Typer turboladere: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, kjenner du dem alle?
Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll eller elektrisk turbo? Hvilken er best, og hva er deres fordeler og ulemper?
Vi vil se på alle de nevnte typene turboladere i denne artikkelen og snakke om konstruksjonen deres.
Innhold
Hva er en turbolader til?
En turbolader eller, i daglig tale, en turbo er en enhet som øker kraften til en forbrenningsmotor ved å tvinge luft inn i forbrenningskammeret.
Økningen i kraft er at motoren mottar mange flere oksygenmolekyler fra samme luftvolum, fordi luften komprimeres, noe som gjør blandingen mer eksplosiv.
Turbolader: Hva er fordelene, og hva er turbolag?
Dermed akselererer en turboladet motor lettere, har høyere effekt og bruker ikke mer drivstoff enn en atmosfærisk motor. Turboladeren drives av eksosgasser, noe som betyr at den bruker energi som ellers ville vært bortkastet.
Drivingen av turboladeren ved hjelp av eksosgasser er svært effektiv fordi turboen ikke tar energi fra motoren, i motsetning til superladeren, som drives mekanisk av motorens kraft.
Hva består en turbolader av?
Hoveddelen av turboladeren er turbinen, dvs. propellen. Den kan rotere med en hastighet på opptil 300 000 rpm og har størst innflytelse på enkelte ytelsesegenskaper til turboladeren. Størrelsen på turbinen bestemmer mengden luft som vil strømme inn i motoren. Generelt gjelder at jo større turbinen er, desto større er luftstrømkapasiteten.
Ytelsen til en turbolader er nært knyttet til størrelsen. Store turboladere trenger mer eksostrykk, noe som gir turboetterslep ved lave hastigheter. Små turboer spinner raskt, men har kanskje ikke samme kraft ved høy akselerasjon.
Turbolag: Hva er det, og hvordan reduseres det?
Ulike turboladervariasjoner kombinerer fordelene med store og små turboladere effektivt.
Enkel turbolader - Den enkleste typen turbolader
Denne enkle turboladeren ble brukt allerede da superlading var i sin spede begynnelse. En enkel turbolader har imidlertid visse grenser når det gjelder motortuning.
Som allerede nevnt er turboladeren drevet av eksosgasser. En liten turbolader har lav treghet, så bare en liten mengde energi fra eksosgassene er tilstrekkelig for å spinne turbinen.
Motorkraft og dreiemoment: Hvilken av disse parameterne er viktigst?
En motor med en slik turbolader gir høyt dreiemoment allerede ved svært lave turtall, så den utmerker seg i fleksibilitet selv ved lavere turtall. Den har imidlertid ikke kraft ved høye hastigheter, fordi turbinen gjerne vil rotere raskere, men den når sin maksimale hastighet gitt av designet.
Derfor vil en liten turbo nå sitt maksimale turtall ved lavere motorturtall enn en større. På den annen side fungerer en stor turbolader kun ved høye motorhastigheter. Dette betyr at jo høyere hastighet motoren har, desto høyere effekt.
En motor med denne typen turbolader går med visse hastigheter som en ikke-kompressorladet enhet. Når den overskrider et visst omdreiningsområde, manifesterer det seg i en veldig skarp og kraftig start og skyvekraft.
Fordeler:
- Pris
- Pålitelighet
- Enkel konstruksjon
Ulemper:
- Betydelig turboetterslep
- Et kompromiss mellom motorytelse og fleksibilitet
Turbo med variabel geometri
Turboladere med variabel geometri (eller kort sagt VGT-er) bruker bevegelige blader for å justere luftstrømmen til turbinen, og etterligner dermed en turbolader med optimal størrelse gjennom hele kraftkurven. Resultatet er en turbolader uten observerbar turboforsinkelse.
Denne typen turbolader brukes utelukkende til dieselmotorer. Årsaken er følsomheten til bladmekanismen for høye temperaturer. For å klargjøre, er temperaturen på eksosgassene til bensinmotorer flere hundre grader celsius høyere enn for dieselmotorer.
Turbolader med variabel geometri (VGT): Hvordan fungerer det?
Selv i dette tilfellet er det imidlertid unntak slik at du kan møte denne typen turboladere selv med en bensinmotor.
Fordeler:
- Fungerer i et bredt spekter av motorturtall
- Prisen kan sammenlignes med prisen på en enkel turbolader
Ulemper:
- Lavere pålitelighet sammenlignet med en enkel turbolader
- Designet primært for dieselmotorer (for bensinmotorer krever denne løsningen bruk av dyre, mer holdbare materialer)
Bi-turbo, Twin-turbo
Twin-turbo eller Bi-turbo er to turboladere som jobber parallelt (sammen) eller sekvensielt (separat). I en parallell konfigurasjon er begge turboene like store, med den ene turboen drevet av den ene halvdelen og den andre av den andre halvdelen av motorens eksos, og begge fungerer samtidig. Du kan støte på en slik løsning, spesielt med flersylindrede motorer.
Små turboladere har lav treghet, så i utgangspunktet er det bare en liten mengde energi fra eksosgassen som trengs for å spinne turbinen, og det er derfor ofte to små turboladere brukes i stedet for to store.
I den sekvensielle konfigurasjonen, som brukes oftere, kjører den mindre turboladeren ved lave hastigheter, med middels hastigheter og med høyere forhåndsbestemte motorhastigheter. Bare den store turboladeren fungerer alene.
Sekvensielt opererende turboladere oppfyller både kravene til høy ytelse og motorens fleksibilitet ved lave hastigheter. Denne utformingen krever imidlertid komplekse sett med rør for å mate begge turboladere.
Fordeler:
- De oppfyller kravene til høy ytelse, men også kravene til motorfleksibilitet ved lave turtall
- Eliminer turboetterslep
Ulemper:
- Høy pris
- Kompleks konstruksjon
- Høyere servicekostnader
Twin-scroll turbolader
Denne typen turbolader har to kanaler for inntak av eksosgasser i turbindelen. Eksosrørene fra sylindrene fører til den ene og den andre kanalen til Twin-scroll turboen slik at vakuumet ikke tar energi fra eksosgassen til den ene sylinderen.
I motsetning til dette er eksosventilen til den andre sylinderen ennå ikke stengt, men inntaksventilen har allerede begynt å åpne.
Twin-scroll turbo: Hva er fordeler og ulemper?
Hvis tenningen i sylindrene er i rekkefølgen 1-3-4-2, vil sylinder 1 og 4, ledninger føre til en kanal og sylindere 2 og 3 til den andre. I dette tilfellet vil det ikke være noe tap av eksosenergi, fordi sylinder 3, som ville ta energi fra eksosgassen fra sylinder 1, ikke er koblet til samme rør.
Ulempen med Twin-scroll turboladeren er dens krevende konstruksjon av eksosrør. Det er også nødvendig å ha et jevnt antall sylindre slik at eksosgasser fra samme antall sylindere strømmer inn i hver kanal.
Fordeler:
- Pris lik en enkelt turbolader
- Effektivitet lik en dobbel turbolader
- Pålitelighet
Ulemper:
- Vanskelig design av eksosrør
- En vanskelig designløsning for motorer med høyere antall sylindere
Elektrisk turbolader
Det er ikke en turbo, men en elektrisk kompressor. Denne typen turbolader trenger ikke energi fra eksosgasser for driften, fordi den bruker en elektrisk motor og en spesiell akkumulator for driften. Takket være dette har den elektriske turboen flere fordeler. Sannsynligvis den største er fullstendig eliminering av turboetterslep.
Den elektriske turboladeren kan regulere turbinens hastighet ved å endre hastigheten på den elektriske motoren. Denne typen turbo trenger derfor ingen ekstra enheter som en avblåsningsventil, wastegate eller variable blader for å regulere turboetterslep.
Elektrisk turbo: Er det en turbolader eller en superlader?
Denne turboladeren brukes ikke alene for å superlade motoren. Ved høye motorhastigheter vil ikke energien fra spesialbatteriet være nok til å snu turbinen med tilstrekkelig turtall. Ved bruk av en sterkere akkumulator eller et større antall slike akkumulatorer vil prisen på den elektriske turboen overstige prisen på hele bilen.
Derfor fungerer den elektriske turboladeren kun ved lave og middels motorturtall, og ved høye hastigheter slår den seg av og overlater superladefunksjonen til den klassiske turboladeren.
Fordeler:
- Fullstendig fravær av turboetterslep
- Trenger ikke tilleggsutstyr for å regulere påfyllingstrykket
- Er ikke utsatt for høy termisk belastning
Ulemper:
- Høy pris
- Spørsmål om pålitelighet
- Krever et spesielt batteri som driver denne turboen