Turboladdare har funnits ett bra tag. Tro det eller ej, General Motors var först med att introducera turbo för sina fordon 1962 med Oldsmobile Turbo Jetfire. Turbos tillför massor av kraft utan att behöva en större motor, och det fungerar på samma avgaser som ditt fordon redan producerar.
Turbos är briljanta prestationer av ingenjörskonst som snabbt har spridit sig över fordonsindustrin. Det började som en sällsynt prestandauppgradering begränsad till exklusiva lyx- och sportbilar men är nu ett allmänt förekommande tillägg som ökar effektiviteten.
Läs vidare för att ta reda på mer om hur turbos fungerar.
Varför moderna bilar använder turboladdare
Turboladdare går tillbaka till 1905, då Alfred Buchi beviljades patent på en tidig turboladdare. Det är häpnadsväckande hur tekniken går tillbaka mer än ett sekel, särskilt med tanke på hur mycket av en boom turboladdare upplever nu.
Intressant nog utvecklades tidiga turbos med ett flygplans prestanda i åtanke. Förbränningsmotorer använder luft och bränsle som antänds i motorns förbränningskammare nere på kolven, vilket gör att motorn kan generera kraft.
Före turbo var det enda sättet att öka en motors effekt att öka slagvolymen. Genom att göra förbränningskammaren fysiskt större och utöka hela motorn, eller genom att lägga till fler cylindrar kan motortillverkarna förbränna mer bränsle och luft och därmed öka motorns effekt produktion. Det är därför det berömda talesättet "det finns ingen ersättning för förskjutning" blev en stapelvara i bilvärlden.
Men det finns ett mer effektivt sätt att lägga till kraft utan att behöva öka slagvolymen: turboladdare. Dessa enheter tillåter en motor att generera mer kraft utan att fysiskt öka cylindervolymen, vilket bevisar att det absolut finns en ersättning för deplacement.
De bästa högpresterande elbilarna bevisa att talesättet också är fel. Ett exempel är den ultrasnabba Lucid Air, vilket är snabbare än klassiska V8-muskelbilar när de körs på elektroner.
Vad är en turbo?
Enkelt uttryckt är en turboladdare en luftkompressor som drivs av motorns avgaser. Denna kompressor gör att motorn kan suga in mer luft, vilket gör det möjligt för motorn att lägga mer bränsle i förbränningskammaren utan att tillföra mer deplacement. När det gäller flygplan är turboladdare en mycket bekväm applikation.
När ett plan fortsätter att klättra blir luften mindre tät; samma motor kommer alltså att producera mindre kraft på högre höjder än den gjorde närmare havsnivån. Detta är ett stort problem, men turboladdare är en bra lösning.
Turboladdare som läggs till flygplansmotorer tillåter att mer luft trycks in i motorn än vad som normalt skulle vara möjligt på höga höjder, vilket löser problemet med effektbortfall när man flyger. Precis som flygplansmotorer med naturligt aspiration (NA) lider även NA-bilar av prestandaförluster på höga höjder jämfört med turboladdade motorer.
Hur fungerar turboladdare?
Turboladdare är luftkompressorer, så som namnet antyder gör en turbo ett jobb: komprimera luft och stoppa in den i motorn. Sättet att utföra denna uppgift är relativt enkelt. En motor producerar avgaser på grund av förbränningen som driver fordonet, och turbo använder detta förbränning för att driva en turbin vilket så småningom leder till komprimering av luft som trycks in i motor.
Det fina med en turbo är att den återvinner avgaser för att driva kompressormekanismen. Turbos är uppdelade i två halvor: det varma området, i kontakt med avgaserna, och det kalla området.
Vad detta betyder är att en av halvorna (den heta) är ansluten till avgasgrenröret. När varm luft förskjuts från motorn, snurrar den en turbin som finns i den varma halvan av turboladdaren, som i sin tur snurrar kompressorfläkten i den kalla delen av turbon.
Dessa två snurrande element är sammankopplade genom en axel, som gör att turbinen på heta sidan kan snurra på kompressorn på den kalla sidan när avgaserna kommer rusande in. När denna process inträffar börjar turboladdarens heta sida att lysa glödhet, vilket är anledningen till att turboladdare ofta ses med en sida helt rostig och den andra orörd.
Detta beror på de extrema temperaturer som det varma området på turbon upplever från avgaserna. Avgaserna gör att kompressorn på kalla sidan snurrar och suger in luft, komprimerar den och trycker tillbaka den i motorn. Detta ger mer kraft i teorin.
Men att komprimera luften genererar också värme, vilket förnekar fördelarna med kompressorn. Lösningen är att lägga till en intercooler mellan turboladdaren och insugningsröret. Detta gör att luften som kommer in i förbränningskammaren kan svalna, vilket ökar prestandan. Det är därför man ser några turboladdade bilar med huvskopor, som använder den passerande luften för att kyla den komprimerade luften.
Turboladdare kan visa en viss fördröjning när turbon rullar upp. Det beror på att den behöver avgaser för att få fart på den innan den faktiskt kan ge en boost till motorn. Vissa eftermarknadsbildelsföretag tillverkar också antilagsystem för att lösa fördröjningsproblemet. Men de är dyra och används vanligtvis bara av professionella racingteam.
Wastegates är också viktiga komponenter som gör att lufttrycket kan frigöras innan det snurrar turbinen, vilket förhindrar katastrofala motorhaverier. Om wastegates inte fanns i turboladdarsystem, kan motorn potentiellt översnurra turbinen och trycka in för mycket tryck i motorrummet. Detta är ett helt oönskat scenario som kan resultera i katastrofala motorfel.
Tillverkare har antagit turboladdning över hela linjen i sina fordonsserier, främst för effektivitet. Ändå tänker entusiaster fortfarande på turbo som sin favoritkälla för extra kraft i ditt fordon.
Turbo möjliggör effektivare bilar
Tack vare turboladdare presterar moderna fyrcylindriga motorer ungefär lika bra som gamla V8:or när det gäller kraft samtidigt som de levererar bättre körsträcka. Många tillverkare har vänt sig till att turboladda sina fordon på senare tid - även Ford har lagt till neddimensionerade turboladdade motorer till sina F-150 pickuper för att göra dem mer effektiva.
Domen är fortfarande ute om dessa motorer är bättre eller mer hållbara än motorer med större volym. Men en sak är säker: med anstormningen av hybridbilar och elbilar, kanske inte ens turbos kan rädda förbränningsmotorn.
