Видовете турбокомпресори във вашия автомобил и как работят.

В автомобилната индустрия терминът „турбо“ е добре познат и повечето от нас знаят, че това е нещо хубаво, но какво точно представлява и какви са многобройните му разновидности?

Турбокомпресорите повишават производителността и ефективността на двигателя, като вкарват повече въздух (и гориво) в горивната камера, което води до по-голяма експлозия. По-голямата сила идва от по-големите взривове.

В резултат на това турбокомпресорите могат да се използват при двигатели с по-малък работен обем и въпреки това да осигуряват същото количество мощност и въртящ момент като при типичен двигател с естествено всмукване с по-голям работен обем. От друга страна, двигателите с по-малки размери обикновено изразходват по-малко гориво.

1. Единично турбо

При наличието само на един турбокомпресор възможностите са практически неограничени. Ще има огромна разлика в характеристиките на въртящия момент, когато компресорното колело и турбината са с различни размери.

От друга страна, по-малките турбокомпресори са по-добри в осигуряването на нисък въртящ момент, тъй като се развъртат по-бързо. Предлагат се и единични турбини със сачмени и челни лагери.

Сачмените лагери намаляват триенето между компресора и турбината, което ускорява развъртането на компресора и турбината (като същевременно увеличава разходите).

Предимства

• Евтин метод за повишаване на мощността и ефективността на двигателя. 
• Монтирането на турбокомпресор е сравнително лесно и за това е най-популярния избор.
• По този начин по-малките двигатели могат да постигнат същата можщност като по-голям атмосферен двигател

Недостатъци

• Двигател с един турбокомпресор има по-малък ефективен диапазон на оборотите. Поради това изборът между добър въртящ момент в ниските обороти и по-добра мощност във високите обороти се превръща в предизвикателство. 
• Времето за реакция на турбото може да е по-бавно, отколкото при други конфигурации на турбото.

2. Twin Turbo

Използването на два турбокомпресора е същото като използването на един турбокомпресор, като се предлага широк набор от конфигурации. Всеки цилиндров блок може да има уникален турбокомпресор (V6, V8 и т.н.).

В този случай, един турбокомпресор може да се използва за ниски обороти, докато по-голям турбокомпресор може да се използва високи обороти (I4, I6 и т.н.). Два турбокомпресора със сходни размери могат да се използват в тандем при различни диапазони на оборотите. Twin-scroll турбокомпресори се използват в BMW X5 M и X6 M.

Предимства

• При V-образните двигатели предимствата и недостатъците на паралелните системи с два турбокомпресора са почти идентични с тези на системите с един турбокомпресор.
• По-широка и по-плоска крива на въртящия момент може да се постигне чрез използване на последователни турбокомпресори или използване на един турбокомпресор при ниски обороти и на двата при високи обороти. Въртящият момент в ниските обороти е по-добър, но мощността не спада при високи обороти, за разлика от малко единично турбо.

Недостатъци

Разходите и сложността са се увеличили почти двойно поради приблизително двойното увеличение на компонентите на турбото.

Подобни резултати могат да бъдат постигнати по по-леки и по-ефективни начини (както е разгледано по-долу).

3. Twin-Scroll Turbo

Турбокомпресорите Twin-Scroll превъзхождат турбокомпресорите Single-Scroll практически във всяко отношение. Импулсите на отработените газове се разпределят между две спирали. Турбокомпресорите могат да бъдат конфигурирани така, че цилиндри 1 и 4 да се захранват от една спирала, докато цилиндри 2 и 3 могат да се захранват от отделни спирали.

Какви са положителните аспекти на това? Нека си представим, че цилиндър 1 е към края на работния си ход и изпускателният клапан започва да се отваря.

Докато това се случва, цилиндър 2 завършва своя изпускателен ход, затваря изпускателния клапан и отваря отново всмукателния клапан, въпреки че в този процес има малко припокриване.

Тъй като и двата изпускателни клапана са отворени за кратко в традиционния едноспирален турбокомпресорен колектор, налягането на отработените газове от цилиндър 1 пречи на цилиндър 2 да вкарва свеж въздух и намалява налягането, което достига до турбото. Този проблем може да бъде решен чрез разделяне на спиралите на две части.

Предимства

• В резултат на увеличения енергиен поток изпускателната турбина получава по-голяма мощност.
• Различните конструкции на спиралите осигуряват по-голям ефективен диапазон на оборотите на форсиране.
• Възможно е по-голямо припокриване на клапаните, без да се възпрепятства почистването на отработените газове, което дава възможност за по-големи възможности за настройка.

Недостатъци

• Необходима е специализирана конфигурация на двигателя и дизайн на изпускателната система
• Традиционните единични турбокомпресори имат по-ниски разходи, но са по-сложни.

4. Турбокомпресор с променлива геометрия

VGT (турбокомпресори с променлива геометрия), са често срещани при дизеловите автомобили, и по-рядко при бензиновите. За да съответства на оборотите на двигателя в минута (RPM), вътрешните лопатки на турбокомпресора регулират съотношението A/R.

Ниското съотношение A/R се използва, когато оборотите на двигателя са ниски, за да се повиши бързо скоростта на отработените газове и да се задейства турбокомпресорът.

Съотношението A/R се увеличава с увеличаване на оборотите на двигателя, което позволява по-голям въздушен поток. В резултат на това турбо дупката е сведена до минимум, прагът на повишаване на налягането е намален, а кривата на въртящия момент е широка и плавна.

Предимства

• Широка и плоска крива на въртящия момент. За ефективно турбопълнене е необходим широк диапазон от обороти.
• Един турбокомпресор е всичко, което е необходимо, за да се направи по-компактна конфигурацията с последователен турбокомпресор.

Недостатъци

• Температурите на отработените газове при дизеловите двигатели обикновено са по-ниски, поради което топлината не влияе на лопатките.
• За осигуряване на надеждност при бензиновите приложения се изискват екзотични метали, а това повишава цената, което обикновено възпрепятства използването им. При Porsche 997 тя е използвана, но поради високата цена има само няколко бензинови двигателя с VGT.

5. Турбокомпресор с променливи Twin-Scrolls

Възможно ли е това да е отговорът, който сме търсили през цялото време? В този турбокомпресор са вградени очарователни импулси на отработените газове и материали.

Предимства

• Газовият турбокомпресор е жизнеспособна опция, тъй като е по-евтин от турбокомпресорите с променлива гъвкавост (VGT).
• Поради това е възможна широка и плоска крива на въртящия момент.
• В сравнение с VGT тази конструкция може да бъде по-здрава в зависимост от използвания материал.

Недостатъци

• Съвместимост със стандартен twin-scroll или единичен турбокомпресор. Например, клапанът за бърза връзка е бил изпробван и преди, но не се е наложил в производствения сектор. Последните технологични постижения могат да предоставят нови трудности.

6. Електрически турбокомпресори

Включването на здрав електрически двигател в конструкцията намалява повечето трудности, свързани с използването на турбокомпресор. Има ли турбо дупка? Няма. Какво не е наред с изпускателната система? Няма за какво да се притеснявате.

Висок въртящ момент при ниски обороти? Вече е възможно! Това е седващата стъпка в съвременното принудително пълнене, но електрическото турбо има своите недостатъци.

Предимства

• Докато колелото на компресора е директно свързано с електромотор, турбозакъснението и недостатъчното количество отработени газове могат почти да бъдат избегнати.
• Енергията, която би била загубена, може да бъде възстановена, ако към турбината за отработените газове е свързан електрически двигател.
• Ефективен диапазон на оборотите с постоянен въртящ момент във всички области.

Недостатъци

• В резултат на добавянето на електромотора ще се увеличат разходите и сложността. Това се отнася и за допълнителните контролери.
• Окомплектовката и теглото се превръщат в предизвикателство, особено с включването на акумулаторна батерия на борда, която ще трябва да доставя достатъчно енергия на турбото, когато е необходимо.
• Въпреки че VGT и twin-scrolls не осигуряват същата степен на производителност, те са много по-евтини алтернативи.

Заключение

Инсталирането на турбокомпресор в автомобила ви е труден процес. Трябва да се проявява изключителна предпазливост и пълно разбиране на идеите, необходими за осигуряване на безпроблемна работа при извършване на преустройство с принудително пълнене (като например добавяне на турбокомпресор или компресор).Посетете сайта OLX и намерете вашето турбо.