Turboahtimen tyypit: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, tunnetko ne kaikki?

Turbo
Julkaistu klo
Käännetty alkuperäisestä (lähde: autoride.co)

Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll vai sähköturbo? Mikä on paras ja mitkä ovat niiden edut ja haitat?

Tarkastelemme kaikkia tässä artikkelissa mainittuja turboahtimen tyyppejä ja puhumme niiden rakenteesta.

Sisältö

Mihin turboahdin on tarkoitettu?

Turbocharger model

Turboahdin tai puhekielellä turbo on laite, joka lisää polttomoottorin tehoa pakottamalla ilmaa palotilaan.

Tehon lisäys johtuu siitä, että moottori saa paljon enemmän happimolekyylejä samasta ilmatilavuudesta, koska ilma puristuu, jolloin seoksesta tulee räjähtävämpi.

Näin ollen turboahdettu moottori kiihtyy helpommin, sillä on suurempi teho, eikä se kuluta enemmän polttoainetta kuin ilmakehän moottori. Turboahdin saa voimansa pakokaasuista, mikä tarkoittaa, että se käyttää energiaa, joka muuten menisi hukkaan.

Turboahtimen pakokaasukäyttöinen käyttö on erittäin tehokasta, koska turbo ei ota energiaa moottorista, toisin kuin ahdin, jota käytetään mekaanisesti moottorin teholla.

Mistä turboahdin koostuu?

Turboahtimen pääosa on turbiini eli potkuri. Se voi pyöriä jopa 300 000 rpm nopeudella ja sillä on suurin vaikutus joihinkin turboahtimen suorituskykyominaisuuksiin. Turbiinin koko määrää moottoriin virtaavan ilman määrän. Yleensä mitä suurempi turbiini, sitä suurempi ilmavirtauskapasiteetti.

Turbocharger

Turboahtimen suorituskyky liittyy läheisesti sen kokoon. Suuret turboahtimet tarvitsevat enemmän pakokaasupainetta, mikä aiheuttaa turbon viivettä alhaisilla nopeuksilla. Pienet turbot pyörivät nopeasti, mutta niillä ei välttämättä ole samaa tehoa suurella kiihtyvyydellä.

Erilaiset turboahtimet yhdistävät tehokkaasti suurten ja pienten turboahtimien edut.

Yksi turboahdin - Yksinkertaisin turboahdintyyppi

Tätä yksinkertaista turboahdinta käytettiin jo silloin, kun ahdin oli lapsenkengissään. Yksinkertaisella turboahtimella on kuitenkin tiettyjä rajoituksia moottorin virityksen suhteen.

Kuten jo mainittiin, turboahdin toimii pakokaasuilla. Pienen turboahtimen inertia on pieni, joten vain pieni määrä energiaa pakokaasuista riittää pyörittämään turbiinia.

Tällaisella turboahtimella varustettu moottori tuottaa suuren vääntömomentin jo erittäin alhaisilla kierroksilla, joten se loistaa joustavuudessaan myös alhaisilla kierroksilla. Siinä ei kuitenkaan ole tehoa suurilla nopeuksilla, koska turbiini haluaisi pyöriä nopeammin, mutta se saavuttaa rakenteen antaman maksiminopeuden.

Siksi pieni turbo saavuttaa maksiminopeudensa pienemmällä moottorin kierrosluvulla kuin suurempi. Toisaalta suuri turboahdin toimii vain suurilla moottorin kierrosnopeuksilla. Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi moottorin nopeus on, sitä suurempi on sen teho.

Tämän tyyppisellä turboahtimella varustettu moottori käy tietyillä nopeuksilla kuten ei-ahdettu yksikkö. Kun se ylittää tietyn kierroslukualueen, se ilmenee erittäin terävänä ja voimakkaana käynnistyksenä ja työntövoimana.

Edut:

  • Hinta
  • Luotettavuus
  • Yksinkertainen rakenne

Haitat:

  • Huomattava turboviive
  • Kompromissi moottorin suorituskyvyn ja joustavuuden välillä

Vaihtuvageometrinen turbo

Variable geometry turbocharger

Muuttuvan geometrian turboahtimet (tai lyhyesti VGT:t) käyttävät liikuteltavia siipiä säätämään turbiiniin menevää ilmavirtaa, mikä jäljittelee optimaalisen kokoista turboahdinta koko tehokäyrällä. Tuloksena on turboahdin, jossa ei ole havaittavissa olevaa turbon viivettä.

Tämän tyyppistä turboahdinta käytetään yksinomaan dieselmoottoreissa. Syynä on terämekanismin herkkyys korkeille lämpötiloille. Selvennykseksi todettakoon, että bensiinimoottoreiden pakokaasujen lämpötila on useita satoja celsiusasteita korkeampi kuin dieselmoottoreiden.

Tässäkin tapauksessa on kuitenkin poikkeuksia, joten voit kohdata tämän tyyppisen turboahtimen jopa bensiinimoottorilla.

Edut:

  • Toimii laajalla moottorin kierroslukualueella
  • Hinta on verrattavissa yksinkertaisen turboahtimen hintaan

Haitat:

  • Alhaisempi luotettavuus verrattuna yksinkertaiseen turboahtimeen
  • Suunniteltu ensisijaisesti dieselmoottoreille (bensiinimoottoreille tämä ratkaisu edellyttää kalliiden, kestävämpien materiaalien käyttöä)

Bi-turbo, Twin-turbo

Twin-turbo tai Bi-turbo ovat kaksi turboahdinta, jotka toimivat rinnakkain (yhdessä) tai peräkkäin (erikseen). Rinnakkaiskokoonpanossa molemmat turbot ovat samankokoisia, ja toista turboa käyttää moottorin pakokaasun toinen puoli ja toista, ja molemmat toimivat samanaikaisesti. Voit kohdata tällaisen ratkaisun varsinkin monisylinteristen moottoreiden kanssa.

Pienillä turboahtimilla on pieni inertia, joten periaatteessa turbiinin pyörittämiseen tarvitaan vain pieni määrä energiaa pakokaasusta, minkä vuoksi usein käytetään kahta pientä turboahdinta kahden suuren sijaan.

Sekventiaalisessa kokoonpanossa, jota käytetään useammin, pienempi turboahdin toimii alhaisilla nopeuksilla, keskinopeuksilla ja suuremmilla ennalta määrätyillä moottorin kierrosnopeuksilla. Vain suuri turboahdin toimii yksin.

Jaksottaisesti toimivat turboahtimet täyttävät sekä korkean suorituskyvyn että moottorin joustavuuden vaatimukset alhaisilla nopeuksilla. Tämä rakenne vaatii kuitenkin monimutkaisia ​​putkisarjoja molempien turboahtimien syöttämiseksi.

Edut:

  • Ne täyttävät korkean suorituskyvyn vaatimukset, mutta myös moottorin joustavuuden vaatimukset alhaisilla nopeuksilla
  • Poistaa turbon viiveen

Haitat:

  • Korkea hinta
  • Monimutkainen rakentaminen
  • Korkeammat palvelukustannukset

Twin-scroll-turboahdin

Twin-scroll turbocharger

Tämän tyyppisessä turboahtimessa on kaksi kanavaa pakokaasujen ottoa varten turbiiniosassa. Pakoputket sylintereistä johtavat Twin-scroll turbon yhteen ja toiseen kanavaan, jotta tyhjiö ei ota energiaa yhden sylinterin pakokaasusta.

Sen sijaan toisen sylinterin pakoventtiili ei ole vielä sulkeutunut, mutta sen imuventtiili on jo alkanut avautua.

Jos sylinterien sytytys on järjestyksessä 1-3-4-2, sylinterit 1 ja 4, johdot johtavat yhteen kanavaan ja sylinterit 2 ja 3 toiseen. Tällöin pakokaasuenergiaa ei menetetä, koska sylinteri 3, joka ottaisi energiaa sylinterin 1 pakokaasusta, ei ole kytketty samaan putkeen.

Twin-scroll-turboahtimen haittana on sen vaativa pakoputkien rakenne. Lisäksi tarvitaan parillinen määrä sylintereitä, jotta pakokaasut virtaavat samasta määrästä sylintereitä jokaiseen kanavaan.

Edut:

  • Hinta samanlainen kuin yhdellä turboahtimella
  • Tehokkuus samanlainen kuin kaksoisturboahtimella
  • Luotettavuus

Haitat:

  • Pakoputkien vaikea rakenne
  • Vaikea suunnitteluratkaisu moottoreille, joissa on suurempi sylinterimäärä

Sähköinen turboahdin

Elektrické turbodúchadlo

Se ei ole turbo vaan sähkökompressori. Tämän tyyppinen turboahdin ei tarvitse pakokaasujen energiaa ajokäyttöön, koska se käyttää sähkömoottoria ja erityistä akkua. Tämän ansiosta sähköturbolla on useita etuja. Todennäköisesti suurin on turbon viiveen täydellinen eliminointi.

Sähköturboahdin voi säätää turbiininsa nopeutta muuttamalla sähkömoottorin nopeutta. Tämän tyyppinen turbo ei siis tarvitse lisälaitteita, kuten poistoventtiiliä, hukkaventtiiliä tai säädettäviä siipiä turbon viiveen säätämiseksi.

Tätä turboahdinta ei käytetä yksinään moottorin ahtamiseen. Suurilla moottorinopeuksilla erikoisakun energia ei riittäisi pyörittämään turbiinia riittävällä nopeudella. Käytettäessä vahvempaa akkua tai suurempaa määrää tällaisia ​​akkuja sähköturbon hinta ylittäisi koko auton hinnan.

Siksi sähköinen turboahdin toimii vain alhaisilla ja keskinopeuksilla, ja suurilla nopeuksilla se sammuu ja jättää ahtotoiminnon perinteiselle turboahtimelle.

Edut:

  • Turboviiveen puuttuminen kokonaan
  • Ei tarvitse lisälaitteita täyttöpaineen säätämiseen
  • Ei ole alttiina suurelle lämpökuormitukselle

Haitat:

  • Korkea hinta
  • Luotettavuuskysymys
  • Vaatii erityisen akun, joka antaa virtaa tälle turbolle