Kiinteä geometria vs muuttuvageometrinen turboahdin - mitä eroa on?
Usein moottoreita kuvattaessa käytetään termiä "muuttuva turboahtimen geometria". Miten se eroaa vakiosta ja mitkä ovat sen edut ja haitat?
Turboahdin on laite, jota on käytetty laajasti dieselmoottoreissa 80-luvulta lähtien, mikä lisää vääntöä ja tehoa ja vaikuttaa positiivisesti polttoaineenkulutukseen. Turboahtimen ansiosta dieseleitä ei enää pidetty likaisina työkoneina. Bensimoottoreissa niillä alkoi olla sama tehtävä ja niitä esiintyi useammin 90-luvulla, ajan myötä ne nousivat suosioon, ja vuoden 2010 jälkeen niistä tuli yhtä yleisiä bensiinimoottoreissa kuin 80- ja 90-luvuilla dieseleissä.
Miten turboahdin toimii?
Turboahdin koostuu turbiinista ja kompressorista asennettu yhteiselle akselille ja yhteen koteloon, joka on jaettu kahteen lähes kaksinkertaiseen sivuun. Turbiinia ohjaavat pakosarjan pakokaasut ja turbiinin kanssa samalla roottorilla pyörivä ja sen ohjaama kompressori luo ilmanpainetta, ns. täydennystä. Sitten se tulee imusarjaan ja polttokammioihin. Mitä korkeampi pakokaasun paine (suurempi moottorin nopeus), sitä korkeampi puristuspaine.
Turboahtimien suurin ongelma piilee juuri tässä, koska ilman sopivaa pakokaasun nopeutta moottoriin tulevalla ilmalla ei ole oikeaa puristuspainetta. Ahtaus vaatii tietyn määrän pakokaasua moottorista tietyllä nopeudella - ilman oikeaa pakokaasukuormaa ei ole kunnollista tehostusta, joten ahdettu moottori alhaisilla kierrosluvuilla on erittäin heikko.
Tämän ei-toivotun ilmiön minimoimiseksi tulisi käyttää turboahdinta, jonka mitat ovat oikeat kyseiselle moottorille. Pienempi (halkaisijaltaan pienempi roottori) "pyörii" nopeammin, koska se luo vähemmän vastusta (vähemmän inertiaa), mutta se antaa vähemmän ilmaa, eikä siksi tuota paljon tehoa, ts. tehoa. Mitä suurempi turbiini, sitä tehokkaampi se on, mutta se vaatii enemmän pakokaasukuormitusta ja enemmän aikaa "pyörtyä". Tätä aikaa kutsutaan turbo lag tai lag. Siksi on järkevää käyttää pientä turboahdinta pienelle moottorille (enintään noin 2 litraa) ja isoa suuremmalle moottorille. Suuremmilla on kuitenkin edelleen "viive"-ongelma, joten Suuret moottorit käyttävät tyypillisesti bi- ja twin-turbojärjestelmiä.
Bensiini suoraruiskutuksella - miksi turbo?
Muuttuva geometria - ratkaisu turbon viiveongelmaan
Tehokkain tapa vähentää turbon viivettä on käyttää muuttuvan geometrian turbiinia. Siirrettävät siivet, joita kutsutaan siiveksi, muuttavat asentoaan (kaltevuuskulmaa) ja antavat siten muuttumattoman muodon muuttumattomiin turbiinin siipiin osuvalle pakokaasuvirralle. Pakokaasujen paineesta riippuen siivet asetetaan suurempaan tai pienempään kulmaan, mikä kiihdyttää roottorin pyörimistä pienemmällä pakokaasun paineella ja korkeammalla pakokaasun paineella turboahdin toimii perinteisesti ilman säädettävää. geometria. Peräsimet on asennettu pneumaattisella tai elektronisella käyttölaitteella. Vaihtuvaa turbiinigeometriaa käytettiin alun perin lähes yksinomaan dieselmoottoreissa., mutta nyt sitä käytetään yhä enemmän myös bensiinissä.
Muuttuvan geometrian vaikutus on suurempi tasainen kiihtyvyys matalilta kierroksilta ja huomattavan turbon päällekytkemisen hetken puuttuminen. Normaalisti dieselmoottorit, joiden turbiinin geometria on vakio, kiihtyvät noin 2000 rpm:iin paljon nopeammin. Jos turbossa on vaihteleva geometria, ne voivat kiihtyä tasaisesti ja selkeästi noin 1700-1800 rpm.
Turboahtimen muuttuvalla geometrialla näyttää olevan joitain plussia, mutta näin ei aina ole. Ennen kaikkea tällaisten turbiinien käyttöikä on lyhyempi. Ohjauspyörien hiilikerrostumat voivat tukkia ne niin, että korkealla tai matalalla alueella olevalla moottorilla ei ole tehoa. Mikä pahempaa, muuttuvageometriset turboahtimet on vaikeampi regeneroida, mikä on kalliimpaa. Joskus täydellinen uudistuminen ei ole edes mahdollista.
