor.

2 litre atmosferik motorun performansını, 1.2 litrelik turbo benzinli tce motordan almak mümkün.

Renault Megane TCe 130 motorun teknik verilerine bakıldığında:

Motor hacmi: 1.2 litre

Motor gücü: 130 HP

Motor Torku: 205 Nm – 2000 rpm (maksimum torku 2000 devirden itibaren verebiliyor.)

Grafik incelendiğinde, torkun düşük devirde çok hızlı bir şekilde maksimum değerine ulaştığı gözleniyor. İdeal olan torkun düşük devirde maksimum değere yükselmesi, daha sonra yatay bir seyir izleyerek geniş bir motor devir aralığında değerini korumasıdır. Tork, belirli bir devirden sonra düşer çünkü motorun verimi düşer, sürtünmeler artar; buna rağmen güç bir süre daha yükselmeye devam eder çünkü motor devrinin fazlalığı gücü yüksekte tutar.

Renault Clio 1.2 litre atmosferik çok noktadan enjeksiyonlu motorun özellikleri:

4 silindirli, 75 beygir, maksimum tork 107 Nm

Renault Clio TCe 90  0.9 litre turbo direkt benzin enjeksiyonlu motorun özellikleri:

3 silindirli, 90 beygir, maksimum tork 140 Nm

Görüldüğü gibi motor hem hacim olarak hem de silindir sayısı olarak küçültülmüş (downsizing) olmasına rağmen, güç ve tork olarak performans daha da artmış. Üstelik yakıt tüketimi daha düşük.

1 litre ve daha düşük hacimli motorlarda 4 yerine 3 silindir kullanılması, daha verimli ve uyumlu bir yaklaşımdır.

Bölüm: 1 - 2 
Ana konu (Bkz: Benzinli Motorlarda Yakıt Enjeksiyon Sistemleri)