Turbopolnilniki obstajajo že kar nekaj časa. Verjeli ali ne, General Motors je leta 1962 z Oldsmobile Turbo Jetfire prvi predstavil turbo motorje za svoja vozila. Turbo motorji dodajo ogromno moči, ne da bi potrebovali večji motor, in delujejo na iste izpušne pline, ki jih vaše vozilo že proizvaja.
Turbo motorji so sijajni dosežki tehnike, ki so se hitro razširili po vsej avtomobilski industriji. Začelo se je kot redka nadgradnja zmogljivosti, omejena na vrhunske luksuzne in športne avtomobile, zdaj pa je vseprisoten dodatek, ki povečuje učinkovitost.
Preberite, če želite izvedeti več o delovanju turbinskih motorjev.
Zakaj sodobni avtomobili uporabljajo turbopolnilnike
Turbopolnilniki segajo v leto 1905, ko je Alfred Buchi prejel patent za prvi turbopolnilnik. Neverjetno je, kako tehnologija sega več kot stoletje nazaj, še posebej glede na to, kakšen razcvet turbopolnilniki doživljajo zdaj.
Zanimivo je, da so bili prvi turbo motorji razviti z mislijo na zmogljivost letala. Motorji z notranjim zgorevanjem uporabljajo zrak in gorivo, ki sta vžgana v zgorevalni komori motorja navzdol na batu, kar omogoča motorju ustvarjanje moči.
Pred turbo motorji je bil edini način za povečanje moči motorja povečanje prostornine. S fizičnim povečanjem zgorevalne komore in razširitvijo celotnega motorja ali z dodajanjem več valjev, lahko proizvajalci motorjev porabijo več goriva in zraka ter tako povečajo moč motorja izhod. Zato je slavni rek "prostorne prostornine ni nadomestila" postal stalnica v avtomobilskem svetu.
Vendar pa obstaja učinkovitejši način za dodajanje moči, ne da bi morali povečati prostornino: turbopolnilniki. Te naprave omogočajo motorju, da proizvede več moči brez fizičnega povečanja prostornine, kar dokazuje, da je prostornina popolnoma nadomestna.
Najboljša visokozmogljiva električna vozila dokažite tudi, da je rek napačen. En primer je ultra hitri Lucid Air, ki je hitrejši od klasičnih V8 mišičnih avtomobilov, medtem ko deluje na elektrone.
Kaj je Turbo?
Preprosto povedano, turbopolnilnik je zračni kompresor, ki ga poganjajo izpušni plini motorja. Ta kompresor omogoča, da motor pogoltne več zraka, kar mu omogoča, da v zgorevalno komoro vloži več goriva, ne da bi povečal prostornino. V primeru letal so turbopolnilniki zelo priročna uporaba.
Ko se letalo še naprej vzpenja, postane zrak manj gost; tako bo isti motor proizvedel manj moči na višji nadmorski višini kot bližje morski gladini. To je velik problem, vendar turbopolnilniki zagotavljajo odlično rešitev.
Turbopolnilniki, dodani letalskim motorjem, omogočajo, da se v motor potisne več zraka, kot bi bilo običajno mogoče na velikih nadmorskih višinah, kar rešuje vprašanje izgube moči med letenjem. Tako kot letalski motorji s prisilnim polnjenjem (NA) tudi avtomobili NA trpijo zaradi izgube zmogljivosti na velikih nadmorskih višinah v primerjavi z motorji s turbopolnilnikom.
Kako delujejo turbopolnilniki?
Turbopolnilniki so zračni kompresorji, tako da, kot pove ime, turbo opravlja eno nalogo: stisne zrak in ga napolni v motor. Način, kako opravi to nalogo, je razmeroma preprost. Motor proizvaja izpušne pline zaradi zgorevanja, ki poganja vozilo, turbo motorji pa to uporabljajo zgorevanje za pogon turbine, ki na koncu povzroči stiskanje zraka, potisnjenega v motor.
Odlična stvar pri turbinskem motorju je, da reciklira izpušne pline za napajanje kompresorskega mehanizma. Turbo motorji so razdeljeni na dve polovici: vroče območje, ki je v stiku z izpušnimi plini, in hladno območje.
To pomeni, da je ena od polovic (tista vroča) povezana z izpušnim kolektorjem. Ko se vroč zrak izpodriva iz motorja, ta vrti turbino, ki je v vroči polovici turbopolnilnika, ta pa vrti ventilator kompresorja, nameščen v hladnem delu turbopolnilnika.
Ta dva vrteča se elementa sta povezana z gredjo, ki turbini z vročo stranjo omogoča, da vrti kompresor s hladno stranjo, ko prihajajo izpušni plini. Ko pride do tega procesa, začne vroča stran turbopolnilnika žareti rdeče, zato pogosto vidimo turbopolnilnike z eno stranjo zarjavelo, drugo pa nedotaknjeno.
To je posledica ekstremnih temperatur, ki jih vroče območje turbo motorja doživi zaradi izpušnih plinov. Izpušni plini omogočajo kompresorju na hladni strani, da se vrti in sesa zrak, ga stisne in potisne nazaj v motor. To teoretično proizvede več moči.
Vendar pa stiskanje zraka ustvarja tudi toploto, ki izniči prednosti kompresorja. Rešitev je, da med turbopolnilnik in sesalni razdelilnik dodate hladilnik polnilnega zraka. To omogoča, da se zrak, ki vstopa v zgorevalno komoro, ohladi, kar poveča učinkovitost. Zato vidite nekatere avtomobile s turbinskim polnilnikom z zajemalkami na pokrovu motorja, ki uporabljajo prehodni zrak za hlajenje stisnjenega zraka.
Turbopolnilniki lahko povzročijo nekaj zamika, ko se turbo navije. To je zato, ker potrebuje izpušne pline, da se pospeši, preden lahko dejansko zagotovi spodbudo motorju. Nekatera podjetja za poprodajni trg avtomobilskih delov izdelujejo tudi sisteme proti zamiku, da rešijo težavo z zamikom. Vendar so dragi in jih običajno uporabljajo samo profesionalne dirkalne ekipe.
Wastegate so tudi bistvene komponente, ki omogočajo sprostitev zračnega tlaka, preden ta zavrti turbino, kar preprečuje katastrofalno okvaro motorja. Če v sistemih turbinskega polnilnika ne bi bilo izpušnih loput, bi lahko motor potencialno preveč zavrtel turbino in potisnil preveč pritiska v motorni prostor. To je povsem neželen scenarij, ki bi lahko povzročil katastrofalno okvaro motorja.
Proizvajalci so povsod sprejeli turbopolnilnike v svojih linijah vozil, predvsem zaradi učinkovitosti. Kljub temu navdušenci še vedno mislijo na turbo motorje kot na glavni vir dodatne moči v vašem vozilu.
Turbo motorji omogočajo učinkovitejše avtomobile
Zahvaljujoč turbopolnilnikom so sodobni štirivaljni motorji glede moči približno tako dobri kot stari V8, hkrati pa zagotavljajo boljše številke kilometrine na plin. Številni proizvajalci so se v zadnjem času obrnili na turbopolnilnike svojih vozil – celo Ford je svojim tovornjakom F-150 dodal manjše motorje s turbopolnilnikom, da bi bili učinkovitejši.
Še vedno ni znano, ali so ti motorji boljši ali vzdržljivejši od motorjev z večjo prostornino. Nekaj pa je gotovo: z navalom hibridnih avtomobilov in električnih vozil morda niti turbo motorji ne bodo mogli rešiti motorja z notranjim zgorevanjem.
