Turboahtimen tyypit: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, tunnetko ne kaikki?
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?
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.
Turboahdin: Mitkä ovat sen edut, ja mikä on turbon viive?
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.
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.
Turbon viive: mikä se on ja miten sitä vähennetään?
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.
Moottorin teho ja vääntömomentti: Kumpi näistä parametreista on tärkeämpi?
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
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.
Vaihtuvageometrinen turboahdin (VGT): Miten se toimii?
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
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.
Twin-scroll-turbo: mitkä ovat sen edut ja haitat?
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
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.
Sähköturbo: Onko se turboahdin vai ahdin?
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