מהו מגדש טורבו?
כשמדובר בשילוב ביצועים עם צריכת דלק מופחתת, המהנדסים כמעט נאלצים לבחור במנוע טורבו.
מחוץ לאוויר הדליל של עולם מכוניות העל, שבו למבורגיני עדיין מתעקשת שמנועים בשאיבה טבעית נשארים הדרך הנקייה והאיטלקית ביותר לייצר כוח ורעש, ימי המכוניות ללא מגדשי טורבו מסתיימים.
אי אפשר, למשל, להשיג פולקסווגן גולף בשאיפה טבעית. אחרי דיזלגייט, כמובן, לא סביר שזה ישפיע, כי אף אחד כבר לא רוצה לשחק גולף.
עם זאת, נותרה העובדה שמכוניות עירוניות, מכוניות משפחתיות, גראנד טוררים ואפילו כמה מכוניות-על עוזבות את הספינה לטובת עתיד צלילה. מהפורד פיאסטה ועד לפרארי 488, העתיד שייך לאינדוקציה כפויה, בין היתר בגלל חוקי הפליטה, אבל גם בגלל שהטכנולוגיה התפתחה בצעדי ענק.
זה מקרה של חסכון בדלק של מנוע קטן לנהיגה חלקה וכוח מנוע גדול כשרוצים בכך.
כשמדובר בשילוב ביצועים גבוהים יותר עם צריכת דלק נמוכה יותר, המהנדסים כמעט נאלצים לתכנן את המנועים העדכניים ביותר שלהם עם טכנולוגיית מגדש טורבו.
איך טורבו יכול לעשות יותר בפחות?
הכל תלוי איך המנועים עובדים, אז בואו נדבר קצת על הטכניקה. עבור מנועי בנזין, יחס האוויר-דלק של 14.7:1 מבטיח בעירה מלאה של כל מה שנמצא בצילינדר. יותר מיץ מזה הוא בזבוז דלק.
במנוע עם שאיפה טבעית, הוואקום החלקי שנוצר על ידי הבוכנה היורדת שואב אוויר לתוך הצילינדר, תוך שימוש בלחץ השלילי שבתוכו כדי לשאוב אוויר פנימה דרך שסתומי היניקה. זו דרך קלה לעשות דברים, אבל היא מאוד מוגבלת מבחינת אספקת אוויר, כמו אדם עם דום נשימה בשינה.
במנוע הטורבו, ספר החוקים נכתב מחדש. במקום להסתמך על אפקט הוואקום של בוכנה, מנוע מוגדש טורבו משתמש במשאבת אוויר כדי לדחוף אוויר לתוך צילינדר, בדיוק כמו שמסכת דום נשימה בשינה דוחפת אוויר במעלה האף.
למרות שמגדשי טורבו יכולים לדחוס אוויר עד 5 בר (72.5 psi) מעל הלחץ האטמוספרי הסטנדרטי, במכוניות כביש הם פועלים בדרך כלל בלחץ רגוע יותר של 0.5 עד 1 בר (7 עד 14 psi).
התוצאה המעשית היא שבלחץ דחיפה של 1 בר, המנוע מקבל פי שניים כמות אוויר כאילו הוא נשאב באופן טבעי.
המשמעות היא שיחידת בקרת המנוע יכולה להזריק פי שניים יותר דלק תוך שמירה על יחס אוויר-דלק אידיאלי, וליצור פיצוץ גדול בהרבה.
אבל זה רק חצי מהטריקים של מגדש הטורבו. נשווה בין מנוע 4.0 ליטר בשאיבה טבעית לבין מנוע 2.0 ליטר מוגדש טורבו עם לחץ דחיפה של 1 בר, בהנחה שהם זהים מבחינת הטכנולוגיה.
מנוע ה-4.0 ליטר צורך יותר דלק גם בסרק ותחת עומס מנוע קל, בעוד שמנוע ה-2.0 ליטר צורך הרבה פחות. ההבדל הוא שבמצערת פתוחה לרווחה, מנוע מוגדש טורבו ישתמש בכמות האוויר והדלק המקסימלית האפשרית - פי שניים ממנוע בשאיבה טבעית באותו נפח, או זהה לחלוטין למנוע 4.0 ליטר נשאבת טבעית.
המשמעות היא שהמנוע בעל מגדש הטורבו יכול לפעול בכל מקום מ-2.0 ליטר זעום ועד ארבעה ליטר עוצמתי הודות לאינדוקציה מאולצת.
אז זה מקרה של חסכון בדלק של מנוע קטן לנהיגה עדינה וכוח מנוע גדול כשרוצים בכך.
כמה זה חכם?
כיאה לכדור כסף הנדסי, מגדש הטורבו עצמו גאוני. כאשר המנוע פועל, גזי הפליטה עוברים דרך הטורבינה, וגורמים לה להסתובב במהירויות מדהימות - בדרך כלל בין 75,000 ל-150,000 פעמים בדקה.
הטורבינה מוברגת למדחס האוויר, מה שאומר שככל שהטורבינה מסתובבת מהר יותר, כך המדחס מסתובב מהר יותר, שואב אוויר צח ודוחף אותו לתוך המנוע.
הטורבו עובד בקנה מידה מחליק, תלוי במידת הלחיצה על דוושת הגז. במצב סרק, אין מספיק גז פליטה כדי להעלות את הטורבינה למהירות משמעותית כלשהי, אבל תוך כדי האצה, הטורבינה מסתחררת ומספקת דחיפה.
אם אתה דוחף ברגל ימין, נוצרים יותר גזי פליטה, שדוחסים את כמות האוויר הצח המקסימלית לתוך הצילינדרים.
אז מה הקאץ'?
יש כמובן כמה סיבות לכך שלא כולנו נוהגים במכוניות מוגדשות טורבו במשך שנים, החל מהמורכבות.
כפי שאתה יכול לדמיין, לבנות משהו שיכול להסתובב ב-150,000 סל"ד יום אחרי יום במשך שנים בלי להתפוצץ זה לא קל, וזה דורש חלקים יקרים.
הטורבינות דורשות גם אספקת שמן ומים ייעודית, מה שמפעיל יותר לחץ על מערכות הסיכה והקירור של המנוע.
כשהאוויר במגדש הטורבו מתחמם, היצרנים נאלצו להתקין גם מצננים ביניים כדי להוריד את טמפרטורת האוויר הנכנס לצילינדר. אוויר חם פחות צפוף מאוויר קר, מה ששולל את היתרונות של מגדש טורבו ויכול גם לגרום לנזק ולפיצוץ מוקדם של תערובת הדלק/אוויר.
החיסרון הידוע לשמצה ביותר של טעינת טורבו ידוע, כמובן, כ-lag. כאמור, צריך להאיץ וליצור אגזוז כדי לגרום לטורבו להתחיל לייצר לחץ דחיפה משמעותי, מה שאומר שמכוניות טורבו מוקדמות היו כמו מתג מושהה - כלום, כלום, כלום, הכל.
התקדמויות שונות בטכנולוגיית הטורבו אילפו את המאפיינים הנוסעים האיטיים ביותר של סאאב ופורשה מוקדמים עם מגדשי טורבו, כולל שבבים מתכווננים בטורבינה הנעים על בסיס לחץ פליטה, ורכיבים קלים, בעלי חיכוך נמוך להפחתת האינרציה.
את הצעד המרגש ביותר קדימה בהטענת טורבו אפשר למצוא רק - לפחות לעת עתה - במרוצי F1, שבהם מנוע חשמלי קטן שומר על הטורבו מסתובב, ומצמצם את הזמן שלוקח לסובב אותו.
באופן דומה, באליפות העולם בראלי, מערכת המכונה אנטי-פיגור זורקת את תערובת האוויר/דלק ישירות לתוך הפליטה לפני מגדש הטורבו. חום סעפת הפליטה גורם לו להתפוצץ גם ללא מצת, יוצר גזי פליטה ושומר על רתיחה של מגדש הטורבו.
אבל מה לגבי טורבודיזל?
כשזה מגיע להגדשת טורבו, דיזלים הם זן מיוחד. זה באמת מקרה יד ביד, כי ללא אינדוקציה מאולצת, מנועי דיזל לעולם לא יהיו נפוצים כמוהם.
דיזלים עם שאיפה טבעית יכולים לספק מומנט נמוך והוגן, אבל שם מסתיימים הכישרונות שלהם. עם זאת, עם אינדוקציה מאולצת, דיזלים יכולים לנצל את המומנט שלהם וליהנות מאותן יתרונות כמו עמיתיהם בנזין.
מנועי הדיזל בנויים על ידי Tonka Tough כדי להתמודד עם העומסים והטמפרטורות העצומים הכלולים בתוכם, כלומר הם יכולים להתמודד בקלות עם הלחץ הנוסף של טורבו.
כל מנועי הדיזל - נשאבים טבעיים ומוגדשים - פועלים על ידי שריפת דלק באוויר עודף במה שנקרא מערכת בעירה רזה.
הפעם היחידה שבה מנועי דיזל עם שאיבה טבעית מתקרבים לתערובת האוויר/דלק ה"אידיאלית" היא במצערת מלאה כאשר מזרקי הדלק פתוחים לרווחה.
מכיוון שסולר הוא פחות נדיף מבנזין, כאשר הוא נשרף ללא הרבה אוויר, נוצרת כמות עצומה של פיח, המכונה גם חלקיקי דיזל. על ידי מילוי הצילינדר באוויר, טורבו דיזל יכול למנוע בעיה זו.
לכן, בעוד שהגדשת טורבו היא שיפור מדהים עבור מנועי בנזין, ההיפוך האמיתי שלו חוסך את מנוע הדיזל מלהפוך לשריד מעושן. למרות ש"דיזלגייט" בכל מקרה יכול לגרום לזה לקרות.
איך אתה מרגיש לגבי העובדה שמגדשי טורבו מוצאים את דרכם כמעט לכל כלי הרכב הארבע-גלגליים? ספר לנו בתגובות למטה.
