V automobilovém průmyslu se používá několik různých typů turbodmychadel:
- jednoturbo
- twin-turbo
- Twin-Scroll Turbo
- Turbo s variabilní geometrií
- Variabilní Twin Scroll Turbo
- Elektrické Turbo
Jednotlivá turbo
Jedno turbodmychadla jsou to, co si většina lidí představí pod pojmem turba. Odlišnou velikostí prvků v rámci turba lze dosáhnout zcela jiné charakteristiky točivého momentu. Velká turbodmychadla poskytují vyšší úrovně výkonu na horním konci, zatímco menší turbodmychadla se mohou rychleji řídit a poskytovat lepší výkon v nízkých otáčkách. Jsou nákladově efektivním způsobem zvýšení výkonu a účinnosti motoru a jako takové se stávají stále populárnějšími a umožňují menším motorům zvýšit účinnost tím, že produkují stejný výkon jako větší motory s přirozeným sáním, ale s nižší hmotností. Mají však tendenci pracovat nejlépe v úzkém rozsahu otáček a řidiči často zaznamenají „prodlevu turbodmychadla“, dokud turbo nezačne pracovat ve svém maximálním otáčkovém pásmu.
twin-turbo
Jak název napovídá, twin-turbos znamená přidání druhého turbodmychadla do motoru. V případě motorů V6 nebo V8 to lze provést přiřazením jednoho turba pro práci s každou řadou válců. Alternativně lze použít jedno menší turbo při nízkých otáčkách a větší turbo pro vyšší otáčky. Tato druhá konfigurace (známá jako dvojité sekvenční přeplňování turbodmychadlem) umožňuje širší rozsah provozních otáček a poskytuje lepší točivý moment při nízkých otáčkách (snižuje prodlevu turba), ale také poskytuje výkon při vysokých otáčkách. Není divu, že mít dvě turba výrazně zvyšuje složitost a související náklady.
Twin-Scroll Turbo
Turbodmychadla Twin-Scroll vyžadují skříň turbíny s děleným vstupem a výfukové potrubí, které spáruje správné válce motoru s každým spirálováním. nezávisle. Například u čtyřválcového motoru (s pořadím zapalování 1-3-4-2) se válce 1 a 4 mohou podávat do jedné spirály turba, zatímco válce 2 a 3 se přivádějí do samostatné spirály. Toto uspořádání poskytuje účinnější dodávku energie výfukových plynů do turba a výsledkem a pomáhá zajistit hustší a čistší vzduch do každého válce. Do výfukové turbíny se posílá více energie, což znamená větší výkon. Opět je zde cenová penalizace za řešení složitosti systému vyžadujícího komplikované skříně turbín, výfukové potrubí a turba.
Turbodmychadlo s variabilní geometrií (VGT)
Typicky VGT obsahují prstenec aerodynamicky tvarovaných lopatek ve skříni turbíny na vstupu do turbíny. V turbodmychadlech pro osobní automobily a lehká užitková vozidla se tyto lopatky otáčejí, aby se měnil úhel víření plynu a plocha průřezu. Tyto vnitřní lopatky mění poměr plochy k poloměru turba (A/R) tak, aby odpovídal otáčkám motoru, a tak poskytují špičkový výkon. Nízký poměr A/R při nízkých otáčkách umožňuje turbu rychle se roztočit zvýšením rychlosti výfukových plynů a. Při vyšších otáčkách se poměr A/R zvyšuje, což umožňuje zvýšené proudění vzduchu. To má za následek nízký práh plnění snižující prodlevu turba a poskytuje široké a hladké pásmo točivého momentu.
Zatímco VGT se častěji používají v dieselových motorech, kde mají výfukové plyny nižší teplotu, až dosud byly VGT omezeny v aplikacích zážehových motorů kvůli jejich ceně a požadavku na součásti, které mají být vyrobeny z exotických materiálů. Vysoká teplota výfukových plynů znamená, že lopatky musí být vyrobeny z exotických tepelně odolných materiálů, aby nedošlo k jejich poškození. To omezilo jejich použití na aplikace v luxusních, vysoce výkonných motorech.
Variabilní turbodmychadlo Twin-Scroll (VTS)
Jak název napovídá, turbodmychadlo VTS kombinuje výhody turba twin-scroll a turba s variabilní geometrií. Dělá to pomocí ventilu, který může přesměrovat proud výfukového vzduchu pouze do jednoho spirály, nebo změnou velikosti, kterou se ventil otevře, může umožnit rozdělení výfukových plynů do obou spirál. Konstrukce turbodmychadla VTS poskytuje levnější a robustnější alternativu k turbodmychadlům VGT, což znamená, že jde o životaschopnou možnost pro aplikace zážehových motorů.
Elektrická turbodmychadla
Elektrické turbodmychadlo se používá k odstranění prodlevy turba a pomáhá normálnímu turbodmychadlu při nižších otáčkách motoru, kde konvenční turbo není nejúčinnější. Toho je dosaženo přidáním elektromotoru, který roztáčí kompresor turba od startu a přes nižší otáčky, dokud výkon z výfukového objemu není dostatečně vysoký, aby fungoval turbodmychadlo. Tento přístup činí zpoždění turba minulostí a výrazně zvyšuje pásmo otáček, ve kterém bude turbo efektivně fungovat. Zatím je vše dobré. Zdá se, že elektronická turba jsou odpovědí na všechny negativní vlastnosti konvenčních turbodmychadel, nicméně existují určité nevýhody. Většina se týká nákladů a složitosti, protože elektromotor musí být umístěn a napájen a navíc také chlazen, aby se předešlo problémům se spolehlivostí.
Turbodmychadla, typická náhrada zdvihového objemu, jsou v dnešní době nevyhnutelná. Zde je sedm typů turbodmychadel, které inovativně spojují výkon a účinnost.
Zveřejněno dne:
23. dubna 2020, 2:47
Čtyřkolový přeplňovaný motor Bugatti Chiron a Veyron W16
e-Booster vyvinutý společností BorgWarner
Proměnná geometrie turbíny v motorech Mercedes-Benz CDI
1.4litrový turbobenzínový motor Hyundai Creta
Dvojité spirálové turbodmychadlo BMW v Toyotě Supra
Sekvenční dvojité turbodmychadlo Porsche 959
Puristé milují motory s přirozeným nasáváním, ale přiznejme si, že motory s volným dýcháním jsou neomluvitelné, pokud jde o emise, a jsou jim ukazovány dveře. Turba mají jednoznačně lepší budoucnost vzhledem k tomu, že tuto technologii ve svých vozech používá stále více značek. S příchodem této technologie se motory stávají menšími, účinnějšími a přesto zajišťují šmrnc, po kterém srdce touží. Většina z nás však zná turbo-lag, což se týká zpoždění dodávky točivého momentu v důsledku doby, kterou turbo potřebuje k navinutí. Čekání může být nepříjemné, ale inženýři přišli s několika řešeními, jak tento problém vyřešit.
Jedno turbo
Jednotlivá turba jsou cenově nejefektivnější. Větší jednotlivá turba poskytují větší výkon při vyšších otáčkách, ale jsou za cenu větší prodlevy turba, zatímco menší turbodmychadla se natáčí rychleji a poskytují lepší spodní část. Přesto jsou turbodmychadla u vozů pro masový trh často kompaktní a výkonem se vyrovnají větším atmosféricky plněným motorům. Například Hyundai Creta Turbo s malým 1.4litrovým turbobenzínovým motorem produkuje 140 koní, zatímco jeho stájový kolega Elantra produkuje pouze o 10 koní více a téměř o 100 Nm menší točivý moment s mnohem větším 2litrovým atmosférickým motorem.
Dvojité turbo
Dvojitá turbodmychadla se běžně dodávají ve dvou konfiguracích – paralelní nebo sekvenční. Paralelní turbodmychadla používají jedno turbo na každé řadě válců a i když poskytují mnohem větší výkon, výhody a nevýhody jsou podobné jako u jednoduchých turb. Mezitím sekvenční turba řeší zpoždění tím, že používají malé turbo a velké. S menšími turbodmychadly, které se natahují rychleji, umožňují dostatečné zabručení na spodním konci a když otáčky stoupnou, větší turbo naskočí a umožní širší křivku točivého momentu. Maserati Biturbo z roku 1981 bylo vůbec prvním vozem s paralelním uspořádáním dvojitého turbodmychadla, zatímco Mk4 Toyota Supra a Porsche 959 jsou některé vozy, které sekvenční uspořádání s dvojitým turbodmychadlem dosáhly na hřebík.
Twin scroll turbo
Twin-scroll turbo eliminuje nepravidelnosti běžného turba. Válce v ledu hoří v nepravidelných intervalech a uvolňují spaliny v nepravidelných pulzech. Tato interference výfukových plynů neumožňuje ICE využít svou sílu v plném rozsahu. ICE s twin-scroll turbodmychadlem zapalují střídavě válce najednou (1-4 a 2-3 u čtyřhrncových motorů), což umožňuje uvolňování výfukových plynů v synchronizovaném střídavém pořadí. Výsledkem je eliminace nepravidelných pulzů výfukových plynů a vyšší výkon a účinnost. Tento typ motoru používá BMW 330i M Sport.
Turbo s variabilní geometrií
VGT se primárně používají v dieselových motorech. Na rozdíl od konvenčních turbodmychadel používají VGT aerodynamicky tvarované lopatky, které mění poměr plochy k poloměru (plocha sání k poloměru turbíny), aby se snížilo zpoždění. Nízký poměr A:R se používá k navíjení turba při nízkých otáčkách, zatímco poměr A:R se zvyšuje s rostoucími otáčkami, což umožňuje větší nasávání vzduchu. Jedná se o jednu z nejinovativnějších forem přeplňování turbodmychadlem, která umožňuje plochou křivku točivého momentu a minimální prodlevu turba. Mnoho automobilů v Indii používá dieselové motory VGT, zejména Toyota Fortuner a verze FCA s objemem 90 litru (nyní ukončené) s 1.3litrovým dieselovým motorem o výkonu XNUMX hp v Maruti Suzuki Vitara Brezza, Ciaz a S-Cross.
Variabilní Twin Scroll Turbo
Variabilní twin-scroll turba kombinují technologii VGT a twin-scroll turba. Využívá stejný princip vysokého a nízkého poměru A:R pro vyšší a nižší otáčky. Vypouštění výfukových plynů je však nyní řízeno variabilním ventilem. Při nižších otáčkách ventil uvolňuje vzduch do menšího turba jediným pohybem pro lepší výkon na spodním konci. Jak vozidlo nabírá rychlost, ventil postupně otevírá druhou spirálu, která umožňuje proudění vzduchu také do velkého turbodmychadla. Teoreticky tato technologie eliminuje zpoždění turba lépe než ostatní nastavení turba a umožňuje širší práh špičkového výkonu. Náklady a složitost jsou však dvě významné nevýhody.
Quad Turbo
Víme, že máte na mysli jaderný reaktor W16 z hypercarů Bugatti. Ale i BMW vstoupilo do této hry se svým novým čtyřválcovým přeplňovaným vznětovým motorem B57. Pokud jste dočetli až sem, určitě jste si všimli vzoru. Menší turba pro výbušné low-end chrochtání a větší pro dodatečnou hybnost ve vyšších otáčkách. Jednotka BMW, vyrobená společností BorgWarner, uplatňuje tento princip se dvěma malými turby a dvěma velkými, které jsou namontovány na třílitrový řadový šestivznětový motor značky. Mezinárodně je k dispozici v modelu 3d xDrive, který své cestující luxusně rozjede na 750 km/h za pouhých 100 sekundy díky bouřlivému výkonu 4.7 koní a točivému momentu 400 Nm.
Elektrické Turbo
Posledních pár let přineslo do popředí schopnost elektromotorů. Lze pak e-power použít k odstranění zpoždění turba? Turbo spřažené s elektrickým kompresorem může poskytnout okamžitou podporu motorům, čímž se eliminuje prodlevy, zatímco skutečné turbo šoupátko běží. Integrace elektromotoru a jeho baterie však může být složitá a jen několik značek tuto technologii ve svých vozech aplikovalo. Audi SQ7 je prvním sériovým vozem, který využívá tuto technologii, zatímco Volvo S90, V90 a XC90 tuto technologii mezinárodně zařazují do výbavy D5 Powerpulse.
