Mi az a turbófeltöltő?
Ha a teljesítményt csökkentett üzemanyag-fogyasztással kell kombinálni, a mérnökök szinte kénytelenek turbómotort választani.
A szuperautó-világon kívül, ahol a Lamborghini továbbra is ragaszkodik ahhoz, hogy a szívómotorok maradjanak a legtisztább és legolaszabb módja az erő- és zajtermelésnek, a turbófeltöltés nélküli autók napjai a végéhez közelednek.
Lehetetlen például szívó Volkswagen Golfot kapni. Dieselgate után persze ennek aligha lesz jelentősége, mert már senki sem akar golfozni.
Az azonban tény, hogy városi autók, családi autók, grand tourerek és még néhány szuperautó is elhagyja a hajót a búvár jövő érdekében. A Ford Fiestától a Ferrari 488-ig a jövő a kényszerindukcióé, részben a károsanyag-kibocsátási törvények miatt, de azért is, mert a technológia ugrásszerűen fejlődött.
Ez a kis motor üzemanyag-fogyasztásának esete a zökkenőmentes vezetésért és a nagy motorteljesítményért, amikor csak akarja.
Ha a nagyobb teljesítményt alacsonyabb üzemanyag-fogyasztással kell kombinálni, a mérnökök szinte kénytelenek turbófeltöltős technológiával tervezni legújabb motorjaikat.
Hogyan tud egy turbó többet csinálni kevesebbel?
Minden a motorok működésén múlik, szóval beszéljünk egy kicsit a technikáról. A benzinmotoroknál a 14.7:1 levegő-üzemanyag arány biztosítja a hengerben lévő mindennek a teljes elégését. Ennél több lé üzemanyag-pazarlás.
A szívómotorban a leereszkedő dugattyú által létrehozott részleges vákuum levegőt szív be a hengerbe, a belső negatív nyomást felhasználva a levegő beszívására a szívószelepeken keresztül. Ez egy egyszerű módja a dolgoknak, de a levegőellátás szempontjából nagyon korlátozott, mint egy alvási apnoéban szenvedő személy.
A turbómotorban átírták a szabálykönyvet. Ahelyett, hogy a dugattyú vákuum hatására hagyatkozna, a turbófeltöltős motor légszivattyút használ, hogy levegőt nyomjon a hengerbe, ahogy az alvási apnoe maszkja is felnyomja a levegőt az orrába.
Bár a turbófeltöltők a normál légköri nyomás felett akár 5 bar-ral (72.5 psi) is képesek összenyomni a levegőt, a közúti autókban általában 0.5–1 bar (7–14 psi) nyomáson működnek.
A gyakorlati eredmény az, hogy 1 bar töltőnyomás mellett kétszer annyi levegőt kap a motor, mintha szívó lenne.
Ez azt jelenti, hogy a motorvezérlő egység kétszer annyi üzemanyagot tud befecskendezni, miközben fenntartja az ideális levegő-üzemanyag arányt, és sokkal nagyobb robbanást idéz elő.
De ez csak a fele a turbófeltöltő trükkjeinek. Hasonlítsunk össze egy 4.0 literes szívómotort és egy 2.0 literes, 1 bar töltőnyomású turbómotort, feltételezve, hogy egyébként műszakilag azonosak.
A 4.0 literes motor alapjáraton és kis motorterhelés mellett is több üzemanyagot fogyaszt, míg a 2.0 literes sokkal kevesebbet. A különbség az, hogy teljesen nyitott fojtószelep mellett a turbófeltöltős motor a lehető legnagyobb mennyiségű levegőt és üzemanyagot használja fel – kétszer annyit, mint egy azonos lökettérfogatú szívómotor, vagy pontosan annyit, mint egy 4.0 literes szívómotor.
Ez azt jelenti, hogy a turbófeltöltős motor a csekély 2.0 litertől az erőteljes XNUMX literesig bárhol üzemelhet a kényszerindukciónak köszönhetően.
Tehát kis motor üzemanyag-takarékosságról van szó a kíméletes vezetésért és nagy motorteljesítményről, amikor csak akarja.
Mennyire okos ez?
Ahogy az egy mérnöki ezüstgolyóhoz illik, maga a turbófeltöltő is zseniális. Amikor a motor jár, a kipufogógázok áthaladnak a turbinán, ami hihetetlen sebességgel pörög – jellemzően percenként 75,000 150,000 és XNUMX XNUMX között.
A turbina a légkompresszorhoz van csavarozva, ami azt jelenti, hogy minél gyorsabban forog a turbina, annál gyorsabban forog a kompresszor, szívja be a friss levegőt és kényszeríti a motorba.
A turbó csúszó skálán működik, attól függően, hogy milyen erősen nyomod a gázpedált. Alapjáraton nincs elég kipufogógáz ahhoz, hogy a turbinát értelmes sebességre emelje, de ahogy gyorsul, a turbina felpörög, és lendületet ad.
Ha jobb lábbal nyomunk, több kipufogógáz keletkezik, amelyek a maximális mennyiségű friss levegőt préselik a hengerekbe.
Szóval mi a trükk?
Természetesen több oka is van annak, hogy miért nem mindannyian vezetünk évek óta turbófeltöltős autókat, kezdve a bonyolultságtól.
Elképzelhető, hogy olyasvalamit építeni, ami 150,000 XNUMX RPM-en pörög nap mint nap évekig anélkül, hogy felrobbanna, nem könnyű felépíteni, és drága alkatrészekre van szükség.
A turbinák külön olaj- és vízellátást is igényelnek, ami nagyobb terhelést jelent a motor kenő- és hűtőrendszerére.
Ahogy a turbófeltöltőben felmelegszik a levegő, a gyártóknak közbenső hűtőket is be kellett szerelniük, hogy csökkentsék a hengerbe belépő levegő hőmérsékletét. A forró levegő kevésbé sűrű, mint a hideg levegő, ami tagadja a turbófeltöltő előnyeit, és az üzemanyag/levegő keverék károsodását és idő előtti felrobbanását is okozhatja.
A turbófeltöltés leghírhedtebb hiányossága természetesen a lag. Ahogy említettük, fel kell gyorsítania és kipufogót kell létrehoznia, hogy a turbó elkezdjen jelentős töltőnyomást produkálni, ami azt jelentette, hogy a korai turbós autók olyanok voltak, mint egy késleltetett kapcsolás – semmi, semmi, semmi, MINDEN.
A turbótechnológia különböző fejlesztései megszelídítették a korai turbófeltöltős Saabok és Porschék lassú mozgási jellemzőit, beleértve a kipufogógáz nyomásától függően mozgó állítható lapátokat a turbinában, valamint a tehetetlenséget csökkentő könnyű, alacsony súrlódású alkatrészeket.
A turbófeltöltésben a legizgalmasabb előrelépést – legalábbis egyelőre – csak az F1-es versenyzőknél lehet elérni, ahol egy kis villanymotor tartja pörögve a turbót, csökkentve ezzel a felpörgetési időt.
Hasonlóképpen, a rali-világbajnokságban az anti-lag néven ismert rendszer a levegő/üzemanyag keveréket közvetlenül a kipufogóba önti a turbófeltöltő előtt. A kipufogócső hő hatására gyújtógyertya nélkül is felrobban, kipufogógázok keletkeznek és a turbófeltöltő forr.
De mi a helyzet a turbódízelekkel?
Ha turbófeltöltésről van szó, a dízelek különleges fajtát alkotnak. Ez valóban kéz a kézben tok, mert kényszerindukció nélkül a dízelmotorok soha nem lennének olyan gyakoriak, mint amilyenek.
A szívódízelek tisztességes nyomatékot tudnak biztosítani alacsony kategóriákban, de tehetségük itt véget is ér. A kényszerindukcióval azonban a dízelek kamatoztatni tudják nyomatékukat, és ugyanazokat az előnyöket élvezhetik, mint benzines társaik.
A dízelmotorokat a Tonka Tough gyártotta, hogy elviseljék a benne rejlő hatalmas terheléseket és hőmérsékleteket, ami azt jelenti, hogy könnyen kezelik a turbó extra nyomását.
Minden dízelmotor – szívó és feltöltött – úgy működik, hogy az üzemanyagot a felesleges levegőben égetik el egy úgynevezett szegény égési rendszerben.
Az egyetlen alkalom, amikor a szívó dízelmotorok közel állnak az "ideális" levegő/üzemanyag keverékhez, akkor teljes gázzal működnek, amikor az üzemanyag-befecskendezők teljesen nyitva vannak.
Mivel a dízel üzemanyag kevésbé illékony, mint a benzin, ha levegő nélkül égetik el, hatalmas mennyiségű korom, más néven dízelszemcsék keletkeznek. A henger levegővel való feltöltésével a turbódízelek elkerülhetik ezt a problémát.
Tehát bár a turbófeltöltés elképesztő előrelépés a benzinmotorok számára, valódi átbillentése megóvja a dízelmotort attól, hogy füstös ereklyé váljon. Bár a "Dieselgate" minden esetben előidézheti ezt.
Mit gondol arról, hogy a turbófeltöltők szinte minden négykerekű járműben megtalálják az utat? Mondja el nekünk az alábbi megjegyzésekben.
