Turboülelaadurid on olnud juba mõnda aega. Uskuge või mitte, kuid General Motors tutvustas 1962. aastal esimesena oma sõidukitele turbosid koos Oldsmobile Turbo Jetfire'iga. Turbod lisavad tonni võimsust ilma suuremat mootorit nõudmata ja töötavad välja samad heitgaasid, mida teie sõiduk juba toodab.
Turbod on hiilgavad inseneritöö saavutused, mis on autotööstuses kiiresti levinud. See sai alguse harvaesineva jõudluse uuendusena, mis piirdus tippklassi luksus- ja sportautodega, kuid on nüüdseks üldlevinud lisandmoodul, mis suurendab tõhusust.
Lugege edasi, et saada lisateavet turbode töö kohta.
Miks kasutavad kaasaegsed autod turbolaadureid?
Turboülelaadurid pärinevad aastast 1905, mil Alfred Buchile anti patent varase turboülelaaduri jaoks. See on hämmastav, kuidas tehnoloogia pärineb enam kui sajandist, eriti kui arvestada, kui suurt buumi turbolaadurid praegu kogevad.
Huvitav on see, et varajased turbod töötati välja lennuki jõudlust silmas pidades. Sisepõlemismootorid kasutavad õhku ja kütust, mis on süüdatud mootori põlemiskambris kolvi all, võimaldades mootoril toota energiat.
Enne turbosid oli mootori võimsuse suurendamiseks ainuke võimalus suurendada töömahtu. Põlemiskambrit füüsiliselt suuremaks muutes ja kogu mootorit laiendades või veel lisades silindreid, saavad mootoritootjad põletada rohkem kütust ja õhku, suurendades nii mootori võimsust väljund. Seetõttu sai kuulus ütlus "nihket asendada pole" automaailmas laialt levinud.
Kuid on olemas tõhusam viis võimsuse lisamiseks ilma töömahtu suurendamata: turboülelaadurid. Need seadmed võimaldavad mootoril toota rohkem võimsust ilma füüsiliselt töömahtu suurendamata, mis tõestab, et töömaht on täiesti asendatav.
Parimad suure jõudlusega EV-d tõesta ka ütlust valeks. Üks näide on ülikiire Lucid Air, mis on elektronidel sõites kiirem kui klassikalised V8 muskelautod.
Mis on Turbo?
Lihtsamalt öeldes on turboülelaadur õhukompressor, mille toiteallikaks on mootori heitgaasid. See kompressor võimaldab mootoril ahmida rohkem õhku, võimaldades seega mootoril panna põlemiskambrisse rohkem kütust ilma suuremat töömahtu lisamata. Lennukite puhul on turbolaadurid väga mugav rakendus.
Kui lennuk jätkab ronimist, muutub õhk vähem tihedaks; seega toodab sama mootor kõrgematel kõrgustel vähem võimsust kui merepinnale lähemal. See on suur probleem, kuid turboülelaadurid pakuvad suurepärast lahendust.
Lennukite mootoritele lisatud turboülelaadurid võimaldavad suruda mootorisse rohkem õhku, kui see tavaliselt suurel kõrgusel võimalik oleks, lahendades sellega lennates tekkiva võimsuskadu küsimuse. Nagu vabalthingavate (NA) lennukimootorite puhul, kannatavad ka NA-autod turboülelaaduriga mootoritega võrreldes suurel kõrgusel jõudluse languse all.
Kuidas turbolaadurid töötavad?
Turboülelaadurid on õhukompressorid, nii et nagu nimigi ütleb, teeb turbo ühte tööd: surub õhku kokku ja topib selle mootorisse. Selle ülesande täitmise viis on suhteliselt lihtne. Mootor toodab sõiduki põlemisel heitgaase ja turbo kasutavad seda põlemine turbiini toiteks, mis lõpuks viib turbiini surutud õhu kokkusurumiseni mootor.
Turbo suurepärane asi on see, et see taaskasutab heitgaase, et toita kompressori mehhanismi. Turbod jagunevad kaheks pooleks: kuum piirkond, mis puutub kokku heitgaasidega, ja külm piirkond.
See tähendab, et üks pooltest (kuum) on ühendatud väljalaskekollektoriga. Kui kuum õhk mootorist välja tõrjutakse, pöörleb see turboülelaaduri kuumas pooles asuvat turbiini, mis omakorda keerutab turbo külmas piirkonnas asuvat kompressori ventilaatorit.
Need kaks pöörlevat elementi on ühendatud võlli kaudu, mis võimaldab kuuma külje turbiinil heitgaaside tungimisel külma külje kompressorit pöörlema panna. Selle protsessi käigus hakkab turboülelaaduri kuum pool punaselt hõõguma, mistõttu on sageli näha, et turboülelaadurite üks külg on roostes ja teine puutumata.
See on tingitud äärmuslikest temperatuuridest, mida turbo kuum ala heitgaasidest kogeb. Heitgaasid võimaldavad külma külje kompressoril pöörlema ja õhku imeda, surudes selle kokku ja surudes selle tagasi mootorisse. See toodab teoreetiliselt rohkem jõudu.
Kuid õhu kokkusurumine tekitab ka soojust, mis muudab kompressori eelised olematuks. Lahenduseks on vahejahuti lisamine turbolaaduri ja sisselaskekollektori vahele. See võimaldab põlemiskambrisse siseneval õhul jahtuda, suurendades jõudlust. Seetõttu näete mõnda turboülelaaduriga autot, millel on kapotilöövlid, mis kasutavad läbivat õhku suruõhu jahutamiseks.
Turboülelaadurite puhul võib turbo kerimisel esineda mõningast viivitust. Selle põhjuseks on asjaolu, et see vajab mootori kiirendamiseks heitgaase, enne kui see tegelikult mootorile hoogu annab. Mõned järelturu autoosade ettevõtted toodavad viivitusprobleemi lahendamiseks ka viivitusvastaseid süsteeme. Kuid need on kallid ja neid kasutavad tavaliselt ainult professionaalsed võidusõidumeeskonnad.
Wastegates on ka olulised komponendid, mis võimaldavad õhurõhu vabastamist enne turbiini pöörlemist, hoides ära mootori katastroofilise rikke. Kui turboülelaadurite süsteemides ei oleks tühjendusklappe, võib mootor turbiini üle keerata ja suruda mootoriruumi liiga palju survet. See on täiesti soovimatu stsenaarium, mis võib lõppeda katastroofilise mootoririkkega.
Tootjad on oma sõidukivalikus võtnud kasutusele turboülelaaduri eelkõige tõhususe huvides. Sellegipoolest peavad entusiastid turbosid endiselt teie sõidukile lisavõimsuse allikaks.
Turbod võimaldavad tõhusamaid autosid
Tänu turboülelaaduritele töötavad moodsad neljasilindrilised mootorid võimsuse poolest umbes sama hästi kui vana kooli V8 mootorid, pakkudes samal ajal paremaid bensiini läbisõite. Paljud tootjad on viimasel ajal hakanud kasutama oma sõidukeid turboülelaaduriga – isegi Ford lisas oma pikapitele F-150 väiksema mõõtmetega turboülelaaduriga mootoreid, et neid tõhusamaks muuta.
Otsus on endiselt väljas, kas need mootorid on paremad või vastupidavamad kui suurema töömahuga mootorid. Kuid üks on kindel: hübriidautode ja EV-de pealetungiga ei pruugi isegi turbod sisepõlemismootorit päästa.
