Turbodmychadla jsou stále více rozšířená u nových automobilů v automobilovém průmyslu, částečně kvůli zvyšujícím se vládním požadavkům na účinnost paliva. Turbodmychadla umožňují menším motorům přinést výkon většího atmosféricky plněného motoru. Za konzervativních jízdních podmínek to dělá bez obětování spotřeby paliva.
Neočekávejte však zlepšenou spotřebu paliva, pokud váš přeplňovaný motor pohání temperamentně nebo táhne těžký náklad. Když turbo vytvoří boost (zvýšení PSI), motor vyžaduje podstatně více paliva než provoz při částečném plynu a nižších otáčkách (otáčky za minutu, měřítko otáček motoru).
Dostat se na dálnici přes 30 mpg a přitom si občas užít trochu zábavy dělá přeplňované 4válcové motory populární ve specifických automobilových segmentech. Velikost turba určí práh nabití motoru, což jsou otáčky za minutu potřebné k zahájení navíjení turba. Velká turbodmychadla nabídnou vyšší práh plnění a mohou poskytnout více výkonu. Naproti tomu malá turbodmychadla mají nižší práh plnění, ale neprodukují tolik výkonu a točivého momentu. Zvětšení velikosti turba umožní zvýšení výkonu za cenu většího namáhání motoru a možného zkrácení jeho životnosti.
Turbodmychadla fungují tak, že pomocí výfukových plynů roztočí turbínu, která je připojena k druhé turbíně, která nasává vzduch do motoru. Představte si turbodmychadlo jako vzduchový kompresor, který místo elektřiny běží na výfuk. Při posilování mohou turba zvýšit PSI uvnitř motoru na tlak vyšší, než je atmosférický tlak. Turbo potřebuje dostatek výfukových plynů, aby překonalo svou prahovou hodnotu, na kterou má vliv jak poloha plynu, tak otáčky motoru.
Horké výfukové plyny ohřívají turbo a tím se zvyšuje teplota nasávaného vzduchu. Horký vzduch má sníženou hustotu a méně kyslíku než studený vzduch, což způsobuje snížený výkon motoru. Než vzduch vstoupí do motoru, prochází mezichladičem, aby se snížila teplota nasávaného vzduchu. Mezichladiče primárně využívají chlazení vzduch-vzduch, protože je spolehlivé a levné. V některých vysoce výkonných aplikacích s omezeným prostorem jsou mezichladiče vzduch-voda lepší díky zvýšené citlivosti turbodmychadla a kompaktním rozměrům.
Existuje šest hlavních konstrukcí turbodmychadla a všechny mají své výhody a nevýhody. Motor s dvojitým turbodmychadlem může poskytnout širší výkonové pásmo než motor s jedním turbodmychadlem na úkor dodatečné složitosti a peněz. Turbodmychadla jsou drahá a složitější konstrukce mohou mít za následek náklady na opravu v řádu tisíců dolarů, pokud selžou.
Jednoduché turbo – Nastavení s jedním turbodmychadlem se nejčastěji vyskytuje u řadových motorů, protože všechny výfukové otvory jsou na jedné straně motoru. Velké jedno turbo dokáže zvýšit výkon stejně, ne-li více než dvouturbo. Kompromisem za maximální výstupní výkon je vysoký práh zesílení, který vytváří úzké výkonové pásmo.
Dvojité turbo – Dvojitá turba jsou obvykle u motorů V se dvěma řadami výfukových otvorů. Většinu času budou turba žít na každé straně motorového prostoru s výjimkou motorů, které využívají uspořádání horkého V a umísťují turba do údolí motoru. Dvě turbodmychadla umožňují použití menších turbín, které mohou rozšířit výkonové pásmo a zlepšit točivý moment při nízkých otáčkách díky nižší prahové hodnotě navýšení.
Twin-scroll turbo – Použitím dvou samostatných výfukových cest k turbu způsobuje dopad podtlaku v důsledku překrytí ventilů menší snížení výkonu. Párování lahví, které nestřílí po sobě, pomáhá eliminovat interferenci v rychlosti výfukových plynů. Vede k nárůstu výkonu ve srovnání s jednoscrollovým turbem. Motory, které nebyly původně navrženy s turby s dvojitým svitkem, budou také vyžadovat nové výfukové potrubí, aby byly kompatibilní.
Variable twin-scroll turbo – Variabilní twin-scroll turbo staví na zvýšení výkonu twin-scroll turbo přidáním druhé turbíny. Turbíny mohou pracovat nezávisle, aby maximalizovaly rychlost výfuku nebo současně generovaly maximální výkon. Obě turbíny pracují při vyšších otáčkách motoru, když poloha plynu dosáhne určitého bodu. Variabilní twin-scroll turbodmychadla kombinují výhody malých a velkých turb a zároveň eliminují jejich nevýhody.
Turbo s variabilní geometrií – Přidání nastavitelných lopatek kolem turbíny umožňuje turbodmychadlům s proměnnou geometrií poskytovat široké výkonové pásmo. Lopatky jsou většinou zavřené při nízkých otáčkách motoru, což umožňuje rychlé navíjení turba. Lopatky se otevírají při vysokých otáčkách motoru, aby se snížila omezení, která by jinak způsobila pokles výkonu na červené linii motoru. Turbodmychadla s proměnnou geometrií poskytují vynikající výkon za cenu přidané složitosti a vytvářejí více bodů selhání.
Elektrické turbo – Chcete velké přeplňování bez vysoké prahové hodnoty? Elektricky podporovaná turba mohou pomoci roztočit turbínu. Dělá to, když motor běží při nízkých otáčkách a neprodukuje dostatek výfukových plynů k efektivnímu roztočení turba. E-turba zvyšují složitost a hmotnost, protože je nezbytný elektromotor s přídavnou baterií.
Některá turba poběží výhradně na elektřinu, ale stále jsou v rané fázi vývoje a nemohou se rovnat výkonu turbodmychadel poháněných výfukovými plyny. Baterie potřebná k napájení elektrického turba je významná a zvyšuje hmotnost a složitost vozu. Výrobci používají malá elektrická turba, aby pomohla snížit prahovou hodnotu navýšení u větších turba poháněných výfukovými plyny.
Se správnou údržbou a dobrými jízdními návyky by přeplňovaný motor neměl mít žádné významné problémy se spolehlivostí ve srovnání s motorem s přirozeným sáním. Časté výměny oleje se pro přeplňovaný motor stávají exponenciálně důležitějšími, protože turbo dodává motorovému prostoru navíc teplo. Pokud olej překročí doporučený interval výměny, může to způsobit nahromadění kalu, který může zablokovat olejové kanály, které zásobují turbo.
Předpokládejme, že turbo není správně mazáno a chlazeno motorovým olejem. V takovém případě může způsobit poškození a vést ke katastrofální poruše, která může zničit celý motor. Výsledkem je, že může efektivně opustit auto celkem. Zajistit, aby přeplňovaný motor zůstal šťastný a zdravý, vyžaduje několik požadavků.
Nepoužívejte nízkooktanový plyn – Prémiový plyn s oktanovým číslem 91 nebo 93 nabízí větší odolnost proti klepání motoru než běžný plyn s oktanovým číslem 87. Přeplňované motory vytvářejí více tepla a tlaku než motory s přirozeným sáním a jsou náchylnější k detonaci. Předčasné zapálení plynu nebo detonace může způsobit obrovské problémy. V těžkých a dlouhodobých případech může účinně zničit motor. Některé turbomotory však mohou běžet na palivo s nižším oktanovým číslem. Vždy se ujistěte, že dodržujete doporučení výrobce, pokud jde o tankování vašeho auta.
K detonaci dochází, když je válec v kompresním zdvihu spalovacího cyklu a ještě nedosáhl horní úvrati. Problém s detonací spočívá v tom, že spalování paliva bojuje proti kompresnímu zdvihu a působí protichůdnými silami na rotující sestavu motoru, místo aby jej pohánělo během spalovacího zdvihu.
Nepodporujte studeným olejem – Studený olej je hustší než horký a způsobuje zvýšené zatížení motoru. Nespoléhejte na teploměr motoru, protože ten měří teplotu chladicí kapaliny místo oleje. Pokud auto nepoužívá teploměr oleje, je lepší hrát na jistotu a počkat určitou dobu, než chladicí kapalina motoru dosáhne provozní teploty.
Nepřidávejte plyn při nízkých otáčkách – To platí hlavně pouze pro manuální převodovky. Je to proto, že většina automatických vozidel způsobí, že převodovka podřadí na nižší převodový stupeň. Zrychlení vozu na nejvyšší převodový stupeň bude vyžadovat, aby turbo zůstalo déle řízené při otevřeném plynu ve srovnání s podřazením na kratší převodový stupeň nižší v rozsahu. Čím déle zůstane turbo šoupátko při maximálním výkonu, tím více tepla bude generovat. Když k tomu dojde, může to zkrátit životnost součástí motoru, od kabelového svazku až po olej.
Nenavíjejte turbo před vypnutím motoru – Jet s jakýmkoliv motorem natvrdo nebo jej vytáčet, než jej vypnete, není dobrý nápad. To platí bez ohledu na to, zda je motor přeplňovaný nebo ne. Horké turbo je zvláště účinné při koksování oleje a musí být ochlazeno, než se motor zastaví. Některá auta využívají turbo časovače, které umožňují, aby motor zůstal v chodu několik minut po vyjmutí klíčku ze zapalování. Dalším způsobem chlazení turba je elektrické čerpadlo, které pokračuje v cirkulaci oleje nebo chladicí kapaliny, aniž by bylo nutné udržovat motor v chodu.
Turbodmychadla jsou účinná při přidávání výkonu a účinnosti motorům, ale také přidávají složitost. Při rozhodování, zda bude přeplňovaný motor tou správnou volbou, je nezbytné zvážit pro a proti. Turbo jsou skvělou volbou pro řidiče, kteří oceňují výkon. Jsou také skvělé pro řidiče, kteří nejsou ochotni při každodenních jízdních podmínkách přinášet velké oběti na spotřebě paliva.
Vylepšený výstupní výkon – Turbodmychadla dodávají motoru další výkon a umožňují menšímu motoru, aby odpovídal výkonu motoru s větším zdvihovým objemem. Zvětšení velikosti turba může přidat více výkonu a zvýšit práh posílení, čímž se účinně zúží výkonové pásmo.
Lepší spotřeba paliva – Turbodmychadla mohou zlepšit spotřebu paliva tím, že umožňují motoru s menším zdvihovým objemem produkovat dostatečný výkon. Neočekávejte, že při přidání turba k motoru s přirozeným sáním uvidíte mnoho kilometrů na galon navíc. Atmosférický 2,0litrový 4válcový motor by pravděpodobně dosáhl lepší spotřeby paliva než přeplňovaný 2,0litrový 4válcový motor. Ale to v podstatě srovnává jablka s pomeranči.
Snížená odezva plynu – Turbodmychadla trpí sníženou odezvou škrticí klapky, známou jako práh zvýšení a prodleva turba. Prahová hodnota zvýšení je minimální otáčky, které motor potřebuje k navíjení turbodmychadla. Zpoždění turbodmychadla je doba potřebná k natlakování vzduchového potrubí, které vede k tělesu škrticí klapky, když jsou otáčky motoru nad prahem plnění.
Větší složitost motoru – Turbodmychadlový motor používá ve srovnání s atmosféricky plněným motorem další díly. Turbo, mezichladič, vypouštěcí ventil a přeplňovací hadice jsou jen některé z částí nezbytných k přeplňování motoru turbodmychadlem. Tyto dodatečné díly mohou způsobit, že stísněný motorový prostor bude trochu klaustrofobický a zvýšit úroveň složitosti některých oprav.
Vyšší náklady na opravu – Turbodmychadla nejsou levná a není neobvyklé, že stojí více než 1 000 $. If a turbo fails, it can send pieces of metal into the engine and require a complete rebuild or replacement. A destroyed engine will cost thousands of dollars to repair and might sometimes exceed the car’s value.
Modified exhaust note – Turbochargers disrupt the exhaust gasses flow and change the exhaust sound. Comparing the exhaust note of a Porsche 911 GT3 and a Porsche 911 Turbo is one of the most notable exhaust comparisons. Yes, the induction noises bring a nice tradeoff for the muted exhaust note. But, it’s hard to beat the screaming sound of a naturally aspirated engine high in the rpm range.
