Turbokompresoriai buvo naudojami gana ilgą laiką. Tikėkite ar ne, „General Motors“ pirmoji pristatė turbinas savo transporto priemonėms 1962 m. su „Oldsmobile Turbo Jetfire“. Turbinos prideda tonų galios nereikalaujant didesnio variklio, be to, jos veikia iš tų pačių išmetamųjų dujų, kurias jau gamina jūsų transporto priemonė.
Turbos yra puikūs inžinerijos laimėjimai, kurie greitai išplito visoje automobilių pramonėje. Jis prasidėjo kaip retas našumo atnaujinimas, skirtas tik aukščiausios klasės prabangiems ir sportiniams automobiliams, bet dabar yra visur paplitęs priedas, padidinantis efektyvumą.
Skaitykite toliau, kad sužinotumėte daugiau apie tai, kaip veikia turbo varikliai.
Kodėl šiuolaikiniuose automobiliuose naudojami turbokompresoriai
Turbokompresoriai datuojami 1905 m., kai Alfredui Buchi buvo suteiktas ankstyvojo turbokompresoriaus patentas. Nuostabu, kaip ši technologija siekia daugiau nei šimtmetį, ypač turint omenyje, koks didelis turbokompresorių bumas dabar.
Įdomu tai, kad ankstyvieji turbo varikliai buvo sukurti atsižvelgiant į lėktuvo veikimą. Vidaus degimo varikliuose naudojamas oras ir kuras, uždegamas variklio degimo kameroje ant stūmoklio, todėl variklis generuoja energiją.
Prieš naudojant turbinas, vienintelis būdas padidinti variklio galią buvo padidinti darbinį tūrį. Fiziškai padidinus degimo kamerą ir išplečiant visą variklį arba pridedant daugiau cilindrų, variklių gamintojai gali sudeginti daugiau degalų ir oro, taip padidindami variklio galią išvestis. Štai kodėl garsusis posakis „nėra jokio poslinkio pakeisti“ tapo pagrindiniu automobilių pasaulyje.
Tačiau yra efektyvesnis būdas padidinti galią nedidinant darbinio tūrio: turbokompresoriai. Šie įtaisai leidžia varikliui generuoti daugiau galios fiziškai nedidinant darbinio tūrio, o tai įrodo, kad darbinis tūris yra visiškai pakeistas.
Geriausi didelio našumo EV įrodyti, kad posakis taip pat neteisingas. Vienas pavyzdys yra itin greitas „Lucid Air“., kuris yra greitesnis už klasikinius V8 raumenų automobilius važiuojant elektronais.
Kas yra Turbo?
Paprasčiau tariant, turbokompresorius yra oro kompresorius, varomas variklio išmetamosiomis dujomis. Šis kompresorius leidžia varikliui įsiurbti daugiau oro, todėl variklis į degimo kamerą gali įpilti daugiau degalų, nepadidindamas darbinio tūrio. Orlaivių atveju turbokompresoriai yra labai patogus pritaikymas.
Lėktuvui toliau kylant, oras tampa mažiau tankus; taigi tas pats variklis didesniame aukštyje pagamins mažiau galios nei arčiau jūros lygio. Tai didžiulė problema, tačiau turbokompresoriai yra puikus sprendimas.
Prie orlaivių variklių pridedami turbokompresoriai leidžia į variklį įstumti daugiau oro nei įprastai būtų įmanoma dideliame aukštyje, taip išsprendžiama galios praradimo skrendant problema. Kaip ir natūralaus įsiurbimo (NA) lėktuvų varikliai, NA automobiliai taip pat kenčia nuo našumo praradimo dideliame aukštyje, palyginti su varikliais su turbokompresoriumi.
Kaip veikia turbokompresoriai?
Turbokompresoriai yra oro kompresoriai, taigi, kaip rodo pavadinimas, turbokompresorius atlieka vieną darbą: suspaudžia orą ir įkiša jį į variklį. Tai, kaip ji atlieka šią užduotį, yra gana paprasta. Variklis gamina išmetamąsias dujas dėl degimo, kuris varo transporto priemonę, o turbinos tai naudoja turbinos deginimas, dėl kurio galiausiai suspaudžiamas į turbiną įstumiamas oras variklis.
Puikus turbo variklis yra tai, kad jis perdirba išmetamąsias dujas, kad maitintų kompresoriaus mechanizmą. Turbinos skirstomos į dvi dalis: karštąją sritį, kuri liečiasi su išmetamosiomis dujomis, ir šaltąją.
Tai reiškia, kad viena iš pusių (karšta) yra prijungta prie išmetimo kolektoriaus. Kai karštas oras išstumiamas iš variklio, jis sukasi turbiną, esančią karštoje turbokompresoriaus pusėje, o tai savo ruožtu sukasi kompresoriaus ventiliatorių, esantį šaltoje turbokompresoriaus srityje.
Šie du besisukantys elementai yra sujungti per veleną, kuris leidžia karštai šoninei turbinai sukti šaltosios pusės kompresorių, kai patenka išmetamosios dujos. Vykstant šiam procesui, karštoji turbokompresoriaus pusė pradeda šviesti raudonai, todėl dažnai turbokompresorių viena pusė aprūdijusi, o kita nesugadinta.
Taip yra dėl ekstremalių temperatūrų, kurias karštoje turbokompresoriaus zonoje patiria išmetamosios dujos. Išmetamosios dujos leidžia šaltos pusės kompresoriui suktis ir įsiurbti orą, jį suspaudžiant ir grąžinant į variklį. Tai teoriškai sukuria daugiau galios.
Tačiau suspaudžiant orą taip pat susidaro šiluma, o tai paneigia kompresoriaus naudą. Išeitis – tarp turbokompresoriaus ir įsiurbimo kolektoriaus įdėti tarpinį aušintuvą. Tai leidžia orui, patenkančiam į degimo kamerą, atvėsti ir padidina našumą. Štai kodėl matote kai kuriuos automobilius su turbokompresoriumi su gaubto kaušeliais, kurie naudoja pratekantį orą suslėgtam orui vėsinti.
Turbokompresoriai gali šiek tiek vėluoti, kai turbokompresorius pakyla. Taip yra todėl, kad jam reikia išmetamųjų dujų, kad jis įsibėgėtų, kad iš tikrųjų galėtų paskatinti variklį. Kai kurios antrinės rinkos automobilių dalių įmonės taip pat gamina anti-lag sistemas, kad išspręstų vėlavimo problemą. Tačiau jie yra brangūs ir dažniausiai juos naudoja tik profesionalios lenktynių komandos.
Wastegates taip pat yra būtini komponentai, leidžiantys išlaisvinti oro slėgį prieš jam sukantis turbinai, užkertant kelią katastrofiškam variklio gedimui. Jei turbokompresorių sistemose nebūtų išmetimo vožtuvų, variklis gali per daug suktis turbinoje ir į variklio skyrių nuspausti per daug slėgio. Tai visiškai nepageidaujamas scenarijus, galintis baigtis katastrofišku variklio gedimu.
Gamintojai naudojo turbokompresorių savo transporto priemonių serijoje, visų pirma siekdami efektyvumo. Nepaisant to, entuziastai vis dar mano, kad turbo varikliai yra pagrindinis jūsų transporto priemonės galios šaltinis.
Turbinos leidžia naudoti efektyvesnius automobilius
Turbokompresorių dėka šiuolaikiniai keturių cilindrų varikliai veikia taip pat, kaip senosios mokyklos V8 varikliai, o jų galia yra geresnė. Daugelis gamintojų jau vėlai pradėjo naudoti turbokompresorius – net „Ford“ savo pikapams F-150 pridėjo mažesnio dydžio turbokompresorinius variklius, kad jie būtų efektyvesni.
Vis dar neskelbiama, ar šie varikliai yra geresni, ar patvaresni už didesnio tūrio variklius. Tačiau vienas dalykas yra tikras: dėl hibridinių automobilių ir elektromobilių antplūdžio net turbinos gali nesugebėti išsaugoti vidaus degimo variklio.
