Turboladeren

download.benjamin.dk

Turboladeren

MAX GEAR

TEKNISK SKOLE

HVAD ER EN TURBOLADER?

En turbolader er en mekanisk enhed,

som hæver motorens effekt og øger dens

præstationer.

Turboladeren er et trykladningssystem

– den presser mere luft ind i motorens

forbrændingskammer, hvilket gør

det muligt at tilsætte mere brændstof.

Og mere brændstof betyder mere effekt.

Så enkelt er det.

HVORDAN VIRKER DEN?

En turbo er en tryklader ligesom kompressoren

– ordet ’turbolader’ er forkortet

af ’turbinedrevet tryklader’.

Forskellen er, at turboen drives af udstødningsgassen,

mens kompressoren

drives af en rem, som trækkes af krumtapakslen.

Turboladeren kan opdeles i to huse,

som hver er forbundet med hhv. udstødnings-

og indsugningsmanifoldet. Når udstødningsgassen

presses ud af forbrændingskammeret,

passerer den ’turbinen’

i turboladerens ene halvdel, og får den til

at rotere. Det får samtidig ’kompressoren’

i turboladerens anden halvdel til at

rotere, da denne sidder på samme aksel.

Kompressorens blade virker som en luftpumpe,

der presser luft direkte ind i indsugningsmanifoldet

under et tryk, som

er højere end normalt atmosfærisk tryk

(én atmosfæres tryk, eller én bar, er normalt

976 mm vandsøjle ved havets overfl

ade).

De to skovlhjul arbejder med hastigheder

op mod 150.000 o/min, hvilket er

for stor en belastning for normale lejer.

Derfor bruger de fl este turboer glidelejer

mellem aksel og gods. Disse lejer smøres

konstant med olie, som køler delene og

minimerer friktion.

TURBO-FACTS

• I 80’erne hev turboladeren

over 1.000

heste ud af 1,5-liters

F1-motorer!

• Den første turbo

drevet af udstødningsgas

blev udviklet

af Schweizeren Dr.

Alfred J. Buchi i 1909-

1912.

• Den energi, som

går til spilde i en forbrændingsmotors

udstødningsgas svarer

næsten til de

kræfter, som svinghjulet

giver fra sig.

TURBO OG LATTERGAS

TURBOLAD ER

Giver dig hestespark på kommando...

HVORDAN VIRKER DEN HELT PRÆCIST?

Turboladeren gør det muligt for motoren

af tage imod en forøget mængde brændstof,

da den presser mere luft ind i cylinderne

end de selv kan suge.

Det typiske ladetryk fra en standardturbo

er ca. 6-8 psi (pund per kvadrattomme),

som derudover skal tillægges

det normale atmosfæriske tryk. Det betyder

altså, at der presses omkring 50 %

mere luft ind i motoren end uden turbo,

hvilket er nok til 30-40 % endelig effektforøgelse.

Højtryksturboer kan arbejde med op

Turbo og lattergas hænger sammen som

fadøl og pølser. Det er der fl ere årsager til:

• Med turbotryk og lattergas får du fuldt

tryk ved alle omdrejningstal – max effekt

allerede fra du rammer pedalen.

• Lattergas fjerner turbotøven totalt – gassen

sparker turboen i gang ved at skabe

en helvedes masse udstødningsgas helt

fra start.

• Lattergassen afbrydes via en kontakt i

manifolden så snart trykket er nået – hvil-

til to bars tryk (to atmosfærer)

eller mere, hvilket

teoretisk set gør det muligt

at hæve effekten med op

til 200 %.

Men kræfterne til at drive selve

turboen sætter dog begrænsninger

for dækrøgen. Turboladerens turbinehjul

er hård kost for motoren, som

skal arbejde mod et højere modtryk i udstødningen.

Alt efter turboens størrelse

hæmmer dette forhold de endelige turbokræfter.

De to skovlhjul spinder

op til 150.000 o/min

ket får gasfl asken til at holde længere.

• Gassen har en afkølende effekt, som begrænser

risikoen for overophedning og

nedbrydning af turboen.

• Da lattergassen eliminerer turbotøven tillader

det, at du anvender meget større turbolader

på samme motor.

• Du får generelt fl ere kræfter end forventet

med turbo/lattergasladning, da gassen

også forbedrer såvel ladningstæthed som

trykniveau.

HVORFOR ER TURBO SEJT?

Det er måden kræfterne leveres på, der

er fedt ved turboladning. De kan komme

som et spark og være meget intense

og voldsomme – typisk over meget

korte omdrejningsspektrum, f.eks.

3.000-5.000 o/min.

Men turboen kan også sættes op til

at sprede kræfterne og arbejde over en

fl adere effektkurve – det såkaldte drejningsmoment.

De relativt små lavtryksturboer

som f.eks. svenske Saab bruger

er eksempler på dette.

Turboen forøger desuden motorens

præstationer betydeligt, uden at hæve

vægten markant – derved forbedres bilensvægt/effekt-forhold.


MAX GEAR

TEKNISK SKOLE

ULEMPER VED TURBO

Varmen Turbinen i en turbolader spinder

ved ekstremt høje hastigheder (ca. 30

gange hurtigere end motoren), og da den

er forbundet med motorens udstødning,

arbejder den altså i vildt høje temperaturer

på +650 grader Celcius!

Tændingsbanken Fordi luften pumpes

ind i cylinderne under tryk, og derefter

mases sammen, er der risiko for

’tændingsbanken’. Det sker fordi, at den

øgede kompression i forbrændingskammeret

får brændstoffet til at antænde inden

tændrøret gnister.

Dette kendetegnes ved en ‘bankende’

lyd og kan i værste fald ødelægge stemplerne.

Turbobiler har derfor ofte behov

for brændstof med højere oktantal, lige-

KLOG VIDEN OM TURBO

Betyder størrelsen noget? Jep – jo mindre,

jo hurtigere, faktisk..! En lille turbolader

leverer kvikkere tryk ved lave omdrejningshastigheder,

men er typisk ikke

så nyttig ved høje hastigheder, hvor motoren

har brug for en masse luft. Samtidig

er en lille turbo mere presset netop

ved høje hastigheder, hvor de små skovlhjul

spinder ekstremt hurtigt.

En stor turbolader leverer derimod

godt med tryk ved høje omdrejningshastigheder,

men lider samtidig af turbotøven

i det lave område, hvor turbinen og

kompressoren er større og tungere at drive

rundt.

Beslut først hvad du vil have turboen

til at give dig, og vælg derefter størrelse.

Alternativt kan du nuppe én af hver, som

det var tilfældet med Mazda RX-7 (mrk.

II), der havde en lille turbo til at give tryk

fra ca. 4.000 o/min, og en større turbo,

som kunne tage over ved 9.000 o/min.

Kan turboen trykke for hårdt? Ja, faktisk.

En moderne bil med turbo har sensorer

i udstødningen, som kontrollerer

forholdet mellem ilt og brændstof i

brændstofblandingen og via styreboksen

tilfører mere brændstof, når turboen aktiveres.

Hvis en turbolader med for højt tryk

sættes sammen med et elektronisk indsprøjtningsanlæg

vil systemet måske ikke

være i stand til at levere nok brændstof

– enten pga. styreboksen, pumpen eller

dyserne. I sådan et tilfælde vil motoren

arbejde med for magre brændstofblandinger,

hvilket kan betyde grimme skader.

Hvad er en ’wastegate’? De fl este turboladere

i biler har en wastegate, en såkaldt

’spildport’. En wastegate er en ventil i

turbinehuset, der aktiveres af en actuator,

som står i direkte forbindelse – enten

gennem en elektronisk styret ladetryksregulator,

eller direkte fra kompressorhuset.

Når ladetrykket når et specifi kt tryk,

udløses denne wastegateventil og leder

en del af udstødningsgassen udenom turbinen,

for at stabilisere trykket.

Kuglelejer bruges i nogle turboladere i

stedet for glidelejer til at styre turbineakslen.

Her taler vi om særdeles stærke

lejer fremstillet af ligeså stærke materialer,

som kan klare turboens hastigheder

som motorens kompressionsforhold ofte

sænkes, når der monteres turbo.

Turbotøven Det er faktisk simpelt nok.

Turbotøven er forsinkelsen fra du trykker

på speederen, til turboladeren giver dig

kræfter. Det er altså den tid det tager for

turboen at komme i tilstrækkelig fart til

at sætte tryk med kompressorhjulet.

Helt afgørende er turboens størrelse,

altså tværsnitsmål på passagen gennem

turboen, da gassens hastighed er medbestemmende

for turbotøven og ladetryksforløb.

Jo lettere og smidigere turboladerens

dele er, jo mindre turbotøven.

Derfor anvender man ofte to små turboer

i stedet for én stor. Kaldes også biturbo

(bi = to).

Lejerne gør det muligt at anvende en

tyndere og lettere aksel, hvilket giver

mindre friktion end bøsninger. Således

opnås en smidigere turbo med hurtigere

respons.

Keramiske turbineblade er lettere end

stålblade og bruges i særlige turboladere.

De gør det lettere for turbinen at spinde

og reducerer dermed turbotøven.

To størrelser turbo? Nogle motorer bruger

to forskellige størrelser turboer – en

lille, som hjælper motoren til hurtigt at

komme i omdrejninger, og en stor, som

kan tage over, når hastigheden bliver høj,

og motoren skal have godt med luft og

kræver en omhyggelig og præcis styring.

Intercooler? Når luft presses sammen,

stiger temperaturen – og dét er en af de

svære udfordringer i forbindelse med

turbo. Hvis det skal være seriøst, er det

derfor nødvendigt med en køling af ladeluften

mellem turboen og forbrændingskammeret.

Det sker via en radiatorlignende

ladeluftskøler (intercooler), som

indsugningsluften passerer

Intercooleren køles ligesom et normalt

vandkølingssystem via fartvind, blæsere

eller vand, og medvirker dermed til at

sænke risikoen for motorskader.

Vandindsprøjtning er en lignende form

for køling, hvor man tilfører indsugningsluften

en fi n tåge af koldt vand via en

dyse i manifoldet, og denne operation

styres af styreboksen.

Dumpventilen sørger for at udløse den

mængde luft, som ’fanges’ mellem turbinen

og forbrændingskammeret, når

du slipper speederen. Herved undgås,

at skovlhjulene standser pga. overtryk.

Samtidig giver dumpventilen et karakteristisk,

sejt ’whooosh’ fra sig.

Turbo eller kompressor? En kompressor

kræver mere for at yde, sammenlignet

med en turbo. En kompressor, som giver

motoren 100 hk ekstra, kræver 25-35

hk for sit arbejde, mens en turbo kun behøver

omkring 5 hk for at give samme effektforøgelse.

Den unikke fordel ved en

kompressor er dog, at den ikke lider af effektforsinkelse

i stil med turbotøven.

Turbinehus

Jo lettere turbolader

jo hurtigere tryk

1. Den første turbolader blev udviklet

i perioden:

A. 1857-1862

B. 1909-1912

C. 1915-1918

D. 1955-1957

2. En turbo får sin energi fra:

A. Temperaturen på udstødningsgassen

B. Trykket på udstødningsgassen

C. Temperaturen og trykket på ud-

Skyline R32 GTS

Kompressorens luftudladning

Renault 5 Turbo

Nej, det er IKKE røde pølser

HVAD VED DU EGENTLIG OM TURBOER?

stødningsgassen

D. Motorens svinghjul

3. Intercooleren bruges i forbindelse

med turbo fordi:

A. Den affugter indsugningsluften

for at reducere korrosion i cylinderne

B. Køling af indsugningsluften forbedrer

tætheden og giver mere ilt til

forbrændingskammeret

C. Den reducerer temperaturen på

udstødningsgassen og forlænger turboens

levetid

D. Alt det ovenstående

4. Køling af intercooleren sker ved

hjælp af:

A. Luft alene

B. Kølevand fra motoren alene

C. Luft eller kølevand

D. Luft, kølevand eller olie

5. Køling af indsugningsluften skaber:

A. Forøget effekt fra motoren

6. Luft suges

ind fra fi lteret

B. Lavere temperatur i indsugningsluften

C. Bedre holdbarhed for motoren

D. Alt det ovenstående

6. Turbinehjulet i en turbo er normalt

ikke lavet af aluminium, fordi:

A. Aluminium ikke er modstandsdygtigt

overfor fremmede objekter i indsugningen

B. Materialet ikke kan støbes præcist nok

C. Det ville smelte i den varme udstødningsgas

D. Ingen rigtigt har prøvet det...

SÅLEDES ER TURBOEN

PLACERET I SYSTEMET

Intercooler

Kompressor

Luftindsugning

fra luftfi lter

Komprimeret lufttryk

Indgang for

smøreolie

Cylinder og

Kompressorhjul

forbrændingskammer

Udstødningsgas fra motoren

TURBOLADEDE WEBSITES

Info om turbo: www.powerpage.dk

Problemer med turbo: www.turbofast.com.au/t-shoot.html

Kompressorhus

4. Akslen spinder

5. Kompressorhjulet

begynder at spinde

7. Formålet med en wastegate er:

A. At kontrollere turbotrykket

B. At forhindre overtryk ved at lukke udstødningsgas

udenom turbinehjulet via

en ventil

C. At tillade brugen af mindre turbiner

for at forbedre effekten ved lave omdrejningstal

8. Lattergas fungerer godt med turbo

fordi:

A. Gassen ’sparker’ omdrejninger i moto-

Turbinehjul

Top Secret Supra

1. Udstødningsgas

trykkes i turbinen

7. Komprimeret luft trykkes ind i

motorens forbrændingskamre

‘Møller og Aksel’

Turbinehjul

Udgang for smøreolie

3. Udstødningsgas

lukkes ud i det fri

ren og fjerner turbotøven fra start

B. Nitrogenoxid har en smørende effekt

for turboens lejer

C. Alt det ovenstående

9. Det er blevet forbudt at anvende turbo

i:

A. WRC

B. Le Mans

C. Formel 1

Svar: 1b, 2c, 3b, 4c, 5d, 6c, 7b, 8a, 9c

Dette siger lidt om, hvorfor

intercooleren er så vigtig!

2. Udstødningsgas

får turbinehjulet

til at

spinde

More magazines by this user
Similar magazines