Турбокомпресорите съществуват от доста време. Вярвате или не, General Motors бяха първите, които въведоха турбодвигатели за своите автомобили през 1962 г. с Oldsmobile Turbo Jetfire. Турбодвигателите добавят тонове мощност, без да изискват по-голям двигател, и работят със същите изгорели газове, които вашето превозно средство вече произвежда.
Турбодвигателите са брилянтни постижения на инженерството, които бързо се разпространяват в автомобилната индустрия. Започна като рядко надграждане на производителността, ограничено до луксозни и спортни автомобили от висок клас, но сега е повсеместна добавка, която повишава ефективността.
Прочетете, за да научите повече за това как работят турбодвигателите.
Защо съвременните автомобили използват турбокомпресори
Турбокомпресорите датират от 1905 г., когато Алфред Бучи получава патент за ранен турбокомпресор. Удивително е как технологията датира отпреди повече от век, особено като се има предвид колко голям бум преживяват турбокомпресорите сега.
Интересното е, че ранните турбо двигатели са разработени с мисъл за характеристиките на самолета. Двигателите с вътрешно горене използват въздух и гориво, запалени в горивната камера на двигателя надолу върху буталото, което позволява на двигателя да генерира мощност.
Преди турбото единственият начин да се увеличи мощността на двигателя беше да се увеличи работният обем. Като направим горивната камера физически по-голяма и разширим целия двигател или като добавим още цилиндри, производителите на двигатели могат да изгарят повече гориво и въздух, като по този начин увеличават мощността на двигателя изход. Ето защо известната поговорка "няма замяна за работен обем" се превърна в основен продукт в света на автомобилите.
Но има по-ефективен начин за добавяне на мощност, без да се налага да увеличавате работния обем: турбокомпресори. Тези устройства позволяват на двигателя да генерира повече мощност без физическо увеличаване на работния обем, доказвайки, че има абсолютен заместител на работния обем.
Най-добрите високопроизводителни електромобили докажете и поговорката грешна. Един пример е ултра-бързият Lucid Air, който е по-бърз от класическите V8 мускулни автомобили, докато работи с електрони.
Какво е турбо?
Просто казано, турбокомпресорът е въздушен компресор, задвижван от отработените газове на двигателя. Този компресор позволява на двигателя да поглъща повече въздух, като по този начин позволява на двигателя да постави повече гориво в горивната камера, без да добавя повече работен обем. В случай на самолети, турбокомпресорите са много удобно приложение.
Докато самолетът продължава да се издига, въздухът става по-малко плътен; по този начин същият двигател ще произвежда по-малко мощност на по-висока надморска височина, отколкото по-близо до морското равнище. Това е огромен проблем, но турбокомпресорите осигуряват чудесно решение.
Турбокомпресорите, добавени към самолетните двигатели, позволяват да се вкара повече въздух в двигателя, отколкото обикновено е възможно на голяма надморска височина, решавайки проблема със загубата на мощност по време на полет. Подобно на самолетните двигатели с естествено пълнене (NA), NA автомобилите също страдат от загуба на производителност на голяма надморска височина в сравнение с двигателите с турбокомпресор.
Как работят турбокомпресорите?
Турбокомпресорите са въздушни компресори, така че както подсказва името, турбото върши една работа: компресира въздух и го напълва в двигателя. Начинът, по който изпълнява тази задача, е сравнително прост. Двигателят произвежда изгорели газове поради горенето, което задвижва автомобила, а турбодвигателите използват това изгаряне за захранване на турбина, което в крайна сметка води до компресия на въздуха, вкаран в двигател.
Страхотното при турбото е, че рециклира отработените газове, за да задвижи компресорния механизъм. Турбокомпресорите са разделени на две половини: гореща зона, която е в контакт с отработените газове, и студена зона.
Това означава, че една от половините (горещата) е свързана с изпускателния колектор. Когато горещият въздух се измества от двигателя, той завърта турбина, съдържаща се в горещата половина на турбокомпресора, която от своя страна завърта вентилатора на компресора, разположен в студената част на турбото.
Тези два въртящи се елемента са свързани чрез вал, който позволява на турбината от горещата страна да завърти компресора от студената страна, докато изгорелите газове нахлуват. Докато се случва този процес, горещата страна на турбокомпресора започва да свети нажежено до червено, поради което често се виждат турбокомпресори с едната страна изцяло ръждясала, а другата непокътната.
Това се дължи на екстремните температури, които изпитва горещата зона на турбото от изгорелите газове. Изгорелите газове позволяват на компресора със студената страна да се върти и да засмуква въздух, като го компресира и го избутва обратно в двигателя. Това произвежда повече мощност на теория.
Компресирането на въздуха обаче генерира и топлина, което отрича предимствата на компресора. Решението е да се добави междинен охладител между турбокомпресора и всмукателния колектор. Това позволява на въздуха, влизащ в горивната камера, да се охлади, повишавайки производителността. Ето защо виждате някои автомобили с турбокомпресор с абсорбатори на капака, които използват преминаващия въздух за охлаждане на сгъстения въздух.
Турбокомпресорите може да представят известно забавяне, докато турбото се навива. Това е така, защото се нуждае от изгорели газове, за да набере скорост, преди да може действително да даде тласък на двигателя. Някои компании за резервни части за автомобили също правят системи против забавяне, за да решат проблема със забавянето. Те обаче са скъпи и обикновено се използват само от професионални състезателни отбори.
Wastegates също са основни компоненти, които позволяват на въздуха да се освободи налягането, преди да завърти турбината, предотвратявайки катастрофална повреда на двигателя. Ако в системите на турбокомпресорите не присъстваха изпускателни клапани, двигателят потенциално би могъл да превърти турбината и да натисне твърде много налягане в двигателния отсек. Това е напълно нежелан сценарий, който може да доведе до катастрофална повреда на двигателя.
Производителите са приели турбокомпресор навсякъде в своите модели превозни средства, предимно за ефективност. Независимо от това, ентусиастите все още мислят за турбокомпресорите като за предпочитан източник за допълнителна мощност във вашия автомобил.
Турбодвигателите позволяват по-ефективни автомобили
Благодарение на турбокомпресорите, модерните четирицилиндрови двигатели се представят почти толкова добре, колкото V8 от старата школа по отношение на мощността, като същевременно осигуряват по-добри стойности на пробега на газ. Напоследък много производители се обърнаха към турбокомпресор на своите превозни средства – дори Ford добави двигатели с турбокомпресор с намален размер към своите пикапи F-150, за да ги направи по-ефективни.
Все още не е решено дали тези двигатели са по-добри или по-издръжливи от двигателите с по-голям работен обем. Но едно е сигурно: с настъплението на хибридните автомобили и електромобилите дори турбодвигателите може да не са в състояние да спасят двигателя с вътрешно горене.
