Tipuri de turbocompresoare: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, le cunoașteți pe toate?
Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll sau turbo electric? Care este cel mai bun și care sunt avantajele și dezavantajele lor?
Ne vom uita la toate tipurile de turbocompresoare menționate în acest articol și vom vorbi despre construcția lor.
Conţinut
Pentru ce este un turbocompresor?
Un turbocompresor sau, în mod colocvial, un turbo este un dispozitiv care mărește puterea unui motor cu ardere internă prin forțarea aerului în camera de ardere.
Creșterea puterii este că motorul primește mult mai multe molecule de oxigen din același volum de aer, deoarece aerul este comprimat, făcând amestecul mai exploziv.
Turbocompresor: Care sunt avantajele sale și ce este turbo lag?
Astfel, un motor turbo accelerează mai ușor, are o putere mai mare și nu consumă mai mult combustibil decât un motor atmosferic. Turbocompresorul este alimentat de gaze de eșapament, ceea ce înseamnă că folosește energie care altfel ar fi irosită.
Acționarea turbocompresorului cu ajutorul gazelor de eșapament este foarte eficientă deoarece turbo nu preia energie din motor, spre deosebire de compresor, care este antrenat mecanic de puterea motorului.
În ce constă un turbocompresor?
Partea principală a turbocompresorului este turbina, adică elicea. Se poate roti la o viteză de până la 300.000 rpm și are cea mai mare influență asupra unor caracteristici de performanță ale turbocompresorului. Dimensiunea turbinei determină cantitatea de aer care va curge în motor. În general, cu cât turbina este mai mare, cu atât capacitatea fluxului de aer este mai mare.
Performanța unui turbocompresor este strâns legată de dimensiunea acestuia. Turbocompresoarele mari au nevoie de mai multă presiune a gazelor de eșapament, ceea ce provoacă întârziere turbo la viteze mici. Turbo-urile mici se învârt repede, dar este posibil să nu aibă aceeași putere la accelerație mare.
Turbo lag: ce este și cum se reduce?
Diferite variante de turbocompresoare combină eficient avantajele turbocompresoarelor mari și mici.
Un singur turbocompresor - Cel mai simplu tip de turbocompresor
Acest turbocompresor simplu era deja folosit când supraalimentarea era la început. Cu toate acestea, un simplu turbocompresor are anumite limite în ceea ce privește reglarea motorului.
După cum am menționat deja, turbocompresorul este alimentat de gaze de eșapament. Un turbocompresor mic are o inerție scăzută, astfel încât doar o cantitate mică de energie din gazele de eșapament este suficientă pentru a învârti turbina.
Puterea și cuplul motorului: care dintre acești parametri este mai important?
Un motor cu un astfel de turbocompresor oferă un cuplu ridicat deja la turații foarte mici, astfel încât excelează în flexibilitate chiar și la turații mai mici. Nu are însă putere la viteze mari, deoarece turbina ar dori să se rotească mai repede, dar atinge viteza maximă dată de design.
Prin urmare, un turbo mic își va atinge viteza maximă la o turație mai mică a motorului decât una mai mare. Pe de altă parte, un turbocompresor mare funcționează doar la turații mari ale motorului. Aceasta înseamnă că cu cât turația motorului este mai mare, cu atât este mai mare puterea acestuia.
Un motor cu acest tip de turbocompresor funcționează la anumite turații ca o unitate fără supraalimentare. Când depășește o anumită gamă de revoluții, se manifestă printr-o pornire și o forță foarte ascuțită și puternică.
Avantaje:
- Preț
- Fiabilitate
- Construcție simplă
Dezavantaje:
- Lag considerabil turbo
- Un compromis între performanța motorului și flexibilitate
Turbo cu geometrie variabilă
Turbocompresoarele cu geometrie variabilă (sau VGT-urile pe scurt) folosesc lame mobile pentru a regla fluxul de aer către turbină, imitând astfel un turbocompresor de dimensiuni optime pe toată curba de putere. Rezultatul este un turbocompresor fără turbo lag observabil.
Acest tip de turbocompresor este utilizat exclusiv pentru motoarele diesel. Motivul este susceptibilitatea mecanismului lamei la temperaturi ridicate. Pentru a clarifica, temperatura gazelor de eșapament ale motoarelor pe benzină este cu câteva sute de grade Celsius mai mare decât cea a motoarelor diesel.
Turbocompresor cu geometrie variabilă (VGT): Cum funcționează?
Chiar și în acest caz, însă, există și excepții, astfel încât să poți întâlni acest tip de turbocompresor chiar și cu un motor pe benzină.
Avantaje:
- Funcționează într-o gamă largă de turații ale motorului
- Prețul este comparabil cu prețul unui turbocompresor simplu
Dezavantaje:
- Fiabilitate mai scăzută comparativ cu un turbocompresor simplu
- Proiectat în primul rând pentru motoarele diesel (pentru motoarele pe benzină, această soluție necesită utilizarea de materiale scumpe, mai durabile)
Bi-turbo, Twin-turbo
Twin-turbo sau Bi-turbo sunt două turbocompresoare care lucrează în paralel (în comun) sau secvenţial (separat). Într-o configurație paralelă, ambele turbo au aceeași dimensiune, cu un turbo antrenat de o jumătate și cealaltă de cealaltă jumătate a eșapamentului motorului și ambele funcționează simultan. Puteți întâlni o astfel de soluție, mai ales la motoarele multicilindri.
Turbocompresoarele mici au o inerție redusă, așa că, practic, este necesară doar o cantitate mică de energie din gazele de eșapament pentru a învârti turbina, motiv pentru care sunt adesea folosite două turbocompresoare mici în loc de două mari.
În configurația secvențială, care este folosită mai des, turbocompresorul mai mic funcționează la turații mici, la turații medii și la turații mai mari ale motorului predeterminate. Doar turbocompresorul mare funcționează singur.
Turbocompresoarele care funcționează secvențial îndeplinesc atât cerințele de înaltă performanță, cât și flexibilitatea motorului la turații mici. Acest design, totuși, necesită seturi complexe de țevi pentru a alimenta ambele turbocompresoare.
Avantaje:
- Îndeplinesc cerințele de înaltă performanță, dar și cerințele de flexibilitate a motorului la turații mici
- Eliminați turbo lag
Dezavantaje:
- Preț ridicat
- Construcție complexă
- Costuri mai mari ale serviciilor
Turbocompresor dublu-scroll
Acest tip de turbocompresor are două canale pentru admisia gazelor de eșapament în partea turbină. Țevile de eșapament de la cilindri duc la unul și celălalt canal al turbo-ului Twin-scroll, astfel încât vidul să nu preia energie din gazele de eșapament ale unui cilindru.
În schimb, supapa de evacuare a celuilalt cilindru nu s-a închis încă, dar supapa de admisie a început deja să se deschidă.
Twin-scroll turbo: Care sunt avantajele și dezavantajele sale?
Dacă aprinderea în cilindri este de ordinea 1-3-4-2, cilindrii 1 și 4, conductoarele vor duce la un canal și cilindrii 2 și 3 la celălalt. În acest caz, nu va exista nicio pierdere de energie a gazelor de eșapament, deoarece cilindrul 3, care ar prelua energie din gazele de evacuare din cilindrul 1, nu este conectat la aceeași conductă.
Dezavantajul turbocompresorului Twin-scroll este construcția pretențioasă a țevilor de eșapament. De asemenea, este necesar să existe un număr par de cilindri, astfel încât gazele de evacuare din același număr de cilindri să curgă în fiecare canal.
Avantaje:
- Preț similar cu un singur turbocompresor
- Eficiență similară cu un turbocompresor dublu
- Fiabilitate
Dezavantaje:
- Proiectare dificilă a țevilor de eșapament
- O soluție dificilă de proiectare pentru motoarele cu un număr mai mare de cilindri
Turbocompresor electric
Nu este un turbo ci un compresor electric. Acest tip de turbocompresor nu are nevoie de energie din gazele de eșapament pentru acționarea sa, deoarece folosește un motor electric și un acumulator special pentru acționarea sa. Datorită acestui fapt, turbo electrică are mai multe avantaje. Probabil cea mai mare este eliminarea completă a turbo lag-ului.
Turbocompresorul electric poate regla viteza turbinei sale prin schimbarea vitezei motorului electric. Prin urmare, acest tip de turbo nu are nevoie de dispozitive suplimentare, cum ar fi o supapă de suflare, un wastegate sau pale variabile pentru reglarea întârzierii turbo.
Turbo electric: Este un turbocompresor sau un supraalimentator?
Acest turbocompresor nu este folosit singur pentru supraalimentarea motorului. La turații mari ale motorului, energia din bateria specială nu ar fi suficientă pentru a roti turbina la o viteză suficientă. Când folosiți un acumulator mai puternic sau un număr mai mare de astfel de acumulatori, prețul turbo-ului electric ar depăși prețul întregii mașini.
De aceea, turbocompresorul electric funcționează doar la turații mici și medii ale motorului, iar la turații mari se oprește și lasă funcția de supraalimentare în sarcina clasicului turbocompresor.
Avantaje:
- Absența completă a turbo lag
- Nu are nevoie de echipamente suplimentare pentru reglarea presiunii de umplere
- Nu este supus unei sarcini termice mari
Dezavantaje:
- Preț ridicat
- Problemă de fiabilitate
- Necesită o baterie specială care alimentează acest turbo