Volkswagen'in Mühendislik Başarısından Ziyade Bir Pazarlama Başarısı: TDI
2019 yılı itibarıyla 30. yılını kutlayan volkswagen grubu dizel motor teknolojisidir tdi.
“teknoloji” demişken
ağustos 1999’da alman axel springer medya grubu bir haber yayınladı. bu haberi okuduğum hafta, ülke olarak büyük bir deprem ile sarsılmıştık. 17 ağustos marmara depremi’nin ertesi günüydü. ancak haberde verilen bilgiler de başka bir depremi haber veriyordu: otomobil dünyasında dengeleri, pazar paylarını ve tüketici tercihlerini kökünden değiştirecek bir deprem gizli olarak anlatılmıştı.
bu karşılaştırmalı test, aslında bir propaganda haberdi. bunu ve haberde bahsi geçen teknolojilerin yaratacağı köklü değişiklikleri ancak yıllar sonra anlayabilecektik:
“kim daha az tüketiyor” başlıklı yazıda bir dizi ekonomik otomobil konuk edilmişti. bu 8 otomobilden 5’i benzinli, diğer 3’ü de dizel motor taşıyordu ve ekonomi iddiasına uygun olarak tamamı a segmenti, b segmenti ve c segmenti yani küçük ve kompakt sınıf otomobillerden seçilmişti.
(bilmeyenler için: 1990’lı yıllar henüz dizel motorların yaygınlaşmadığı, talep görmediği ve benzinlilerin hüküm sürdüğü yıllardı. tasarruflu olmalarına rağmen, düşük güç, düşük performans, yüksek ve rahatsız edici gürültü düzeyi, sınırlı devir bandı ve keyif vermeyen kullanım özellikleri nedeniyle bir dizel’in bir benzinli ile karşılaştırılması mümkün bile değildi. bu yüzden de sınırlı sayıda üretici otomobillerinde dizel modeller sunuyordu ve bunların da satış rakamları ve pazar payı düşüktü. dizeller ise uzun motor ömürleri ve çekiş güçleriyle ticari araçların vazgeçilmeziydi. sağ şeride mahkum olsalar da...)
benzinli tarafta 5 otomobil vardı
1. renault greenpeace twingo: smile ismiyle de bilinen bu otomobil renault twingo temel alınarak greenpeace için geliştirilmişti. tüm amacı tasarruflu bir otomobilin nasıl olması gerektiğini göstermekti. 358 cm3’lük 2 silindirli kompresörlü ve silindir başına 4 subaplı boxer motorundan 55 hp / 75 nm veriyordu. 650 kg ağırlığındaydı (yakıt depo kapasitesi 20 litreydi)
(* small, intelligent, light, efficient için kısaltma)
2 silindir, boxer konfigurasyon, kompresörlü besleme, 358 cm3 motor hacmi ve 650 kg ağılık ile smile kompleks ve ilginç bir denemeydi. diğer standart twingo’lar ile aynı güce sahip bu kompleks motorun tüm iddiası aynı gücü daha az tüketim ile vermekti.
smile, ayrıca, “çevreci”lerin “tasarruf için hafiflik” ekolünü temsil ediyordu. hidrojen balonunun yükselmesi için ağırlıkları atmak gerekiyorsa, otomobilde tasarruf için de hafiflik gerekliydi.
2. mitsubishi carisma gdi: 1.8 litrelik motoru modern dönemin ilk direkt benzin enjeksiyonuna sahipti. emme manifoldudan enjeksiyon sistemleri yerine, direkt enjeksiyonun daha tasarruflu ve verimli olduğu iddiası ile üretilmişti. 125 hp güç veren motorun maksimum torku 174 nm’ydi. otomobil 1.320 kg ağırlığındaydı (yakıt depo kapasitesi 60 litreydi)
mitsubishi carisma, “direkt benzin enjeksiyonu”nu temsil ediyordu (ismindeki gdı kısaltması gasoline direct ınjection anlamına geliyordu)
3. smart mcc: mercedes benz’in şehir otomobili smart 599 cm3’lük aşırı beslemeli bir benzinli motora sahipti. 0.6 litre motor turbo ile 55 hp güç, 90 nm tork veriyordu. otomobilin ağırlığı 780 kg’ydi (depo kapasitesi 22 litre)
smart, günümüzün “downsizing” akımını temsil ediyordu (downsizing, küçük hacimden, aşırı besleme ile [çoğunlukla turbo ile] daha büyük hacimli motorlara eşdeğer güç sağlama prensibine dayanır. atmosferik motorlardan en önemli farkı motorun maksimum torkunu düşük bir devir düzeyinde vermesidir. düşük devirde, uzun oranlı vitesler ve uzun ayarlı son dişli ile yapılan yolculuklar tasarruf getirir [smart’ın motoru da maksimum torkunu 2.000 devirde veriyordu])
4. opel corsa 1.0: geleneksel atmosferik bir motor taşıyan bu corsa, 1992 - 2000 yılları arasında üretilen 2. kuşağa aitti (opel corsa b) 3 silindirli 1.0 litre hacimli x10xe kodlu bu gm motoru 55 hp güç / 82 nm tork veriyordu. corsa b 920 kg ağırlığındaydı (depo kapasitesi 46 litre)
corsa b, burada “atmosferik motor” ekolünü temsil ediyordu.
5. opel kadett: 1962 model bu araçta bulunan 4 silindirli 993 cm3’lük benzinli motor 40 hp / 71 nm tork üretiyordu. otomobil sadece 780 kg ağırlığındaydı. (yakıt deposu 33 litre) kadett, kompakt sınıfın (c segmenti’nin) yaratıcısıydı ve opel astra’nın atasıydı. bilinenin tersine kompakt sınıf volkswagen golf ile değil, opel kadett ile başlar.
aslında, diğer otomobillerin kaşısında opel kadett’in şansı yoktu.
kadett, buraya “ilk kompakt örnek nasıldı?” sorusuna cevap vermek için ve aradan geçen 40 yılda nelerin değiştiğini göstermek için dahil edilmişti.
opel kadett’in 780 kg, opel corsa b’nin 920 kg olan ağırlıkları, bugün (özellikle güvenlik ve konfor donanımları ve büyüyen boyutlar ile beraber) 1.5 tona ulaşan ağırlıklarıyla günümüz küçük ve kompakt sınıf otomobillerinin ne kadar kilo aldığını göstermektedir (opel astra, geçen yıllar içerisinde ağırlığını neredeyse 2’ye katlamıştır.)
dizel tarafta ise 3 otomobil vardı
1. volkswagen lupo tdi 3l: volkswagen’in pompa meme (pumpe düse) yakıt enjeksiyon sistemi ile çalışan 3 silindirli 1.191 cm3’lük bir motor taşıyan lupo 3l 61 hp gücündeydi ve 140 nm tork üretiyordu. lupo 880 kg ağırlığındaydı. (yakıt deposu 34 litre)
ismindeki “3l” ifadesi, otomobilde bulunan dizel motorun 3 litre / 100 km tüketme iddiasından geliyordu. gerçek yol koşullarında lupo 3l ile bu tüketim rakamına ulaşmak için gaza çok dikkatli basmak gerekiyordu.
1998 - 2005 arasında üretilen volkswagen lupo sadece internet üzerinden satışı yapılan bir otomobildi. türkiye’de de az sayıda satılmıştır. yollarda karşılaşmak için çok şanslı olmak gerekiyor.
vw lupo, burada vw grubunun “pumpe düse yakıt beslemeli tdi teknolojisi”ni temsil ediyordu.
2. peugeot 306: dw10 kodlu 4 silindirli 8 subaplı 2.0 litre dizel motor 90 hp güç / 205 nm tork veriyordu. motor, peugeot’un “hdı” adını verdiği yüksek basınçlı ensjeksiyona sahip ilk dizel makineydi. otomobil 1.200 kg ağırlığındaydı (yakıt deposu 60 litreydi ve büyük depo otomobile hatırı sayılır uzun bir menzil sağlıyordu)
306, burada “psa’nın dizel yatırımları”nı temsil ediyordu. 306, bugün, peugeot, citroen, ford, volvo ve hatta mazda kaputları altında bulunan common rail dizel motorların ilk örneğini taşıyordu.
3. mercedes e270 cdi: o zamanlar model kodları hala gerçeği anlatıyordu. e harfi, bu mercedes’in “executive car” sınıfına ait olduğunu, 270 ise 2.7 litre hacimli bir motor taşıdığını anlatıyordu.
ama “cdi” kısaltmasını ilk kez görüyorduk. bugüne kadar dizel mercedes’lerin bağaj kapağı üzerinde “diesel” ya da “turbodiesel” yazardı.
1995 - 2002 yılları arasında üretilen bu 2. kuşak (w 210) mercedes e serisi’nin üzerinde, bu kez, 2.7 litre, 5 silindirli, om612 kodlu yeni bir dizel motor vardı. common rail enjeksiyonlu motor 170 hp güç, 370 nm tork üretiyordu. otomobil 1.660 kg ağırlığındaydı (yakıt deposu 65 litre)
(otomobili ilk kez kullanılan çift yuvarlak farlarından hatırlayabilirsiniz)
e 270 cdi boyutları ve ağırlığıyla, diğer otomobiller arasında bir “fil”di. diğer otomobiller gibi a, b ve c segmentlerine ait değildi. e segmenti’nden geliyordu, 1.660 kg ağırlığı ile, ilk anda “bu otomobil burada ne arıyor?” sorusunu sorduruyordu.
aslında, haber, yeni dönemi “haber veren” bu ilk comon rail dizel motorlu mercedes’lerin bir tanıtımıydı. 170 hp güç ve yüksek performans sunmasına rağmen ve 1.7 tonluk ağırlığına rağmen 100 km’de 4.2 litre motorin tükettiği için e270 cdi’dan övgüyle bahsediliyordu.
4.2 litre... hem de motorin... ve 170 hp’lik bir motorda... ve 1.660 kg ağırlık altında...
mercedes e 270 cdi ayrıca, bu otomobiller arasında 6 ileri manuel şanzımana sahip tek otomobildi (diğerleri 5 ileri)
mercedes, hem common rail’in getireceği yeni dönemi erken görmüş, hem de verimlilik ve tasarruf için iyi motor kadar “uzun oranlı” bir “en yüksek vites”e sahip şanzımanın ve son dişli’nin rolünü farketmişti.
yayınlanan yazı, aynı zamanda, daha 1990’lı yıllarda üreticilerin verimlilik vetasarruf arayışı içerisinde ne kadar değişik yöntemlere başvurduklarına iyi bir örnektir.
peki common rail nasıl ortaya çıktı?
hakkını teslim etmek için peşin olarak yazalım: common rail’in yaratıcısı fiat’tır. bugün sahip olduğu markalar bünyesinde multijet ve jtd adı altında sunduğu dizel motorlarıyla çok ciddiye alınmasa da gerçek çok farklı. fiat, geliştirdiği bu teknolojiyi bosch’a sattı ve bosch bu teknolojinin otomobillerdeki en büyük tedarikçisi oldu.
bugün daha önce hiç olmadığı kadar büyük bir pazarı elinde tutan aşırı beslemeli modern dizel motorlar bu hakim konumlarını fiat’a borçlu. çünkü dizel motorlara çağ atlatan teknolojilerin yaratıcısı fiat oldu. italyan üretici bünyesindeki fpt’nin 1993’te yarattığı girişim daha önce otomobillerin kaputu altına yakıştırılmayan ağırbaşlı dizel motorları ekonomileri ve çekiş güçleriyle vazgeçilmez hale getirdi.
dizellerin ilk örnekleri aşırı beslemeden ve direkt enjeksiyondan yoksun halleriyle varlıklarını sorgulatacak kadar “sorunlu” makinalardı. evet bu atmosferik dizeller az tüketiyordu, yeterli çekiş gücüne sahipti; ancak ilk çalıştırmalarda kızdırma işlemi için kullanıcılarını “bir süre” bekleten, iş devir çevirmeye gelince isteksizleşen, çok yavaş kalan, tork ile beraber bolca dizel tıkırtısı ve siyah duman üreten bu makinelerin bu halleri ile bir otomobilin kaputu altında yer bulmaları neredeyse mümkün değildi. tam da bu yüzden mercedes, borgward ve peugeot gibi birkaç marka dışında üreticiler dizel versiyonlardan uzak durdu. üretilen az sayıdaki modelin de gerçekte hedef kitlesi ticari taksi sürücüleriydi.
dizelleri bu zayıflıklarından kurtarıp benzinli makinelere rakip haline getiren sınırlı sayıdaki üreticinin emeği olmuştur. yarattığı etki dikkate alındığında ise bunların en önünde fiat gelir:
fiat dizel motorlar üzerinde kafa yormaya aslında 1980’lerin ikinci yarısında başladı ve italyan üreticinin ilk önemli yeniliği büyük sedan fiat croma üzerinde ortaya çıktı: 1986 yılında yollara çıkan 154 kasa kodlu bu araç turbo d i.d. modeliyle dünyanın direkt enjeksiyona sahip ilk dizel otomobili oldu. daha öncesinin indirekt enjeksiyon ile çalışan dizel motorlarında motorin silindir (yanma odası) içerisinde değil, bu yanma odasına geniş bir kanal ile bağlanmış bir ön odaya püskürtülüyordu. bu ön odaya türbülans odası ya da prechamber adı da verilir. indirekt (dolaylı) enjeksiyon ismi de buradan gelmektedir. motorun ilk ateşlemesi için ideal ısıyı yaratan kızdırma bujisi (glowplug) de bu ön odaya yerleştirilmiştir. bu geleneksel dizellerde ön odada başlayan yanma asıl yanma odasına yani silindir içerisine yayılıyordu; bu da motorun gürültülü çalışmasına, yüksek titreşime, nisbeten yüksek tüketime ve verim kaybına neden oluyordu. direkt enjeksiyon ile beraber bu ön oda ortadan kalktı. daha yüksek basınç ile çalışan daha hassas enjektörler artık doğrudan silindir içerisine püskürtme yapmaya başladı. bunu bir otomobilin kaputu altında ilk uygulayan ise croma tdid ile fiat oldu. direkt enjeksiyon aynı zamanda dizel motorlarda daha düşük sıkıştırma oranlarına izin verdi. indirekt enjeksiyonlu motorlarda 26/1 gibi yüksek değerlere çıkan sıkıştırma oranı direkt enjeksiyonlu motorlarda 14/1’e kadar düştü. direkt enjeksiyonlu modern dizellerin birçoğunda kızdırma bujisi kullanımı da ortadan kalkmıştır. dizel motorlar soğuk çalıştırmada daha kolay çalışır hale geldi, verim kaybı azaldı, tüketim düştü. ancak bu fiat için sadece başlangıçtı.
5 yıl sonra dizel croma’nın kaputunun altında başka bir ilk daha gerçekleşti. fiat croma 1991 yılında değişken geometrili turbo ile donatılmış ilk dizel otomobil oldu. otomobilin honeywell tarafından üretilmiş garrett marka vnt turbosu motor devrine göre kendini uyarlayan karakteri ile seri bağlanmış 2 turbonun yapabildiğini tek başına başarmak için çalışıyordu. düşük motor devirlerinde azalan egzos basıncını verimli kullanmak için turbonun kanatçıkları kapanıyor, kanatçıklar düşük motor devirlerinde dahi daha hızlı dönebiliyor ve düşük basınçtan maksimum kinetik enerji elde ediliyordu. böylece turbo boşluğu azaldı ve rölantinin hemen üzerinde yüksek çekiş gücü elde edildi, alt devirlerde erişilen tork yükseldi. yüksek motor devirlerinde ise yüksek (fazla) egzos basıncı ile karşılaşan turbonun palleri bu kez büyük turboları taklit etmek için geniş açı ile çalışıyor, ve yüksek devirde yüksek güç geliyordu.
açı değiştirebilen hareketli kanatçıklara (yani değişken geometriye) sahip olan, hem alt devirleri dolu hale getiren, hem de yüksek devirlerde daha fazla güç çıkışı sağlayan bu turboyu bir dizel motorda ilk kez yine yine fiat kullanmıştı. bugün hemen tüm küçük dizel motorların en yüksek güçlü versiyonları vgt (variable geometry turbocharger) ya da vtg (variable turbin geometry) isimleri verilen bu değişken geometrili turbolardan güç almaktadır. garrett ise turboyu vnt (variable nozzle turbine) olarak adlandırıyor.
1897 yılında rudolf diesel’in yarattığı dizel makineler neredeyse 100 yıl yerine saydıktan sonra fiat’ın çaktığı kıvılcım ile yükselişe geçmişti. ancak tüm dengeleri değiştirecek olan üçüncü ve en önemli yenilik 1997 yılında geldi:
o dönemki ünvanı ile fiat spa’nın bünyesinde 2 farklı araştırma merkezi bulunuyordu: 1978’den beri faaliyet gösteren torino merkezli centro richerce fiat ve 1988 yılında kurulan napoli merkezli elasis. her iki kuruluş da dizel enjektörler üzerinde çalışmalar yapıyordu. fiat’ın powertrain üreten teknoloji şirketleri fiat powertrain technologies ve magneti marelli bu çalışmalara dahil oldu; unijet adı verilen bu projede 1990 yılında “ortak yollu” bir dizel enjeksiyon sistemi geliştirildi ve yeni sisteme de unijet adını verildi. fiat ve alfa romeo’nun ilk nesil common rail sistemini taşıyan modellerinde kullanılan jtd kısaltması da bu unijet kelimesinden türetilmiştir. jtd, yani unijet turbo diesel. bu sistem bugün dizel motorlarda kullanılan ve common rail adı verilen modern enjeksiyon sisteminin ilk örneğidir.
1994 yılında fiat ile alman robert bosch gmbh arasında yapılan anlaşma ise bir dönüm noktasıdır. fiat bu enjeksiyon sistemini geliştirmelerini fpt üzerinden dahili olarak yürütmek ve sistemi kendisi üretmek yerine projeye bosch’u da dahil etti ve 2 yıllık ortak çalışmanın sonunda seri üretim için de bosch ile anlaştı. italyan üretici bu anlaşma ile unijet’in ticari haklarını bosch’a sattı, ancak sistemi kendi otomobillerinde kullanma hakkını da korudu. bu anlaşma daha yeni keşfedilmiş olan common rail teknolojisini fiat’ın tekelinden çıkaracak ve bosch bu sistemi tüm üreticilerin kullanımına sunacaktı.
centro richerce fiat ve fpt emeğiyle yaratılan unijet ile donatılmış ilk dizel otomobil 1997 yılında satışa çıkan alfa romeo 156 1.9 jtd oldu. güney italya’daki pratola serra fabrikasında üretilen bu 1.9 litrelik motor yeni yüksek basınçlı ve ortak yollu bu dizel enjeksiyon sistemiyle ve yine başka bir fiat “ilk”i olan değişken geometrili turbo ile 105 hp üretiyordu.
yorum
fiat’ın geleceğe yön verecek ve pazar dengelerini değiştirecek olan bu teknolojinin üretimini kendisi yapmak yerine bosch’a bırakması ilginç bir karardır. fiat spa grup içerisinde 2 büyük araştırma merkezine (elasis ve centro richerce fiat) ve ayrıca motorlar, şanzımanlar ve elektronik üreten fpt ve magneti marelli gibi güçlü teknoloji şirketlerine sahipti, yani seri üretim için altyapısı vardı, sistemi de zaten kendisi geliştirmişti. diğer taraftan jetronic isimli sistemleriyle 1967’den beri benzinli motor enjeksiyonlarında çıtayı belirleyen bosch’un dizel endüstrisine hükmetmek için yaptığı bu hamle ile common railin haklarını satın alması bu teknolojiyi geç kalmadan alman otomobil devlerine açmıştır. mercedes’in 1998 yılında bagaj kapağında ilk kez cdı yazan dizel versiyonları ile yaptığı atılımın arkasında işte fiat’tan alınan bu common rail vardı. bugün bu sistemi bosch ile beraber alman continental (siemens), japon denso ve ingiliz delphi de üretip tedarik etmesine rağmen bosch sektörün lideri durumundadır.
fiat powertrain techologies’in geliştirdiği sistem nasıl çalışıyordu ve ne getiriyordu? devrim nerede olmuştu?
o döneme kadar kullanılan geleneksel inline (sıralı tip ya da distribütör tip) dizel enjeksiyon sistemlerinde, mekanik ya da elektronik kontrollü bir enjeksiyon pompası her bir silindir için ayrı birer adet bulunan ve ateşleme için silindir içerisine yakıt püskürten enjektörlere motorin dağıtıyordu. bu distribütör tip enjeksiyon pompası da gücünü triger kayışı ile krank milinden (yani motorun kendisinden) alıyordu. mekanik sistemlerde püskürtülen motorin miktarını ve püskürtme zamanını da yine bu enjeksiyon pompası belirlerken, daha ileri olan elektronik yakıt enjeksiyonlu sistemlerde bu görevi işletim sistemi (ecu yani electronic control unit) yerine getiriyordu.
bazı üreticiler farklı teknikler de kullanıyordu: volkswagen’in kullandığı pumpe düse gibi. bu enjeksiyon sistemi unit injector ismi ile de bilinir. volkswagen 2008 yılına kadar tdi motorlarında bu sistemi kullanmış ancak sonra common rail’e dönmüştür. bu sistemde de her bir silindir için püskürtme yapan ayrı birer enjektör vardı, ancak farklı olarak dağıtım yapan tek bir her bir silindir için yine ayrı birer enjeksiyon pompası bulunuyordu. yani o silindire püskürtme yapan enjektör ile enjektöre yakıt gönderen pompa bir araya getirilmiş ve aynı bünyede toplanmıştı. enjektör için basınç üreten bu “unit” pompa ise gücünü subapları açıp kapayan eksantrik milinden alıyordu. bu yüzden de volkswagen’in dizel motorlarında ekzantrik mili üzerinde enjektörleri çalıştıran ilave enjektör kamları da bulunuyordu (ekzantrik milleri üzerlerinde bulunan kam profilleri ile subapların kafasına vurarak onları açıp kapar ve motorun nefes alıp vermesini sağlar, hava emişi ve manifolda egzos çıkışı bu sayede gerçekleşir. dizel volkswagen dizellerinin ekzantrik milleri üzerinde enjektörlerin yakıt püskürtmesi için ilave kam profilleri daha tasarlanmıştı.)
ancak bu sistemler beraberinde önemli bir dezavantaj getirdi
enjektörler ve enjektör pompaları eksantrik milinden ya da triger kayışından güç aldığından, eksantrik mili ve triger kayışı da krank miline (motorun hızına) bağlı olduğundan, enjektörlerin yakıt püskürtme basıncı motor devrine paralel olarak artabiliyordu. düşük motor devirlerinde püskürtme basıncı düşük kalırken ancak motor devri yükseldikçe daha iyi basınçlara ulaşılıyordu.
fiat ise geliştirdiği yeni sistemde enjeksiyon pompası ile silindirlere püskürtme yapan enjektörler arasına bir basınç biriktirici istasyon yerleştirdi. ince uzun çubuk şekilli bu donanım enjektörler boyunca silindir kapağına paralel olarak bir hat (rail) gibi uzanır. enjeksiyon pompasının yüksek basınç ile gönderdiği motorin önce bu hatta bekletilir ve biriktirilir. bu ortak (common) hattan sonra enjektörlere dağıtılır ve enjektörler tarafından silindirlere püskürtülür. yani yüksek basınçlı enjeksiyon pompasından gelen motorin önce bu hat üzerinde biriktirilmekte ve sonra da her bir enjektöre bu ortak hattan gönderilmektedir. sistemin ismi de buradan gelir: common rail.
fiat’ın sistemi önemli bir avantaj getirmişti: enjektörlere ulaşmadan önce motorinin biriktirildiği bu ortak hat yakıt enjeksiyon pompasında oluşan basınç dalgalanmalarını yok etmişti. yani geleneksel inline sistemlerde ve volkswagen’in pumpe düse’sinde motor devrine bağlı olarak değişen püskürtme basıncı common rail’de sabitlenmişti. zaten yüksek basınçlı olan sistem ayrıca motor devrinden de bağımsız olarak her devirde yüksek basınçla çalışabiliyordu. bu da dizellerde yüksek verimin kapısını açtı!
common rail, geleneksel distribütör tip pompalara ve (volkswagen’in kullandığı) pumpe düse’de bulunmayan 3 önemli üstünlüğe sahipti
1. motor hızından (motor devrinden) bağımsız enjeksiyon basıncı: diğer enjeksiyon sistemlerinde enjeksiyon basıncı sürücünün sağ ayağına duyarlıydı. çünkü mekanik enjeksiyon pompası triger kayışından ya da eksantrik milinden güç aldığı için enksiyon pompası tarafından yaratılan basınç motor hızına (motor devrine) paralel olarak artıyordu. düşük devirlerde ancak düşük basınçla püskürtme yapılabiliyordu. common rail ise kullanılan sisteme dahil edilen basınç biriktirici istasyon ile motor devrinden bağımsız olarak sabit bir basınç ile püskürtme yapmaya başlamıştı.
2. elektronik kontrollü enjeksiyon: common rail’in pompası ve enjektörleri elektronik olarak kontrol edilir. püskürtme zamanlaması daha önceden kullanılan sistemlerin tersine triger kayışı ya da ekzantrik mili tarafından değil işletim sistemi tarafından belirleniyordu. sistem böylece her bir silindir için ve ayrıca her bir çevrim için püskürtme sıklığını ve zamanlamasını bağımsız olarak kontrol etme imkanını getirmişti. enjeksiyon pompası ve sisteme ismini veren ortak hattın tek görevi ise yüksek enjeksiyon basıncı yaratmak, bu basıncı muhafaza etmek ve çoklu enjeksiyona imkan sağlamaktır.
3. çoklu enjeksiyon: common rail sistemi önceki sistemlerden farklı olarak piston silindir içerisinde yükselerek üst ölü nokta tdc’ye ulaştığında tek değil arka arkaya en az 2 püskürtme yapıyordu. hazırlık için yapılan birinci püskürtmeye pilot enjeksiyon, ikinci püskürtmeye ise ana enjeksiyon adı verilir. daha az hacimli olarak önden yapılan pilot enjeksiyon silindir içerisinde sıcaklığı ve basıncı artırır; bu da ana enjeksiyon sırasından gerçekleşecek olan yanmayı kolaylaştırır. bu da bujisiz olarak gerçekleşen dizel tipi ateşlemenin gecikmesini engeller, yanma verimi artar, ateşleme daha sessiz gerçekleşir, dizel motor gürültüsü azalır, nox (azotoksit) emisyonları düşer. motor daha yumuşak çalışma karakterine sahiptir. common rail dizellerin soğuk çalıştırmalarda marş motorunun ilk hareketini daha hızlı alıp çalışması ve ideal çalışma sıcaklığına ulaşana kadar daha az gürültü yayması bu pilot enjeksiyon sayesinde gerçekleşmiştir. bu yeni nesil dizel motorların alt devirlerde daha yüksek tork vermesinde de pilot enjeksiyonun önemli payı vardır.
fiat’ın unijet adını verdiği ilk nesil common rail sistemi bu devrimsel yeniliklerle gelmişti. peki multijet ismi nereden geldi? bunun cevabı da “çoklu enjeksiyon”un içerisinde saklıdır. 2002 yılında bosch enjeksiyon sistemini her bir çevrimde çoklu enjeksiyon yapabilecek şekilde geliştirdi. artık 3, 4 ve hatta 5 püskürtme yapılabiliyordu. bu çoklu püskürtme yapabilen yeni nesil ile beraber “uni” artık “multi” oldu ve fiat’ın unijet’i multijet adını aldı.
multijet motorlar unijet’lere göre 3 önemli farka sahipti: daha fazla sayıda enjeksiyon, her bir enjeksiyonda daha az miktarda püskürtme ve bu enjeksiyonlar arasında daha kısa bekleme süresi. unijet’de 1.500 milisaniye olan enjeksiyonlar arası bekleme süresi multijet ile beraber 150 milisaniyeye düşürüldü. bu yüzden de multijet motorlar yeni nesil daha hassas enjektörlerle ve daha akıllı bir ecu (işletim sistemi) ile donatılmıştı.
püskürtme sayısı ve püskürtme miktarı motorun içerisinde olduğu şartlara göre belirleniyor. multijet motorlar ilk çalıştırmada ve soğutma sıvısı 60 c dereceye ulaşana kadar her bir çevrimde arka arkaya gerçekleşen 1 küçük ve 1 büyük püskürtme ile ateşleme yapıyor. çalışma sıcaklığına ulaşıldıktan sonra düşük devirde ve sakin kullanımlarda emisyonu düşürmek için 1 küçük ve 1 büyük ve ardından 1 küçük püskürtme yapıyor, agresif ve devirli kullanımda ise tek büyük püskürtmeye dönüyor. sistem her sürüş şartı için en ideal yakıt beslemesini ayarlayabiliyor.
2002 yılında bosch bu çoklu püskürtme sayısını 5’e çıkardı: pilot enjeksiyon, pre (ön) enjeksiyon, main (ana) enjeksiyon, ateşleme ardından yapılan enjeksiyon (after) ve ateşleme sonrası (post) enjeksiyon. pilot enjeksiyondan sonra yanma için çoklu sayıda enjeksiyon yapılabilmesi çevrime göre enjeksiyon süresinin uzatılmasını sağlıyordu. aslında dizel çevrimi sırasında püskürtülen motorin miktarı değişmemişti, hatta artan hassasiyet ile azalmıştı, bu da tasarruf sağlıyordu; ancak aynı zamanda çok sayıda ve küçük hacimli püskürtmeler ile yanma kademeli ve verimli hale getirilmişti. ateşleme ardından yapılabilen (after ve post) enjeksiyonlar ise biriken ve kurum ile dolan dizel partikül filtresini (dpf) temizlemek için belirli km’lerde yapılan filter regeneration (yanma) işlemine hizmet ediyordu. multijet 2 serisi ile beraber çoklu enjeksiyon sayısı 8’e kadar yükseldi (bu çoklu sayıda püskürtme işlemine izin vermek için enjektör iğnelerinin tasarımı ve püskürtme ağızları da değişmiştir. ayrıca üst sınıf premium dizellerde solenoid enjektörler yerine daha yüksek maliyetli olan ancak daha etkili çalışan piezoelektrik enjektörlerin kullanımı başlamıştır.)
bu teknolojileri ile yeni dizel motorlara ilham veren multijet motorlar bugüne kadar çok yaygın kullanıma sahip oldu. fiat, maserati, alfa romeo, lancia, opel, vauxhall, saab, ford, ısuzu, suzuki, chrysler ve jeep’lerin kaputu altında kullanıldı.
2003 yılında fiat bu yeni nesil verimli multijet enjeksiyon sistemi ile donatılmış dizel motorlarının hacmini küçülttü ve 4 silindirli, 1.248 cm3’lük hafif ve kompakt bir motor serisini üretmeye başladı. bugün 1.3 multijet olarak bilinen bu motora küçük hacminden dolayı dahili olarak sde kodu verildi (small diesel engine). 1.3 litrelik sde motor 2005 yılında 1.0-1.4 litre kategorisinde ınternational engine of the year (yılın motoru) ödülüne layık görüldü. motorun ödülü almasında en büyük etken üretildiği dönemde “dünyanın en küçük hacimli 4 silindirli dizel motoru” ünvanını kazanmasıdır (volkswagen grubu’nun elinde de 1999 yılından beri 1.2 litrelik bir tdi motor vardı ancak audi a2’de ve volkswagen lupo’da kullanılan bu tasarruflu makine 3 silindirliydi ve sarsıntılı çalışıyordu).
fiat powertrain technologies 1.3 sde’yi tasarlarken kendisinden önce bu ikinci nesil common rail sisteminin kullanıldığı 140 hp’lik 1.9 multijet’in teknolojilerini referans almıştı: motor, çoklu püskürtme yapan common rail enjeksiyon sistemi, bu çoklu püskürtme için özel olarak tasarlanmış piston kafaları, üstte çift ekzantrik mili, silindir başına 4 subap ve aşırı besleme verimini artırmak için intercooler ile donatılmıştı. ağırlığı azaltmak için plastik emme manifoldu kullanıldı. 50 cm uzunluğunda, 65 cm yüksekliğinde ve 130 kg ağırlığında bir dizel motor yaratılmıştı. bu küçük makine ilk versiyonlarında 180 nm tork üretiyordu. sonuç mükemmel oldu: ortaya az yer kaplayan, hafif, yeterince güçlü, tasarruflu, düşük emisyonlu bir motor çıktı. 2003 yılında üretilen bu makine avrupa’da 2006 yılında yüyürlüğe girecek olan euro4 normunu daha o tarihten karşılıyordu. geleneksel (fixed geometry) turbo kullanılan versiyon 70 ps, değişken geometrili (variable geometry) turbo kullanan versiyon ise 90 ps üretiyordu.
sde motor 2009 yılında yeni kuşağı ile multijet 2 ünvanını aldı. bu ikinci kuşak motorlar 3 önemli yenilik ile gelmiştir: birincisi, sde motorların ilk neslinde solenoid enjektörler her bir çevrimde silindirlere 5 kez püskürtme yaparken, multijet 2 motorlar ise daha gelişmiş solenoid enjektörleri ve değişen enjektör tasarımı ile bu enjektörler yanma odasına arka arkaya 8 kez püskürtme yapabiliyor. ikincisi ise bu iyileştirmeye paralel olarak yükselen emisyon standardı; motor artık daha az nox (azotoksit) ve kurum salınımına sahip. üçüncü olarak ayrıca egzos sistemine dizel partikül filtresi eklenmiş ve tüm bunlar motoru euro 5 emisyon standartlarını karşılar hale getiriyor. enjektörlerdeki geliştirmeler motoru daha sessiz hale getirmiş.
fiat bu küçük motoru polonya’da bielsko-biala’da bulunan fiat powertrain technologies tesisinde üretiyor. 2003 yılından bu yana üretilen 1.3 multijet dünyanın en yaygın kullanıma sahip dizel motorlarından biri olma ünvanını taşıyor. sde motorun üretim adedi 2011 yılı başında 4 milyon adedi geçti. mart 2013’de polonya’da bielsko-biala fabrikası 5 milyonuncu 1.3 litre multjiet motoru üretti. başka bir deyişle bu küçük dev 10 yılda 5 milyon otomobilin kaputu altına girdi.
silindir çapı 69.6 mm, strokları ise 82 mm olan 1.3 sde motor, “tam bir dizel” olduğunu bu uzun stroklu blok tasarımı ile en baştan belli ediyor. bu yüzden de 50 cm uzunluğuna karşın 65 cm yüksekliğe sahip. bu uzun strok yapısının 1.248 cm3 hacimden elde edilen 200 nm tork değeri üzerinde çok büyük payı var. motorun 75 hp’lik daha düşük güçlü olan eski versiyonları da 190 nm tork üretiyordu. common rail enjektörler ise 1.600 bar basınç ile püskürtme yapıyor. güç çıkışı da borgwarner’in yeni değişken geometrili turbosu ile 70 kw’ye ayarlanmış (95 ps).
fiat’ların kaputu açılıp motor bloğuna şanzımana bağlandığı sağ tarafından bakıldığında görülebilen enjeksiyon pompası üzerine yapıştırılmış siyah etiket ve üzerindeki beyaz bosch yazısı multijet motorun en dramatik yönünü açığa vuruyor: (yukarıda bahsettiğimiz) modern common rail enjeksiyon sisteminin yaratıcısı olan ve bu teknolojiyi bosch’a devreden fiat, bugün bu donanımı bosch’dan tedarik ediyor. (enjeksiyon pompasının parça numarası cr/cp1h3/r70/10-89s. fiat’ın ve alfa romeo’nun multijet motorları ile beraber psa grubu’nun, ford’un ve daha birçok üreticinin dizel makineleri bu enjeksiyon pompasını kullanıyor.)
bu arada “tdi” demiştik en başta... bugün dizel deyince büyük bir çoğunluğun aklına “tdi” geliyor, volkswagen’lerin ve volkswagen grubu otomobiller “dizel” motorlar konusunda bir “ün”e sahip…
ilk tdi motor, 5 silindirli 2.5 litrelik bir makineydi ve 1989 yılında audi 100’de kullanılmıştı.
volkswagen grubu, 1990’ların sonunda geleceğe yön vereceği anlaşılan common rail’i kullanmadı. tdi adıyla pazarladığı dizel motorlarında farklı bir yakıt enjeksiyon sistemini (“pumpe düse” yani “pompa meme” ya da “yıldız pompa” veya ingilizce "unit injector") kullandı.
pumpe düse motorlar, (özellikle rölantide) daha gürültülü çalışıyordu, yakıt püskürtme zamanlaması daha düşük bir hassasiyete sahipti ve bu nedenle de hem tüketim hem de emisyon değerleri common rail’i yakalayamıyordu. motorların büyük bölümünde zincir yerine triger kayışı kullanılmıştı ve yüksek torkun yarattığı baskı altında kalan kayışlarda kopmalara sık rastlanıyordu. vw, bu dizel motorlarına 60 bin km’de triger kayışı değişimi zorunluluğunu getirdi.
volkswagen pümpe düse’ye devam ederken, fiat, mercedes, bmw ve psa grubu, common rail üzerinde çok çalıştı (japonlar da dizeldeki potansiyeli ancak 2010’ların başında fark edebilecektir.) fiat’ın dizellere güç katarken yaptığı katkı daha çok yakıt enjeksiyonu ve aşırı besleme sistemleri tarafında gerçekleşti. dizel motorların diğer büyük zayıflığı olan emisyon yönetimi tarafında ise en önemli ilerlemeler mercedes ve psa grubu’ndan gelmiştir: seçici katalitik indirgeme ve dizel partikül filtresi gibi…
bosch'un common rail enjektör basınçlarını 2.000 bar (29.000 psi) üzerine çıkarması, tdi'nin tabutuna son çiviyi çaktı.
2009 yılında, volkswagen pumpe düse yöntemini kullanmaktan vazgeçti ve common rail’i kullanmaya başladı.
tdi 30 yaşında. bugün, güncel dizel motorlardaki bu geliştirmelerin hiçbir yerinde olmayan bir üreticinin, tdi ismini kullanarak, dizel motor teknolojisini kendisi ile özdeşleştirmesi bir başarıdır.
ancak:
bir mühendislik başarısı değil, bir pazarlama başarısıdır.
...ve bunları yazraken fark ettim. galiba yaşlanıyorum.
DSG Şanzımana Sahip Araç Kullananların Dikkat Etmesi Gereken Noktalar
