Čo je turbodúchadlo?

Pokiaľ ide o kombináciu výkonu so zníženou spotrebou paliva, inžinieri sú takmer nútení rozhodnúť sa pre turbomotor.

Mimo riedkeho vzduchu sveta superautomobilov, kde Lamborghini stále trvá na tom, že motory s prirodzeným nasávaním zostávajú najčistejším a najtalianskejším spôsobom výroby energie a hluku, sa časy áut bez turbodúchadla končia.

Je nemožné napríklad získať atmosférický Volkswagen Golf. Po Dieselgate na tom samozrejme nezáleží, pretože golf už nikto nechce hrať.

Faktom však zostáva, že mestské autá, rodinné autá, grand tourery a dokonca aj niektoré superautá opúšťajú loď v prospech potápačskej budúcnosti. Od Fordu Fiesta po Ferrari 488, budúcnosť patrí nútenej indukcii, čiastočne kvôli zákonom o emisiách, ale aj preto, že technológia sa vyvinula míľovými krokmi.

Je to prípad nízkej spotreby paliva motora pre hladkú jazdu a veľký výkon motora, keď ho chcete.

Pokiaľ ide o kombináciu vyššieho výkonu s nižšou spotrebou paliva, inžinieri sú takmer nútení navrhnúť svoje najnovšie motory s technológiou preplňovania turbodúchadlom.

Ako môže turbo urobiť viac s menej?

Všetko záleží na tom, ako fungujú motory, tak si poďme povedať niečo o technike. Pri benzínových motoroch zabezpečuje pomer vzduchu a paliva 14.7:1 dokonalé spálenie všetkého vo valci. Viac šťavy ako toto je plytvanie palivom.

V motore s prirodzeným nasávaním nasáva čiastočný podtlak vytvorený klesajúcim piestom vzduch do valca a pomocou podtlaku vo vnútri nasáva vzduch cez sacie ventily. Je to jednoduchý spôsob, ako robiť veci, ale je veľmi obmedzený, pokiaľ ide o prísun vzduchu, ako človek so spánkovým apnoe.

V preplňovanom motore boli pravidlá prepísané. Namiesto toho, aby sa spoliehal na vákuový efekt piestu, turbodúchadlový motor používa vzduchové čerpadlo na tlačenie vzduchu do valca, rovnako ako maska ​​na spánkové apnoe tlačí vzduch do nosa.

Hoci turbodúchadlá dokážu stlačiť vzduch až o 5 barov (72.5 psi) nad štandardný atmosférický tlak, v cestných automobiloch zvyčajne pracujú pri uvoľnenejšom tlaku 0.5 až 1 bar (7 až 14 psi).

Praktickým výsledkom je, že pri 1 bar plniaceho tlaku dostane motor dvakrát toľko vzduchu, ako keby bol prirodzene nasávaný.

To znamená, že riadiaca jednotka motora môže vstreknúť dvojnásobok paliva pri zachovaní ideálneho pomeru vzduch-palivo, čo spôsobí oveľa väčší výbuch.

Ale to je len polovica trikov turbodúchadla. Porovnajme 4.0-litrový atmosférický motor a 2.0-litrový preplňovaný motor s plniacim tlakom 1 bar za predpokladu, že sú inak technologicky totožné.

4.0-litrový motor spotrebuje viac paliva aj pri voľnobehu a pri miernom zaťažení motora, zatiaľ čo 2.0-litrový motor spotrebuje oveľa menej. Rozdiel je v tom, že pri úplne otvorenej škrtiacej klapke turbodúchadlom preplňovaný motor spotrebuje maximálne možné množstvo vzduchu a paliva – dvakrát toľko ako atmosférický motor rovnakého zdvihového objemu, alebo presne toľko ako atmosférický 4.0-litrový.

To znamená, že turbodúchadlom preplňovaný motor môže bežať kdekoľvek od skromných 2.0 litra až po výkonné štyri litre vďaka nútenej indukcii.

Je to teda prípad nízkej spotreby paliva motora pre šetrnú jazdu a veľký výkon motora, keď ho chcete.

Aké je to múdre?

Ako sa na inžiniersku striebornú guľku patrí, aj samotné turbodúchadlo je dômyselné. Keď motor beží, výfukové plyny prechádzajú cez turbínu, čo spôsobuje, že sa roztočí neuveriteľnou rýchlosťou - zvyčajne 75,000 150,000 až XNUMX XNUMX-krát za minútu.

Turbína je priskrutkovaná k vzduchovému kompresoru, čo znamená, že čím rýchlejšie sa turbína točí, tým rýchlejšie sa točí kompresor, nasáva čerstvý vzduch a tlačí ho do motora.

Turbo funguje na kĺzavej stupnici, podľa toho, ako silno stlačíte plynový pedál. Pri voľnobehu nie je dostatok výfukových plynov na to, aby sa turbína dostala na nejakú zmysluplnú rýchlosť, ale keď zrýchľujete, turbína sa roztočí a poskytne impulz.

Ak tlačíte pravou nohou, vzniká viac výfukových plynov, ktoré stláčajú do valcov maximum čerstvého vzduchu.

V čom je teda háčik?

Dôvodov, prečo všetci nejazdíme roky na autách s turbom, je samozrejme niekoľko, počnúc komplexnosťou.

Ako si viete predstaviť, postaviť niečo, čo sa dokáže točiť rýchlosťou 150,000 XNUMX otáčok za minútu po celé roky bez toho, aby explodovalo, nie je jednoduché a vyžaduje si to drahé diely.

Turbíny tiež vyžadujú vyhradený prívod oleja a vody, čo kladie väčší dôraz na mazací a chladiaci systém motora.

Keďže sa vzduch v turbodúchadle zahrieva, výrobcovia museli inštalovať aj medzichladiče, aby sa znížila teplota vzduchu vstupujúceho do valca. Horúci vzduch má menšiu hustotu ako studený vzduch, čo neguje výhody turbodúchadla a môže tiež spôsobiť poškodenie a predčasnú detonáciu zmesi paliva a vzduchu.

Najslávnejší nedostatok turbodúchadla je, samozrejme, známy ako oneskorenie. Ako už bolo uvedené, musíte zrýchliť a vytvoriť výfuk, aby turbo začalo produkovať zmysluplný plniaci tlak, čo znamenalo, že skoré turbo autá boli ako oneskorený spínač - nič, nič, nič, VŠETKO.

Rôzne pokroky v technológii turbo skrotili to najhoršie z pomalých charakteristík skorých preplňovaných Saabov a Porsche, vrátane nastaviteľných lopatiek v turbíne, ktoré sa pohybujú na základe tlaku výfukových plynov, a ľahkých komponentov s nízkym trením na zníženie zotrvačnosti.

Najvzrušujúcejší krok vpred v oblasti preplňovania turbodúchadlom možno nájsť - aspoň zatiaľ - iba v pretekároch F1, kde malý elektromotor udržuje turbo v točení, čím skracuje čas potrebný na jeho roztočenie.

Podobne v majstrovstvách sveta v rely systém známy ako anti-lag vypúšťa zmes vzduchu a paliva priamo do výfuku pred turbodúchadlom. Teplo z výfukového potrubia spôsobuje jeho explóziu aj bez zapaľovacej sviečky, čím vznikajú výfukové plyny a udržiava turbodúchadlo vo vare.

Ale čo turbodiesely?

Čo sa týka preplňovania turbodúchadlom, diesely sú špeciálne plemeno. To je naozaj ruka v ruke prípad, pretože bez nútenej indukcie by naftové motory nikdy neboli také bežné, ako sú.

Atmosférické diesely dokážu poskytnúť slušný krútiaci moment v nízkych otáčkach, no tam ich talent končí. Vďaka nútenej indukcii však môžu diesely využiť svoj krútiaci moment a využívať rovnaké výhody ako ich benzínové náprotivky.

Dieselové motory sú vyrobené spoločnosťou Tonka Tough tak, aby zvládli enormné zaťaženie a teploty v nich obsiahnuté, čo znamená, že ľahko zvládnu zvýšený tlak turba.

Všetky naftové motory – prirodzene nasávané a preplňované – fungujú spaľovaním paliva v prebytku vzduchu v takzvanom systéme chudého spaľovania.

Atmosférické naftové motory sa približujú k „ideálnej“ zmesi vzduchu a paliva iba vtedy, keď sú na plný plyn, keď sú vstrekovače paliva dokorán otvorené.

Pretože motorová nafta je menej prchavá ako benzín, pri spaľovaní bez veľkého množstva vzduchu vzniká obrovské množstvo sadzí, známych aj ako častice nafty. Naplnením valca vzduchom sa turbodiesely môžu tomuto problému vyhnúť.

Takže zatiaľ čo prepĺňanie turbodúchadlom je úžasným vylepšením pre benzínové motory, jeho skutočné preklopenie chráni naftový motor pred tým, aby sa stal dymiacim prežitkom. Hoci "Dieselgate" v každom prípade môže spôsobiť, že sa to stane.

Ako vnímate skutočnosť, že turbodúchadlá si nájdu cestu takmer do všetkých štvorkolesových vozidiel? Povedzte nám to v komentároch nižšie.