Šta je turbopunjač?

Kada je u pitanju kombinacija performansi sa smanjenom potrošnjom goriva, inženjeri su gotovo primorani da se odluče za turbo motor.

Izvan razrijeđenog zraka svijeta superautomobila, gdje Lamborghini i dalje insistira na tome da atmosferski motori ostanu najčistiji i najtalijanskiji način proizvodnje snage i buke, dani automobila bez turbo punjača bliži se kraju.

Nemoguće je, na primjer, nabaviti Volkswagen Golf sa prirodnim usisavanjem. Nakon Dieselgatea, to, naravno, neće biti važno, jer niko više ne želi da igra golf.

Međutim, ostaje činjenica da gradski automobili, porodični automobili, grand toureri, pa čak i neki superautomobili napuštaju brod u korist ronilačke budućnosti. Od Ford Fieste do Ferrarija 488, budućnost pripada prisilnoj indukciji, dijelom zbog zakona o emisiji, ali i zbog toga što je tehnologija evoluirala skokovima i granicama.

To je slučaj male potrošnje goriva motora za glatku vožnju i veliku snagu motora kada to želite.

Kada je u pitanju kombinovanje većih performansi sa manjom potrošnjom goriva, inženjeri su gotovo primorani da dizajniraju svoje najnovije motore sa tehnologijom sa turbo punjenjem.

Kako turbo može učiniti više sa manje?

Sve se svodi na to kako motori rade, pa hajde da pričamo malo o tehnici. Za benzinske motore, odnos vazduh-gorivo 14.7:1 obezbeđuje potpuno sagorevanje svega u cilindru. Sve više soka od ovoga je gubitak goriva.

U motoru sa prirodnim usisavanjem, djelomični vakuum koji stvara silazni klip uvlači zrak u cilindar, koristeći podtlak iznutra za uvlačenje zraka kroz usisne ventile. To je jednostavan način za obavljanje stvari, ali je vrlo ograničen u smislu dovoda zraka, kao kod osobe s apnejom u snu.

Kod motora s turbopunjačem, pravilnik je prepisan. Umjesto da se oslanja na vakuumski efekat klipa, motor s turbopunjačem koristi zračnu pumpu da gura zrak u cilindar, baš kao što maska ​​za apneju za vrijeme spavanja gura zrak u vaš nos.

Iako turbo punjači mogu komprimirati zrak do 5 bara (72.5 psi) iznad standardnog atmosferskog tlaka, u cestovnim automobilima oni obično rade pri opuštenijem pritisku od 0.5 do 1 bar (7 do 14 psi).

Praktični rezultat je da pri pritisku prednapona od 1 bara, motor prima dvostruko više zraka nego da je prirodno usisan.

To znači da kontrolna jedinica motora može ubrizgati dvostruko više goriva uz održavanje idealnog omjera zrak-gorivo, stvarajući mnogo veću eksploziju.

Ali to je samo polovina trikova turbopunjača. Uporedimo 4.0-litarski atmosferski motor i 2.0-litarski motor sa turbopunjačem sa pritiskom prednabijanja od 1 bar, pod pretpostavkom da su inače identični u pogledu tehnologije.

Motor od 4.0 litara troši više goriva čak i u praznom hodu i pod malim opterećenjem motora, dok motor od 2.0 litara troši mnogo manje. Razlika je u tome što će pri široko otvorenom gasu motor s turbopunjačem koristiti maksimalnu moguću količinu zraka i goriva - dvostruko više od atmosferskog motora iste zapremine, ili potpuno isto kao atmosferski 4.0-litarski motor.

To znači da motor s turbopunjačem može raditi bilo gdje od oskudnih 2.0 litara do moćnih četiri litre zahvaljujući prisilnoj indukciji.

Dakle, to je slučaj male potrošnje goriva motora za nježnu vožnju i velike snage motora kada to želite.

Koliko je to pametno?

Kako i priliči inženjerskom srebrnom metku, sam turbopunjač je genijalan. Kada motor radi, izduvni gasovi prolaze kroz turbinu, uzrokujući njeno okretanje nevjerovatnim brzinama - obično između 75,000 i 150,000 puta u minuti.

Turbina je pričvršćena vijcima na zračni kompresor, što znači da što se turbina brže okreće, to se kompresor brže okreće, usisava svježi zrak i tjera ga u motor.

Turbo radi na kliznoj skali, ovisno o tome koliko jako pritisnete papučicu gasa. U praznom hodu, nema dovoljno izduvnih gasova da bi se turbina povećala do bilo koje značajne brzine, ali kako ubrzavate, turbina se okreće i daje poticaj.

Ako gurate desnom nogom, stvara se više izduvnih plinova koji sabijaju maksimalnu količinu svježeg zraka u cilindre.

U čemu je kvaka?

Postoji, naravno, nekoliko razloga zašto svi ne vozimo automobile s turbopunjačem godinama, počevši od složenosti.

Kao što možete zamisliti, nije lako napraviti nešto što se može vrtjeti na 150,000 o/min dan za danom godinama bez eksplozije i zahtijeva skupe dijelove.

Turbine takođe zahtevaju namensko snabdevanje uljem i vodom, što stavlja veći stres na sisteme za podmazivanje i hlađenje motora.

Kako se zrak u turbopunjaču zagrijava, proizvođači su također morali ugraditi međuhladnjake kako bi snizili temperaturu zraka koji ulazi u cilindar. Vrući zrak je manje gust od hladnog zraka, negirajući prednosti turbo punjača, a također može uzrokovati oštećenje i preranu detonaciju mješavine goriva i zraka.

Najozloglašeniji nedostatak turbo punjenja je, naravno, poznat kao kašnjenje. Kao što je navedeno, potrebno je ubrzati i stvoriti izduv kako bi turbo počeo proizvoditi značajan pritisak pojačanja, što je značilo da su rani turbo automobili bili poput odgođenog prekidača - ništa, ništa, ništa, SVE.

Različiti napredak u turbo tehnologiji ukrotio je najgore od karakteristika sporog kretanja ranih Saab-a i Porschea sa turbopunjačem, uključujući podesive lopatice u turbini koje se kreću na osnovu izduvnog pritiska, i lagane komponente niskog trenja za smanjenje inercije.

Najuzbudljiviji korak naprijed u turbopunjenju može se pronaći samo – barem za sada – u F1 trkačima, gdje mali električni motor održava turbo motor, smanjujući vrijeme potrebno za njegovo okretanje.

Slično, u Svjetskom reli prvenstvu, sistem poznat kao anti-lag izbacuje mješavinu zraka i goriva direktno u izduv ispred turbo punjača. Toplina izduvnog kolektora uzrokuje da eksplodira čak i bez svjećice, stvarajući izduvne plinove i održavajući turbopunjač ključanjem.

Ali šta je sa turbodizelima?

Kada je u pitanju turbo punjenje, dizelaši su posebna vrsta. Ovo je zaista ruka pod rukom, jer bez prisilne indukcije, dizel motori nikada ne bi bili tako uobičajeni kao što jesu.

Dizeli sa prirodnim usisavanjem mogu da obezbede pristojan obrtni moment na niskom nivou, ali tu prestaje njihov talent. Međutim, sa prisilnom indukcijom, dizelaši mogu iskoristiti svoj obrtni moment i uživati ​​u istim prednostima kao i njihovi benzinci.

Dizel motore je izradila Tonka Tough da izdrže ogromna opterećenja i temperature sadržane u njima, što znači da mogu lako podnijeti dodatni pritisak turbo motora.

Svi dizel motori - atmosferski i sa kompresorom - rade sagorevanjem goriva u višku vazduha u takozvanom sistemu siromašnog sagorevanja.

Jedini put kada se dizel motori sa prirodnim usisavanjem približe "idealnoj" mješavini zraka i goriva je pri punom gasu kada su mlaznice za gorivo širom otvorene.

Budući da je dizel gorivo manje isparljivo od benzina, kada se sagorijeva bez puno zraka, stvara se ogromna količina čađi, također poznata kao dizel čestice. Punjenje cilindra zrakom, turbodizelaši mogu izbjeći ovaj problem.

Dakle, dok je turbo punjenje nevjerojatno poboljšanje za benzinske motore, njegovo pravo okretanje spašava dizel motor da ne postane zadimljena relikvija. Iako "Dieselgate" u svakom slučaju može uzrokovati da se to dogodi.

Što mislite o činjenici da turbo punjači pronađu svoj put u gotovo sva vozila na sva četiri točka? Recite nam u komentarima ispod.