Mis on turbolaadur?

Kui rääkida jõudlusest väiksema kütusekuluga, on insenerid peaaegu sunnitud valima turbomootori.

Väljaspool superautode maailma hõredat õhku, kus Lamborghini väidab endiselt, et vabalthingavad mootorid jäävad kõige puhtamaks ja itaaliapäraseimaks viisiks jõu ja müra tootmiseks, on turboülelaaduriteta autode aeg lõppemas.

Võimatu on saada näiteks vabalthingavat Volkswagen Golfi. Peale Dieselgate’i pole sellel muidugi mingit tähtsust, sest keegi ei taha enam golfi mängida.

Siiski on tõsiasi, et linnaautod, pereautod, grand Tourerid ja isegi mõned superautod lahkuvad laevalt akvalangi tuleviku kasuks. Ford Fiestast Ferrari 488-ni kuulub tulevik sundsisselaskmisele, osaliselt heitgaaside seaduste tõttu, aga ka seetõttu, et tehnoloogia on hüppeliselt arenenud.

See on väikese mootori kütusesäästlikkus, mis tagab sujuva sõidu ja suure mootori võimsuse, kui soovite.

Suurema jõudluse ja väiksema kütusekulu kombineerimisel on insenerid peaaegu sunnitud konstrueerima oma uusimad mootorid turboülelaaduriga.

Kuidas saab turbo teha vähemaga rohkem?

Kõik taandub mootorite tööpõhimõttele, seega räägime veidi tehnikast. Bensiinimootorite puhul tagab õhu-kütuse suhe 14.7:1 kõige silindris oleva täieliku põlemise. Sellest suurem mahl on kütuse raiskamine.

Hingamismootori puhul tõmbab laskuva kolvi tekitatud osaline vaakum silindrisse õhku, kasutades sees olevat alarõhku, et tõmmata õhk sisselaskeklappide kaudu sisse. See on lihtne viis asjade tegemiseks, kuid õhuvarustuse osas on see väga piiratud, nagu uneapnoe all kannataval inimesel.

Turbomootoris on reegliteraamat ümber kirjutatud. Selle asemel, et loota kolvi vaakumefektile, kasutab turbolaaduriga mootor õhupumpa, et suruda õhku silindrisse, täpselt nagu uneapnoe mask surub õhku ninast üles.

Kuigi turboülelaadurid suudavad suruda õhku kuni 5 baari (72.5 psi) kõrgemal kui standardne õhurõhk, töötavad need maanteesõidukites tavaliselt lõdvemal rõhul 0.5–1 bar (7–14 psi).

Praktiline tulemus on see, et 1-baarise ülelaadimisrõhu juures saab mootor kaks korda rohkem õhku, kui see oleks vabalthingav.

See tähendab, et mootori juhtseade suudab süstida kaks korda rohkem kütust, säilitades samal ajal ideaalse õhu-kütuse suhte, tekitades palju suurema plahvatuse.

Kuid see on ainult pool turbolaaduri nippidest. Võrdleme 4.0-liitrist vabalthingavat mootorit ja 2.0-liitrist 1-baarise ülelaadimisrõhuga turbomootorit, eeldades, et need on muidu tehnoloogiliselt identsed.

4.0-liitrine mootor kulutab rohkem kütust isegi tühikäigul ja väikese mootorikoormuse korral, 2.0-liitrine aga tunduvalt vähem. Erinevus seisneb selles, et lahtise gaasiga kasutab turboülelaaduriga mootor maksimaalselt võimalikku õhku ja kütust – kaks korda rohkem kui sama töömahuga vabalthingav mootor või täpselt sama palju kui 4.0-liitrine vabalthingav mootor.

See tähendab, et turboülelaaduriga mootor võib tänu sunnitud induktsioonile töötada kõikjal, alates kasinast 2.0-liitrisest kuni võimsa neljaliitrini.

Nii et see on väikese mootori kütusesäästlikkus, mis tagab õrna sõidu ja suure mootori võimsuse, kui seda soovite.

Kui tark see on?

Nagu insenertehnilisele hõbekuulile kohane, on turbolaadur ise geniaalne. Kui mootor töötab, läbivad heitgaasid turbiini, pannes selle pöörlema ​​uskumatutel kiirustel – tavaliselt 75,000 150,000–XNUMX XNUMX korda minutis.

Turbiin on poltidega õhukompressori külge kinnitatud, mis tähendab, et mida kiiremini turbiin pöörleb, seda kiiremini pöörleb kompressor, imedes sisse värske õhu ja surudes selle mootorisse.

Turbo töötab libiseval skaalal, olenevalt sellest, kui tugevalt gaasipedaali vajutada. Tühikäigul ei ole piisavalt heitgaasi, et turbiinil mingitki mõtestatud kiirust saavutada, kuid kiirendades pöörleb turbiin üles ja annab tõuke.

Parema jalaga surudes tekib rohkem heitgaase, mis suruvad maksimaalse koguse värsket õhku silindritesse.

Mis on siis saak?

Põhjuseid, miks me kõik aastaid turbolaaduriga autodega ei sõida, on muidugi mitu, alustades keerukusest.

Nagu võite ette kujutada, pole lihtne ehitada midagi, mis suudab plahvatada aastaid päevast päeva 150,000 XNUMX pööret minutis ja see nõuab kalleid osi.

Turbiinid vajavad ka spetsiaalset õli- ja veevarustust, mis avaldab mootori määrimis- ja jahutussüsteemidele suuremat koormust.

Kuna turboülelaaduris olev õhk soojeneb, pidid tootjad paigaldama ka vahejahutid, et alandada silindrisse siseneva õhu temperatuuri. Kuum õhk on vähem tihe kui külm õhk, mis muudab turboülelaaduri eelised olematuks ning võib samuti põhjustada kütuse/õhu segu kahjustusi ja enneaegset detonatsiooni.

Turboülelaaduri kurikuulsaim puudus on loomulikult tuntud kui lag. Nagu öeldud, peate kiirendama ja tekitama heitgaasi, et turbo hakkaks tootma mõtestatud tõukerõhku, mis tähendas, et varased turboautod olid nagu hilinenud lüliti – ei midagi, mitte midagi, mitte midagi, KÕIK.

Turbotehnoloogia mitmesugused edusammud on taltsutanud varajaste turboülelaaduriga Saabide ja Porschede aeglase liikumise halvimad omadused, sealhulgas turbiini reguleeritavad labad, mis liiguvad väljalaske rõhu alusel, ja kerged, madala hõõrdumisega komponendid, et vähendada inertsi.

Põnevaim samm turboülelaadimise vallas on alles – vähemalt praegu – F1 võidusõitjatelt, kus väike elektrimootor hoiab turbo pöörlemas, vähendades sellega ülespööramiseks kuluvat aega.

Sarnaselt juhib autoralli MM-sarjas süsteem, mida tuntakse anti-laguna, õhu/kütuse segu otse turbolaaduri ette heitgaasi. Väljalaskekollektori kuumus põhjustab selle plahvatuse isegi ilma süüteküünlata, tekitades heitgaase ja hoides turboülelaaduri keema.

Aga kuidas on lood turbodiislitega?

Mis puutub turboülelaadimisse, siis diislid on eriline tõug. See on tõesti käsikäes juhtum, sest ilma sunnitud induktsioonita poleks diiselmootorid kunagi nii levinud kui nad on.

Hingavad diislid suudavad pakkuda korralikku pöördemomenti madalamal tasemel, kuid sellega nende anded lõppevad. Kuid sunnitud induktsiooniga saavad diiselmootorid oma pöördemomenti ära kasutada ja nautida samu eeliseid kui bensiinimootoriga mootorid.

Tonka Tough on ehitanud diiselmootorid taluma tohutuid koormusi ja temperatuure, mis tähendab, et nad saavad hõlpsasti hakkama turboga kaasneva lisarõhuga.

Kõik diiselmootorid – vabalthingavad ja ülelaadimisega – töötavad kütuse põletamisel liigses õhus nn lahjas põlemissüsteemis.

Ainus kord, kui vabalthingavad diiselmootorid jõuavad "ideaalsele" õhu/kütuse segule lähedale, on täisgaas, kui kütusepihustid on pärani lahti.

Kuna diislikütus on vähem lenduv kui bensiin, tekib selle põletamisel ilma õhuta tohutul hulgal tahma, mida tuntakse ka diislikütuse osakestena. Täites silindri õhuga, saavad turbodiislid seda probleemi vältida.

Ehkki turboülelaadimine on bensiinimootorite jaoks hämmastav edasiminek, päästab selle tõeline ümberpööramine diiselmootori suitsuseks jäänukiks muutumast. Kuigi "Dieselgate" võib seda igal juhul põhjustada.

Kuidas suhtute sellesse, et turbolaadurid leiavad tee peaaegu kõikidesse neljarattalistesse sõidukitesse? Rääkige meile allolevates kommentaarides.