Inom industrin, vi gillar att säga, "Turbo får små motorer att tro att de är stora!" Oavsett motorstorlek och om det är bensin eller diesel, för varje 14,68 psi laddtryck, motorn tror att den fördubblades i storlek.
Detta bottnar i det faktum att atmosfärstrycket nominellt anses vara 14,68 psi. Så, om motorn ser samma värde i laddtryck, då har den potential att producera kraften av en dubbelt dess förskjutning.
Även om de flesta tillverkare övervakar eller värderar turboladdarens ökning i psi, vissa kommer att använda förkortningen atm, som står för atmosfär. Den metriska ekvivalenten för denna mätning är stapel. För att konvertera atm till psi, multiplicera med 14,68.
Till exempel, om motorspecifikationsbladet anger att maximalt laddtryck är 2,1 atm, det skulle vara 14,68 gånger 2,1, vilket motsvarar 30,83 psi. En stapel är lika med 0,9869 atm, eller 14,5 psi. Således, ett tryck på 3 bar skulle vara lika med 43,5 psi.
För en snabb beräkning, de flesta använder 15 psi som nominell atmosfärisk avläsning.
Med detta etablerat, turboladdarförstärkning som läses i insugningsröret är trycket över atmosfärstrycket. På en normalt aspirerad motor med vidöppen gas, trycket i induktionssystemet anses vara atmosfäriskt. Det är något mindre än så på grund av flödesförluster. I kontrast, vakuum är vilket tryck som helst som är lägre än atmosfärstrycket.
En turboladdare har två huvudkomponenter:en turbin och en kompressor. Allmänt, det här är de varma och kalla sidorna, respektive. Turbinen är kopplad till motorns avgassystem och är kopplad till kompressorn via en axel.
Fenorna på detta skaft är vinklade åt motsatt håll. När heta avgaser lämnar cylinderhuvudet, den expanderar och roterar turbinhjulet på samma sätt som en flod driver ett vattenhjul. Eftersom kompressorn sitter på samma axel, när turbinen roterar, det gör kompressorhjulet också. Turbinen är drivelementet, medan kompressorn är den drivna delen.
Kompressorns verkan skickar luft in i motorns induktionsbana, vilket har två viktiga effekter. Det höjer trycket som kommer in i cylindern till över atmosfärstryck, och det ökar volymen av luftflödet in i motorn mätt i cfm (kubikfot per minut).
Den kumulativa effekten av tryckökningen och massan av den inkommande luften resulterar i laddtrycket. Turbinens hastighet och, i tur och ordning, laddtrycket styrs av avgasflödet och temperaturen. Ett behov av att reglera trycket krävs och uppnås i de flesta applikationer med en wastegate.
Wastegate
Om det inte fanns något sätt att kontrollera laddtrycket, Det är möjligt genom en rad händelser att cylindertrycket kan överskrida säkra gränser för motorkonstruktionen.
Wastegate används för att styra laddtrycket genom att förbigå en kontrollerad mängd avgaser från att interagera med turbinhjulet. Den består av inget annat än en skiva som stänger mot en passage som omdirigerar en del av avgasflödet.
När passagen är öppen, laddtrycket är begränsat. När den är stängd, turboladdarens fulla potential kan realiseras.
Det måste inses att varje turboladdare är en sofistikerad teknik eftersom det finns en dedikerad vetenskap till formen och storleken på både turbin- och kompressorhjulen. Luftflödet och tryckpotentialen skapas av designen av de två hjulen och, som med alla aspekter av teknik, det finns kompromisser.
Förhindrar överboosting
Wastegate gör att ingenjören kan skapa en turboladdare som kan leverera önskad prestanda vid låga till medelhöga motorvarvtal utan att överdriva under full motorbelastning. Det kan också tillåta turbinhjulet att accelerera snabbare vid låga avgasflöden och temperaturer, bringar in laddtryck tidigare och gör motorn mer lätthanterlig när den släpas.
En ytterligare fördel med turboladdning utöver motorkraften är en generell minskning av motorutsläppen och förbättrad effektivitet.
Det ökade lufttrycket och flödet in i cylindern skapar mer turbulens i hålet och, i tur och ordning, förbättrar flamhastigheten och blandar bränslet och luften mer noggrant. Wastegate gör att en ingenjör kan använda blandningsrörelsen för att minska utsläppen samtidigt som förbränningstrycket hålls i schack. Än, wastegate kan inte åstadkomma detta helt själv.
En turboladdare, när den är utrustad med en wastegate, använder också ett ställdon. Ställdonet liknar en behållare med en stång och är fäst vid turboladdaren.
Denna enhet ansluts till wastegate med en stång och ansvarar för att flytta skivan bort från passagen för avgasflödeskontroll. Inuti burken, det finns en bälg och en fjäder tillsammans med en port som ansluter en gummislang för att känna av boost. Den inre fjädern positionerar stången för att hålla wastegate-porten stängd. Nu kommer allt avgas att gå till turbinhjulet.
På andra sidan av bälggrenröret (förstärkning), trycket fungerar i motsats till våren, vill flytta staven och öppna wastegate. Beroende på fjäderspänningen vid önskat laddtryck, bälgen tar över och öppnar bypasspassagen, Således, begränsa turbinhastigheten och trycket i cylindern.
De flesta motorer med elektroniska kontroller använder också en solenoid för att signalera till bälgen i ställdonet. Detta möjliggör snabbare spool-up av turbon vid låga hastigheter samtidigt som man lägger till mer ändlig kontroll för maximal boost. Vissa äldre dieselmotorer använder inte en wastegate. I dessa applikationer, turbon är designad för att ge önskad maximal boost så ingen säkerhet används. En turbo utan wastegate är inte lika effektiv eftersom den inte kompenserar för väder och förbränningsförhållanden. Det är också lat att spola upp, gör motorn mindre responsiv.
Potentiella problem
Även om wastegate-systemet är mycket tillförlitligt, följande är vanliga och lätt korrigerade tillstånd.
- Låg boost. Orsaken till problemet i det här fallet är att skivan i wastegate-höljet inte tätar på grund av kol och förbigående avgaser. Manöverdonsfjädern är antingen svag eller trasig.
- Överförstärkning. Orsaken här är ett sprucket gummi, misslyckad boostavkännande linje, trasig bälg eller en bälg som läcker internt. Om så utrustad, en annan orsak är att boost-solenoiden har misslyckats eller har förlorat sin elektriska signal.
- Fladdrande boost. Fjädern i ställdonet är svag.
För något av dessa problem, turboladdaren behöver inte bytas ut eller byggas om. Dessa är alla externa delar och kan ofta servas med enheten på motorn. Om wastegate-stången är gängad med en låsmutter, när du kortar av spöet kommer laddtrycket att öka innan avgaserna förbikopplas. Om du förlänger staven, boosten blir lägre.
