Turbófeltöltő: Mik az előnyei, és mi a turbó lag?
A turbófeltöltő, vagy röviden "turbó" olyan eszköz, amely a belső égésű motor teljesítményét növeli azáltal, hogy levegőt juttat az égéstérbe.
A teljesítménynövekedés abból adódik, hogy a motor sokkal több oxigénmolekulát kap ugyanabból a levegőmennyiségből. Mivel a levegő nyomás alatt van, a keverék robbanékonyabb, így a motor könnyebben gyorsul, és nincs szüksége több üzemanyagra.
Tartalomjegyzék
- Mi a különbség a turbófeltöltő és a kompresszor között?
- Mi az a turbó lag?
- Az alacsony motorfordulatszám NEM turbó késés
- A nagyobb turbó nagyobb teljesítményt ad?
- Bi-turbó, Twin-turbo
- Kettős görgős turbófeltöltő
- Változó geometriájú turbófeltöltő
- Mire való a Wastegate?
- Mire való a Blowoff szelep?
- Akkor miért turbófeltöltős motorok?
A motor feltöltésére a turbófeltöltőn kívül kompresszort vagy turbófeltöltő és kompresszor kombinációját is alkalmazzák.
Mi a különbség a turbófeltöltő és a kompresszor között?
A legfontosabb különbség a turbófeltöltő és a feltöltő között, hogy a feltöltőt mechanikusan, a főtengelyre rögzített szíj hajtja, míg a motor kipufogógázai turbófeltöltőt hajtanak.
Mivel a feltöltő a motor energiáját használja fel a hajtásához, a motor energiájának egy részét elveszi, de végül több energiával látja el. A kompresszor másik hátránya a turbófeltöltőhöz képest alacsonyabb adiabatikus hatásfoka.
Az adiabatikus hatásfok a kompresszor azon képessége, hogy levegőt sűrítsen anélkül, hogy felesleges hőt adna a levegőhöz. Minél alacsonyabb a levegő hőmérséklete, annál sűrűbb a levegő, és több oxigénmolekulát tartalmaz. Tehát a kompresszorok több hőt adnak a levegőnek, mint a turbófeltöltők, így kevésbé hatékonyak.
Mint már említettük, a turbófeltöltőt nem mechanikusan, hanem kipufogógázokkal hajtják, ezért nem veszi el az energiát a motortól, ami hatékonyabb. A feltöltőhöz képest azonban van egy hátránya: turbó lag.
Mi az a turbó lag?
A turbó késleltetés a teljesítménynövelés kérése, azaz a gázpedál lenyomása és a teljesítmény kezdete (turbó beindítás) közötti idő. Az újabb, turbófeltöltőket használó modelleknél ez körülbelül 1 másodperc lehet, de minden a turbó típusától függ.
Más szóval, a turbó késleltetése az az idő, amely alatt a kipufogórendszer és a turbófeltöltő létrehozza a teljesítmény növeléséhez szükséges löketet. A feltöltőknél ez a probléma nem jelentkezik, mivel közvetlenül a motor hajtja őket, és ezért a gázra adott válasz azonnali.
Az alacsony motorfordulatszám NEM turbó késés
A kézi sebességváltót használó autók esetében néha összetévesztik az alacsony motorfordulatszámot a turbó késleltetéssel. Ha a motor fordulatszáma alacsony, a gázpedál lenyomása után több másodpercig is eltarthat a gyorsításra való várakozás. Ez a késleltetés azonban nem turbó késés, hanem rossz fokozatválasztás.
A turbófeltöltők a kipufogógáz nyomásának növekedésére támaszkodnak a turbina (propeller) meghajtására, ami alapjáraton vagy alacsony motorfordulatszámon nem érhető el. Amikor a motor eléri a megfelelő fordulatszámot, a turbina úgy kezd forogni, hogy az atmoszférikusnál nagyobb szívónyomást hozzon létre.
A turbófeltöltő célja a motor térfogati hatásfokának javítása a beszívott levegő sűrűségének növelésével, így nagyobb teljesítményt tesz lehetővé motorciklusonként.
A nagyobb turbó nagyobb teljesítményt ad?
A turbina mérete és alakja (akár 300 000 ford./percig forog) befolyásolja a turbófeltöltő egyes teljesítményjellemzőit. A turbina méretei meghatározzák a rendszeren átáramló levegő mennyiségét is. Általában minél nagyobb a turbina, annál nagyobb a légáramlási kapacitás.
A turbófeltöltő teljesítménye szorosan összefügg a méretével. A nagy turbófeltöltőknek nagyobb nyomásra van szükségük, ami alacsony fordulatszámon turbó késést okoz. A kis turbók gyorsan pörögnek, de nagy gyorsulásnál nem biztos, hogy ugyanolyan teljesítményűek.
A nagy és kis turbófeltöltők előnyeinek hatékony kombinálása érdekében ikerturbófeltöltőket vagy változó lapátgeometriájú turbófeltöltőket használnak.
Bi-turbó, Twin-turbo:
A Twin-Turbo vagy Bi-turbo két turbófeltöltő, amelyek párhuzamosan (együtt) vagy egymás után (külön) működnek. Párhuzamos konfigurációban az egyik turbófeltöltőt a motor kipufogógázainak egyik fele, a másikat a másik fele hajtja, és mindkettő egyszerre működik. A kisebb turbók kisebb turbókésleltetéssel rendelkeznek, mint a nagyobbak, ezért gyakran két kis turbót használnak.
Szekvenciális konfigurációban az egyik kisebb turbófeltöltő alacsony fordulatszámon, a másik nagyobb pedig magasabb előre meghatározott motorfordulatszámon kapcsol be. A szekvenciális turbók csökkentik a turbó késleltetését, de összetett csövek szükségesek mindkét turbó táplálásához.
Kettős görgős turbófeltöltő:
Az ilyen típusú turbófeltöltőknek két csatornája van a kipufogógázok beszívására a turbinarészben. A kipufogócsövek mindkét Twin-Turbo csatlakozót kivezetik a hengerekből, így a vákuum nem veszi át az energiát az egyik henger kipufogógázából. Ezzel szemben a másik henger kipufogószelepe még nem zárt, de a szívószelepe már elkezdett nyitni.
Ha a hengerekben a gyújtás 1-3-4-2 sorrendben van, akkor az 1. és 4. henger az egyik csatornába, a 2. és 3. henger pedig a másik csatornába vezet. Ebben az esetben nem lesz kipufogógáz-energia veszteség, mivel a 3. henger, amely az 1. henger kipufogógázából venné fel az energiát, nincs ugyanahhoz a csőhöz csatlakoztatva.
A twin-scroll turbófeltöltő hátránya a nehézség, de az is, hogy páros számú hengerre van szükség ahhoz, hogy a kipufogógázok ugyanannyi hengerből folyjanak be minden csatornába.
Változó geometriájú turbófeltöltő:
A változtatható geometriájú turbófeltöltő mozgatható lapátokkal szabályozza a turbinába jutó légáramlást, így az optimális méretű turbófeltöltőt utánozza a teljes teljesítménygörbe során. Az eredmény egy turbófeltöltő, amelynél nincs megfigyelhető turbó késés.
Mire való a Wastegate?
A zárószelep elvezeti a kipufogógázokat a turbófeltöltő turbinájától. A turbina fordulatszámát a kipufogógázok elvezetésével szabályozzák. A bypass szelep fő funkciója a töltési nyomás szabályozása, hogy ne károsítsa a motort vagy a turbófeltöltőt.
Mire való a Blowoff szelep?
A lefúvószelep egy olyan szelep, amely nyomást enged le a turbófeltöltős motorokban. Ez a szelep segít kiüríteni a turbó és a fojtószelep közötti teret azáltal, hogy sűrített levegőt enged a környezetbe, hogy csökkentse a turbó kopását.
A levegő kiengedésekor jellegzetes sziszegő vagy sípoló hang lép be.
Akkor miért turbófeltöltős motorok?
A turbófeltöltés növelheti a motor teljesítményét és csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást, de egyes gyártók továbbra is a nagyméretű, szívó benzinmotorokat részesítik előnyben. Turbófeltöltés nélküli dízelmotorokat manapság már nem gyártanak, mert teljesítményük gyengébb a benzinesekhez képest.