Çfarë është një turbocharger?
Kur bëhet fjalë për kombinimin e performancës me konsumin e reduktuar të karburantit, inxhinierët janë pothuajse të detyruar të zgjedhin një motor turbo.
Jashtë ajrit të hollë të botës së supermakinave, ku Lamborghini ende këmbëngul se motorët me aspirim natyral mbeten mënyra më e pastër dhe më italiane për të prodhuar energji dhe zhurmë, ditëve të makinave pa turbo po i afrohen fundit.
Është e pamundur, për shembull, të marrësh një Volkswagen Golf me aspirim natyral. Pas Dieselgate, natyrisht, kjo nuk ka gjasa të ketë rëndësi, sepse askush nuk dëshiron të luajë më golf.
Megjithatë, fakti mbetet se makinat e qytetit, makinat familjare, turnetë e mëdha dhe madje disa supermakina po largohen nga anija në favor të një të ardhmeje skuba. Nga Ford Fiesta te Ferrari 488, e ardhmja i përket induksionit të detyruar, pjesërisht për shkak të ligjeve të emetimeve, por edhe sepse teknologjia ka evoluar me hapa të mëdhenj.
Ky është një rast i ekonomisë së vogël të karburantit të motorit për drejtimin e qetë dhe fuqinë e madhe të motorit kur ju dëshironi.
Kur bëhet fjalë për kombinimin e performancës më të lartë me konsumin më të ulët të karburantit, inxhinierët janë pothuajse të detyruar të dizajnojnë motorët e tyre më të fundit me teknologji turbocharged.
Si mund të bëjë një turbo më shumë me më pak?
Gjithçka varet nga mënyra se si funksionojnë motorët, kështu që le të flasim pak për teknikën. Për motorët me benzinë, raporti ajër-karburant 14.7:1 siguron djegie të plotë të çdo gjëje në cilindër. Çdo lëng më shumë se ky është një humbje karburanti.
Në një motor me aspirim natyral, vakuumi i pjesshëm i krijuar nga pistoni zbritës tërheq ajrin në cilindër, duke përdorur presionin negativ brenda për të tërhequr ajrin përmes valvulave të marrjes. Është një mënyrë e lehtë për të bërë gjërat, por është shumë e kufizuar për sa i përket furnizimit me ajër, si një person me apnea gjumi.
Në motorin me turbocharged, libri i rregullave është rishkruar. Në vend që të mbështetet në efektin e vakumit të një pistoni, një motor me turbongarkues përdor një pompë ajri për të shtyrë ajrin në një cilindër, ashtu si një maskë apnee e gjumit e shtyn ajrin lart në hundë.
Edhe pse turbongarkuesit mund të kompresojnë ajrin deri në 5 bar (72.5 psi) mbi presionin standard atmosferik, në makinat rrugore ata zakonisht funksionojnë me një presion më të relaksuar prej 0.5 deri në 1 bar (7 deri në 14 psi).
Rezultati praktik është se në 1 bar presioni nxitës, motori merr dy herë më shumë ajër sesa të ishte i aspiruar natyrshëm.
Kjo do të thotë se njësia e kontrollit të motorit mund të injektojë dy herë më shumë karburant duke ruajtur një raport ideal ajër-karburant, duke krijuar një shpërthim shumë më të madh.
Por kjo është vetëm gjysma e truket e turbocharger. Le të krahasojmë një motor 4.0-litërsh me aspirim natyral dhe një motor 2.0-litërsh me turbocharged me një presion të rritjes prej 1 bar, duke supozuar se përndryshe janë identike për sa i përket teknologjisë.
Motori 4.0 litra konsumon më shumë karburant edhe në gjendje boshe dhe nën ngarkesë të lehtë të motorit, ndërsa motori 2.0 litra konsumon shumë më pak. Dallimi është se me mbytje të hapur të gjerë, një motor me turbo-mbushje do të përdorë sasinë maksimale të ajrit dhe karburantit të mundshëm - dy herë më shumë se një motor me aspirim natyral me të njëjtën zhvendosje, ose saktësisht i njëjtë me një motor 4.0 litrash me aspirim natyral.
Kjo do të thotë se motori me turbocharged mund të funksionojë diku nga 2.0 litra deri në katër litra të fuqishëm falë induksionit të detyruar.
Pra, është një rast i ekonomisë së vogël të karburantit të motorit për drejtimin e butë dhe fuqinë e madhe të motorit kur ju dëshironi.
Sa i zgjuar është?
Siç i ka hije një plumbi argjendi inxhinierik, vetë turbongarkuesi është i zgjuar. Kur motori është në punë, gazrat e shkarkimit kalojnë nëpër turbinë, duke bërë që ajo të rrotullohet me shpejtësi të jashtëzakonshme - zakonisht midis 75,000 dhe 150,000 herë në minutë.
Turbina është e lidhur me bulona në kompresorin e ajrit, që do të thotë se sa më shpejt të rrotullohet turbina, aq më shpejt rrotullohet kompresori, duke thithur ajër të pastër dhe duke e detyruar atë në motor.
Turbo punon në një shkallë rrëshqitëse, në varësi të asaj se sa fort shtypni pedalin e gazit. Në gjendje boshe, nuk ka gaz të mjaftueshëm të shkarkimit për ta çuar turbinën në një shpejtësi domethënëse, por ndërsa përshpejtoni, turbina rrotullohet dhe jep shtytje.
Nëse shtyni me këmbën e djathtë, prodhohen më shumë gazra të shkarkimit, të cilët ngjeshin sasinë maksimale të ajrit të pastër në cilindra.
Pra, çfarë është kapja?
Ka, sigurisht, disa arsye pse ne nuk drejtojmë të gjithë makina me turbocharged për vite me rradhë, duke filluar nga kompleksiteti.
Siç mund ta imagjinoni, ndërtimi i diçkaje që mund të rrotullohet me 150,000 rpm ditë pas dite për vite pa shpërthyer nuk është e lehtë dhe kërkon pjesë të shtrenjta.
Turbinat kërkojnë gjithashtu një furnizim të dedikuar me vaj dhe ujë, gjë që ushtron më shumë stres në sistemet e lubrifikimit dhe ftohjes së motorit.
Ndërsa ajri në turbongarkues nxehet, prodhuesit gjithashtu duhej të instalonin intercoolers për të ulur temperaturën e ajrit që hynte në cilindër. Ajri i nxehtë është më pak i dendur se ajri i ftohtë, duke mohuar përfitimet e një turbocharger dhe gjithashtu mund të shkaktojë dëmtim dhe shpërthim të parakohshëm të përzierjes së karburantit/ajrit.
Mangësia më famëkeqe e turbocharging është, natyrisht, e njohur si vonesë. Siç u tha, ju duhet të përshpejtoni dhe të krijoni një shter për ta bërë turbo-n të fillojë të prodhojë presion domethënës të rritjes, që do të thoshte se makinat e hershme turbo ishin si një ndërprerës i vonuar - asgjë, asgjë, asgjë, GJITHÇKA.
Përparime të ndryshme në teknologjinë turbo kanë zbutur karakteristikat më të këqija të lëvizjes së ngadaltë të Saab-ve dhe Porsheve të hershme me turbocharge, duke përfshirë fletët e rregullueshme në turbinë që lëvizin bazuar në presionin e shkarkimit dhe komponentët e lehtë me fërkim të ulët për të reduktuar inercinë.
Hapi më emocionues përpara në karikimin turbo mund të gjendet - të paktën tani për tani - në garat F1, ku një motor i vogël elektrik e mban turbo-n të rrotullohet, duke reduktuar kohën që duhet për ta rrotulluar.
Në mënyrë të ngjashme, në Kampionatin Botëror të Rally, një sistem i njohur si anti-lag hedh përzierjen e ajrit/karburantit direkt në shkarkimin e shkarkimit përpara turbocharger. Nxehtësia e kolektorit të shkarkimit bën që ai të shpërthejë edhe pa një kandele, duke krijuar gazra të shkarkimit dhe duke mbajtur turbongarkuesin të vlojë.
Por çfarë ndodh me turbodieselët?
Kur bëhet fjalë për turbocharging, naftë janë një racë e veçantë. Ky është vërtet një rast dorë për dore, sepse pa induksion të detyruar, motorët me naftë nuk do të ishin kurrë aq të zakonshëm sa janë.
Dieselët me aspirim natyral mund të ofrojnë çift rrotullues të mirë të nivelit të ulët, por këtu përfundojnë talentet e tyre. Megjithatë, me induksion të detyruar, motorët me naftë mund të përfitojnë nga çift rrotullimi i tyre dhe të gëzojnë të njëjtat përfitime si homologët e tyre të benzinës.
Motorët me naftë janë ndërtuar nga Tonka Tough për të përballuar ngarkesat dhe temperaturat e mëdha të përfshira brenda, që do të thotë se ata mund të përballojnë lehtësisht presionin shtesë të një turbo.
Të gjithë motorët me naftë - me aspirim natyral dhe me mbingarkesë - funksionojnë duke djegur karburantin në ajër të tepërt në një sistem të ashtuquajtur me djegie të dobët.
E vetmja herë kur motorët me naftë me aspirim natyral i afrohen përzierjes "ideale" të ajrit/karburantit është në mbytje të plotë kur injektorët e karburantit janë plotësisht të hapur.
Për shkak se karburanti dizel është më pak i paqëndrueshëm se benzina, kur digjet pa shumë ajër, prodhohet një sasi e madhe blozë, e njohur edhe si grimcat e naftës. Duke mbushur cilindrin me ajër, turbodieselët mund ta shmangin këtë problem.
Pra, ndërsa turbocharging është një përmirësim i mahnitshëm për motorët me benzinë, rrokullisja e tij e vërtetë e shpëton motorin me naftë nga shndërrimi i një relike tymi. Edhe pse "Dieselgate" në çdo rast mund të shkaktojë që kjo të ndodhë.
Si ndiheni për faktin që turbochargerët gjejnë rrugën e tyre në pothuajse të gjitha automjetet me katër rrota? Na tregoni në komentet më poshtë.
