Sujeten:
- Operatioun
- Turbo Lach
- Zwilling Turbo
- Tri-turbo
- Zwilling Scroll Turbo
- Variabel Geometrie Turbo
- Dumpventil
- Wastegate
- Intercooler
- Kompressor Charakteristik (Surge & Chokeline)
- Kombinatioun Turbo a Kompressor
- Elektronesch Turbo
Operatioun:
D'Ofgase, déi aus den Zylinder erauskommen, ginn aus dem Auspuffmanifold an den Turbo gefüttert. Den Ofgasdrock bewierkt datt d'Turbinrad rotéiert (déi roude Gase). D'Ofgase verloossen dann den Turbo iwwer datselwecht Turbinrad an den Auspuff. D'Kompressorrad gëtt mat Hëllef vun engem Schaft (déi blo Gase) ugedriwwen. D'Kompressorrad suckt d'Loft vun der Säit an (wou de Loftfilter ugewise gëtt) a liwwert se ënner Drock (iwwer de bloe Pfeil) iwwer den Turbo-Schlauch an den Intercooler. Den Intercooler killt d'kompriméiert Loft (de Motor leeft besser mat méi killer Loft). D'Loft geet dann an d'Intaksmanifold.
Wann Dir en Turbo benotzt, kënnt méi Loft an den Zylinder wärend dem Oflaafschlag wéi bei engem natierlechen aspiréierte Motor, deen nëmmen eragezunn gëtt, well de Kolben sech no ënnen beweegt. Andeems Dir op dës Manéier méi Loft un d'Zylinder liwwert a méi Brennstoff bäidréit, wäert méi Kraaft verfügbar sinn.
Den Turbodrock gëtt gemooss duerch de charge Drock Sensor. Den Turbodrock gëtt ugepasst baséiert op dem Signal deen dësen Sensor un d'ECU schéckt.
Den Turbo ass sou no wéi méiglech nom Auspuffmanifold montéiert. Heiansdo sinn d'Manifold an den Turbo als ee Ganzt entworf. Den Turbo muss sou no wéi méiglech un den Zylinderkopf montéiert ginn, well d'Vitesse vun den Ofgase sou wéineg wéi méiglech erofgeet an esou wéineg wéi méiglech Drock verluer geet.
Turbo Lag:
Eeler Turboen leiden dacks ënner der berühmter Turbolag. Den Turbo funktionnéiert op d'Ofgase vum Motor. Wann de Gaspedal gläichzäiteg bis ënnen gedréckt gëtt, brauch de Motor vill Loft mat enger gerénger Geschwindegkeet, mee dee Moment muss den Turbo nach vun den Ofgasen ufänken, déi entlooss ginn. Den Turbo liwwert nach net genuch Drock. Eréischt wann de Motor eng méi héich Geschwindegkeet erreecht huet, fänkt den Turbo richteg un. Dëst geschitt normalerweis ëm 2000 U/min an ass opfälleg well den Auto méi haart beschleunegt.
Dës Turbolag gëtt als e groussen Nodeel ugesinn. Als Resultat si vill Leit fir eng mechanesch Kompressor. Dat fonctionnéiert stänneg, well se direkt vum Kurbelwell ugedriwwe gëtt an dofir ëmmer mat der selwechter Geschwindegkeet wéi de Motor dréit. E Kompressor liwwert direkt Drock vu Leergeschwindegkeet wann Dir beschleunegt. D'Turboen, déi haut an Autoen gebaut ginn, si manner dovu betraff, deelweis duerch de variabelen Turbo.
Zwilling Turbo:
Den Zousatz "Zwilling-Turbo" weist d'Präsenz vun zwee Turboen un. Dës 2 Turboen kënnen niefteneen op 1 Zylinderrei sinn, oder 1 Turbo pro Zylinderrei. Dëst gëtt de Chauffeur de Virdeel vu méi Dréimoment bei niddrege Geschwindegkeeten, besser Leeschtung am Héichgeschwindegkeetsberäich an e méi glattere Motorkarakter. Bei niddrege Geschwindegkeete gëtt d'Loft dann duerch e klenge Turbo un de Motor geliwwert a bei méi héijer Geschwindegkeet gëtt dee méi groussen Turbo funktionell. De gréisseren Turbo huet eng méi grouss Turbolag, well e méi Loft brauch fir unzefänken, awer dëst gëtt dann duerch de klenge Turbo annuléiert.
Déi véier Biller hei drënner beschreiwen d'Situatiounen an deenen béid Turboen funktionnéieren, oder wann nëmmen ee vun deenen zwee funktionnéiert. Déi véier Kreeser sinn d'Zylinder, déi rout a blo Deeler sinn d'Ofgasen an d'Aufluft. Den Intercooler ass markéiert "IC".
Niddereg Motorgeschwindegkeet an niddreg Motorbelaaschtung:
Bei Geschwindegkeeten ënner 1800rpm gëtt et e klenge Volumenfluss vum Ofgas. De klenge Volume mécht et méiglech de klenge Turbo ze benotzen. De Ventil tëscht dem Auspuffmanifold an dem grousse Turbo ass zou. Den Ofgas gëtt also nëmme vum klengen op de groussen Turbo iwwerdroen. Dee groussen Turbo gëtt schonn opgereegt. Dëst ass eng Serieverbindung, well béid Turboe benotzt ginn.
Mëttelmotorgeschwindegkeet a moderéiert Belaaschtung:
Tëscht 1800 an 3000 U/min geet de Ventil tëscht dem Auspuffmanifold an dem groussen Turbo op. Momentan gi béid Turboen direkt vun Ofgase vum Motor ugedriwwen. Dëst ass och eng Serieverbindung, well béid Turboe benotzt ginn.
Héich Motorgeschwindegkeet an héich Belaaschtung:
Iwwer 3000rpm gëtt de Volumenfluss vum Ofgas ze grouss fir de klenge Turbo. Den Turbo ass ausgeschalt fir net iwwer déi sougenannt "Chokeline" ze goen (kuckt d'Kompressorcharakteristesch Kapitel méi ënnen op der Säit). D'Wastegate vum klenge Turbo gëtt opgemaach, sou datt all Ofgas, deen an den Turbo gefüttert gëtt, laanscht den Turbo gefouert gëtt. Den Ofgas erreecht dann net op d'Kompressorrad.
De grousse Turbo gëtt voll mat Ofgas versuergt. De Ventil bleift oppen, sou datt de groussen Turbo héich Geschwindegkeet erreechen kann an domat vill Aufluft an d'Aufzugsmanifold beweegen.
Tri-Turbo:
Haut ginn och "Tri-Turbo" Motore gemaach. Dräi Turbos sinn op dëse Motore montéiert, sou datt e maximalen Füllniveau an all Geschwindegkeetsberäich erreecht ka ginn. BMW benotzt d'Tri-Turbo Technologie mat ënner anerem M550d. Déi zwee kleng Turbos benotzen variabel Geometrie, sou datt se fir niddereg an héich Geschwindegkeet gëeegent sinn. Ofhängeg vun der Geschwindegkeet gëtt den Turbo fir eng besser Äntwert ugepasst. Déi grouss Turbo benotzt engem wastegate.
Zwou Situatiounen ginn hei ënnendrënner beschriwwen, wat beweist wéi eng Turbo zu wéi enger Zäit a Betrib ass.
Niddereg Motorgeschwindegkeet an niddreg Belaaschtung:
Nëmmen ee vun deenen zwee klengen Turboen gëtt ugedriwwen. Wéinst der Gréisst vum Turbo gëtt et séier opgerullt. De klenge Turbo passéiert den Ofgas an de groussen Turbo. Dëst wäert schonn de groussen Turbo ufänken.
Mëttel- an héich Motorgeschwindegkeet a Last:
Béid kleng Turboe ginn ugedriwwen. Déi zwee kleng Turboen fueren de groussen Turbo. Dëst erreecht maximal Boost Drock op all mëttel- an héich Vitesse.
Twin Scroll Turbo:
Wann Multiple Ofgasen am Auspuffmanifold zesummekommen, kënnen Interferenzproblemer entstoen; d'Drockwellen hënneren sech géigesäiteg. Mat engem Twin-Scroll Turbo ginn d'Ofgase vunenee getrennt an an zwee Kanäl an den Turbo gefouert. D'Ofgase vun den Zylinder 1 an 2 kommen net am Intaksmanifold zesummen, mee schloen d'Turbinrad onofhängeg vuneneen. D'Applikatioun vun engem Twin-Scroll Turbo resultéiert zu enger méi séierer Drosselreaktioun a méi héijer Effizienz. D'Bild hei drënner weist datt d'Ofgase vun den Zylinder 1 an 4 zesummekommen, an déi vun 2 an 3 zesummekommen.
Mat engem konventionellen Turbo kommen d'Ofgase mateneen am Auspuffmanifold a Kontakt. Mir nennen dëst "Interferenz". D'Bild hei ënnen weist d'Drockimpulsen, déi am Auspuffmanifold vun engem Zylinder erstallt sinn.
Well mir mat Ventiliwwerlappung ze dinn hunn (den Inlet- an Auspuffventile sinn allebéid während der Verännerung vum Auspuffschlag op d'Entréeschlag op), ginn och negativ Drock erstallt (méi niddereg wéi den Atmosphärendrock). Mat Ventil Iwwerlappung hëllefen d'Ofgase fir frësch Loft an d'Verbrennungskammer ze zéien an de verbleiwen Auspuffgas ze verdreiwen. Dëst liwwert de Verbrennungskamm méi Sauerstoff, sou datt d'volumetresch Effizienz eropgeet.
Wa mir d'Drock am Auspuffmanifold vun engem Véierzylindermotor kucken, gesi mir vill Amëschen. All positiven Puls gëtt manner héich wéinst dem negativen Drock wéinst der Ventil Iwwerlappung. Dëst ass en Nodeel vun der Turbolag (Reaktiounszäit fir ze spullen)
D'Benotzung vum Twin-Scroll Turbo verbessert d'Äntwertzäit, well d'Ofgase vun den Zylinder 1+4 an 2+3 getrennt sinn. D'Puls si vill méi staark, well se dee Moment net vun negativen Impulser beaflosst sinn. Den Hiersteller kann dofir och d'Zäit erhéijen datt d'Ventil Iwwerlappung geschitt fir nach méi héich volumetresch Effizienz z'erreechen.
Variabel Geometrie Turbo:
En Turbo mat engem Wastegate leiden ënner Turbolag; Nëmme wann de Motor eng gewëssen Unzuel u Revolutiounen dréit, gëtt den Turbo mat genuch Ofgase geliwwert fir a Betrib ze kommen. Eng Variabel Geometrie Turbo huet keng Wastegate, awer huet justierbar Blades am Auspuffkanal. Dës Blades kënnen ugepasst ginn andeems en Upassungsring dréit. Dësen Upassungsring gëtt mat engem Vakuum rotéiert. Déi néideg Betrag u Vakuum gëtt vun engem Solenoidventil (Solenoidventil) baséiert op der Motorbelaaschtung an der Motorgeschwindegkeet, déi vun der ECU kontrolléiert gëtt.
Duerch d'Upassung vun de Blades kann de Loftfloss geleet ginn. Wéinst enger Verännerung vum Loftfluss kann den Turbo schonn mat enger méi héijer Geschwindegkeet bei niddrege Motorgeschwindegkeete lafen, dorënner manner Ofgasdrock. D'Positioun vun de Blades limitéiert d'Quantitéit vum Ofgas deen eran fléisst. Fir mat méi héijer Geschwindegkeet kënnen ze lafen, ginn d'Klingen mat enger méi héijer Motorgeschwindegkeet no bannen ugepasst. En héije Fülldrock kann souwuel bei niddregen wéi och mat héijer Geschwindegkeet erreecht ginn. Dëst garantéiert datt den Turbo iwwer e breet Geschwindegkeetsberäich optimal funktionéiert, well de Motor dee selwechte Boostdrock bei niddereger Geschwindegkeet kritt wéi bei enger méi héijer Geschwindegkeet.
Dump Ventil:
Den Dumpventil gëtt och e "Blow-off Ventil" genannt. Den Dumpventil ass op engem Turbo-Schlauch montéiert, wou d'Loft vum Turbo op d'Intakssäit vum Motor gefüttert gëtt. Beim Beschleunegung kann den Turbo vun engem Passagéierauto 200.000 Rotatiounen pro Minutt erreechen. Bei där Geschwindegkeet gëtt de maximalen Oplueddrock erreecht. Wann de Gaspedal gläichzäiteg entlooss gëtt, gëtt et en Iwwerfloss vu Loftdrock op der Intake Säit vum Motor, awer den Drosselventil ass zou.
Ouni Dumpventil entsteet e Réckdrock Richtung Turbo, wouduerch déi geliwwert Ladeloft séier d'Geschwindegkeet vum Turbo reduzéiert. Wann Dir erëm beschleunegt, dauert et laang bis den Turbo erëm op d'Vitesse kënnt. Den Dumpventil verhënnert dëst. Wann de Gas fräigelooss gëtt, wäert et eng gewësse Quantitéit u geliwwert Loft ofbléien. D'iwwerschësseg Loft ass dann aus dem Intakesystem verschwonnen. D'Turboblades ginn net verlangsamt a fänken dowéinst méi séier un, wann d'Drossel erëm beschleunegt gëtt. Den Dumpventil schléisst direkt zou wann déi geliwwert Loft ofgeblosen ass. Am Géigesaz zu deem wat vill Leit mengen, gëtt en Dumpventil net méi Kraaft.
Den Dumpventil bewierkt den typesche Ofstouss Sound wann de Gas während der Beschleunigung an engem Auto mat engem Turbo fräigelooss gëtt.
Wastegate:
E Wastegate ass op all Turbo ouni verännerleche Spanner montéiert. D'Wastegate suergt dofir datt den Drock am Turbinehaus (dh op der Auspuffsäit) net ze grouss gëtt. Wann den Turbo am Betrib ass an den Drock opbaut, gëtt d'Wastegate zougemaach. All d'Loft, déi d'Zylinder während dem Auspuffschlag verléisst, gëtt tatsächlech benotzt fir d'Turbinrad ze fueren. Dëst erreecht de maximalen Fülldrock.
Wéi och ëmmer, wann Leedung ass keen Boostdrock erfuerderlech. Zu deem Moment mécht d'Wastegate op. E puer vun den Ofgase ginn an den Auspuff ëmgeleet; et kann direkt an den Auspuff fléien. De Wastegate ass am Fong e Ventil tëscht dem Auspuffmanifold an dem Auspuff vum Motor; all Loft déi duerch d'wastegate fléisst geet net duerch den Turbo. Also am Prinzip gëtt verfügbar Energie net benotzt. Den Numm vum Wastegate kann also och erkläert ginn; "Waste" ass Englesch fir "Verloscht".
D'Wastegate mécht och op wann eng gewësse Geschwindegkeet erreecht gëtt; Beim Beschleunigung muss den Turbo séier beschleunegen, awer wann d'Turbine, och d'Kompressorrad, eng gewësse Geschwindegkeet erreecht, muss dës Geschwindegkeet konstant gehale ginn. Andeems Dir de Wastegate bei dëser Geschwindegkeet opmaacht, kann iwwerschësseg Ofgasgas direkt an den Auspuff gefouert ginn. D'Geschwindegkeet vum Turbo kann kontrolléiert ginn andeems den Ëffnungswénkel vum Wastegate ugepasst gëtt. D'ECU reguléiert baséiert op den Donnéeën vun der charge Drock Sensor d'Ausmooss wéi d'Wastegate kontrolléiert gëtt.
Intercooler:
D'Temperatur vun der kompriméierter Loft kann ganz waarm ginn (méi wéi 60 Grad Celsius). Fir eng besser Verbrennung muss d'Loft ofkillen. Den Intercooler këmmert sech dofir. Den Intercooler ass en separaten Deel a gëtt dofir op enger anerer Säit am Detail beschriwwen; gesinn der Säit Intercooler.
Kompressor Charakteristik (Surge & Chokeline)
Beim Design vun engem Motor muss d'Gréisst vum Turbo berücksichtegt ginn. D'Gréisst vum Turbo un de Motor ze passen gëtt "Match" genannt. Wann den Turbo ze grouss ass, wäert e groussen 'Turbo-Lück' optrieden. Den Turbo fänkt manner séier un, well d'Turbinehaus ze grouss ass fir déi kleng Quantitéit vun Ofgasen. Nëmme bei méi héijer Geschwindegkeet wäert den Turbo op Geschwindegkeet sinn a fäeg sinn héijen Drock ze liwweren. Wann den Turbo ze kleng ass, wäert d'Turbolag bal net existéieren. D'Turbinrad fänkt séier mat enger klenger Quantitéit Ofgas un. Héich Turbo Drock gëtt scho bei niddregen Geschwindegkeete erreecht. Den Nodeel ass datt bei méi héijer Geschwindegkeet d'Quantitéit vum Ofgas ze grouss ass fir dëse klenge Turbo. Et gëtt méi Ofgas wéi an den Turbo passen; an deem Fall muss d'Wastegate méi fréi opmaachen a vill Ofgase oflenken. Offall ass eng Iwwersetzung fir "Verloscht", wat och hei gëllt; d'Ofgase, déi duerch d'Wastegate fléissen, hunn net dozou bäigedroen, datt den Turbo gefuer ass.
D'Gréisst vum Turbo ass dofir ganz wichteg fir den Design vum Motor. All Turbo krut während dem Design e Kompressorcharakteristik. D'Kompressor Charakteristik kann benotzt ginn fir ze bestëmmen ob et fir e bestëmmte Motor gëeegent ass. D'Bild hei ënnen weist e Beispill vun engem Kompressor Charakteristik.
Den Drockverhältnis P2/P1 (op der Y-Achs) ass de Verhältnis tëscht dem Inlet (P1) an dem Ausgang vum Turbo (P2). Den Drock nom Turbinrad ass ëmmer manner wéi virdrun. Den (dimensionlosen) Drockverhältnis vun 2,0 bedeit datt den Drock virum Turbinrad duebel sou héich ass wéi nom Turbinrad. De Volume Flow Faktor (op der X-Achs) ass d'Quantitéit u Loft déi duerch den Turbo fléisst. Déi kromme, horizontal Linnen weisen d'Geschwindegkeet vum Turbowelle un.
D'Figur weist datt déi rout Linn d'Spannungslinn ass an déi blo Linn d'Chokelinn ass. D'Surgeline, och Pompellimit genannt, ass d'Limite wou d'Kompressorradgeschwindegkeet ze niddreg ass. D'Surgeline ass d'Restriktioun vum Loftflow wéinst dem Kompressorrad ze kleng. Den Drockverhältnis ass ze héich an de Volumenfluss ze niddreg. D'Loft gëtt net méi vum Kompressor ugesuckt, sou datt se stoppt a spéider seng Geschwindegkeet erëmhëlt. Dësen onbestänneg Loftfloss verursaacht Drockschwankungen a Pulsatiounen am Intakstrakt. Pulséiere gëtt och "Surging" vum Kompressor genannt. Dofir den Numm "surgeline". D'Loft, déi zréck an zréck fléisst, verursaacht grouss Kräften, déi den Turbo iwwerlaascht. D'Kompressor-Rad Blades kënnen ofbriechen an d'Lager ginn iwwerlaascht.
De Chokeline ass eng aner Limit déi de Kompressor net iwwerschreiden soll. Hei geschitt de maximale Volumenfluss bei engem nidderegen Drockverhältnis. Den Duerchmiesser vum Kompressorhaus bestëmmt de maximale Volumenfluss. Wann d'Chokeline iwwerschratt ass, ass d'Kompressorrad ze kleng fir de (méi grouss) Volumenfluss ze handhaben. Als Resultat gëtt vill Motorkraaft verluer. De Chokeline gëtt och den "Overspin Choke" genannt.
D'Figur weist de Kompressorcharakteristik mat engem Motor bei Deellaascht. De Motor soll den niddregsten Dreifstoffverbrauch bei Deellaascht hunn. De niddregsten spezifesche Brennstoffverbrauch gëtt mat der klengster Insel erreecht. D'Wastegate reguléiert den Drock sou datt e riicht duerch d'Mëttinsel leeft. Am Ufank ass d'Wastegate zougemaach sou datt den Turbodrock eropgeet. De Motormanagementsystem mécht de Wastegate op wéi déi gréng Linn am Bild gewisen. D'Vitesse vum Turbowelle läit tëscht 8000 an 9000 Revolutiounen pro Minutt.
Wann Dir an de Bierger fuert gëtt et eng méi grouss geographesch Héicht; do ass d'Loft méi dënn. Dëst beaflosst d'Operatioun vum Turbo, well méi dënn Loft manner Sauerstoff enthält, wat den Drock fir de Kompressor erofgeet. Den Drockverhältnis, inklusiv d'Kompressorgeschwindegkeet, muss eropgoen fir op de finalen Fülldrock ze kommen. Dës Situatioun kann an der Figur gesi ginn.
Déi gréng Linn weist d'Deellastsituatioun beim Fuere um Mieresspigel un an déi orange Linn beim Fuere an de Bierger. Duerch déi méi dënn Loft wäert d'Kompressorgeschwindegkeet op 100000 Ëmdréiungen pro Minutt eropgoen.
Déi méi héich Geschwindegkeet vum Kompressor wäert och d'Temperatur vun der Inletluft, déi dem Motor geliwwert gëtt, erhéijen. Den Intercooler muss also méi Hëtzt ofleeën. Elo kann den Ënnerscheed och am Dreifstoffverbrauch gesi ginn; An de Bierger wäert de Brennstoffverbrauch eropgoen wéinst dem méi héije Drockverhältnis P2/P1 an der méi héijer Turbovitesse.
Kombinatioun vun Turbo a Kompressor:
Hautdesdaags wielen d'Autoshersteller ëmmer méi de Motor mat engem Turbo an engem Kompressor ze equipéieren. Den Turbo huet dacks eng méi grouss Gréisst an ass mat engem Offallpaart ausgestatt. De Kompressor déngt fir Turbolag ze verhënneren; Bei nidderegen Motorgeschwindegkeete liwwert de Kompressor den Boostdrock a fänkt den Turbo un. Bei méi héijer Geschwindegkeet iwwerhëlt den Turbo.
D'kompriméiert Loft geet iwwer de Kompressor oder Bypass-Ventil an den Turbo an iwwer den Turbo duerch den Intercooler an d'Intaksmanifold.
Klickt hei fir méi Informatiounen iwwer de Roots Kompressor.
Elektronesch Turbo:
E konventionellen Turbo leid ënner Turbolag bei niddregen Geschwindegkeeten, well Ofgase gebraucht ginn fir d'Turbinrad ze fueren. E Kompressor leid net dovun a liwwert Laaddrock vu Leergeschwindegkeet. Eng Kombinatioun vun deenen zwee schéngt ideal. Wéi och ëmmer, e mechanesche Roots Kompressor muss vum Kurbelwelle gefuer ginn. Energie gëtt an dësem Prozess verluer. Auto Hiersteller experimentéieren dofir mat multiplen Auspuffgasturboen oder elektresche Turboen fir d'Turbolag vum Ofgasturbo ze vermeiden.
Den elektresche Turbo gëtt vun der Motorsteuerung kontrolléiert. A just 250 Millisekonnen erreecht d'Kompresserrad eng Geschwindegkeet vun net manner wéi 70.000 Revolutiounen pro Minutt. Den Elektromotor am Turbo fiert d'Kompressorrad. D'Kompressorrad bewegt d'Aufnahmeloft ënner Drock op d'Kompressorrad vum Auspuffgasturbo. De Kompresserrad dréint ganz séier op wann den Elektromotor ginn kontrolléiert.
Mat Hëllef vum elektresche Turbo huet de Motor e méi séier Reaktiounsverhalen.Bei méi héije Geschwindegkeeten, wou den Auspuffgasturbo fäeg ass de vollen Boostdrock ze liwweren, gëtt den elektroneschen Turbo ausgeschalt.
