Turboladdare blir allt vanligare på nya bilar i fordonsindustrin, delvis på grund av ökade krav på bränsleeffektivitet från myndigheterna. Turboladdare tillåter mindre motorer att ge kraften från en större naturligt aspirerad motor. Den gör detta utan att offra bränsleekonomin under konservativa körförhållanden.
Förvänta dig dock inte förbättrad bränsleeffektivitet om din turboladdade motor körs livligt eller drar tunga laster. När en turbo skapar boost (ökande PSI) kräver motorn betydligt mer bränsle än att köra vid partiell gaspådrag och lägre varvtal (varv per minut, ett mått på motorvarvtalet).
Att få 30+ mpg på motorvägen samtidigt som de fortfarande har lite roligt då och då gör turboladdade 4-cylindriga motorer populära i specifika fordonssegment. Turbostorleken kommer att avgöra motorns boost-tröskel, vilket är det varvtal som krävs för att börja spola turbon. Stora turboladdare kommer att erbjuda en högre boost-tröskel och kan göra mer kraft. Däremot har små turboladdare en lägre boosttröskel men producerar inte lika mycket hästkrafter och vridmoment. Att öka storleken på turbon kommer att möjliggöra en ökning av uteffekten till priset av att belasta motorn mer och eventuellt förkorta dess livslängd.
Turboladdare fungerar genom att använda avgaser för att snurra en turbin som är ansluten till en andra turbin som suger in luft i motorn. Tänk på en turboladdare som en luftkompressor som går på avgaser istället för el. När man gör boost kan turbo öka PSI inuti motorn till ett tryck som är högre än atmosfärstrycket. En turbo behöver tillräckligt med avgaser för att övervinna sin boosttröskel, som både gasspjällsläge och motorvarv påverkar.
De heta avgaserna värmer upp turbon och höjer temperaturen på insugningsluften. Varm luft har minskad densitet och mindre syre än kall luft, vilket orsakar minskad motorprestanda. Innan luft kommer in i motorn går den genom en intercooler för att sänka insugningsluftens temperatur. Intercoolers använder främst luft-till-luft-kylning eftersom det är pålitligt och billigt. I vissa högpresterande tillämpningar och applikationer med begränsat utrymme är luft-till-vatten intercoolers överlägsna tack vare ökad turborespons och kompakt yta.
Det finns sex huvudsakliga turboladdardesigner, och alla har sina fördelar och nackdelar. En dubbelturbomotor kan ge ett bredare kraftband än en enkel turbomotor på bekostnad av ytterligare komplexitet och pengar. Turboladdare är dyra, och de mer komplexa konstruktionerna kan resultera i en reparationsräkning som kostar tusentals dollar om de misslyckas.
Enkel turbo – En enkel turbouppsättning finns oftast på inlinemotorer eftersom alla avgasportar finns på ena sidan av motorn. En stor enkel turbo kan göra lika mycket boost om inte mer än en dubbelturbo. Avvägningen för maximal effekt är en hög boost-tröskel, vilket skapar ett smalt effektband.
Tvillingturbo – Tvillingturbos är vanligtvis på V-motorer med två banker av avgasportar. För det mesta kommer turbon att bo på vardera sidan av motorrummet förutom motorer som använder en het V-layout och placerar turbon i motordalen. Två turbos gör att mindre turbiner kan användas, vilket kan bredda kraftbandet och förbättra lågt vridmoment på grund av den lägre boosttröskeln.
Twin-scroll turbo – Genom att använda två separata avgasvägar till turbon, orsakar påverkan av negativt tryck på grund av ventilöverlappning mindre prestandaförsämring. Att para ihop cylindrar som inte tänder i följd hjälper till att eliminera störningar i avgashastigheten. Det leder till prestandavinster jämfört med en turbo med enkel rullning. Motorer som inte ursprungligen konstruerades med twin-scroll turbo kommer också att kräva ett nytt avgasgrenrör för att vara kompatibla.
Variabel turbo med dubbla rullningar – En variabel twin-scroll turbo bygger på twin-scroll turbons prestandavinster genom att lägga till en andra turbin. Turbiner kan arbeta oberoende för att maximera avgashastigheten eller samtidigt generera maximal effekt. Båda turbinerna arbetar med högre motorvarvtal när gasreglaget når en viss punkt. Variable twin-scroll turboladdare kombinerar fördelarna med små och stora turbos samtidigt som de eliminerar deras nackdelar.
Turbo med variabel geometri – Tillägget av justerbara blad runt turbinen tillåter turbos med variabel geometri att ge ett brett effektband. Skovlarna är för det mesta stängda vid låga motorvarvtal, vilket gör att turbon kan rulla snabbt. Skovlarna öppnar sig vid höga motorvarvtal för att minska restriktioner som annars skulle orsaka en minskning av prestanda vid motorns rödlinje. Turbos med variabel geometri ger enastående prestanda till priset av ökad komplexitet, vilket skapar fler felpunkter.
Elektrisk turbo – Vill du ha en stor turboboost utan den höga boosttröskeln? El-assisterade turbos kan hjälpa till att få turbinen att snurra. Det gör det när motorn går vid låga varvtal och inte producerar tillräckligt med avgaser för att snurra turbon effektivt. E-turbos tillför komplexitet och vikt eftersom en elmotor med extra batteri är nödvändig.
Vissa turbos kommer enbart att drivas på el, men de är fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna och kan inte matcha effekten av avgasdrivna turbos. Batteriet som krävs för att driva en elektrisk turbo är betydande, vilket lägger vikt och komplexitet till en bil. Tillverkare använder små elektriska turbos för att sänka boosttröskeln på den större avgasdrivna turbon.
Med korrekt underhåll och goda körvanor bör en turboladdad motor inte ha några betydande tillförlitlighetsproblem jämfört med en naturligt aspirerad motor. Frekventa oljebyten blir exponentiellt viktigare för en turboladdad motor på grund av den extra värme en turbo tillför motorrummet. Om oljan har passerat det rekommenderade bytesintervallet kan det orsaka slamuppbyggnad som kan blockera oljepassager som matar turbon.
Anta att turbon inte är ordentligt smord och kyld av motoroljan. I så fall kan det orsaka skada och leda till ett katastrofalt fel som kan förstöra hela motorn. Som ett resultat kan det effektivt lämna bilen total. Att se till att en turboladdad motor förblir glad och frisk kräver några krav.
Använd inte lågoktanig gas – Premiumgas med 91 eller 93 oktan ger mer motstånd mot motorknackningar än vanlig gas med 87 oktan. Turboladdade motorer genererar mer värme och tryck än naturligt aspirerade motorer och är mer benägna att detonera. För tidig antändning av gasen, eller detonation, kan orsaka stora problem. Det kan effektivt förstöra en motor i svåra och långvariga fall. Vissa turbomotorer kan dock köras på lågoktanigt bränsle. Se alltid till att följa tillverkarens rekommendationer när det gäller att tanka din bil.
Detonation sker medan cylindern är i kompressionstakten i förbränningscykeln och inte har nått det övre dödläget ännu. Problemet med detonation är att bränsleförbränning bekämpar kompressionsslaget och placerar motsatta krafter på motorns roterande enhet istället för att driva den genom förbränningstakten.
Boosta inte med kall olja – Kall olja är tjockare än varm olja och orsakar extra stress på motorn. Lita inte på motortemperaturmätaren, eftersom den mäter kylvätsketemperaturen istället för oljan. Om bilen inte använder en oljetempmätare är det bättre att spela på den och vänta en viss tid efter att motorns kylvätska har uppnått driftstemperatur.
Lägg inte ned gaspedalen vid låga varvtal – Detta gäller i huvudsak bara manuella växellådor. Det beror på att de flesta automatiska fordon får växellådan att växla ner till en lägre växel. Att accelerera en bil i sin högsta växel kräver att turbon stannar längre under vidöppen gas jämfört med att växla ner till en kortare växel lägre i intervallet. Ju längre en turbo förblir spolad vid maximal boost, desto mer värme genererar den. När detta händer kan det förkorta livslängden för motorkomponenter, allt från kablage till olja.
Spol inte turbon innan du stänger av motorn – Att köra en motor hårt eller varva den innan du stänger av den är ingen bra idé. Detta gäller oavsett om motorn är turboladdad eller inte. En het turbo är särskilt effektiv vid oljekoksning och måste kylas ner innan motorn slutar gå. Vissa bilar använder turbotimer, som gör att motorn kan fortsätta att gå i några minuter efter att nyckeln tagits ur tändningen. En annan metod för att kyla turbon är en elektrisk pump som fortsätter att cirkulera olja eller kylvätska utan att motorn behöver hållas igång.
Turboladdare är effektiva för att tillföra kraft och effektivitet till motorer, men de lägger också till komplexitet. Det är viktigt att väga för- och nackdelar när man avgör om en turboladdad motor är det rätta valet. Turbo är ett utmärkt val för förare som värdesätter prestanda. De är också bra för förare som inte är villiga att göra en stor uppoffring av bränsleeffektivitet under vardagliga körförhållanden.
Förbättrad effekt – Turboladdare tillför ytterligare kraft till en motor och gör att en mindre motor kan matcha effekten hos en motor med större volym. Att öka turbostorleken kan lägga till mer kraft och höja boosttröskeln, vilket effektivt minskar effektbandet.
Bättre bränsleekonomi – Turboladdare kan förbättra bränsleekonomin genom att låta en motor med mindre slagvolym producera tillräcklig kraft. Förvänta dig inte att se många extra miles per gallon när du lägger till en turbo till en naturligt aspirerad motor. En naturligt aspirerad 2,0-liters 4-cylindrig motor skulle förmodligen få bättre bränsleekonomi än en turboladdad 2,0-liters 4-cylindrig motor. Men det jämför i huvudsak äpplen med apelsiner.
Minskad gasrespons – Turboladdare lider av minskad gasrespons, känd som boost-tröskel och turbolag. Boost-tröskel är det lägsta varvtal en motor behöver för att spola turboladdaren. Turbofördröjning är den tid det tar att trycksätta luftkanalen som leder till spjällhuset när motorvarvtalet ligger över boosttröskeln.
Ökad motorkomplexitet – En turboladdad motor använder extra delar jämfört med en naturligt aspirerad motor. Turbo, intercooler, avblåsningsventil och boostslangar är bara några av de delar som behövs för att turboladda en motor. Dessa extra delar kan göra ett trångt motorrum lite klaustrofobiskt och höja komplexiteten i vissa reparationer.
Högre reparationskostnad – Turboladdare är inte billiga, och det är inte ovanligt att de kostar uppemot $1 000. If a turbo fails, it can send pieces of metal into the engine and require a complete rebuild or replacement. A destroyed engine will cost thousands of dollars to repair and might sometimes exceed the car’s value.
Modified exhaust note – Turbochargers disrupt the exhaust gasses flow and change the exhaust sound. Comparing the exhaust note of a Porsche 911 GT3 and a Porsche 911 Turbo is one of the most notable exhaust comparisons. Yes, the induction noises bring a nice tradeoff for the muted exhaust note. But, it’s hard to beat the screaming sound of a naturally aspirated engine high in the rpm range.
