Turbodúchadlá sú tu už pomerne dlho. Verte tomu alebo nie, General Motors bol prvý, kto predstavil turbá pre svoje vozidlá v roku 1962 s Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbo pridávajú tony výkonu bez potreby väčšieho motora a fungujú na základe rovnakých výfukových plynov, ktoré už produkuje vaše vozidlo.
Turbíny sú skvelými úspechmi strojárstva, ktoré sa rýchlo rozšírili v automobilovom priemysle. Začalo to ako vzácne vylepšenie výkonu obmedzené na luxusné a športové autá, ale teraz je všadeprítomným doplnkom, ktorý zvyšuje efektivitu.
Čítajte ďalej a zistite viac o tom, ako fungujú turbá.
Prečo moderné autá používajú turbodúchadlá
Turbodúchadlá sa datujú do roku 1905, keď Alfred Buchi získal patent na skoré turbodúchadlo. Je úžasné, ako sa táto technológia datuje viac ako storočie späť, najmä vzhľadom na to, aký veľký rozmach zažívajú turbodúchadlá v súčasnosti.
Je zaujímavé, že prvé turbá boli vyvinuté s ohľadom na výkon lietadla. Spaľovacie motory využívajú vzduch a palivo zapálené v spaľovacej komore motora dole na pieste, čo umožňuje motoru generovať energiu.
Pred turbom bolo jediným spôsobom, ako zvýšiť výkon motora, zvýšenie zdvihového objemu. Tým, že sa spaľovacia komora fyzicky zväčší a celý motor sa rozšíri, alebo sa pridá viac valcov, môžu výrobcovia motorov spáliť viac paliva a vzduchu, čím sa zvýši výkon motora výkon. To je dôvod, prečo sa slávny výrok „neexistuje žiadna náhrada za posunutie“ stal základom automobilového sveta.
Existuje však efektívnejší spôsob, ako pridať výkon bez toho, aby ste museli zvyšovať zdvihový objem: turbodúchadlá. Tieto zariadenia umožňujú motoru generovať väčší výkon bez fyzického zvyšovania zdvihového objemu, čo dokazuje, že existuje absolútne náhrada za zdvihový objem.
Najlepšie vysokovýkonné EV dokážte tiež, že toto príslovie je nesprávne. Jedným z príkladov je ultra rýchly Lucid Air, ktorý je pri jazde na elektrónoch rýchlejší ako klasické svalové autá V8.
Čo je turbo?
Zjednodušene povedané, turbodúchadlo je vzduchový kompresor poháňaný výfukovými plynmi motora. Tento kompresor umožňuje motoru nasať viac vzduchu, čím umožňuje motoru vložiť viac paliva do spaľovacej komory bez pridania väčšieho zdvihového objemu. V prípade lietadiel sú turbodúchadlá veľmi pohodlnou aplikáciou.
Ako lietadlo pokračuje v stúpaní, vzduch sa stáva menej hustým; teda ten istý motor vyrobí menší výkon vo vyšších nadmorských výškach, ako mal bližšie k hladine mora. To je obrovský problém, ale turbodúchadlá poskytujú skvelé riešenie.
Turbodúchadlá pridané do leteckých motorov umožňujú vtlačiť do motora viac vzduchu, než by bolo normálne možné vo veľkých výškach, čím sa rieši problém straty výkonu pri lietaní. Podobne ako motory lietadiel s prirodzeným nasávaním (NA) aj automobily NA trpia stratou výkonu vo vysokých nadmorských výškach v porovnaní s motormi s turbodúchadlom.
Ako fungujú turbodúchadlá?
Turbodúchadlá sú vzduchové kompresory, takže ako už názov napovedá, turbo robí jednu prácu: stlačí vzduch a naplní ho do motora. Spôsob, akým vykonáva túto úlohu, je pomerne jednoduchý. Motor produkuje výfukové plyny v dôsledku spaľovania, ktoré poháňa vozidlo, a turbá to využívajú spaľovanie na pohon turbíny, čo nakoniec vedie ku kompresii vzduchu vháňaného do motora.
Skvelá vec na turbo je, že recykluje výfukové plyny na pohon kompresorového mechanizmu. Turbíná sú rozdelené na dve polovice: horúcu oblasť, ktorá je v kontakte s výfukovými plynmi, a studenú oblasť.
To znamená, že jedna z polovíc (tá horúca) je pripojená k výfukovému potrubiu. Keď je horúci vzduch vytlačený z motora, roztáča turbínu obsiahnutú v horúcej polovici turbodúchadla, ktorá zase roztáča ventilátor kompresora umiestnený v studenej oblasti turba.
Tieto dva zvlákňovacie prvky sú spojené cez hriadeľ, ktorý umožňuje horúcej turbíne roztočiť kompresor na studenej strane, keď sa výfukové plyny dostanú dovnútra. Keď k tomuto procesu dôjde, horúca strana turbodúchadla začne žiariť do červena, a preto sú turbodúchadlá často vidieť, že jedna strana je celá hrdzavá a druhá je nedotknutá.
Je to spôsobené extrémnymi teplotami, ktoré horúca oblasť turba zažíva od výfukových plynov. Výfukové plyny umožňujú kompresoru na studenej strane roztočiť sa a nasávať vzduch, stláčať ho a tlačiť späť do motora. To teoreticky produkuje viac energie.
Stláčaním vzduchu však vzniká aj teplo, ktoré neguje výhody kompresora. Riešením je pridať medzi turbodúchadlo a sacie potrubie medzichladič. To umožňuje ochladzovanie vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory, čím sa zvyšuje výkon. To je dôvod, prečo vidíte niektoré autá s turbodúchadlom s naberačmi kapoty, ktoré využívajú prechádzajúci vzduch na chladenie stlačeného vzduchu.
Turbodúchadlá môžu predstavovať určité oneskorenie pri navíjaní turba. Je to preto, že potrebuje výfukové plyny, aby sa dostal do otáčok skôr, ako môže skutočne poskytnúť výkon motoru. Niektoré spoločnosti na trh s náhradnými dielmi vyrábajú aj systémy proti oneskoreniu na vyriešenie problému oneskorenia. Sú však drahé a zvyčajne ich používajú iba profesionálne pretekárske tímy.
Odpadové vráta sú tiež základnými komponentmi, ktoré umožňujú uvoľnenie tlaku vzduchu predtým, ako roztočí turbínu, čím sa zabráni katastrofickému zlyhaniu motora. Ak by sa v systémoch turbodúchadiel nenachádzali odpadové ventily, motor by mohol pretáčať turbínu a tlačiť príliš veľa tlaku do motorového priestoru. Ide o úplne nechcený scenár, ktorý môže vyústiť až do katastrofálneho zlyhania motora.
Výrobcovia vo svojich radoch vozidiel zaviedli preplňovanie turbodúchadlom, a to predovšetkým kvôli účinnosti. Napriek tomu si nadšenci stále myslia, že turbá sú ich hlavným zdrojom pre zvýšenie výkonu vo vašom vozidle.
Turbo umožňuje efektívnejšie autá
Moderné štvorvalcové motory vďaka turbodúchadlám dosahujú rovnaký výkon ako staré osemvalce a zároveň poskytujú lepší počet najazdených kilometrov. Mnoho výrobcov sa v poslednej dobe rozhodlo prepĺňať svoje vozidlá turbodúchadlom – dokonca aj Ford pridal do svojich pickupov F-150 zmenšené preplňované motory, aby boli efektívnejšie.
O tom, či sú tieto motory lepšie alebo odolnejšie ako motory s väčším objemom, sa stále nerozhoduje. Jedna vec je však istá: s náporom hybridných áut a elektromobilov ani turbá nemusia byť schopné zachrániť spaľovací motor.
