Turboülelaadur: millised on selle eelised ja mis on turbo lag?
Turboülelaadur ehk lühidalt "turbo" on seade, mis suurendab sisepõlemismootori võimsust, surudes õhku põlemiskambrisse.
Võimsuse suurenemine tuleneb sellest, et mootor saab samast õhuhulgast palju rohkem hapnikumolekule. Kuna õhk on rõhu all, on segu plahvatusohtlikum, mootor kiirendab seega kergemini ja see ei vaja rohkem kütust.
Sisu
- Mis vahe on turboülelaaduril ja ülelaaduril?
- Mis on turbo lag?
- Mootori madalad pöörded EI OLE turbo lag
- Kas suurem turbo lisab rohkem jõudu?
- Bi-turbo, Twin-turbo
- Kahe kerimisega turboülelaadur
- Muutuva geomeetriaga turboülelaadur
- Milleks Wastegate on mõeldud?
- Mille jaoks on väljapuhumisventiil?
- Miks siis turbomootorid?
Mootori ülelaadimiseks kasutatakse lisaks turboülelaadurile ka ülelaadurit või turbo- ja ülelaaduri kombinatsiooni.
Mis vahe on turboülelaaduril ja ülelaaduril?
Peamine erinevus turboülelaaduri ja ülelaaduri vahel on see, et ülelaadurit käitatakse mehaaniliselt väntvõlli külge kinnitatud rihma kaudu, samas kui mootorist väljuvad heitgaasid juhivad turboülelaadurit.
Kuna ülelaadur kasutab oma sõiduks mootorist saadavat energiat, võtab see osa mootori energiast, kuid lõpuks varustab see seda rohkem energiaga. Kompressori puuduseks on ka selle madalam adiabaatiline efektiivsus võrreldes turbolaaduriga.
Adiabaatiline efektiivsus on ülelaaduri võime suruda õhku kokku ilma liigset soojust õhku lisamata. Mida madalam on õhutemperatuur, seda tihedam on õhk ja see sisaldab rohkem hapniku molekule. Seega lisavad ülelaadurid õhku rohkem soojust kui turboülelaadurid, muutes need vähem tõhusaks.
Nagu juba mainitud, ei käita turbolaadurit mitte mehaaniliselt, vaid heitgaasidega ning seetõttu ei võta see mootorilt energiat, mis on tõhusam. Võrreldes ülelaaduriga on sellel aga miinus: turbo lag.
Mis on turbo lag?
Turbo lag on aeg võimsuse suurendamise taotluse, st gaasipedaali vajutamise ja võimsuse alguse (turbo kick-in) vahel. Uuemates turboülelaadureid kasutavates mudelites võib see olla umbes 1 sekund, kuid kõik sõltub turbotüübist.
Teisisõnu, turbo lag on aeg, mis kulub väljalaskesüsteemil ja turbolaaduril võimsuse suurendamiseks vajaliku tõuke tekitamiseks. Ülelaaduritel seda probleemi ei ole, sest neid juhib otse mootor ja reaktsioon gaasipedaalile on seetõttu kohene.
Mootori madalad pöörded EI OLE turbo lag
Mõnikord aetakse käsikäigukastiga autode madalaid mootori pöördeid ekslikult turbo viivitusega. Kui mootori pöörlemiskiirus on madal, võib pärast gaasipedaali vajutamist kiirenduse ootamiseks kuluda mitu sekundit. See viivitus pole aga turbo lag, vaid vale käiguvalik.
Turboülelaadurid tuginevad turbiini (propelleri) käitamiseks heitgaasi rõhu suurenemisele, mida ei ole võimalik saavutada tühikäigul või mootori madalatel pööretel. Kui mootor saavutab piisavad pöörded, hakkab turbiin pöörlema nii, et tekib atmosfäärirõhust kõrgem sisselaskerõhk.
Turboülelaaduri eesmärk on parandada mootori mahulist efektiivsust, suurendades sisselaskeõhu tihedust, võimaldades mootoritsükli kohta rohkem võimsust.
Kas suurem turbo lisab rohkem jõudu?
Turbiini suurus ja kuju (see pöörleb kuni 300 000 p/min) mõjutavad mõningaid turboülelaaduri tööomadusi. Turbiini mõõtmed määravad ka süsteemi läbiva õhu koguse. Üldiselt, mida suurem on turbiin, seda suurem on õhuvoolu läbilaskevõime.
Turboülelaaduri jõudlus on tihedalt seotud selle suurusega. Suured turboülelaadurid vajavad rohkem survet, mis põhjustab madalatel pööretel turbo lag. Väikesed turbod pöörlevad kiiresti, kuid suurel kiirendusel ei pruugi nende võimsus olla sama.
Suurte ja väikeste turboülelaadurite eeliste tõhusaks ühendamiseks kasutatakse kaksik- või muutuva labageomeetriaga turboülelaadureid.
Bi-turbo, Twin-turbo:
Twin-turbo või Bi-turbo on kaks turboülelaadurit, mis töötavad paralleelselt (koos) või järjestikku (eraldi). Paralleelses konfiguratsioonis juhib üht turbolaadurit üks pool ja teine teine pool mootori heitgaasidest ning mõlemad töötavad samaaegselt. Väiksematel turbodel on turbo viivitus väiksem kui suurematel, seega kasutatakse sageli kahte väikest turbot.
Järjestikuses konfiguratsioonis töötab üks väiksem turbolaadur madalatel pööretel ja teine suurem lülitatakse sisse mootori kõrgemal etteantud pööretel. Järjestikused turbod vähendavad turbo viivitust, kuid vajavad mõlema turbo toitmiseks keerulisi torusid.
Kahe kerimisega turboülelaadur:
Seda tüüpi turboülelaaduril on kaks kanalit heitgaaside sissevõtmiseks turbiiniosas. Väljalasketorud juhivad mõlemad Twin-Turbo pordid silindritest välja, et vaakum ei võtaks energiat ühe silindri heitgaasilt. Seevastu teise silindri väljalaskeklapp pole veel sulgunud, kuid selle sisselaskeklapp on juba avanema hakanud.
Kui silindrites on süüde järjekorras 1-3-4-2, siis silindrid 1 ja 4 viivad ühte kanalisse ning silindrid 2 ja 3 teise kanalisse. Sel juhul ei kao heitgaasienergia kadu, kuna silinder 3, mis võtaks energiat silindrist 1 heitgaasist, ei ole ühendatud sama toruga.
Twin-scroll-turboülelaaduri miinuseks on selle keerukus, aga ka asjaolu, et vaja on paarisarv silindreid, et sama arvu silindrite heitgaasid voolaksid igasse kanalisse.
Muutuva geomeetriaga turboülelaadur:
Muutuva geomeetriaga turboülelaadur kasutab turbiini õhuvoolu reguleerimiseks liikuvaid labasid, jäljendades optimaalse suurusega turboülelaadurit kogu võimsuskõvera ulatuses. Tulemuseks on turboülelaadur, millel puudub jälgitav turboviivitus.
Milleks Wastegate on mõeldud?
Heitgaas suunab heitgaasid turboülelaaduri turbiinist eemale. Turbiini kiirust juhitakse heitgaaside kõrvalejuhtimise teel. Möödaviikklapi põhiülesanne on täiturõhu reguleerimine, et mitte kahjustada mootorit ega turbolaadurit.
Mille jaoks on väljapuhumisventiil?
Väljapuhumisventiil on ventiil, mis vabastab rõhu turboülelaaduriga mootorites. See klapp aitab tühjendada ruumi turbo ja gaasihoova vahel, vabastades keskkonda suruõhku, et vähendada turbo kulumist.
Õhu vabastamisel siseneb iseloomulik susisev või vilistav heli.
Miks siis turbomootorid?
Turboülelaadimine võib suurendada mootori võimsust ja vähendada kütusekulu, kuid mõned tootjad eelistavad siiski suuri vabalthingavaid bensiinimootoreid. Ilma turboülelaadimiseta diiselmootoreid tänapäeval enam ei toodeta, kuna nende jõudlus on võrreldes bensiinimootoritega puudulik.