Što je turbopunjač?

Kada je riječ o kombiniranju performansi sa smanjenom potrošnjom goriva, inženjeri su gotovo prisiljeni odlučiti se za turbo motor.

Izvan razrijeđenog zraka svijeta superautomobila, gdje Lamborghini još uvijek inzistira da atmosferski motori ostanu najčišći i najtalijanskiji način proizvodnje snage i buke, dani automobila bez turbo punjača bliži se kraju.

Nemoguće je, na primjer, nabaviti Volkswagen Golf s atmosferom. Nakon Dieselgatea, to, naravno, vjerojatno neće biti važno, jer nitko više ne želi igrati golf.

Međutim, ostaje činjenica da gradski automobili, obiteljski 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 štetnih plinova, ali i zbog toga što je tehnologija evoluirala skokovima i granicama.

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

Kada je riječ o kombiniranju većih performansi s nižom potrošnjom goriva, inženjeri su gotovo prisiljeni dizajnirati svoje najnovije motore s tehnologijom s turbopunjačem.

Kako turbo može učiniti više s manje?

Sve se svodi na to kako motori rade, pa popričajmo malo o tehnici. Za benzinske motore, omjer zraka i goriva 14.7:1 osigurava potpuno izgaranje svega u cilindru. Sve više soka od ovoga je gubitak goriva.

U motoru s 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, poput osobe s apnejom u snu.

Kod motora s turbopunjačem, pravilnik je prepisan. Umjesto da se oslanja na vakuumski učinak klipa, motor s turbopunjačem koristi zračnu pumpu za guranje zraka 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 obično rade pri opuštenijem tlaku od 0.5 do 1 bar (7 do 14 psi).

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

To znači da upravljačka jedinica motora može ubrizgati dvostruko više goriva uz održavanje idealnog omjera zraka i goriva, stvarajući mnogo veću eksploziju.

No, to je samo polovica trikova turbopunjača. Usporedimo 4.0-litreni atmosferski motor i 2.0-litreni turbomotor s tlakom prednabijanja od 1 bar, uz pretpostavku da su inače tehnološko identični.

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

To znači da motor s turbopunjačem može raditi bilo gdje od mršavih 2.0 litre do snažnih četiri litre zahvaljujući prisilnoj indukciji.

Dakle, riječ je o maloj potrošnji goriva motora za nježnu vožnju i velikoj snazi ​​motora kada to želite.

Koliko je to pametno?

Kako i priliči inženjerskom srebrnom metku, sam turbopunjač je genijalan. Kada motor radi, ispušni plinovi prolaze kroz turbinu, uzrokujući njezino okretanje nevjerojatnim 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 ispušnih plinova da bi se turbina povećala do značajne brzine, ali kako ubrzavate, turbina se okreće i daje poticaj.

Ako gurate desnom nogom, stvara se više ispušnih plinova koji komprimiraju 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, izgraditi nešto što se može vrtjeti na 150,000 o/min dan za danom godinama bez eksplozije nije lako i zahtijeva skupe dijelove.

Turbine također zahtijevaju namjensku opskrbu uljem i vodom, što stavlja veći stres na sustave 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 gustoće od hladnog zraka, što negira prednosti turbopunjača, a također može uzrokovati oštećenje i preranu detonaciju mješavine goriva i zraka.

Najzloglasniji nedostatak turbo punjenja je, naravno, poznat kao zaostajanje. Kao što je navedeno, trebate ubrzati i stvoriti ispuh kako bi turbo počeo proizvoditi značajan tlak 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 Saabova i Porschea s turbopunjačem, uključujući podesive lopatice u turbini koje se pomiču na temelju ispušnog tlaka 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 prvenstvu u reliju, sustav poznat kao anti-lag izbacuje smjesu zraka i goriva izravno u ispuh ispred turbopunjača. Toplina ispušnog razvodnika uzrokuje eksploziju čak i bez svjećice, stvarajući ispušne plinove i održavajući turbopunjač ključanjem.

Ali što je s turbodizelima?

Što se turbo punjenja tiče, dizelaši su posebna vrsta. Ovo je stvarno ruka pod rukom, jer bez prisilne indukcije dizelski motori nikada ne bi bili tako uobičajeni kao što jesu.

Atmosferski dizelaši mogu pružiti pristojan niski okretni moment, ali tu njihov talent prestaje. Međutim, s prisilnom indukcijom, dizelaši mogu iskoristiti svoj okretni moment i uživati ​​u istim prednostima kao i njihovi benzinci.

Dizelske motore je izradila Tonka Tough kako bi izdržali ogromna opterećenja i temperature sadržane u njima, što znači da se lako mogu nositi s dodatnim pritiskom turbo motora.

Svi dizelski motori - atmosferski i s kompresorom - rade sagorijevanjem goriva u viškom zraka u takozvanom sustavu siromašnog izgaranja.

Jedini put kada se dizelski motori s prirodnim usisavanjem približe "idealnoj" mješavini zraka i goriva je pri punom gasu kada su mlaznice goriva širom otvorene.

Budući da je dizelsko gorivo manje hlapljivo od benzina, kada se sagorijeva bez puno zraka, nastaje ogromna količina čađe, također poznata kao dizelske čestice. Punjenje cilindra zrakom, turbodizelaši mogu izbjeći ovaj problem.

Dakle, dok je turbo punjenje nevjerojatno poboljšanje za benzinske motore, njegovo pravo okretanje spašava dizelski motor da ne postane zadimljeni relikt. 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 četiri kotača? Recite nam u komentarima ispod.