Μαθήματα:
- Werking
- Τρύπα Turbo
- Twin turbo
- Tri-turbo
- Twin scroll turbo
- Τούρμπο μεταβλητής γεωμετρίας
- Βαλβίδα απόρριψης
- Σπατάλη
- Intercooler
- Χαρακτηριστικό συμπιεστή (κύτταμα & chokeline)
- Συνδυασμός turbo και συμπιεστή
- Ηλεκτρονικό turbo
Λειτουργία:
Τα καυσαέρια που βγαίνουν από τους κυλίνδρους τροφοδοτούνται από την πολλαπλή εξαγωγής στον τούρμπο. Η πίεση των καυσαερίων προκαλεί την περιστροφή του τροχού του στροβίλου (τα κόκκινα αέρια). Στη συνέχεια, τα καυσαέρια αφήνουν το turbo μέσω του ίδιου τροχού τουρμπίνας στην εξάτμιση. Ο τροχός του συμπιεστή κινείται μέσω ενός άξονα (τα μπλε αέρια). Ο τροχός του συμπιεστή ρουφάει τον αέρα από το πλάι (όπου φαίνεται το φίλτρο αέρα) και τον τροφοδοτεί υπό πίεση (μέσω του μπλε βέλους) μέσω του εύκαμπτου σωλήνα του στροβίλου intercooler. Το intercooler ψύχει τον πεπιεσμένο αέρα (ο κινητήρας αποδίδει καλύτερα με ψυχρότερο αέρα). Στη συνέχεια, ο αέρας εισέρχεται στην πολλαπλή εισαγωγής.
Όταν χρησιμοποιείτε τούρμπο, περισσότερος αέρας εισέρχεται στους κυλίνδρους κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής από ό,τι με έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα, ο οποίος αναρροφάται μόνο επειδή το έμβολο κινείται προς τα κάτω. Παρέχοντας περισσότερο αέρα στους κυλίνδρους με αυτόν τον τρόπο και προσθέτοντας περισσότερο καύσιμο, θα είναι διαθέσιμη μεγαλύτερη ισχύς.
Η πίεση του στροβίλου μετριέται από το αισθητήρας πίεσης φόρτισης. Η πίεση turbo ρυθμίζεται με βάση το σήμα που στέλνει αυτός ο αισθητήρας στην ECU.
Το turbo είναι τοποθετημένο όσο πιο κοντά γίνεται μετά την πολλαπλή εξαγωγής. Μερικές φορές η πολλαπλή και το turbo σχεδιάζονται ως ένα σύνολο. Το turbo πρέπει να τοποθετηθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κυλινδροκεφαλή, γιατί η ταχύτητα των καυσαερίων μειώνεται όσο το δυνατόν λιγότερο και χάνεται όσο το δυνατόν λιγότερη πίεση.
Καθυστέρηση Turbo:
Τα παλαιότερα turbo υποφέρουν συχνά από την περίφημη καθυστέρηση turbo. Το turbo λειτουργεί στα καυσαέρια του κινητήρα. Εάν το πεντάλ του γκαζιού πατηθεί μέχρι το κάτω μέρος με μία κίνηση, ο κινητήρας χρειάζεται πολύ αέρα σε χαμηλή ταχύτητα, αλλά εκείνη τη στιγμή το τούρμπο πρέπει ακόμα να ξεκινήσει από τα καυσαέρια που απελευθερώνονται. Το turbo δεν παρέχει ακόμη αρκετή πίεση. Μόνο όταν ο κινητήρας φτάσει σε υψηλότερες στροφές ξεκινά σωστά το turbo. Αυτό συμβαίνει συνήθως γύρω στις 2000 σ.α.λ. και γίνεται αντιληπτό γιατί το αυτοκίνητο επιταχύνει πιο δυνατά.
Αυτή η υστέρηση turbo θεωρείται σημαντικό μειονέκτημα. Ως αποτέλεσμα, πολλοί άνθρωποι είναι υπέρ ενός μηχανικός συμπιεστής. Αυτό λειτουργεί συνεχώς, γιατί κινείται απευθείας από τον στροφαλοφόρο άξονα και άρα πάντα με την ίδια ταχύτητα που στρίβει ο κινητήρας. Ένας συμπιεστής θα παρέχει αμέσως πίεση από την ταχύτητα ρελαντί όταν επιταχύνετε. Τα turbo που κατασκευάζονται στα αυτοκίνητα σήμερα επηρεάζονται λιγότερο από αυτό, εν μέρει χάρη στο μεταβλητό turbo.
Twin turbo:
Η προσθήκη «twin-turbo» υποδηλώνει την παρουσία δύο turbo. Αυτά τα 2 turbo μπορούν να βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο σε 1 σειρά κυλίνδρων ή 1 turbo ανά σειρά κυλίνδρων. Αυτό δίνει στον οδηγό το πλεονέκτημα της μεγαλύτερης ροπής στις χαμηλές στροφές, της καλύτερης απόδοσης στο φάσμα των υψηλών στροφών και του ομαλότερου χαρακτήρα του κινητήρα. Σε χαμηλές στροφές ο αέρας τροφοδοτείται στη συνέχεια στον κινητήρα από ένα μικρό turbo και σε υψηλότερες στροφές το μεγαλύτερο turbo γίνεται λειτουργικό. Το μεγαλύτερο turbo έχει μεγαλύτερη υστέρηση turbo, επειδή χρειάζεται περισσότερο αέρα για να ξεκινήσει, αλλά αυτό ακυρώνεται στη συνέχεια από το μικρό turbo.
Οι τέσσερις παρακάτω εικόνες περιγράφουν τις καταστάσεις στις οποίες λειτουργούν και τα δύο turbo ή όταν λειτουργεί μόνο ένα από τα δύο. Οι τέσσερις κύκλοι είναι οι κύλινδροι, τα κόκκινα και μπλε μέρη είναι τα καυσαέρια και ο αέρας εισαγωγής. Το intercooler φέρει την ένδειξη "IC".
Χαμηλές στροφές κινητήρα και χαμηλό φορτίο κινητήρα:
Σε ταχύτητες κάτω από τις 1800 rpm υπάρχει μικρός όγκος ροής των καυσαερίων. Ο μικρός όγκος καθιστά δυνατή τη χρήση του μικρού turbo. Η βαλβίδα μεταξύ της πολλαπλής εξαγωγής και του μεγάλου turbo είναι κλειστή. Τα καυσαέρια επομένως μεταφέρονται μόνο από το μικρό στο μεγάλο turbo. Το μεγάλο τούρμπο ήδη ανεβάζει στροφές. Αυτή είναι μια σύνδεση σειράς, επειδή χρησιμοποιούνται και τα δύο turbo.
Μέσες στροφές κινητήρα και μέτριο φορτίο:
Μεταξύ 1800 και 3000 rpm ανοίγει η βαλβίδα μεταξύ της πολλαπλής εξαγωγής και του μεγάλου turbo. Επί του παρόντος, και τα δύο turbo κινούνται απευθείας από τα καυσαέρια του κινητήρα. Είναι και αυτή μια σύνδεση σειράς, γιατί χρησιμοποιούνται και τα δύο turbo.
Υψηλές στροφές κινητήρα και υψηλό φορτίο:
Πάνω από τις 3000 rpm, η ροή όγκου των καυσαερίων γίνεται πολύ μεγάλη για το μικρό turbo. Το turbo είναι απενεργοποιημένο για να μην περάσει τη λεγόμενη «σωλήνα τσοκ» (δείτε το κεφάλαιο χαρακτηριστικά του συμπιεστή παρακάτω στη σελίδα). Η θυρίδα απορριμμάτων του μικρού turbo ανοίγει, έτσι ώστε όλα τα καυσαέρια που τροφοδοτούνται στο turbo να οδηγούνται πέρα από το turbo. Τότε τα καυσαέρια δεν φτάνουν στον τροχό του συμπιεστή.
Το μεγάλο turbo τροφοδοτείται πλήρως με καυσαέρια. Η βαλβίδα παραμένει ανοιχτή, ώστε το μεγάλο turbo να μπορεί να φτάσει σε υψηλή ταχύτητα και έτσι να μετακινήσει πολύ αέρα εισαγωγής στην πολλαπλή εισαγωγής.
Tri-turbo:
Στις μέρες μας κατασκευάζονται και κινητήρες “tri-turbo”. Σε αυτούς τους κινητήρες είναι τοποθετημένοι τρεις τούρμπο, έτσι ώστε να μπορεί να επιτευχθεί μέγιστο επίπεδο πλήρωσης σε κάθε εύρος στροφών. Η BMW χρησιμοποιεί την τεχνολογία tri-turbo με, μεταξύ άλλων, την M550d. Τα δύο μικρά turbo χρησιμοποιούν μεταβλητή γεωμετρία, επομένως είναι κατάλληλα τόσο για χαμηλές όσο και για υψηλές ταχύτητες. Ανάλογα με την ταχύτητα, το turbo ρυθμίζεται για καλύτερη απόκριση. Το μεγάλο τούρμπο χρησιμοποιεί ένα wastegate.
Δύο καταστάσεις περιγράφονται παρακάτω, υποδεικνύοντας ποιος τούρμπο είναι σε λειτουργία σε ποια ώρα.
Χαμηλές στροφές κινητήρα και χαμηλό φορτίο:
Μόνο ένα από τα δύο μικρά τούρμπο κινείται. Λόγω του μεγέθους του τούρμπο, αναδιπλώνεται γρήγορα. Το μικρό turbo περνά τα καυσαέρια στο μεγάλο turbo. Αυτό θα ξεκινήσει ήδη το μεγάλο turbo.
Μέσες και υψηλές στροφές και φορτίο κινητήρα:
Και τα δύο μικρά τούρμπο κινούνται. Τα δύο μικρά τούρμπο κινούν το μεγάλο τούρμπο. Αυτό επιτυγχάνει μέγιστη πίεση υπερπλήρωσης σε όλες τις μεσαίες και υψηλές ταχύτητες.
Twin scroll turbo:
Όταν πολλά καυσαέρια ενώνονται στην πολλαπλή εξαγωγής, μπορεί να προκύψουν προβλήματα παρεμβολής. τα κύματα πίεσης εμποδίζουν το ένα το άλλο. Με ένα turbo Twin-scroll, τα καυσαέρια διαχωρίζονται το ένα από το άλλο και οδηγούνται στο turbo σε δύο κανάλια. Τα καυσαέρια από τους κυλίνδρους 1 και 2 δεν ενώνονται στην πολλαπλή εισαγωγής, αλλά χτυπούν τον τροχό του στροβίλου ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Η εφαρμογή ενός turbo Twin-scroll έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερη απόκριση στο γκάζι και υψηλότερη απόδοση. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ότι τα καυσαέρια από τους κυλίνδρους 1 και 4 ενώνονται και αυτά από 2 και 3 ενώνονται.
Με ένα συμβατικό turbo, τα καυσαέρια έρχονται σε επαφή μεταξύ τους στην πολλαπλή εξαγωγής. Αυτό το ονομάζουμε «παρέμβαση». Η παρακάτω εικόνα δείχνει τους παλμούς πίεσης που δημιουργούνται στην πολλαπλή εξαγωγής ενός κυλίνδρου.
Επειδή έχουμε να κάνουμε με επικάλυψη βαλβίδων (οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι και οι δύο ανοιχτές κατά την αλλαγή από διαδρομή εξαγωγής σε διαδρομή εισαγωγής), δημιουργούνται και αρνητικές πιέσεις (χαμηλότερες από την ατμοσφαιρική). Με την επικάλυψη βαλβίδων, τα καυσαέρια βοηθούν στην έλξη φρέσκου αέρα στο θάλαμο καύσης και απομακρύνουν τα εναπομείναντα καυσαέρια. Αυτό τροφοδοτεί τη χτένα καύσης με περισσότερο οξυγόνο, έτσι ώστε να αυξάνεται η ογκομετρική απόδοση.
Όταν κοιτάμε τις πιέσεις στην πολλαπλή εξαγωγής ενός τετρακύλινδρου κινητήρα, βλέπουμε πολλές παρεμβολές. Κάθε θετικός παλμός γίνεται λιγότερο υψηλός λόγω της αρνητικής πίεσης λόγω της επικάλυψης της βαλβίδας. Αυτό είναι ένα μειονέκτημα της υστέρησης turbo (χρόνος αντίδρασης για τύμπανο)
Η χρήση του twin-scroll turbo βελτιώνει τον χρόνο απόκρισης, επειδή τα καυσαέρια από τους κυλίνδρους 1+4 και 2+3 διαχωρίζονται. Οι παλμοί είναι πολύ πιο δυνατοί επειδή δεν επηρεάζονται από αρνητικούς παλμούς εκείνη τη στιγμή. Ως εκ τούτου, ο κατασκευαστής μπορεί επίσης να αυξήσει το χρόνο που εμφανίζεται η επικάλυψη βαλβίδων για να επιτύχει ακόμη υψηλότερη ογκομετρική απόδοση.
Τούρμπο μεταβλητής γεωμετρίας:
Ένα τούρμπο με απορριμματοκιβώτιο πάσχει από καθυστέρηση turbo. Μόνο όταν ο κινητήρας περιστρέφεται έναν ορισμένο αριθμό στροφών, το turbo τροφοδοτείται με επαρκή καυσαέρια για να τεθεί σε λειτουργία. Ένα τούρμπο μεταβλητής γεωμετρίας δεν έχει απορρόφηση, αλλά έχει ρυθμιζόμενα πτερύγια στο κανάλι της εξάτμισης. Αυτές οι λεπίδες μπορούν να ρυθμιστούν περιστρέφοντας έναν δακτύλιο ρύθμισης. Αυτός ο δακτύλιος ρύθμισης περιστρέφεται μέσω κενού. Η απαιτούμενη ποσότητα κενού παρέχεται από μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα (ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα) με βάση το φορτίο του κινητήρα και τις στροφές του κινητήρα, η οποία ελέγχεται από την ECU.
Με τη ρύθμιση των λεπίδων, η ροή του αέρα μπορεί να κατευθυνθεί. Λόγω μιας αλλαγής στη ροή του αέρα, το turbo μπορεί ήδη να λειτουργεί με υψηλότερες στροφές σε χαμηλές στροφές κινητήρα, συμπεριλαμβανομένων χαμηλότερων πιέσεων καυσαερίων. Η θέση των λεπίδων περιορίζει την ποσότητα των καυσαερίων που μπορεί να εισρεύσει. Για να μπορείτε να τρέχετε σε υψηλότερες ταχύτητες, οι λεπίδες θα ρυθμιστούν προς τα μέσα σε υψηλότερες στροφές κινητήρα. Μια υψηλή πίεση πλήρωσης μπορεί να επιτευχθεί τόσο σε χαμηλές όσο και σε υψηλές ταχύτητες. Αυτό διασφαλίζει ότι το turbo λειτουργεί βέλτιστα σε ένα μεγάλο εύρος στροφών, επειδή ο κινητήρας θα δέχεται την ίδια πίεση υπερπλήρωσης σε χαμηλή ταχύτητα όπως και σε υψηλότερες στροφές.
Βαλβίδα απόρριψης:
Η βαλβίδα απόρριψης ονομάζεται επίσης "βαλβίδα εκτόνωσης". Η βαλβίδα απόρριψης είναι τοποθετημένη σε έναν εύκαμπτο σωλήνα turbo, όπου ο αέρας τροφοδοτείται από το στρόβιλο στην πλευρά εισαγωγής του κινητήρα. Κατά την επιτάχυνση, το turbo ενός επιβατικού αυτοκινήτου μπορεί να φτάσει τις 200.000 περιστροφές ανά λεπτό. Σε αυτή την ταχύτητα επιτυγχάνεται η μέγιστη πίεση φόρτισης. Όταν το πεντάλ του γκαζιού απελευθερώνεται ταυτόχρονα, υπάρχει άφθονη πίεση αέρα στην πλευρά εισαγωγής του κινητήρα, αλλά η βαλβίδα του γκαζιού είναι κλειστή.
Χωρίς βαλβίδα απόρριψης, δημιουργείται αντίθλιψη προς το στρόβιλο, με αποτέλεσμα ο παρεχόμενος αέρας φόρτισης να μειώνει γρήγορα την ταχύτητα του τούρμπο. Όταν επιταχύνετε ξανά, χρειάζεται πολύς χρόνος για να επανέλθει η ταχύτητα του τούρμπο. Η βαλβίδα απόρριψης το αποτρέπει. Όταν το αέριο απελευθερωθεί, θα φυσήξει μια ορισμένη ποσότητα αέρα που παρέχεται. Η περίσσεια αέρα έχει εξαφανιστεί από το σύστημα εισαγωγής. Τα πτερύγια του turbo δεν επιβραδύνονται και επομένως θα ξεκινήσουν πιο γρήγορα όταν επιταχυνθεί ξανά το γκάζι. Η βαλβίδα απόρριψης κλείνει αμέσως όταν ο παρεχόμενος αέρας έχει εκτοξευθεί. Σε αντίθεση με ό,τι πιστεύουν πολλοί, μια βαλβίδα απόρριψης δεν παρέχει περισσότερη ισχύ.
Η βαλβίδα απόρριψης προκαλεί τον τυπικό ήχο εκτόνωσης όταν το αέριο απελευθερώνεται κατά την επιτάχυνση σε ένα αυτοκίνητο με turbo.
Wastegate:
Ένα wastegate τοποθετείται σε κάθε turbo χωρίς μεταβλητά πτερύγια. Το wastegate διασφαλίζει ότι η πίεση στο περίβλημα του στροβίλου (δηλαδή στην πλευρά της εξάτμισης) δεν γίνεται πολύ μεγάλη. Όταν το turbo είναι σε λειτουργία και αυξηθεί η πίεση, η θυρίδα απορριμμάτων κλείνει. Όλος ο αέρας που φεύγει από τους κυλίνδρους κατά τη διάρκεια της διαδρομής της εξάτμισης χρησιμοποιείται στην πραγματικότητα για την κίνηση του τροχού του στροβίλου. Αυτό φτάνει στη μέγιστη πίεση πλήρωσης.
Ωστόσο, στο ρελαντί, δεν απαιτείται πίεση υπερπλήρωσης. Εκείνη τη στιγμή ανοίγει η πύλη των απορριμμάτων. Μερικά από τα καυσαέρια εκτρέπονται στα καυσαέρια. μπορεί να ρέει απευθείας στην εξάτμιση. Το wastegate είναι βασικά μια βαλβίδα μεταξύ της πολλαπλής εξαγωγής και της εξάτμισης του κινητήρα. όλος ο αέρας που ρέει μέσα από το wastegate δεν περνάει από το turbo. Άρα κατ' αρχήν η διαθέσιμη ενέργεια δεν χρησιμοποιείται. Ως εκ τούτου, το όνομα του wastegate μπορεί επίσης να εξηγηθεί. Το "Waste" σημαίνει στα αγγλικά "loss".
Το wategate ανοίγει επίσης όταν επιτευχθεί μια συγκεκριμένη ταχύτητα. Κατά την επιτάχυνση, το turbo πρέπει να επιταχύνει γρήγορα, αλλά όταν ο στρόβιλος, συμπεριλαμβανομένου του τροχού του συμπιεστή, φτάσει σε μια ορισμένη ταχύτητα, αυτή η ταχύτητα πρέπει να διατηρείται σταθερή. Ανοίγοντας την πόρτα απορριμμάτων σε αυτή την ταχύτητα, η περίσσεια καυσαερίων μπορεί να οδηγηθεί απευθείας στην εξάτμιση. Η ταχύτητα του turbo μπορεί να ελεγχθεί προσαρμόζοντας τη γωνία ανοίγματος του wastegate. Το ECU ρυθμίζει με βάση τα στοιχεία από το αισθητήρας πίεσης φόρτισης ο βαθμός στον οποίο ελέγχεται το wastegate.
Intercooler:
Η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα μπορεί να γίνει πολύ ζεστή (πάνω από 60 βαθμούς Κελσίου). Για καλύτερη καύση ο αέρας πρέπει να κρυώσει. Το intercooler φροντίζει για αυτό. Το intercooler είναι ξεχωριστό μέρος και επομένως περιγράφεται αναλυτικά σε άλλη σελίδα. δείτε τη σελίδα intercooler.
Χαρακτηριστικό συμπιεστή (κύτταμα & chokeline)
Κατά το σχεδιασμό ενός κινητήρα, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το μέγεθος του turbo. Η αντιστοίχιση του μεγέθους του τούρμπο με τον κινητήρα ονομάζεται "ταίριασμα". Εάν το turbo είναι πολύ μεγάλο, θα προκύψει ένα μεγάλο «κενό turbo». Το turbo θα ξεκινήσει λιγότερο γρήγορα επειδή το περίβλημα του στροβίλου είναι πολύ μεγάλο για τη χαμηλή ποσότητα καυσαερίων. Μόνο σε υψηλότερες ταχύτητες το τούρμπο θα είναι σε ταχύτητα και θα μπορεί να προσφέρει υψηλή πίεση. Εάν το turbo είναι πολύ μικρό, η υστέρηση του turbo θα είναι σχεδόν ανύπαρκτη. Ο τροχός του στροβίλου θα ξεκινήσει γρήγορα με μια μικρή ποσότητα καυσαερίων. Η υψηλή πίεση turbo επιτυγχάνεται ήδη σε χαμηλές στροφές. Το μειονέκτημα είναι ότι σε υψηλότερες ταχύτητες η ποσότητα των καυσαερίων είναι πολύ μεγάλη για αυτό το μικρό turbo. Υπάρχουν περισσότερα καυσαέρια από αυτά που χωράνε στο turbo. Σε αυτή την περίπτωση, η πόρτα απορριμμάτων πρέπει να ανοίξει νωρίτερα και να εκτρέψει πολλά καυσαέρια. Το Waste είναι μια μετάφραση για την «απώλεια», η οποία ισχύει και εδώ. τα καυσαέρια που ρέουν μέσα από την απορρόφηση δεν συνέβαλαν στην οδήγηση του τούρμπο.
Το μέγεθος του τούρμπο είναι επομένως πολύ σημαντικό για τη σχεδίαση του κινητήρα. Σε κάθε turbo έχει δοθεί ένα χαρακτηριστικό συμπιεστή κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού. Το χαρακτηριστικό του συμπιεστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοριστεί εάν είναι κατάλληλος για έναν συγκεκριμένο κινητήρα. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα παράδειγμα χαρακτηριστικού συμπιεστή.
Ο λόγος πίεσης P2/P1 (στον άξονα Υ) είναι ο λόγος μεταξύ της εισόδου (P1) και της εξόδου του turbo (P2). Η πίεση μετά τον τροχό του στροβίλου είναι πάντα χαμηλότερη από πριν. Ο λόγος πίεσης (χωρίς διάσταση) 2,0 σημαίνει ότι η πίεση πριν από τον τροχό του στροβίλου είναι διπλάσια από ό,τι μετά τον τροχό του στροβίλου. Ο συντελεστής ροής όγκου (στον άξονα Χ) είναι η ποσότητα αέρα που ρέει μέσω του στροβίλου. Οι καμπύλες, οριζόντιες γραμμές υποδεικνύουν την ταχύτητα του άξονα του turbo.
Το σχήμα δείχνει ότι η κόκκινη γραμμή είναι η γραμμή υπέρτασης και η μπλε γραμμή είναι η γραμμή του τσοκ. Η χειρουργική γραμμή, που ονομάζεται επίσης όριο αντλίας, είναι το όριο όπου η ταχύτητα του τροχού του συμπιεστή είναι πολύ χαμηλή. Η χειρουργική γραμμή είναι ο περιορισμός της ροής αέρα λόγω του πολύ μικρού τροχού του συμπιεστή. Η αναλογία πίεσης είναι πολύ υψηλή και η ροή όγκου πολύ χαμηλή. Ο αέρας δεν αναρροφάται πλέον από τον συμπιεστή, έτσι σταματά και αργότερα συνεχίζει την ταχύτητά του. Αυτή η ασταθής ροή αέρα προκαλεί διακυμάνσεις της πίεσης και παλμούς στην οδό εισαγωγής. Ο παλμός ονομάζεται επίσης «κύλιση» του συμπιεστή. Εξ ου και το όνομα "χειρουργείο". Ο αέρας που ρέει μπρος-πίσω προκαλεί μεγάλες δυνάμεις που μπορεί να υπερφορτώσουν το turbo. Τα πτερύγια των τροχών του συμπιεστή μπορεί να σπάσουν και τα ρουλεμάν να υπερφορτωθούν.
Το chokeline είναι ένα άλλο όριο που δεν πρέπει να υπερβαίνει ο συμπιεστής. Εδώ η μέγιστη ροή όγκου εμφανίζεται σε αναλογία χαμηλής πίεσης. Η διάμετρος του περιβλήματος του συμπιεστή καθορίζει τη μέγιστη ροή όγκου. Όταν ξεπεραστεί η γραμμή chokeline, ο τροχός του συμπιεστή είναι πολύ μικρός για να διαχειριστεί τη (μεγαλύτερη) ροή όγκου. Ως αποτέλεσμα, χάνεται μεγάλη ισχύς του κινητήρα. Το chokeline ονομάζεται επίσης «τσοκ overspin».
Το σχήμα δείχνει το χαρακτηριστικό συμπιεστή με κινητήρα σε μερικό φορτίο. Ο κινητήρας πρέπει να έχει τη χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου σε μερικό φορτίο. Η χαμηλότερη ειδική κατανάλωση καυσίμου επιτυγχάνεται με το μικρότερο νησί. Το wastegate ρυθμίζει την πίεση έτσι ώστε να τρέχει κατευθείαν στο μεσαίο νησί. Αρχικά το wastegate κλείνει έτσι ώστε να αυξάνεται η πίεση του turbo. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα ανοίγει το wastegate όπως φαίνεται από την πράσινη γραμμή στην εικόνα. Η ταχύτητα του άξονα turbo είναι μεταξύ 8000 και 9000 στροφών ανά λεπτό.
Όταν οδηγείτε στα βουνά υπάρχει μεγαλύτερο γεωγραφικό υψόμετρο. ο αέρας είναι πιο αραιός εκεί. Αυτό επηρεάζει τη λειτουργία του τούρμπο, επειδή ο λεπτότερος αέρας περιέχει λιγότερο οξυγόνο, γεγονός που προκαλεί πτώση της πίεσης για τον συμπιεστή. Η αναλογία πίεσης, συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας του συμπιεστή, πρέπει να αυξηθεί για να φτάσει στην τελική πίεση πλήρωσης. Αυτή η κατάσταση φαίνεται στο σχήμα.
Η πράσινη γραμμή υποδεικνύει την κατάσταση μερικού φορτίου κατά την οδήγηση στο επίπεδο της θάλασσας και την πορτοκαλί γραμμή όταν οδηγείτε στα βουνά. Λόγω του αραιότερου αέρα, η ταχύτητα του συμπιεστή θα αυξηθεί στις 100000 στροφές ανά λεπτό.
Η υψηλότερη ταχύτητα του συμπιεστή θα αυξήσει επίσης τη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής που παρέχεται στον κινητήρα. Επομένως, ο ενδιάμεσος ψύκτης θα πρέπει να διαχέει περισσότερη θερμότητα. Τώρα η διαφορά φαίνεται και στην κατανάλωση καυσίμου. Στα βουνά, η κατανάλωση καυσίμου θα αυξηθεί λόγω της υψηλότερης αναλογίας πίεσης P2/P1 και της υψηλότερης ταχύτητας turbo.
Συνδυασμός turbo και συμπιεστή:
Στις μέρες μας, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων επιλέγουν όλο και περισσότερο να εξοπλίσουν τον κινητήρα με τούρμπο και συμπιεστή. Το turbo έχει συχνά μεγαλύτερο μέγεθος και είναι εξοπλισμένο με πύλη απορριμμάτων. Ο συμπιεστής χρησιμεύει για την αποφυγή υστέρησης στροβίλου. Σε χαμηλές στροφές κινητήρα, ο συμπιεστής παρέχει την πίεση ώθησης και ξεκινά το turbo. Σε υψηλότερες ταχύτητες το turbo αναλαμβάνει.
Ο πεπιεσμένος αέρας περνά μέσω του συμπιεστή ή της βαλβίδας παράκαμψης στον τούρμπο και μέσω του στροβίλου μέσω του ενδιάμεσου ψύκτη στην πολλαπλή εισαγωγής.
Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον συμπιεστή Roots.
Ηλεκτρονικό turbo:
Ένα συμβατικό turbo υποφέρει από υστέρηση στροβίλου στις χαμηλές ταχύτητες, επειδή απαιτούνται καυσαέρια για την κίνηση του τροχού του στροβίλου. Ένας συμπιεστής δεν υποφέρει από αυτό και παρέχει πίεση φόρτισης από την ταχύτητα ρελαντί. Ένας συνδυασμός των δύο φαίνεται ιδανικός. Ωστόσο, ένας μηχανικός συμπιεστής Roots πρέπει να κινείται από τον στροφαλοφόρο άξονα. Σε αυτή τη διαδικασία χάνεται ενέργεια. Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων πειραματίζονται με πολλαπλούς turbo καυσαερίων ή ηλεκτρικούς τούρμπο για να αποτρέψουν την υστέρηση στροβίλου του τούρμπο καυσαερίων.
Το ηλεκτρικό turbo ελέγχεται από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Σε μόλις 250 χιλιοστά του δευτερολέπτου ο τροχός του συμπιεστή φτάνει σε ταχύτητα όχι μικρότερη από 70.000 στροφές ανά λεπτό. Ο ηλεκτροκινητήρας στο τούρμπο κινεί τον τροχό του συμπιεστή. Ο τροχός του συμπιεστή μετακινεί τον αέρα εισαγωγής υπό πίεση στον τροχό του συμπιεστή του turbo καυσαερίων. Ο τροχός του συμπιεστή περιστρέφεται πολύ γρήγορα όταν ο ηλεκτροκινητήρας είναι ελεγχόμενη.
Με τη βοήθεια του ηλεκτρικού τούρμπο, ο κινητήρας έχει ταχύτερη συμπεριφορά απόκρισης.Σε υψηλότερες ταχύτητες, όπου το turbo καυσαερίων μπορεί να αποδώσει την πλήρη πίεση υπερπλήρωσης, ο ηλεκτρονικός τούρμπο απενεργοποιείται.
