Turboülelaadurite tüübid: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, kas teate neid kõiki?
Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll või elektriline turbo? Milline neist on parim ning millised on nende eelised ja puudused?
Vaatleme selles artiklis kõiki mainitud turboülelaadurite tüüpe ja räägime nende ehitusest.
Sisu
Milleks turbolaadur?
Turboülelaadur ehk kõnekeeles turbo on seade, mis suurendab sisepõlemismootori võimsust, surudes õhku põlemiskambrisse.
Võimsuse kasv seisneb selles, et mootor saab samast õhuhulgast palju rohkem hapnikumolekule, kuna õhk surutakse kokku, muutes segu plahvatusohtlikumaks.
Turboülelaadur: millised on selle eelised ja mis on turbo lag?
Seega kiirendab turbomootor kergemini, on suurema võimsusega ega kuluta rohkem kütust kui atmosfäärimootor. Turboülelaaduri jõuallikaks on heitgaasid, mis tähendab, et see kasutab energiat, mis muidu läheks raisku.
Turboülelaaduri heitgaase kasutav ajam on väga tõhus, sest turbo ei võta mootorilt energiat, erinevalt ülelaadurist, mida juhib mehaaniliselt mootori võimsus.
Millest turbolaadur koosneb?
Turboülelaaduri põhiosa moodustab turbiin, st propeller. See võib pöörelda kiirusega kuni 300 000 p/min ja sellel on suurim mõju turboülelaaduri mõningatele tööomadustele. Turbiini suurus määrab mootorisse voolava õhu koguse. Üldiselt, mida suurem on turbiin, seda suurem on õhuvoolu läbilaskevõime.
Turboülelaaduri jõudlus on tihedalt seotud selle suurusega. Suured turboülelaadurid vajavad suuremat heitgaasirõhku, mis põhjustab madalatel pööretel turbo lag. Väikesed turbod pöörlevad kiiresti, kuid suurel kiirendusel ei pruugi nende võimsus olla sama.
Turbo lag: mis see on ja kuidas seda vähendada?
Erinevad turboülelaadurite variandid ühendavad tõhusalt suurte ja väikeste turboülelaadurite eelised.
Üks turboülelaadur – Lihtsaim turboülelaaduri tüüp
Seda lihtsat turboülelaadurit kasutati juba siis, kui ülelaadimine oli lapsekingades. Lihtsa turboülelaaduriga mootori häälestuse osas on aga teatud piirid.
Nagu juba mainitud, töötab turboülelaadur heitgaasidega. Väikesel turboülelaaduril on väike inerts, seega piisab turbiini pöörlemiseks vaid vähesest heitgaasidest saadavast energiast.
Mootori võimsus ja pöördemoment: milline neist parameetritest on olulisem?
Sellise turbolaaduriga mootor annab suure pöördemomendi juba väga madalatel pööretel, seega paistab see paindlikkuse poolest silma ka madalamatel pööretel. Suurtel pööretel tal aga jõudu pole, sest turbiin tahaks küll kiiremini pöörelda, kuid saavutab oma konstruktsioonist antud maksimumkiiruse.
Seetõttu saavutab väike turbo oma maksimaalse pöörete arvu madalamal mootori pöörlemiskiirusel kui suurem. Seevastu suur turboülelaadur töötab ainult mootori kõrgetel pööretel. See tähendab, et mida suurem on mootori pöörete arv, seda suurem on selle võimsus.
Seda tüüpi turboülelaaduriga mootor töötab teatud pööretel nagu ülelaadimata mootor. Kui see ületab teatud pöörete vahemiku, väljendub see väga teravas ja jõulises käivitamises ja tõukejõus.
Eelised:
- Hind
- Töökindlus
- Lihtne ehitus
Puudused:
- Märkimisväärne turbo viivitus
- Kompromiss mootori jõudluse ja paindlikkuse vahel
Muutuva geomeetriaga turbo
Muutuva geomeetriaga turboülelaadurid (või lühidalt VGT-d) kasutavad turbiini õhuvoolu reguleerimiseks liikuvaid labasid, jäljendades nii optimaalse suurusega turboülelaadurit kogu võimsuskõvera ulatuses. Tulemuseks on turboülelaadur, millel puudub jälgitav turboviivitus.
Seda tüüpi turboülelaadurit kasutatakse eranditult diiselmootorite jaoks. Põhjuseks on tera mehhanismi tundlikkus kõrgete temperatuuride suhtes. Selgituseks, et bensiinimootorite heitgaaside temperatuur on mitusada kraadi Celsiuse järgi kõrgem kui diiselmootoritel.
Muutuva geomeetriaga turboülelaadur (VGT): kuidas see töötab?
Isegi sel juhul on siiski erandeid, nii et saate seda tüüpi turboülelaaduriga kokku puutuda isegi bensiinimootoriga.
Eelised:
- Töötab laias mootori pöörete vahemikus
- Hind on võrreldav lihtsa turbolaaduri hinnaga
Puudused:
- Madalam töökindlus võrreldes lihtsa turbolaaduriga
- Mõeldud eelkõige diiselmootoritele (bensiinimootorite puhul eeldab see lahendus kallite vastupidavamate materjalide kasutamist)
Bi-turbo, Twin-turbo
Twin-turbo või Bi-turbo on kaks turboülelaadurit, mis töötavad paralleelselt (koos) või järjestikku (eraldi). Paralleelses konfiguratsioonis on mõlemad turbod ühesuurused, ühte turbot veab üks pool ja teist teine pool mootori heitgaasist ning mõlemad töötavad samaaegselt. Sellise lahendusega võib kokku puutuda, eriti mitmesilindriliste mootorite puhul.
Väikestel turboülelaaduritel on väike inerts, nii et põhimõtteliselt kulub turbiini pöörlemiseks vaid väike kogus heitgaasist saadavat energiat, mistõttu kasutatakse sageli kahe suure turboülelaaduri asemel kahte väikest.
Sagedamini kasutatavas järjestikuses konfiguratsioonis töötab väiksem turbolaadur madalatel pööretel, keskmistel pööretel ja kõrgematel etteantud mootoripööretel. Üksinda töötab ainult suur turboülelaadur.
Järjestikku töötavad turboülelaadurid vastavad nii suure jõudluse kui ka mootori paindlikkuse nõuetele madalatel pööretel. See konstruktsioon nõuab aga mõlema turboülelaaduri toitmiseks keerulisi torude komplekte.
Eelised:
- Need vastavad kõrge jõudluse, aga ka mootori paindlikkuse nõuetele madalatel pööretel
- Turbo viivituse kõrvaldamine
Puudused:
- Kõrge hind
- Kompleksne ehitus
- Suuremad teeninduskulud
Twin-scroll turboülelaadur
Seda tüüpi turboülelaaduril on kaks kanalit heitgaaside sissevõtmiseks turbiiniosas. Silindritest väljuvad väljalasketorud viivad Twin-scroll turbo ühte ja teise kanalisse, et vaakum ei võtaks energiat ühe silindri heitgaasilt.
Seevastu teise silindri väljalaskeklapp pole veel sulgunud, kuid selle sisselaskeklapp on juba hakanud avanema.
Twin-scroll turbo: millised on selle plussid ja miinused?
Kui silindrites on süüde järjekorras 1-3-4-2, siis silindrite 1 ja 4 juhtmed viivad ühte kanalisse ning silindrid 2 ja 3 teise. Sel juhul ei kao heitgaasienergia kadu, sest silinder 3, mis võtaks energiat silindrist 1 heitgaasist, ei ole ühendatud sama toruga.
Twin-scroll turboülelaaduri puuduseks on nõudlik väljalasketorude konstruktsioon. Samuti peab olema paarisarv silindreid, et sama arvu silindrite heitgaasid voolaksid igasse kanalisse.
Eelised:
- Hind sarnane ühe turboülelaaduriga
- Tõhusus sarnane kahe turbolaaduriga
- Töökindlus
Puudused:
- Väljalasketorude keeruline konstruktsioon
- Raske disainilahendus suurema silindrite arvuga mootoritele
Elektriline turbolaadur
See ei ole turbo, vaid elektriline kompressor. Seda tüüpi turboülelaadur ei vaja oma ajamiseks heitgaasidest saadavat energiat, sest kasutab ajamiks elektrimootorit ja spetsiaalset akumulaatorit. Tänu sellele on elektriturbol mitmeid eeliseid. Tõenäoliselt suurim on turbo lag täielik kõrvaldamine.
Elektriline turboülelaadur saab reguleerida oma turbiini kiirust, muutes elektrimootori kiirust. Seetõttu ei vaja seda tüüpi turbo turbo viivituse reguleerimiseks täiendavaid seadmeid, nagu väljapuhumisventiil, wastegate või muudetavad labad.
Elektriline turbo: kas see on turbolaadur või ülelaadur?
Seda turboülelaadurit ei kasutata üksi mootori ülelaadimiseks. Mootori suurtel pööretel ei piisaks spetsiaalsest akust saadavast energiast turbiini piisavale kiirusele pööramiseks. Kasutades tugevamat akut või suuremat hulka selliseid akusid, ületaks elektriturbo hind kogu auto hinda.
Seetõttu töötab elektriline turboülelaadur vaid madalatel ja keskmistel mootoripööretel ning suurtel pööretel lülitub välja ja jätab ülelaadimise funktsiooni klassikalisele turboülelaadurile.
Eelised:
- Turbo viivituse täielik puudumine
- Täitmisrõhu reguleerimiseks lisavarustust ei vaja
- Ei allu suurele termilisele koormusele
Puudused:
- Kõrge hind
- Usaldusväärsuse küsimus
- Nõuab spetsiaalset akut, mis seda turbot toidab