Turbodmychadla jsou tu už poměrně dlouho. Věřte tomu nebo ne, General Motors byl první, kdo představil turba pro svá vozidla v roce 1962 s Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbo přidávají tuny výkonu, aniž by vyžadovaly větší motor, a fungují ze stejných výfukových plynů, které již produkuje vaše vozidlo.
Turbodmychadla jsou skvělými úspěchy techniky, které se rychle rozšířily v automobilovém průmyslu. Začalo to jako vzácné vylepšení výkonu omezené na luxusní a sportovní vozy, ale nyní je to všudypřítomný doplněk, který zvyšuje efektivitu.
Čtěte dále a zjistěte více o tom, jak turbo fungují.
Proč moderní auta používají turbodmychadla
Turbodmychadla se datují do roku 1905, kdy Alfred Buchi získal patent na rané turbodmychadlo. Je úžasné, jak se tato technologie datuje více než jedno století zpět, zvláště když vezmeme v úvahu, jak velký boom turbodmychadla nyní zažívají.
Je zajímavé, že raná turba byla vyvinuta s ohledem na výkon letadla. Spalovací motory využívají vzduch a palivo zapálené ve spalovací komoře motoru dole na pístu, což umožňuje motoru generovat energii.
Před turby bylo jediným způsobem, jak zvýšit výkon motoru, zvýšení zdvihového objemu. Tím, že se spalovací prostor fyzicky zvětší a celý motor se rozšíří, nebo se přidá další válce mohou výrobci motorů spálit více paliva a vzduchu, a tím zvýšit výkon motoru výstup. Proto se známé rčení „neexistuje žádná náhrada za výtlak“ stalo v automobilovém světě stálicí.
Existuje však efektivnější způsob, jak přidat výkon, aniž byste museli zvyšovat zdvihový objem: turbodmychadla. Tato zařízení umožňují motoru generovat větší výkon bez fyzického zvýšení zdvihového objemu, což dokazuje, že existuje absolutní náhrada za zdvihový objem.
Nejlepší vysoce výkonné EV dokažte také, že toto rčení je špatné. Jedním z příkladů je ultra rychlý Lucid Air, který je při běhu na elektronech rychlejší než klasické muscle cars V8.
Co je Turbo?
Jednoduše řečeno, turbodmychadlo je vzduchový kompresor poháněný výfukovými plyny motoru. Tento kompresor umožňuje, aby motor nasál více vzduchu, a umožnil tak motoru dát více paliva do spalovací komory, aniž by se přidal další zdvihový objem. V případě letadel jsou turbodmychadla velmi pohodlnou aplikací.
Jak letadlo pokračuje ve stoupání, vzduch se stává méně hustým; stejný motor tedy vyrobí méně energie ve vyšších nadmořských výškách než blíže k hladině moře. To je obrovský problém, ale turbodmychadla poskytují skvělé řešení.
Turbodmychadla přidaná do leteckých motorů umožňují vtlačit do motoru více vzduchu, než by bylo normálně možné ve velkých výškách, čímž se řeší problém ztráty výkonu při létání. Stejně jako atmosféricky nasávané (NA) letecké motory trpí i vozy NA ve vysokých nadmořských výškách ve srovnání s přeplňovanými motory ztrátou výkonu.
Jak fungují turbodmychadla?
Turbodmychadla jsou vzduchové kompresory, takže jak název napovídá, turbo dělá jednu práci: stlačí vzduch a nacpe ho do motoru. Způsob, jakým tento úkol plní, je poměrně jednoduchý. Motor produkuje výfukové plyny v důsledku spalování, které pohání vozidlo, a turba toho využívají spalování pohánět turbínu, což nakonec vede ke stlačení vzduchu vháněného do motor.
Skvělá věc na turbu je, že recykluje výfukové plyny pro pohon kompresorového mechanismu. Turbodmychadla jsou rozdělena na dvě poloviny: horkou oblast, která je v kontaktu s výfukovými plyny, a studenou oblast.
To znamená, že jedna z polovin (horká) je připojena k výfukovému potrubí. Jak je horký vzduch vytlačován z motoru, roztáčí turbínu obsaženou v horké polovině turbodmychadla, která zase roztáčí ventilátor kompresoru umístěný ve studené oblasti turba.
Tyto dva otáčející se prvky jsou spojeny hřídelí, která umožňuje turbíně na horké straně roztočit kompresor na studené straně, když výfukové plyny přicházejí dovnitř. Jak k tomuto procesu dochází, horká strana turbodmychadla začne žhavit do ruda, což je důvod, proč jsou turbodmychadla často vidět s jednou stranou celou rezavou a druhou nedotčenou.
To je způsobeno extrémními teplotami, které horká oblast turba pociťuje od výfukových plynů. Výfukové plyny umožňují, aby se kompresor na studené straně otáčel a nasával vzduch, stlačoval jej a vháněl zpět do motoru. To teoreticky produkuje více energie.
Stlačování vzduchu však také vytváří teplo, které neguje výhody kompresoru. Řešením je přidat mezi turbodmychadlo a sací potrubí mezichladič. To umožňuje ochlazení vzduchu vstupujícího do spalovací komory a zvýšení výkonu. To je důvod, proč vidíte některá auta s turbodmychadlem s lopatkami na kapotě, které využívají procházející vzduch k chlazení stlačeného vzduchu.
Turbodmychadla mohou vykazovat určité zpoždění, když se turbo šoupátko zvyšuje. Je to proto, že potřebuje výfukové plyny, aby se dostal do otáček, než bude moci skutečně poskytnout podporu motoru. Některé společnosti zabývající se náhradními díly pro automobilové díly také vyrábějí systémy proti zpoždění, které řeší problém se zpožděním. Jsou však drahé a obvykle je používají pouze profesionální závodní týmy.
Wastegates jsou také základní komponenty, které umožňují uvolnění tlaku vzduchu před tím, než roztočí turbínu, čímž se zabrání katastrofickému selhání motoru. Pokud by v systémech turbodmychadel nebyly přítomny wastegate, motor by mohl potenciálně přetočit turbínu a tlačit příliš mnoho tlaku do motorového prostoru. To je zcela nechtěný scénář, který by mohl vyústit v katastrofální selhání motoru.
Výrobci zavedli do svých sestav vozidel přeplňování turbodmychadlem, především kvůli účinnosti. Nadšenci však stále přemýšlejí o turbodmychadlech jako o svém hlavním zdroji pro zvýšení výkonu ve vašem vozidle.
Turbo umožňují výkonnější vozy
Moderní čtyřválcové motory si díky turbodmychadlům vedou zhruba stejně dobře jako V8 ze staré školy, a to při lepším počtu najetých kilometrů. Mnoho výrobců se v poslední době obrátilo na přeplňování svých vozidel – dokonce i Ford přidal do svých pickupů F-150 zmenšené přeplňované motory, aby byly efektivnější.
O tom, zda jsou tyto motory lepší nebo odolnější než motory s větším zdvihovým objemem, se stále nerozhoduje. Ale jedna věc je jistá: s náporem hybridních aut a elektromobilů by ani turba nemusela být schopna zachránit spalovací motor.