Firma Mitsubishi Motors zaprezentowała niedawno wycięty model swojego rajdowego mistrza, Lancera Evolution IX. To imponujący widok, demonstrujący precyzyjną inżynierię. Otwarta komora silnika odsłania każdą śrubę i pokrywę. Ale jeden szczegół wyróżnia się charakterystycznym kształtem. Wykazuje uderzające podobieństwo do muszli.
Która część układu turbinowego jest często nazywana „ślimakiem”?
Odpowiedź leży w obudowie sprężarki turbosprężarki. To spiralna obudowa otaczająca koło sprężarki zyskała przydomek „ślimak” ze względu na swoją spiralną konstrukcję. Ta geometria jest potrzebna nie tylko pięknu. Skutecznie kieruje sprężone powietrze do kolektora dolotowego silnika.
Chociaż Mitsubishi Lancer Evolution IX jest legendą samą w sobie, debata często skupia się wokół Nissana GT-R. GT-R wykorzystuje złożony układ z dwiema turbosprężarkami. Obydwa systemy opierają się na wymuszonym doładowaniu w celu zwiększenia mocy. Jednak wizualna sygnatura obudowy sprężarki w kształcie spirali pozostaje wspólną cechą japońskiej inżynierii o wysokich osiągach.
Termin „spirala” opisuje konkretnie obudowę sprężarki w kształcie spirali, którą można spotkać w wielu turbosprężarkach.
Zrozumienie tej terminologii pomaga entuzjastom zidentyfikować komponenty podczas wykonywania konserwacji lub modyfikacji. Wewnątrz koło kompresora obraca się z niewiarygodną prędkością. Otaczająca go obudowa kieruje tym przepływem powietrza. Bez tego ślimaka wydajność znacznie spadłaby.
Decyzja Mitsubishi o zaprezentowaniu Lancera Evolution IX w wyciętej formie podkreśla te wewnętrzne cechy mechaniczne. Dzięki temu fani mogą patrzeć poza zewnętrzne linie nadwozia. Mogą obserwować, jak turbosprężarka integruje się z resztą zespołu napędowego. Układ podwójnego turbodoładowania w Nissanie GT-R umożliwia osiągnięcie podobnych wyników dzięki odmiennemu podejściu architektonicznemu. Obie metody dowodzą, że wymuszona indukcja pozostaje kluczową strategią wpływającą na osiągi samochodów.
Pseudonim utknął, ponieważ łatwo go sobie wyobrazić. Widzisz spiralę. Pamiętasz to imię. To mały szczegół, który ma duży wpływ na to, jak silnik oddycha.
Geometria wewnątrz turbosprężarki to nie tylko piękna inżynieria. Jest to starannie wyważona walka z entropią.
Spójrz na diagram. Widzisz obudowę, koło turbiny, koło sprężarki. Obracają się na tym samym wale. Powietrze dostaje się do strony turbiny z układu wydechowego. Energia cieplna obraca to koło. Ten sam wał napędza sprężarkę po stronie dolotowej. Zimne powietrze jest zasysane. Łopatki sprężarki wypychają je do ograniczonej przestrzeni. Ciśnienie wzrasta. Gęstość wzrasta.
To nie magia. To jest termodynamika z terminem.
Oszczędność masy jest tutaj ważna. Dodać doładowanie? Mocujesz koła zębate, paski i ciężki blok z przodu silnika. Moc trafia do napędu jednostek pomocniczych. Tracisz moc niezbędną do napędzania sprężarki. Turbina wykorzystuje energię odpadową. Gazy spalinowe nadal będą opuszczać rurę wydechową. Przechwytujesz część tego przepływu. Przekierowujesz to. Silnik wytwarza więcej mocy za darmo. Głównie.
Występuje opóźnienie. Zawsze jest opóźnienie. Turbina potrzebuje przeciwciśnienia, aby się rozkręcić. Po mocnym naciśnięciu pedału przyspieszenia następuje ułamek sekundy, zanim nastąpi doładowanie. Nowoczesne samochody wykorzystują turbosprężarki o zmiennej geometrii (VGT) lub wspomaganie elektryczne, aby zmniejszyć tę różnicę. Ale fizyka pozostaje taka sama. Masa musi się poruszać. Ciśnienie musi rosnąć.
Obserwuj przepływ powietrza.
Gazy spalinowe obracają turbinę. Wał jest podłączony do sprężarki. Sprężarka wtłacza powietrze do kolektora dolotowego. Intercooler chłodzi to powietrze. Zimniejsze powietrze jest gęstsze. Więcej tlenu oznacza, że można spalić więcej paliwa. Więcej paliwa oznacza większą moc. Cykl się powtarza.
To proste. Dopóki nie stanie się to trudne.
Turbosprężarki wtłaczają więcej powietrza do komory spalania. Więcej powietrza oznacza możliwość spalania większej ilości paliwa. Rezultatem jest znacznie większa moc przy mniejszej pojemności skokowej.
Spójrz na Nissana 300ZX Turbo na poniższym zdjęciu. Wykorzystuje więcej niż jedną sprężarkę. Silnik ten jest wyposażony w dwie turbosprężarki w konfiguracji V-6.
Następne zdjęcie przedstawia kolejny legendarny system doładowania.
Więcej turbin – więcej problemów
Legendarny sześciocylindrowy rzędowy silnik Toyoty Supra 2JZ-GTE został wyposażony tylko w dwie turbosprężarki. Taka konfiguracja świetnie nadawała się do driftu i wyścigów dragsterów, ale nie był to jedyny sposób na wtłoczenie powietrza do silnika. Spójrz na poniższy obrazek.
Bugatti Veyron nie uznaje kompromisów. Posiada cztery turbosprężarki. Cztery.
Ten silnik W16 wytwarza 1001 koni mechanicznych. To prawdziwy potwór. Wiele osób zadaje sobie pytanie: jak uzyskać taką moc bez stosowania systemów wymuszonego ładowania? A co jeśli Twój samochód nie był oryginalnie wyposażony w turbosprężarkę?
Przejście na system z wymuszonym dopływem nie jest rozwiązaniem uniwersalnym, ale gama kompatybilnych platform jest szersza, niż zdaje sobie sprawę większość entuzjastów samochodów. Weźmy na przykład coupe Mazda RX-8 z silnikiem Wankla. Jego unikalny silnik dwuwirnikowy wymaga indywidualnego podejścia. Standardowe, gotowe zestawy po prostu nie są instalowane „na miejscu”. Będziesz potrzebować niestandardowych rurociągów, niestandardowych kolektorów i poważnego tuningu, aby kontrolować procesy spalania w silniku obrotowym. To nie jest dla osób o słabym sercu.
Ale to nie jedyna opcja. Jeśli używasz konwencjonalnego silnika spalinowego, sytuacja się zmienia. U nas znajdziesz zestawy uniwersalne lub zestawy przykręcane do konkretnego modelu, do wszystkiego, od Hondy Civic Si po Forda Mustanga. Cel jest zawsze ten sam: dostarczyć więcej powietrza do cylindrów. Więcej powietrza oznacza możliwość spalania większej ilości paliwa. Więcej paliwa oznacza większą moc. Prosta fizyka.
Jednak diabeł tkwi w szczegółach. Turbosprężarka to zasadniczo sprężarka napędzana gazami spalinowymi. Odzyskuje energię odpadową, która w przeciwnym razie wydostałaby się przez rurę wydechową. Ale dodaje też ciepła. I ciśnienie. I złożoność. Jeśli nie zmodernizujesz układu chłodzenia, silnik się stopi. Jeśli wewnętrzne elementy nie zostaną wzmocnione, tłoki eksplodują. Nie chodzi tylko o założenie błyszczącego cylindra i świętowanie.
„Wymuszone doładowanie zamienia osobę dojeżdżającą do pracy w rakietę, ale jeśli zostanie wykonane nieprawidłowo, zmienia również niezawodny silnik w tykającą bombę zegarową”.
Zanim zaczniesz przeglądać serwis eBay lub Amazon, musisz zrozumieć mechanikę. Turbosprężarka spręża powietrze dolotowe, zwiększając jego gęstość. Umożliwia to jednostce sterującej silnika (ECU) wtryskiwanie większej ilości paliwa bez ubogacania mieszanki. Rezultatem jest znaczny skok mocy i momentu obrotowego. Ale jest niuans. Turbojam.
Turbo lag to opóźnienie pomiędzy naciśnięciem pedału przyspieszenia a rozpoczęciem doładowania. Małe turbosprężarki rozwijają się szybciej, ale osiągają swoje granice mocy. Duże turbosprężarki wytwarzają większą moc szczytową, ale osiągnięcie trybu pracy zajmuje bardzo dużo czasu. To kompromis. Większość zestawów na rynku wtórnym oferuje złoty środek. Możesz też wybrać system sekwencyjny. Albo dwuturbinowy. Ale to jest trochę inna historia.
Dla przeciętnego entuzjasty optymalnym wyborem jest pojedynczy zestaw turbo. To jest niedrogie. Jest niezawodny. I sprawia przyjemność. Musisz jednak sprawdzić lokalne przepisy. W niektórych jurysdykcjach modyfikacja sprzętu kontroli emisji jest nielegalna. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) ma rygorystyczne przepisy. Kalifornia jest pod tym względem szczególnie agresywna. Jeśli przebywasz w Golden State, musisz posiadać numer nakazu egzekucyjnego CARB dla każdej części. Żadnych wyjątków.
Przykład RX-8 podkreśla niszowy rynek. Silniki rotacyjne mają niską sprawność cieplną w porównaniu do silników tłokowych. Są podatne na tworzenie się osadów węglowych. Dodanie wzmocnienia pogarsza te problemy, jeśli nie jesteś sumienny w konserwacji. Jakość paliwa ma znaczenie. Liczba oktanowa ma znaczenie. Czas zapłonu ma znaczenie. Jeden błąd i konieczna będzie wymiana zdeformowanej obudowy wirnika.
W przypadku silników tłokowych proces jest bardziej ustandaryzowany. Będziesz potrzebować turbosprężarki, przewodu doprowadzającego olej, przewodu powrotnego oleju, chłodnicy międzystopniowej, zaworu wydmuchowego i niestandardowego tuningu. Wymagany jest intercooler. Gorące powietrze ma mniejszą gęstość. Trzeba schłodzić to sprężone powietrze zanim dostanie się do kolektora dolotowego. Chłodnice międzystopniowe typu powietrze-powietrze są powszechne w samochodach ulicznych. Powietrze-woda
