Turboşarj sistemi türbin çarkı kanatlarına doğrudan basınçlı hava püskürtülmesinin turbo gecikmesi üzerindeki etkilerinin araştırılması

İçten yanmalı motorlarda optimum yakıt tüketimi ve egzoz emisyon standartlarının yakalanması amacıyla emme hattındaki hava basıncını artırmak suretiyle motor silindir hacimlerinin küçültülmesine olanak sağlayan turboşarj sistemleri günümüz araçlarının önemli bir unsuru haline gelmiştir. Ancak bu sistemlerin en önemli dezavantajı turbo gecikmesi olarak bilinen düşük devirlerde çalışan motorun yükünde meydana gelen anlık değişim esnasında turboşarj ve motor arasındaki enerji transferinin doğasından kaynaklanan uzun cevap sürelerine sahip olmasıdır. Bu çalışmada, turboşarj sisteminin türbin çarkı kanatlarına doğrudan basınçlı hava püskürtülmesinin turbo gecikmesi üzerindeki etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmaları gerçekleştirmek için öncelikle değişken geometrili bir turboşarj sisteminin türbin çarkı kanatları yakınında harici bir nozul oluşturulmuş, devamında turboşarj sisteminin çalışma parametrelerinin ölçülmesi ve kaydedilmesini sağlayan soğuk hava akışlı bir test ünitesi kurulmuştur. Deneyler sistemin önce sadece ana hava tankı ile çalıştırıldığı referans durum sonrasında ana ve yardımcı hava tanklarının birlikte çalıştırıldığı hava destekli durum şartlarında gerçekleştirilmiş ve elde edilen avantajlar ortaya konulmuştur. Çalışma kapsamında ayrıca turboşarj sisteminin türbin tarafındaki akış alanını görselleştirmek için ANSYS Fluent yardımıyla deneysel sınır şartları uygulanarak üç boyutlu Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilmiştir. Türbin çarkının dönme hareketini simüle etmek için SST k-ω türbülans modeli ile dinamik mesh yöntemi kullanılmıştır. Sonuç olarak, hava destekli durumda turboşarj sisteminin kompresör kütlesel debisinin arttığı ve buna karşılık turbo gecikme süresinde bir azalmanın gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Geliştirilen sistemle, turbo gecikmesinin yüksek seviyelerde olduğu yükleme başlangıçlarında kompresör hava debisinde 8 kata kadar artış sağlanmıştır.