Turbocompresoare vs. Superchargers: introducerea dvs. în inducția forțată

Turbocompresoarele sunt peste tot. De fapt, aproape fiecare producător auto oferă motoare turbo. Dar cum funcționează acești mici îmbunătățitori de performanță și de ce devin atât de populari?

Principalul

În esență, atât turbocompresoarele, cât și compresoarele funcționează furnizând mai mult aer motorului. Oxigenul este un picior al piramidei de ardere, împreună cu combustibilul și o sursă de aprindere - cunoscută sub numele de „scânteie”. Pentru pentru ca arderea să aibă loc cel mai eficient, trebuie să existe un echilibru atent între oxigen, combustibil și scânteie.

Găsirea acestui echilibru a fost mult timp o problemă pentru proiectanții de motoare. Pentru cea mai mare parte a istoriei arderii interne, problema a constat în furnizarea de combustibil suficient. Datorită dezvoltării recente a injecției directe de combustibil super-înaltă, acest lucru a fost practic rezolvat. Acum este vorba de a furniza suficient aer pentru ca motorul să respire.

Un motor cu adevărat de înaltă performanță va trebui să aspire aproximativ aer în dormitorul unui copil în fiecare minut – gândiți-vă Dodge Hellcat. Legile fizicii nu permit acest lucru de obicei, deoarece singura forță care trage aer într-un motor este presiunea creată atunci când cilindrii motorului se retrag - exact ca ceea ce se întâmplă atunci când pistonul este tras înapoi pe un seringă.

Această forță pur și simplu nu este suficient de puternică pentru a ține pasul cu cantitatea de combustibil pe care motoarele moderne o pot injecta în cilindri. Ambele turbocompresoare și supraalimentatoarele încearcă să rezolve acest lucru printr-un proces numit inducție forțată, care echivalează cu un termen fantezist pentru a forța mai mult aer în motor. Fiecare face acest lucru în moduri diferite, totuși, cu avantaje și dezavantaje separate.

Turbocompresoare

Cea mai comună formă de inducție forțată este turbocompresoarele. Producătorii de automobile le iubesc pentru că, cel puțin în teorie, pot fi folosite pentru a îmbunătăți atât puterea, cât și economia.

S-ar părea că orice este capabil să facă asta trebuie să fie incredibil de complex, dar turbo-urile sunt de fapt înșelător de simple. Sub cochiliile lor cu aspect ciudat de acvatic, turbocompresoarele sunt în esență o pereche de ventilatoare legate printr-o axă.

Evacuarea fierbinte a motorului învârte primul ventilator care, la rândul său, îl antrenează pe al doilea, care este folosit pentru comprimarea aerului. Acest aer comprimat este apoi forțat înapoi în motor. După cum sa discutat mai sus, acest aer adăugat înseamnă că poate fi injectat mai mult combustibil și că orice combustibil este acolo poate fi ars mai complet.

Din punct de vedere al performanței, beneficiile sunt clare. Turbocompresoarele au crescut volumul de aer, permițând să fie utilizat mai mult combustibil în fiecare ciclu de ardere, ceea ce duce la mai multă putere. În esență, acest lucru permite unui motor mic să pretindă că este mult mai mare.

Când vine vorba de eficiență, beneficiile turboalimentării sunt puțin mai greu de înțeles. Pentru început, turbocompresoarele pot oferi unele beneficii inerente. Turbocompresoarele pot ajuta la îmbunătățirea eficienței, asigurând că există suficient aer pentru ca fiecare combustie să fie completă. Ele pot ajuta, de asemenea, la îmbunătățirea eficienței termodinamice a unui motor prin creșterea temperaturii sale de funcționare. Cel mai bine, deoarece turbo-urile sunt conduse de energie în esență „liberă” (de evacuare a motorului), prezența lor nu dăunează deloc eficienței.

Adevăratul motiv pentru care producătorii de automobile iubesc turbocompresoarele are mai puțin de-a face cu inginerie și mai mult cu comportamentul uman. Șoferul obișnuit folosește accelerația maximă mai puțin de un procent din timp. Într-un motor mare, aspirat natural, aceasta înseamnă că se va pierde multă putere, în timp ce dimensiunea mare a motorului încă trage în jos eficiența.

În schimb, turbocompresoarele sunt acționate de evacuarea motorului, care este produsă doar în cantități suficiente atunci când motorul funcționează din greu. Acest lucru înseamnă că atunci când șoferul nu este greu la accelerație, turbocompresorul nu adaugă mai mult aer și motorul nu adaugă mai mult combustibil. Așadar, o modalitate de a te gândi la un turbocompresor este crearea unui motor care poate fi atât de mare sau atât de mic pe cât o cere situația.

Acest lucru este grozav în teorie, deoarece o mașină are potențialul de a fi eficientă și puternică în același timp. Realitatea, așa cum este adesea, nu este la fel de roz. Se poate aștepta ca motoarele cu turbocompresor să ofere fie cifrele de putere, fie cifrele de economie, dar nu ambele în același timp. Conduceți accelerația maximă pe o mașină cu turbo și economia de combustibil nu va fi mai bună decât o mașină cu un motor mai mare. Conduceți-l încet și turbo pur și simplu nu este folosit.

Deci, poate cel mai bun mod de a gândi la turbocompresoare este acela de a oferi șoferilor flexibilitate. Ei pot alege cât de eficienți vor să fie și cât de mult vor să se distreze. Din păcate, turbo-urile nu sunt magice, așa că nu le pot furniza întotdeauna pe ambele în același timp.

Supraalimentatoare

Supraalimentatoarele pot funcționa din același principiu ca și turbocompresoarele, dar sunt puțin mai complicate.

În loc să fie acționate de gazele de eșapament, supraalimentatoarele sunt acționate mecanic. De obicei, supraalimentatoarele sunt conectate la arborele cotit al motorului printr-un lanț sau curea. Puterea motorului este apoi folosită pentru a conduce unul dintre cele două tipuri de compresoare.

Majoritatea supraalimentatoarelor folosesc o oarecare variație a suflantei de tip „Roots”. Aceste compresoare folosesc rotoare duble suprapuse pentru a comprima aerul. Designul Roots este relativ simplu și poate fi realizat la o mare varietate de specificații. Compresorele avansate construite Eton pot fi găsite pe o mare varietate de vehicule, cum ar fi Cadillac CTS-V și Audi S4.

Designul mai puțin obișnuit este rotorul „Lysholm”. Acest design forțează aerul între două șuruburi suprapuse Arhimede, comprimându-l la presiuni extrem de ridicate. Supraalimentatoarele cu rotor sunt eficiente și oferă putere într-o gamă largă de turații ale motorului, dar sunt costisitoare de construit. Șuruburile duble trebuie să se integreze perfect, iar acest lucru necesită toleranțe de fabricație incredibil de fine. Din acest motiv, compresoarele Lysholm tind să fie găsite în aplicații de foarte înaltă performanță, cum ar fi mașinile Mercedes AMG sau Dodge Hellcats.

În ambele cazuri, compresoarele oferă câteva avantaje importante în comparație cu turbo-urile acționate de evacuare. Supraalimentatoarele nu au decalaj, deoarece sunt antrenate direct de arborele de antrenare. Acest lucru este deosebit de important la motoarele cu cilindree mare și cu turații reduse, motiv pentru care V8-urile americane de înaltă performanță sunt adesea supraalimentate, mai degrabă decât turbo.

Supraalimentatoarele oferă, de asemenea, cuplu într-o gamă mai largă de turații ale motorului, făcându-le atractive din punct de vedere al performanței.

Din păcate, există și dezavantaje. Supraalimentatoarele tind să fie mecanic mai complexe decât turbocompresoarele, datorită conexiunii lor directe cu motorul. Mai simplu spus, supraalimentatoarele folosesc puterea pentru a crea putere. De asemenea, sunt mari, grele și, în general, trebuie să fie montate direct deasupra motorului, acesta din urmă fiind o problemă serioasă pentru producătorii auto moderni, pentru care spațiul este un preț redus.

Spre deosebire de turbocompresoare, supraalimentatoarele reduc eficiența motorului, deoarece un compresor folosește în mod constant o parte din puterea motorului pentru a se întoarce. Când nu este nevoie de multă putere, această energie este în esență irosită. Acesta este motivul pentru care supraalimentatoarele sunt rareori - dacă vreodată - găsite în afara aplicațiilor de performanță.

Concluzie

Oricine cumpără o mașină în următorii câțiva ani se va confrunta probabil cu alegerea de a obține sau nu un model turbo. Nu există un răspuns simplu. Totuși, merită remarcat faptul că, deși oferă o mulțime de avantaje, în special în ceea ce privește performanța, nu se vor ridica întotdeauna la înălțimea promisiunii lor de eficiență.

Turbocompresoarele pot să nu fie un glonț de argint, dar pot fi un compromis excelent. Ele oferă putere suplimentară atunci când este nevoie – sau doar dorită – în timp ce pot menține mpg atunci când conduceți normal. Supraalimentatoarele, pe de altă parte, sunt toate despre performanță 24/7.

Pentru cumpărătorii care doresc să experimenteze puterea V8 cu cilindree mare, un compresor este o opțiune excelentă. Gândiți-vă pentru o clipă la faptul că unele dintre cele mai interesante mașini din acest an vin toate cu suflante mari atașate: noul Cadillac CTS-V, cel Corvette Z06, și cei puternici Dodge Hellcats.

În cele din urmă, decizia de a obține un turbocompresor, un compresor sau niciunul nu va depinde de mașina și de stilul de condus al cumpărătorului. Oricum, inducția forțată are multe de oferit pentru aproape orice tip de șofer.

Recomandările editorilor

• Încărcătoare Tesla Destination vs. Superchargers: Care este diferența?