Typer af turboladere: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, kender du dem alle?
Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll eller elektrisk turbo? Hvilken er den bedste, og hvad er deres fordele og ulemper?
Vi vil se på alle de nævnte typer turboladere i denne artikel og tale om deres konstruktion.
Table of Contents
Hvad er en turbolader til?
En turbolader eller i daglig tale en turbo er en enhed, der øger kraften af en forbrændingsmotor ved at tvinge luft ind i forbrændingskammeret.
Effektforøgelsen er, at motoren modtager mange flere iltmolekyler fra samme luftvolumen, fordi luften komprimeres, hvilket gør blandingen mere eksplosiv.
Turbolader: Hvad er dens fordele, og hvad er turbolag?
En turboladet motor accelererer således lettere, har højere effekt og bruger ikke mere brændstof end en atmosfærisk motor. Turboladeren drives af udstødningsgasser, hvilket betyder, at den bruger energi, som ellers ville være spildt.
Turboladerens drev ved hjælp af udstødningsgasser er meget effektivt, fordi turboen ikke tager energi fra motoren, i modsætning til supercharger, som drives mekanisk af motorens kraft.
Hvad består en turbolader af?
Hoveddelen af turboladeren er turbinen, dvs. propellen. Den kan rotere med en hastighed på op til 300.000 rpm og har den største indflydelse på nogle ydelseskarakteristika for turboladeren. Størrelsen af turbinen bestemmer mængden af luft, der vil strømme ind i motoren. Generelt gælder det, at jo større turbinen er, jo større er luftstrømskapaciteten.
Ydeevnen af en turbolader er tæt forbundet med dens størrelse. Store turboladere har brug for mere udstødningsgastryk, hvilket forårsager turbolag ved lave hastigheder. Små turboer spinner hurtigt, men har måske ikke den samme kraft ved høj acceleration.
Turbo Lag: Hvad er det, og hvordan reduceres det?
Forskellige turboladervariationer kombinerer fordelene ved store og små turboladere effektivt.
Enkelt turbolader - Den enkleste type turbolader
Denne simple turbolader blev allerede brugt, da overladning var i sin vorden. En simpel turbolader har dog visse grænser i forhold til motortuning.
Som allerede nævnt er turboladeren drevet af udstødningsgasser. En lille turbolader har lav inerti, så kun en lille mængde energi fra udstødningsgasserne er tilstrækkelig til at rotere turbinen.
Motorkraft og drejningsmoment: Hvilken af disse parametre er vigtigst?
En motor med sådan en turbolader giver et højt drejningsmoment allerede ved meget lave omdrejninger, så den udmærker sig i fleksibilitet selv ved lavere omdrejninger. Den har dog ikke effekt ved høje hastigheder, fordi møllen gerne vil rotere hurtigere, men den når sin maksimale hastighed givet af designet.
Derfor vil en lille turbo nå sit maksimale omdrejningstal ved et lavere motoromdrejningstal end en større. På den anden side virker en stor turbolader kun ved høje motorhastigheder. Det betyder, at jo højere motorens omdrejningstal er, jo højere er dens effekt.
En motor med denne type turbolader kører ved bestemte hastigheder som en ikke-superladet enhed. Når den overskrider et vist område af omdrejninger, viser det sig i en meget skarp og kraftig start og fremstød.
Fordele:
- Pris
- Pålidelighed
- Enkel konstruktion
Ulemper:
- Betydelig turboforsinkelse
- Et kompromis mellem motorydelse og fleksibilitet
Turbo med variabel geometri
Variable-geometry turbochargers (eller VGT'er kort sagt) bruger bevægelige vinger til at justere luftstrømmen til turbinen og efterligner dermed en turbolader i optimal størrelse gennem hele effektkurven. Resultatet er en turbolader uden observerbar turboforsinkelse.
Denne type turbolader bruges udelukkende til dieselmotorer. Årsagen er klingemekanismens modtagelighed for høje temperaturer. For at præcisere, er temperaturen af udstødningsgasserne fra benzinmotorer flere hundrede grader Celsius højere end for dieselmotorer.
Turbolader med variabel geometri (VGT): Hvordan virker det?
Selv i dette tilfælde er der dog undtagelser, så du kan møde denne type turbolader selv med en benzinmotor.
Fordele:
- Fungerer i en lang række motoromdrejningstal
- Prisen kan sammenlignes med prisen på en simpel turbolader
Ulemper:
- Lavere pålidelighed sammenlignet med en simpel turbolader
- Designet primært til dieselmotorer (til benzinmotorer kræver denne løsning brug af dyre, mere holdbare materialer)
Bi-turbo, Twin-turbo
Twin-turbo eller Bi-turbo er to turboladere, der arbejder parallelt (sammen) eller sekventielt (separat). I en parallel konfiguration er begge turboer af samme størrelse, hvor den ene turbo drives af den ene halvdel og den anden af den anden halvdel af motorens udstødning, og begge arbejder samtidigt. Du kan støde på en sådan løsning, især med flercylindrede motorer.
Små turboladere har lav inerti, så som udgangspunkt skal der kun en lille mængde energi fra udstødningsgassen til for at dreje turbinen, hvorfor der ofte bruges to små turboladere i stedet for to store.
I den sekventielle konfiguration, som bruges oftere, kører den mindre turbolader ved lave hastigheder, ved mellemhastigheder og ved højere forudbestemte motorhastigheder. Kun den store turbolader virker alene.
Sekventielt fungerende turboladere opfylder både kravene til høj ydeevne og motorens fleksibilitet ved lave hastigheder. Dette design kræver dog komplekse sæt rør til at forsyne begge turboladere.
Fordele:
- De opfylder kravene til høj ydeevne, men også kravene til motorfleksibilitet ved lave hastigheder
- Eliminer turboforsinkelse
Ulemper:
- Høj pris
- Kompleks konstruktion
- Højere serviceomkostninger
Twin-scroll turbolader
Denne type turbolader har to kanaler til indsugning af udstødningsgasser i turbinedelen. Udstødningsrørene fra cylindrene fører til den ene og den anden kanal af Twin-scroll turbo, så vakuumet ikke tager energi fra udstødningsgassen fra den ene cylinder.
I modsætning hertil er udstødningsventilen på den anden cylinder endnu ikke lukket, men dens indsugningsventil er allerede begyndt at åbne.
Twin-scroll turbo: Hvad er dens fordele og ulemper?
Hvis tændingen i cylindrene er i rækkefølgen 1-3-4-2, vil cylinder 1 og 4, ledninger føre til den ene kanal og cylindre 2 og 3 til den anden. I dette tilfælde vil der ikke være noget tab af udstødningsgasenergi, fordi cylinder 3, som ville tage energi fra udstødningsgassen fra cylinder 1, ikke er forbundet til samme rør.
Ulempen ved Twin-scroll turboladeren er dens krævende konstruktion af udstødningsrør. Det er også nødvendigt at have et lige antal cylindre, så udstødningsgasser fra det samme antal cylindre strømmer ind i hver kanal.
Fordele:
- Pris svarende til en enkelt turbolader
- Effektivitet svarende til en dobbelt turbolader
- Pålidelighed
Ulemper:
- Svært design af udstødningsrør
- En vanskelig designløsning til motorer med et højere antal cylindre
Elektrisk turbolader
Det er ikke en turbo, men en elektrisk kompressor. Denne type turbolader har ikke brug for energi fra udstødningsgasser til sit drev, fordi det bruger en elektrisk motor og en speciel akkumulator til sit drev. Takket være dette har den elektriske turbo flere fordele. Sandsynligvis den største er den fuldstændige eliminering af turboforsinkelse.
Den elektriske turbolader kan regulere hastigheden på sin turbine ved at ændre hastigheden på den elektriske motor. Denne type turbo har derfor ikke brug for yderligere enheder såsom en blow-off ventil, wastegate eller variable blade til regulering af turboforsinkelse.
Elektrisk turbo: Er det en turbolader eller en superlader?
Denne turbolader bruges ikke alene til at overlade motoren. Ved høje motorhastigheder ville energien fra specialbatteriet ikke være nok til at dreje turbinen med en tilstrækkelig hastighed. Ved brug af en stærkere akkumulator eller et større antal af sådanne akkumulatorer ville prisen på den elektriske turbo overstige prisen på hele bilen.
Derfor virker den elektriske turbolader kun ved lave og mellemstore motoromdrejninger, og ved høje hastigheder slukker den og overlader superladningsfunktionen til den klassiske turbolader.
Fordele:
- Fuldstændig fravær af turboforsinkelse
- Behøver ikke ekstra udstyr til at regulere påfyldningstrykket
- Er ikke udsat for høj termisk belastning
Ulemper:
- Høj pris
- Spørgsmål om pålidelighed
- Kræver et specielt batteri, der driver denne turbo