Turbocompresoarele există de ceva vreme. Credeți sau nu, General Motors a fost primul care a introdus turbo pentru vehiculele lor în 1962 cu Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbo-urile adaugă tone de putere fără a necesita un motor mai mare și funcționează cu aceleași gaze de evacuare pe care le produce deja vehiculul tău.
Turbo-urile sunt realizări geniale ale ingineriei care au proliferat rapid în industria auto. A început ca o actualizare rară a performanței, limitată la mașinile sport și de lux de ultimă generație, dar acum este un supliment omniprezent care crește eficiența.
Citiți mai departe pentru a afla mai multe despre cum funcționează turbo-urile.
De ce mașinile moderne folosesc turbocompresoare
Turbocompresoarele datează din 1905, când Alfred Buchi a primit un brevet pentru un turbocompresor timpuriu. Este uimitor cum tehnologia datează de mai bine de un secol, mai ales având în vedere cât de mult se confruntă turbocompresoarele acum.
Destul de interesant, turbo-urile timpurii au fost dezvoltate având în vedere performanța unui avion. Motoarele cu ardere internă folosesc aer și combustibil aprins în camera de ardere a motorului, pe piston, permițând motorului să genereze putere.
Înainte de turbo, singura modalitate de a crește puterea unui motor era creșterea deplasării. Făcând camera de ardere mai mare din punct de vedere fizic și extinzând întregul motor sau adăugând mai mult cilindri, producătorii de motoare pot arde mai mult combustibil și aer, crescând astfel puterea motorului ieșire. De aceea, celebra zicală „nu există un înlocuitor pentru deplasare” a devenit un element de bază în lumea auto.
Dar, există o modalitate mai eficientă de a adăuga putere fără a fi nevoie să mărească deplasarea: turbocompresoare. Aceste dispozitive permit unui motor să genereze mai multă putere fără a crește fizic deplasarea, dovedind că există absolut un înlocuitor pentru deplasare.
Cele mai bune vehicule electrice de înaltă performanță demonstrează și proverba greșită. Un exemplu este ultra-rapid Lucid Air, care este mai rapid decât mașinile clasice V8 musculare în timp ce rulează pe electroni.
Ce este un Turbo?
Mai simplu spus, un turbocompresor este un compresor de aer alimentat de gazele de eșapament ale motorului. Acest compresor permite motorului să înghită mai mult aer, permițând astfel motorului să introducă mai mult combustibil în camera de ardere fără a adăuga mai multă deplasare. În cazul aeronavelor, turbocompresoarele sunt o aplicație foarte convenabilă.
Pe măsură ce un avion continuă să urce, aerul devine mai puțin dens; astfel, același motor va produce mai puțină putere la altitudini mai mari decât a făcut-o mai aproape de nivelul mării. Aceasta este o problemă uriașă, dar turbocompresoarele oferă o soluție excelentă.
Turbocompresoarele adăugate la motoarele de aeronave permit să fie împins mai mult aer în motor decât ar fi posibil în mod normal la altitudini mari, rezolvând problema pierderii de putere în timpul zborului. La fel ca motoarele de avioane cu aspirație naturală (NA), mașinile NA suferă de asemenea pierderi de performanță la altitudini mari în comparație cu motoarele cu turbo.
Cum funcționează turbocompresoarele?
Turbocompresoarele sunt compresoare de aer, așa că, după cum sugerează și numele, un turbo face o singură treabă: comprimă aer și introduce-l în motor. Modul în care realizează această sarcină este relativ simplu. Un motor produce gaze de eșapament datorită arderii care alimentează vehiculul, iar turbo-urile folosesc acest lucru combustie pentru a alimenta o turbină care în cele din urmă duce la comprimarea aerului introdus în motor.
Lucrul minunat despre un turbo este că reciclează gazele de eșapament pentru a alimenta mecanismul compresorului. Turbo-urile sunt împărțite în două jumătăți: regiunea fierbinte, în contact cu gazele de eșapament, și regiunea rece.
Aceasta înseamnă că una dintre jumătăți (cea fierbinte) este conectată la galeria de evacuare. Pe măsură ce aerul cald este deplasat din motor, acesta învârte o turbină conținută în jumătatea fierbinte a turbocompresorului, care, la rândul său, învârte ventilatorul compresorului găzduit în regiunea rece a turbo-ului.
Aceste două elemente de filare sunt conectate printr-un arbore, ceea ce permite turbinei din partea fierbinte să rotească compresorul din partea rece pe măsură ce gazele de eșapament intră în grabă. Pe măsură ce are loc acest proces, partea fierbinte a turbocompresorului începe să strălucească în roșu, motiv pentru care turbocompresoarele sunt adesea văzute cu o parte ruginită și cealaltă curată.
Acest lucru se datorează temperaturilor extreme pe care zona fierbinte a turbo experimentează de la gazele de eșapament. Gazele de eșapament permit compresorului din partea rece să se rotească și să aspire aer, comprimându-l și împingându-l înapoi în motor. Acest lucru produce mai multă putere în teorie.
Cu toate acestea, comprimarea aerului generează și căldură, ceea ce anulează beneficiile compresorului. Soluția este să adăugați un intercooler între turbocompresor și galeria de admisie. Acest lucru permite răcirea aerului care intră în camera de ardere, sporind performanța. De aceea vezi niște mașini cu turbocompresor cu linguri de capotă, care folosesc aerul care trece pentru a răci aerul comprimat.
Turbocompresoarele ar putea prezenta un anumit decalaj pe măsură ce turbo-ul se învârte. Acest lucru se datorează faptului că are nevoie de gaze de eșapament pentru a-l aduce la turație înainte de a putea furniza efectiv un impuls motorului. Unele companii de piese de schimb auto produc și sisteme anti-lag pentru a rezolva problema lag-ului. Cu toate acestea, sunt scumpe și sunt de obicei folosite doar de echipele profesioniste de curse.
Wastegates sunt, de asemenea, componente esențiale care permit eliberarea presiunii aerului înainte ca aceasta să rotească turbina, prevenind defecțiunea catastrofală a motorului. Dacă în sistemele de turbocompresoare nu ar fi prezente gunoi de descărcare, motorul ar putea supraînvârti turbina și împinge prea multă presiune în compartimentul motorului. Acesta este un scenariu complet nedorit care ar putea duce la o defecțiune catastrofală a motorului.
Producătorii au adoptat turboalimentarea în liniile generale în gamele lor de vehicule, în primul rând pentru eficiență. Cu toate acestea, entuziaștii încă se gândesc la turbo-uri ca fiind sursa lor de bază pentru putere suplimentară în vehiculul dumneavoastră.
Turbo-urile permit mașini mai eficiente
Datorită turbocompresoarelor, motoarele moderne cu patru cilindri au performanțe la fel de bine ca V8-urile vechi din punct de vedere al puterii, oferind în același timp un număr mai bun de kilometraj de benzină. Mulți producători s-au orientat spre turboalimentarea vehiculelor lor în ultimul timp - chiar și Ford a adăugat motoare cu turbocompresor reduse la camionetele lor F-150 pentru a le face mai eficiente.
Verdictul este încă în vedere dacă aceste motoare sunt mai bune sau mai durabile decât motoarele cu cilindree mai mare. Dar, un lucru este sigur: odată cu năvala mașinilor hibride și a vehiculelor electrice, chiar și turbo-urile ar putea fi în imposibilitatea de a salva motorul cu ardere internă.