Mikä on turboahdin?
Suorituskyvyn ja alhaisemman polttoaineenkulutuksen yhdistämisessä insinöörit joutuvat melkein valitsemaan turbomoottorin.
Superautomaailman ohella, jossa Lamborghini väittää edelleen, että vapaasti hengittävät moottorit ovat edelleen puhtain ja italialaisin tapa tuottaa voimaa ja melua, turboamattomien autojen aika lähenee loppuaan.
On mahdotonta saada esimerkiksi vapaasti hengittävää Volkswagen Golfia. Dieselgaten jälkeen tällä ei tietenkään ole mitään merkitystä, koska kukaan ei halua enää pelata golfia.
Tosiasia kuitenkin on, että kaupunkiautot, perheautot, suuret matkailijat ja jopa jotkut superautot jättävät laivan sukeltamaan tulevaisuuden hyväksi. Ford Fiestasta Ferrari 488:aan, tulevaisuus kuuluu pakkoinduktiolle osittain päästölakien vuoksi, mutta myös siksi, että tekniikka on kehittynyt harppauksin.
Se on pieni moottorin polttoainetalous, joka takaa sujuvan ajon ja suuren moottorin tehon, kun sitä haluat.
Kun on kyse paremman suorituskyvyn ja alhaisemman polttoaineenkulutuksen yhdistämisestä, insinöörit joutuvat melkein suunnittelemaan uusimmat moottorinsa turboahdetulla tekniikalla.
Miten turbo saa aikaan enemmän vähemmällä?
Kaikki riippuu siitä, kuinka moottorit toimivat, joten puhutaanpa vähän tekniikasta. Bensiinimoottorien ilma-polttoainesuhde 14.7:1 varmistaa kaiken sylinterissä olevan täydellisen palamisen. Tämän ylittävä mehu on polttoaineen hukkaa.
Vapaasti hengittävässä moottorissa laskeutuvan männän synnyttämä osittainen tyhjiö vetää ilmaa sylinteriin käyttämällä sisällä olevaa alipainetta vetämään ilmaa sisään imuventtiilien kautta. Se on helppo tapa tehdä asioita, mutta se on hyvin rajallinen ilmansaannin suhteen, kuten uniapneasta kärsivillä.
Turboahdetussa moottorissa sääntökirja on kirjoitettu uudelleen. Sen sijaan, että luottaisivat männän tyhjiövaikutukseen, turboahdettu moottori käyttää ilmapumppua työntämään ilmaa sylinteriin, aivan kuten uniapnea-naamio työntää ilmaa nenästäsi.
Vaikka turboahtimet voivat puristaa ilmaa jopa 5 baarilla (72.5 psi) normaalin ilmanpaineen yläpuolella, maantieautoissa ne toimivat tyypillisesti rennoimmalla paineella, 0.5–1 bar (7–14 psi).
Käytännön tulos on, että 1 baarin ahtopaineella moottori saa kaksi kertaa enemmän ilmaa kuin se olisi vapaasti hengitetty.
Tämä tarkoittaa, että moottorin ohjausyksikkö voi ruiskuttaa kaksi kertaa niin paljon polttoainetta säilyttäen samalla ihanteellisen ilma-polttoainesuhteen, mikä luo paljon suuremman räjähdyksen.
Mutta se on vain puolet turboahtimen temppuista. Verrataanpa 4.0 litran vapaasti hengittävää moottoria ja 2.0 litran turboahdettua moottoria, jonka ahtopaine on 1 bar, olettaen, että ne ovat muuten tekniikaltaan identtisiä.
4.0-litrainen moottori kuluttaa enemmän polttoainetta jopa tyhjäkäynnillä ja kevyellä kuormituksella, kun taas 2.0-litrainen moottori kuluttaa paljon vähemmän. Erona on, että täysin auki kaasulla turboahdettu moottori käyttää suurimman mahdollisen määrän ilmaa ja polttoainetta - kaksi kertaa enemmän kuin vapaasti hengittävä saman iskutilavuuden moottori tai täsmälleen saman verran kuin vapaasti hengittävä 4.0-litrainen.
Tämä tarkoittaa, että turboahdettu moottori voi toimia missä tahansa niukasta 2.0 litrasta voimakkaaseen neljään litraan pakotetun induktion ansiosta.
Kyseessä on siis pienen moottorin polttoainetalous, joka takaa lempeän ajon ja suuren moottorin tehon, kun sitä haluat.
Kuinka fiksu se on?
Kuten tekniselle hopealaodille kuuluu, itse turboahdin on nerokas. Kun moottori on käynnissä, pakokaasut kulkevat turbiinin läpi, mikä saa sen pyörimään uskomattomilla nopeuksilla - tyypillisesti 75,000 150,000 - XNUMX XNUMX kertaa minuutissa.
Turbiini on pultattu ilmakompressoriin, mikä tarkoittaa, että mitä nopeammin turbiini pyörii, sitä nopeammin kompressori pyörii, imee raitista ilmaa ja pakottaa sen moottoriin.
Turbo toimii liukuvalla asteikolla riippuen siitä, kuinka lujasti painat kaasupoljinta. Tyhjäkäynnillä pakokaasua ei ole tarpeeksi nostaakseen turbiinin mielekkääseen nopeuteen, mutta kiihdytettäessä turbiini pyörii ja antaa lisäpotkua.
Jos työnnät oikealla jalalla, syntyy enemmän pakokaasuja, jotka puristavat maksimimäärän raitista ilmaa sylintereihin.
Joten mikä on saalis?
On tietysti useita syitä, miksi emme kaikki aja turboahdetuilla autoilla vuosiin, alkaen monimutkaisuudesta.
Kuten voit kuvitella, ei ole helppoa rakentaa jotain, joka pyörii 150,000 XNUMX rpm päivästä toiseen vuosia ilman räjähdystä, ja se vaatii kalliita osia.
Turbiinit vaativat myös erillisen öljy- ja vesisyötön, mikä lisää moottorin voitelu- ja jäähdytysjärjestelmiin kohdistuvaa rasitusta.
Kun turboahtimen ilma lämpenee, valmistajat joutuivat myös asentamaan välijäähdyttimet alentamaan sylinteriin tulevan ilman lämpötilaa. Kuuma ilma on vähemmän tiheää kuin kylmä ilma, mikä tekee tyhjäksi turboahtimen edut ja voi myös aiheuttaa polttoaine-ilmaseoksen vaurioita ja ennenaikaista räjähdystä.
Turboahtimen surullisin puute tunnetaan tietysti nimellä lag. Kuten todettiin, sinun on kiihdytettävä ja luotava pakokaasu, jotta turbo alkaa tuottaa merkityksellistä ahtopainetta, mikä tarkoitti, että varhaiset turboautot olivat kuin viivästetty kytkin - ei mitään, ei mitään, ei mitään, KAIKKI.
Useat turbotekniikan edistysaskeleet ovat kesyttäneet varhaisten turboahdettujen Saab- ja Porsche-autojen hitaasti liikkuvat ominaisuudet, mukaan lukien säädettävät siivet turbiinissa, jotka liikkuvat pakokaasun paineen perusteella, ja kevyet, matalakitkaiset komponentit hitauden vähentämiseksi.
Jännittävin edistysaskel turboahtauksessa löytyy – ainakin toistaiseksi – F1-kilpailijoista, joissa pieni sähkömoottori pitää turbon pyörimässä, mikä vähentää sen pyörittämiseen kuluvaa aikaa.
Vastaavasti rallin MM-sarjassa anti-lag-järjestelmä kaataa ilma/polttoaineseoksen suoraan pakoputkeen turboahtimen eteen. Pakosarjan lämpö saa sen räjähtämään jopa ilman sytytystulppaa, jolloin syntyy pakokaasuja ja pitää turboahtimen kiehuvana.
Mutta entä turbodieselit?
Mitä tulee turboahdukseen, dieselit ovat erityinen rotu. Tämä on todella käsi kädessä kotelo, koska ilman pakotettua induktiota dieselmoottorit eivät koskaan olisi yhtä yleisiä kuin ne ovat.
Vapaasti hengittävät dieselit voivat tarjota kunnollisen matalan vääntömomentin, mutta siihen heidän kykynsä päättyvät. Pakkoinduktiolla dieselit voivat kuitenkin hyödyntää vääntömomenttiaan ja nauttia samoista eduista kuin bensiinimoottorit.
Tonka Tough on rakentanut dieselmoottorit kestämään sisällä olevia valtavia kuormia ja lämpötiloja, mikä tarkoittaa, että ne kestävät helposti turbon ylimääräisen paineen.
Kaikki dieselmoottorit - vapaasti hengittävät ja ahdettu - toimivat polttamalla polttoainetta ylimääräisessä ilmassa niin sanotussa laihassa polttojärjestelmässä.
Ainoa kerta, kun vapaasti hengittävät dieselmoottorit saavuttavat "ihanteellisen" ilma/polttoaineseoksen, on täydellä kaasulla, kun polttoainesuuttimet ovat täysin auki.
Koska dieselpolttoaine on vähemmän haihtuvaa kuin bensiini, ilmaa poltettaessa syntyy valtava määrä nokea, joka tunnetaan myös dieselhiukkasina. Täyttämällä sylinterin ilmalla turbodieselit voivat välttää tämän ongelman.
Joten vaikka turboahdin on hämmästyttävä parannus bensiinimoottoreille, sen todellinen kääntö säästää dieselmoottoria muuttumasta savuiseksi jäänneeksi. Vaikka "Dieselgate" voi joka tapauksessa aiheuttaa tämän.
Mitä mieltä olet siitä, että turboahtimet löytävät tiensä lähes kaikkiin nelipyöräisiin ajoneuvoihin? Kerro meille alla olevissa kommenteissa.
