- Turbófeltöltő a kipufogógáz energiáját használva sűríti a levegőt, növelve teljesítményt és hatékonyságot
- Modern autókban mind benzines, mind dízel motorokban elterjedt a turbózás
- A dízelekben a sűrítés befecskendezés előtt történik, nagyobb kompresszióval
- Benzines motoroknál a turbózás fő előnye a teljesítménynövekedés és a downsizing
Egy turbófeltöltő a belső égésű motorok egyik leghatékonyabb eszköze a teljesítmény és a hatékonyság növelésére. A levegő sűrítésével lehetővé teszi, hogy a motor kisebb térfogatú legyen, mégis nagyobb teljesítményt adjon. Míg régebben a turbófeltöltőket különleges felszerelésnek tartották, ma szinte minden autógyártó beépíti motorcsaládjába mind benzines, mind dízel motorokban.
Ez a cikk részletesen bemutatja, mi az turbófeltöltő, hogyan működik a turbina és a hozzá kapcsolódó komponensek, valamint a teljesítmény és hatékonyság növekedésének legfontosabb szempontjai.
Mi az a turbófeltöltő
Egy turbófeltöltő, avagy turbófeltöltés, egy olyan nyomásfokozó eszköz, amely a belső égésű motor erejét a beszívott levegő sűrítésével növeli. Ellentétben a természetes szívású motorral, ahol a levegő a légköri nyomásra támaszkodik, a turbina a kipufogógáz energiáját használja a beszívott levegő sűrítésére.
Az alapelv: minél több levegőt adunk a motorhoz, annál több üzemanyagot égethet el, és ezáltal több erőt adhat. A modern autók számítógépes vezérlőegysége folyamatosan és pontosan kiszámolja, hogy a motorban mennyi levegő-üzemanyag keveréket kell beszívni a kívánt teljesítmény eléréséhez. Mindazonáltal minden motor korlátozott az admisió és a levegő mennyisége által, amelyet természetes módon bejuttathat a hengersorba.
A turbófeltöltő ezen alapkorlátot úgy oldja meg, hogy a levegőt a motorba való belépés előtt sűríti össze. Amikor a levegő sűrűsödik, az oxigénmolekulák közelebb kerülnek egymáshoz, és ugyanakkora térfogatra sokkal több oxigént tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy ugyanakkora térfogatba több levegő vihető be, vagy ugyanannyi levegő többnyire sűríthető—a turbina ezt biztosítja.
A turbófeltöltött és a természetes beszívású motorok közötti különbségek
- Diesel motorok vs benzin motorok: A dízelmotorok esetében a levegő sűrítése a befecskendezés előtt történik, és a kompresszióarány lényegesen nagyobb, mint a benzinmotoroknál. A dízel esetében a turbófeltöltő gyakorlati elengedhetetlen a teljesítményhez és hatékonysághoz, nem csupán extra erőérték.
- Benzinmotorok esetén: A turbófeltöltő elsődlegesen jelentős teljesítménynövekedést biztosít, lehetővé téve egy kisebb motor számára, hogy ugyanazt a teljesítményt érje el, mint egy nagyobb atmosferikus motor. Például egy 1,5 literes turbómotor elérheti a 2,5 literes atmoszferikus motor teljesítményét, miközben megőrzi a kisebb motor előnyeit: alacsonyabb súly, kevesebb üzemanyag-fogyasztás normál működésnél és alacsonyabb kibocsátás.
Ez a hatékonyság a tüzelőanyag-égést jobban kiaknázza, amely lehetővé teszi a gyártók számára a downsizing-t, azaz a motor méretének csökkentését teljesítmény megtartásával vagy növelésével. Egy kisebb turbófeltöltős motor kevesebb helyet foglal el, kevesebb súlyt jelent, és általában javítja az általános üzemanyag-hatékonyságot a városi közlekedésben is, ahol a turbina gyakran nincs teljes terhelésen.
Milyen plusz teljesítményt adhat a turbófeltöltő
A turbófeltöltő általános, alapvető teljesítménynövekedése 20–40% között van egy azonos motorhoz képest turbófeltöltő nélkül. Például egy 100 CP-s motor turbófeltöltött változata 120–140 CP-t érhet el, vagy még többet.
Azonban a nyereség a konkrét esetben több tényezőtől függ:
- A turbófeltöltő mérete: Nagyobb turbina több levegőt sűríthet, de előfordulhat turbólag (turbo lag) és válaszidő késés.
- A sűrítési nyomás (boost pressure): Minél több levegőt sűrít a turbina (bar vagy PSI-ben mérve), annál nagyobb a teljesítmény, de nő a motorra nehezedő terhelés is.
- A levegő hűtése (intercooler): Egy hatékony intercooler lecsökkenti a sűrített levegő hőmérsékletét, ami növeli a levegő denzitását és ezzel a teljesítményt.
- A motor kalibrálása (ECU): Az ECU-nak helyesen kell kezelnie a plusz levegő és üzemanyag arányát, hogy elkerülje a túlfogyasztást vagy a túlzott kopást.
- Alkatrészek ellenállóképessége: A dugattyúk, a csapszeg, a főtengely kivitelezésének meg kell birkóznia a megnövekedett nyomással és terheléssel.
A bruttó teljesítmény mellett a turbina jelentős mértékben javítja a motor nyomatékát Nm-ben. Ez a torkolat dúrálású, közepes és alacsony fordulatszámon történő nyomaték-növekedés miatt a mindennapi használatban érezhetőbb gyorsulást eredményez, például a közlekedésben és a gázadás során.
Hogyan működik egy turbófeltöltő – összetevők és elvek
Alapfelépítés
Egy turbófeltöltő két fő részből áll: a turbina részből (forró kerék) és a kompresszor részéből (hideg kerék), amelyeket egy közös tengelyen kapcsol össze a feszített közeg. A kiégett, forró gázok a kipufogó oldalról hajtják a turbina lapátjait, amelyek nagy fordulatszámon (általában 80 000–200 000 rpm között) forognak, még hevülve is.
A turbina része (forró kerék): A kipufogógázok energiája rögtön a turbina lapátjaira hatva forgatja azt, és a gázok ezt követően a katalizátoron és az exhaust rendszeren haladnak tovább.
A kompresszor része (hideg kerék): A tengelyhez erősen kapcsolva a kompresszor lapátjai beöklelik a levegőt és összenyomják. A turbina forgásával a kompresszor is forog, így a beszívott levegő nagy sebességgel halad a motor felé.
Lépésről lépésre a működés
-
Kipufogógázok kiáramlása: A működés során a dugattyúk a kipufogógázokat a szelepeken keresztül kiáramoltatják. Ezek a gázok még rendkívül forróak és nyomás alatt állnak, és a kipufogócső felé haladnának, ha nem forgatnák a turbina lapátjait.
-
Turbina forgása: A gázok kinetikus energiája a turbina lapátjaira csapódik, és olyan gyorsan forog, hogy a turbina energiát adjon át a tengelynek. A lapátok formája úgy van kialakítva, hogy a lehető legtöbb energiát nyerjék ki a gázáramból.
-
Levegő beszívása és összenyomása: A turbina által forgatott tengely összekapcsolt a kompresszorral, amely beszívja a levegőt a környezeti légkörből és összenyomja azt. A kompresszor a tengelyen megforogva vonzza be a levegőt és sűríti azt a motor felé.
-
Levegő difúziója: A kompresszor házának célja, hogy a nagy sebességgel áramló levegőt diffúzálja: a nagy nyomású, de alacsony sebességű levegő legyen a motor felé vezetve. Ez a diffúziós folyamat növeli a köbön belüli levegő sűrűségét. A levegő sűrűbbé válik, és meleg lesz.
-
Levegő hűtése (opcionális, de javasolt): A legtöbb modern rendszerben a sűrített levegő átmegy egy intercooleren, amely hőt von le a levegőből. A hideg levegő sűrűsége nagyobb, így a teljesítmény is nő. Egy intercooler akár 50–70°C-kal is csökkentheti a levegő hőmérsékletét.
-
Be a motorba: A sűrített, lehűtött levegő végül bejut a hengerek felé a ventilátorkapcsolódó beszívócsatornákon és az adagoló szelep útján. Az ECU érzékeli a megnövekedett levegőmennyiséget és ennek megfelelően több üzemanyagot adagol. A levegő–üzemanyag arányban gazdag keverék égése nagyobb erőt eredményez.
Kenés és hűtés
A turbina tengelye olyan gyorsan forog, hogy a csapágyak megfelelő kenés nélkül gyorsan tönkre mennének. Ezért a turbófeltöltő a motor olajellátó rendszeréhez kapcsolódik egy dedikált olajcsatornával. Az olaj egyfilmszerű réteget képez a tengely körül, csökkentve a súrlódást és hűtve a belső komponenseket, amelyek rendkívül magas hőmérsékleten működnek. Néhány modern turbó további hűtést is kap az motor hűtőrendszeréből, ami növeli az élettartamot és lehetővé teszi a nagyobb túltöltést.
Előnyök és technikai megfontolások
A turbófeltöltés előnyei
- Teljesítmény növelése a motor méretének növelése nélkül: A nagyobb erő elérhető kisebb motorokkal.
- Fokozott hatékonyság: Kisebb motorok is hatékonyabban működnek, amikor turbófeltöltéssel látják el.
- Kibocsátás csökkenése: Kisebb motorok gyakoribb üzemanyag-takarékos üzemmódban kevesebb kibocsátást adhatnak.
- Nyomaték növekedése alacsony fordulatszámon: Jobb gyorsulás és manőverezhetőség a hétköznapi használatban.
- Súlycsökkenés: Kisebb motor, kevesebb súly, ezáltal jobb menetdinamika.
Karbantartási szempontok
A modern turbófeltöltők viszonylag megbízhatóak, de megfontolt karbantartás szükséges:
- Olajcserék a gyártó által előírt intervallumokban jó minőségű olajjal.
- Hagyja a motort alapjáraton 30–60 másodpercig pihenni nehéz vezetést követően, mielőtt leállítja.
- Használja a javasolt üzemanyagot (megfelelő oktányszám).
- A levegőszűrő állapotát a gyártó programja szerint ellenőrizze és cserélje.
Az ilyen ellenőrizetlen használat a turbó gyorsabb kopását okozhatja, és egy turbófeltöltő cseréje akár 5 000–15 000 leírt forintba kerülhet a modell és a jármű márkája függvényében.
Összegzés
Összefoglalva a turbófeltöltő a legkorszerűbb és leghatékonyabb módja annak, hogy növeljük a belső égésű motor energiahatékonyságát és teljesítményét, a kipufogógáz energiáját hasznosítva plusz erőhöz juttatva a levegő sűrítésével. Megfelelő karbantartással és helyes használattal a turbófeltöltő hosszú élettartamúnak bizonyulhat, és kiemelkedően megbízható maradhat a jármű teljes élettartama alatt.