Turbocharger ni nini?

Linapokuja suala la kuchanganya utendaji na kupunguza matumizi ya mafuta, wahandisi karibu wanalazimika kuchagua injini ya turbo.

Nje ya hewa nyembamba ya ulimwengu wa magari makubwa, ambapo Lamborghini bado inasisitiza kwamba injini za asili zinazotarajiwa kubaki njia safi na ya Kiitaliano ya kuzalisha nguvu na kelele, siku za magari yasiyo ya turbocharged zinakaribia mwisho.

Haiwezekani, kwa mfano, kupata Volkswagen Golf ya asili inayotarajiwa. Baada ya Dieselgate, bila shaka, hii haiwezekani kujali, kwa sababu hakuna mtu anataka kucheza gofu tena.

Walakini, ukweli unabaki kuwa magari ya jiji, magari ya familia, watalii wakubwa na hata magari makubwa zaidi yanaondoka kwenye meli kwa ajili ya siku zijazo za scuba. Kuanzia Ford Fiesta hadi Ferrari 488, siku zijazo ni za kuingizwa kwa lazima, kwa sehemu kwa sababu ya sheria za uzalishaji, lakini pia kwa sababu teknolojia imebadilika kwa kiwango kikubwa na mipaka.

Hiki ni kisa cha matumizi ya mafuta ya injini ndogo kwa uendeshaji laini na nguvu ya injini kubwa unapoitaka.

Linapokuja suala la kuchanganya utendaji wa juu na matumizi ya chini ya mafuta, wahandisi karibu wanalazimika kuunda injini zao za hivi karibuni kwa teknolojia ya turbocharged.

Turbo inawezaje kufanya zaidi na kidogo?

Yote inakuja kwa jinsi injini zinavyofanya kazi, kwa hivyo hebu tuzungumze kidogo juu ya mbinu hiyo. Kwa injini za petroli, uwiano wa 14.7: 1 wa mafuta ya hewa huhakikisha mwako kamili wa kila kitu kwenye silinda. Juisi zaidi kuliko hii ni kupoteza mafuta.

Katika injini inayotamaniwa kwa asili, utupu wa sehemu iliyoundwa na bastola inayoshuka huchota hewa kwenye silinda, kwa kutumia shinikizo hasi ndani ili kuvuta hewa kupitia vali za kuingiza. Ni njia rahisi ya kufanya mambo, lakini ni mdogo sana katika suala la usambazaji wa hewa, kama vile mtu aliye na ugonjwa wa kukosa usingizi.

Katika injini ya turbocharged, kitabu cha sheria kimeandikwa upya. Badala ya kutegemea athari ya utupu ya bastola, injini yenye turbocharged hutumia pampu ya hewa kusukuma hewa kwenye silinda, kama vile barakoa ya apnea inavyosukuma hewa kwenye pua yako.

Ingawa turbocharger zinaweza kubana hewa kwa hadi pau 5 (72.5 psi) juu ya shinikizo la angahewa la kawaida, katika magari ya barabarani kwa kawaida hufanya kazi kwa shinikizo lililolegea zaidi la 0.5 hadi 1 paa (psi 7 hadi 14) .

Matokeo ya vitendo ni kwamba kwa bar 1 ya shinikizo la kuongeza, injini hupokea hewa mara mbili kama inavyotarajiwa kwa asili.

Hii inamaanisha kuwa kitengo cha kudhibiti injini kinaweza kuingiza mafuta mara mbili huku kikidumisha uwiano bora wa mafuta ya hewa, na hivyo kusababisha mlipuko mkubwa zaidi.

Lakini hiyo ni nusu tu ya hila za turbocharger. Wacha tulinganishe injini inayotamaniwa ya lita 4.0 na injini yenye turbocharged ya lita 2.0 yenye shinikizo la nyongeza la bar 1, tukichukulia kuwa zinafanana katika suala la teknolojia.

Injini ya lita 4.0 hutumia mafuta zaidi hata kwa uvivu na chini ya mzigo wa injini nyepesi, wakati injini ya lita 2.0 hutumia kidogo sana. Tofauti ni kwamba kwa kasi ya wazi, injini ya turbocharged itatumia kiwango cha juu cha hewa na mafuta iwezekanavyo - mara mbili ya injini inayotarajiwa ya asili ya uhamishaji sawa, au sawa kabisa na lita 4.0 ya asili inayotarajiwa.

Hii inamaanisha kuwa injini yenye turbocharged inaweza kufanya kazi popote kutoka kwa lita 2.0 hadi lita nne zenye nguvu kutokana na kulazimishwa kuingizwa.

Kwa hivyo ni suala la utumiaji wa mafuta ya injini ndogo kwa kuendesha kwa upole na nguvu ya injini kubwa unapoitaka.

Hiyo ni busara kiasi gani?

Kama inavyofaa risasi ya fedha ya uhandisi, turbocharger yenyewe ni ya werevu. Injini inapofanya kazi, gesi za kutolea nje hupita kwenye turbine, na kuifanya izunguke kwa kasi ya ajabu - kwa kawaida kati ya mara 75,000 na 150,000 kwa dakika.

Turbine imefungwa kwa compressor ya hewa, ambayo ina maana kwamba kasi ya turbine inazunguka, kasi ya compressor inazunguka, kunyonya hewa safi na kuilazimisha ndani ya injini.

Turbo hufanya kazi kwa mizani ya kuteleza, kulingana na jinsi unavyobonyeza kanyagio cha gesi. Katika hali ya uvivu, hakuna gesi ya kutolea moshi ya kutosha kufanya turbine ifikie kasi yoyote ya maana, lakini unapozidisha kasi, turbine huzunguka na kutoa nguvu.

Ikiwa unasukuma kwa mguu wako wa kulia, gesi nyingi za kutolea nje hutolewa, ambazo hupunguza kiwango cha juu cha hewa safi kwenye mitungi.

Hivyo nini catch?

Kuna, bila shaka, sababu kadhaa kwa nini sisi sote hatuendeshi magari ya turbocharged kwa miaka, kuanzia na utata.

Kama unavyoweza kufikiria, kujenga kitu ambacho kinaweza kuzunguka kwa 150,000 RPM siku baada ya siku kwa miaka bila kulipuka sio rahisi, na inahitaji sehemu za gharama kubwa.

Turbines pia zinahitaji ugavi maalum wa mafuta na maji, ambayo huweka mkazo zaidi kwenye mifumo ya lubrication na baridi ya injini.

Hewa kwenye turbocharger inapoongezeka, watengenezaji pia walilazimika kufunga viboreshaji ili kupunguza halijoto ya hewa inayoingia kwenye silinda. Hewa ya moto haina msongamano mdogo kuliko hewa baridi, ikipuuza manufaa ya turbocharger na inaweza pia kusababisha uharibifu na ulipuaji mapema wa mchanganyiko wa mafuta/hewa.

Upungufu mbaya zaidi wa turbocharging ni, bila shaka, inayojulikana kama lag. Kama ilivyoelezwa, unahitaji kuharakisha na kuunda moshi ili kufanya turbo ianze kutoa shinikizo la maana la kuongeza, ambayo ilimaanisha kuwa magari ya mapema ya turbo yalikuwa kama swichi iliyocheleweshwa - hakuna, chochote, chochote, KILA KITU.

Maendeleo mbalimbali katika teknolojia ya turbo yamedhibiti sifa mbaya zaidi za mwendo wa polepole za Saab na Porschi zenye turbo, ikiwa ni pamoja na vane zinazoweza kubadilishwa kwenye turbine ambazo husogea kulingana na shinikizo la kutolea nje, na vipengele vyepesi, vya msuguano wa chini ili kupunguza hali ya hewa.

Hatua ya kusisimua zaidi ya kusonga mbele katika turbocharging inaweza kupatikana tu - angalau kwa sasa - katika mbio za F1, ambapo motor ndogo ya umeme huweka turbo inazunguka, na kupunguza muda inachukua kuizungusha.

Vile vile, katika Mashindano ya Dunia ya Rally, mfumo unaojulikana kama anti-lag hutupa mchanganyiko wa hewa/mafuta moja kwa moja kwenye bomba la kutolea moshi mbele ya turbocharger. Moshi wa moshi joto la aina mbalimbali huifanya kulipuka hata bila cheche, kuunda gesi za kutolea nje na kufanya turbocharger ichemke.

Lakini vipi kuhusu turbodiesels?

Linapokuja suala la turbocharging, dizeli ni aina maalum. Hii ni kesi ya mkono kwa mkono, kwa sababu bila uingizaji wa kulazimishwa, injini za dizeli haziwezi kuwa za kawaida kama zilivyo.

Dizeli zinazotarajiwa kwa kawaida zinaweza kutoa torque ya hali ya chini, lakini hapo ndipo talanta zao zinaisha. Walakini, kwa uingizaji wa kulazimishwa, dizeli zinaweza kutumia torque yao na kufurahia faida sawa na wenzao wa petroli.

Injini za dizeli zimeundwa na Tonka Tough kushughulikia mizigo mikubwa na halijoto iliyo ndani, kumaanisha kwamba zinaweza kushughulikia kwa urahisi shinikizo la ziada la turbo.

Injini zote za dizeli - zinazotamaniwa na kuchajiwa zaidi - zinafanya kazi kwa kuchoma mafuta kwenye hewa ya ziada katika kinachojulikana kama mfumo wa mwako konda.

Wakati pekee injini za dizeli zinazotarajiwa kuja karibu na mchanganyiko "bora" wa hewa/mafuta huwa zinasisimka wakati vichochezi vya mafuta vikiwa wazi.

Kwa sababu mafuta ya dizeli ni tete kidogo kuliko petroli, inapochomwa bila hewa nyingi, kiasi kikubwa cha soti, pia inajulikana kama chembe za dizeli, hutolewa. Kwa kujaza silinda na hewa, turbodiesels inaweza kuepuka tatizo hili.

Kwa hivyo ingawa turbocharging ni uboreshaji wa ajabu kwa injini za petroli, mgeuko wake wa kweli huokoa injini ya dizeli kutoka kuwa masalio ya moshi. Ingawa "Dieselgate" kwa hali yoyote inaweza kusababisha hii kutokea.

Unajisikiaje kuhusu ukweli kwamba turbocharger hupata njia yao katika karibu magari yote ya magurudumu manne? Tuambie kwenye maoni hapa chini.