Poiché la legislazione governativa e le preoccupazioni ambientali guidano il passaggio dai motori aspirati di grande cilindrata assetati di carburante a quelli più piccoli e più parsimoniosi, le case automobilistiche utilizzano sempre più turbocompressori e compressori per ottenere più potenza da meno carburante.
Entrambi i dispositivi fungono da "sostituzione per la cilindrata" aiutando a stipare la stessa quantità d'aria che un motore più grande inalerà naturalmente in un motore più piccolo in modo che possano produrre la stessa potenza quando il piede del guidatore colpisce il pavimento.
L'ossigeno, si scopre, è molto più difficile da inserire in un motore rispetto al carburante. (Questo è anche lo scopo dei sistemi di protossido di azoto nel mercato dei ricambi veloci.) Diamo uno sguardo nuovo ai vantaggi relativi della sovralimentazione rispetto alla sovralimentazione.
Un compressore è azionato dall'albero motore del motore da una cinghia, un albero o una catena, mentre i turbocompressori ottengono la loro potenza da una turbina che raccoglie energia dai gas di scarico del motore. Turbocompressori. In parole povere, un turbo è una pompa dell'aria che consente di pompare più aria nel motore a una pressione più elevata.
"Supercharger" è il termine generico per un compressore d'aria utilizzato per aumentare la pressione o la densità dell'aria che entra in un motore, fornendo più ossigeno con cui bruciare carburante. I primi compressori erano tutti azionati dalla potenza prelevata dall'albero a gomiti, in genere da ingranaggi, cinghie o catene.
Un turbocompressore è semplicemente un compressore che è alimentato invece da una turbina nel flusso di scarico. Il primo di questi, risalente al 1915, era denominato turbocompressori e veniva impiegato sui motori aeronautici radiali per aumentare la loro potenza nell'aria più rarefatta che si trova ad altitudini più elevate. Quel nome è stato prima abbreviato in turbocompressore e poi in turbo.
Ognuno può essere utilizzato per aumentare la potenza, il risparmio di carburante o entrambi, e ognuno ha pro e contro. I turbocompressori sfruttano parte dell'energia "gratuita" che altrimenti andrebbe completamente persa nello scarico.
L'azionamento della turbina aumenta la contropressione allo scarico, che esercita un certo carico sul motore, ma la perdita netta tende ad essere inferiore rispetto al carico meccanico diretto che comporta l'azionamento di un compressore (i più grandi ventilatori che alimentano un dragster di carburante superiore consumano 900 cavalli all'albero motore in un motore da 7.500 cavalli totali).
Ma i compressori possono fornire la loro spinta quasi istantaneamente, mentre i turbocompressori in genere soffrono di un certo ritardo di risposta mentre la pressione di scarico richiesta per far girare la turbina si accumula.
Chiaramente, un dragster con il massimo del carburante che cerca di eseguire il trimestre in quattro secondi non ha tempo da perdere in attesa che la pressione di scarico aumenti, quindi tutti usano i compressori, mentre i veicoli incaricati di aumentare il risparmio di carburante medio aziendale (CAFE) di un'azienda non possono permettersi di sperperare cavalli preziosi con i ventilatori, quindi usano principalmente turbo.
Ma con l'aumento dell'ibridazione leggera e dei sistemi elettrici a 48 volt, puoi aspettarti di vedere un maggiore utilizzo di compressori azionati dall'elettricità liberamente recuperata immagazzinata durante la decelerazione e la frenata.
Il nuovo sei cilindri M256 di Mercedes-Benz ora in arrivo su veicoli come il CLS 450 e il GLE 450 utilizza proprio questo sistema, così come il motore top di gamma di dimensioni e configurazione simili nel nuovo Land Rover Defender.
Sopra abbiamo notato che la quantità di ossigeno che un motore può "respirare" è il fattore limitante per quanta potenza può produrre perché la tecnologia degli iniettori di carburante è più che in grado di fornire tutto il carburante che può essere bruciato con la quantità di ossigeno nella bombola.
I motori aspirati che funzionano al livello del mare ottengono aria a 14,7 psi, quindi se un turbo o un compressore aggiunge 7 psi di spinta a un motore, i cilindri stessi ricevono circa il 50 percento in più di aria e dovrebbero teoricamente essere in grado di produrre circa il 50 percento in più potenza.
Di solito non funziona in questo modo. La compressione dell'aria di aspirazione aggiunge calore, che insieme alla pressione aggiunta aumenta la probabilità di pre-detonazione o "ping" dannosi per il motore, quindi spesso è necessario ritardare un po' la sincronizzazione.
Questo può limitare la quantità di tempo che il carburante ha per bruciare completamente e quindi erode parte dei guadagni di potenza. La maggior parte dei motori moderni con turbo e/o compressore include anche intercooler per aiutare a rimuovere parte del calore aggiunto dal turbo o dal compressore. Alla fine, l'aspettativa tipica è che l'aggiunta del 50 percento in più di aria produca dal 30 al 40 percento in più di potenza.
Quando sono in funzione, i turbo e i compressori aiutano principalmente a bruciare più gas, ma quando sono imbullonati a un motore che altrimenti sarebbe troppo piccolo per soddisfare adeguatamente le esigenze del veicolo in termini di accelerazione o durante il traino, ecc., aiutano risparmiare carburante durante la navigazione a bassa potenza che comprende la maggior parte della nostra guida.
Uno dei modi in cui ciò accade è riducendo le perdite di pompaggio che si verificano quando un motore di grande cilindrata funziona a una velocità del cinque percento o meno, deve lavorare sodo per aspirare l'aria oltre una valvola a farfalla per lo più chiusa. La stessa quantità di potenza potrebbe richiedere un'apertura dell'acceleratore del 20 percento sul motore più piccolo, il che si traduce in un minore lavoro di pompaggio.
Questo è il motivo per cui molte auto più recenti non creano abbastanza vuoto per azionare i freni di potenza, le porte dell'aria miscelata dei sistemi di climatizzazione, ecc., e sono dotate di pompe per vuoto ausiliarie o utilizzano comandi elettrici per questi articoli.
I turbo tendono a superare i compressori a manovella nel test critico di risparmio di carburante FTP75 che determina i numeri mpg dell'adesivo della finestra e la valutazione CAFE di una società, quindi i turbo si trovano su veicoli più tradizionali che vanno dal turbo Ford EcoSport da 1,0 litri da $ 21.240 a qualsiasi delle quattro offerte di motori turbo nel pickup Ford F-150.
Nel frattempo, come indica questo elenco di tutti i veicoli sovralimentati disponibili negli Stati Uniti, i compressori sono per lo più montati su veicoli ad alte prestazioni. Naturalmente, tutte le Volvo equipaggiate con motori da 2,0 litri a doppia carica come i modelli XC60 e XC90 T6 e T8 sono dotati sia di un turbocompressore che di un compressore.
Questo design sfrutta i punti di forza di ogni sovralimentazione del compressore a bassi regimi di alimentazione fino a quando il turbo più grande non si avvia, a quel punto il compressore viene disinnescato dall'albero motore in modo da non rubare potenza.
Twin-turbo significa solo che ci sono due turbocompressori. Questi possono funzionare indipendentemente (come spesso accade nei motori con configurazione a V, dove ci sono turbo separati che funzionano su ciascun lato del motore), o in serie.
Quando vengono utilizzati in serie, vengono accoppiati un turbo piccolo e uno grande, nel qual caso quello piccolo si avvia rapidamente per ridurre il ritardo del turbo, quindi all'aumentare del flusso di scarico, il turbo più grande inizia a fornire la spinta.
Si noti che alcuni si riferiscono al primo come un Biturbo (Mercedes badges molte delle sue auto AMG Biturbos) e il secondo come un twin-turbo, ma non facciamo questa distinzione. Naturalmente, quad-turbo significa che ce ne sono quattro, come nella Bugatti Chiron.
Il suo grande motore W-16 impiega due coppie di turbocompressori sequenziali. Per anni la maggior parte dei motori a V turbo hanno appeso i turbo ai collettori di scarico sul lato esterno del motore, con l'aria di aspirazione che entrava nella valle della V.
Ultimamente, c'è stata una spinta verso l'inversione e l'alimentazione dell'aria di aspirazione nei lati esterni della V con l'impianto idraulico di scarico e i turbo incastonati all'interno della V. Questo ha il vantaggio di ridurre notevolmente le dimensioni complessive del motore e, con un'adeguata ventilazione del cofano, può portare a temperature inferiori.
Ognuna di queste tecnologie di potenziamento della potenza presenta vantaggi e svantaggi, ma la differenza più evidente rispetto al volante è un leggero ritardo nella risposta al tuo piede destro in un'auto turbo, specialmente quando spingi a fondo l'acceleratore.
Questo perché il turbocompressore richiede un momento per "riprendersi" prima di erogare la sua esplosione di potenza aggiuntiva, ci vuole un secondo affinché il calore e la pressione di scarico aumentino abbastanza da far girare il turbo dopo aver premuto il pedale dell'acceleratore. Si chiama "boost lag" o "turbo lag" per ovvi motivi.
Al contrario, un compressore non ha ritardi; poiché la sua pompa dell'aria è collegata direttamente all'albero motore del motore, gira sempre e reagisce all'istante. L'aumento di potenza che fornisce, e quindi la risposta del motore che senti attraverso il sedile dei pantaloni, aumenta immediatamente in proporzione diretta a quanto premi l'acceleratore.
Mentre lo svantaggio principale del turbo è il boost lag, quello del compressore è l'efficienza. Poiché un compressore utilizza la potenza del motore per girare da solo, ne assorbe sempre di più la potenza man mano che i giri del motore salgono. I motori sovralimentati tendono ad essere meno efficienti in termini di carburante per questo motivo. Per lo sviluppo di mega potenza con una risposta istantanea dell'acceleratore, tuttavia, le regole di sovralimentazione.
Ognuno può essere utilizzato per aumentare la potenza, il risparmio di carburante o entrambi, e ognuno ha pro e contro. Ma i compressori possono fornire la loro spinta quasi istantaneamente, mentre i turbocompressori in genere subiscono un certo ritardo di risposta mentre la pressione di scarico richiesta per far girare la turbina aumenta.
Aumento della potenza:l'aggiunta di un compressore a qualsiasi motore è una soluzione rapida per aumentare la potenza. Nessun ritardo:il più grande vantaggio del compressore rispetto a un turbocompressore è che non ha alcun ritardo. L'erogazione di potenza è immediata perché il compressore è azionato dall'albero motore del motore.
Un turbocompressore funziona con il sistema di scarico e può potenzialmente darti guadagni di 70-150 cavalli. Un compressore è collegato direttamente all'aspirazione del motore e potrebbe fornire 50-100 cavalli in più.
Utilizzando la scienza delle mappe dei compressori e un'idea delle dimensioni e della gamma di giri del motore, puoi aggiungere praticamente qualsiasi turbo a qualsiasi motore. Il trucco è la disponibilità delle mappe e dei rapporti A/R dell'alloggiamento della turbina e le dimensioni delle ruote della turbina.
Bene, più potenza significa più produzione di energia al secondo. Ciò significa che devi mettere più energia quando la usi. Quindi, devi bruciare più carburante. In teoria, ciò significa che un motore con turbocompressore non è più efficiente in termini di consumo di carburante di uno senza.
Sì. Puoi usare entrambi. I concetti di compressore e turbocompressore sono leggermente diversi.
I turbocompressori Twin-Scroll offrono livelli più elevati di efficienza del flusso di gas, turbo-lag ridotto e consentono di mettere a punto i motori per una potenza leggermente superiore rispetto alla varietà a scorrimento singolo. Anche le BMW inline-6 non hanno più bisogno di un paio di turbo, affidandosi invece a un unico sistema twin scroll.
Ecco i modi più efficaci che abbiamo trovato per aumentare la potenza del tuo camion.
Un turbocompressore si basa sullo scarico di un veicolo per avvolgere una turbina per alimentare un compressore. Il compressore quindi aspira e alimenta più aria a un motore. D'altra parte, un compressore dipende dal motore per ruotare. Può essere a ingranaggi oa cinghia, ma alla fine il motore alimenta l'unità.
Pro sovralimentazione:produce significativamente più potenza rispetto al turbocompressore. Una soluzione rapida per aumentare la potenza nei motori di cilindrata maggiore con più cilindri. Nessun ritardo di potenza come si vede con il turbocompressore; l'erogazione di potenza è istantanea.
Un turbo è più efficiente di un compressore poiché il tuo motore non ha bisogno di lavorare di più per alimentare il turbo. Poiché un turbo non è collegato direttamente al motore, può girare molto più velocemente di un compressore.
Un compressore è un compressore d'aria che aumenta la pressione dell'aria fornita a un motore a combustione interna. Ciò contribuisce a una maggiore potenza erogata poiché il motore riceve più ossigeno in ciascuno dei suoi cicli di aspirazione e lo aiuta a bruciare più carburante.
Se non hai un turbo, il tuo motore si avvierà e funzionerà senza, ma assicurati che la linea dell'olio non sia collegata al motore.
A differenza dei compressori, molte auto moderne incorporano i turbocompressori come parte standard. I veicoli turbo sono molto più comuni negli Stati Uniti, principalmente a causa del fatto che sono alimentati da gas di scarico che non venivano utilizzati fino ad ora.
Abbastanza sorprendentemente, sbirciare all'interno del suo vano motore non farà luce sulla questione, e questo perché la Mustang ha un sistema Hellion twin-turbo dormiente. Anche così, puoi ottenere una configurazione twin-turbo entry-level per gli stessi soldi di un compressore e il guadagno di potenza sarà simile, se non superiore.
Ciò causa quello che viene comunemente chiamato turbo lag. I turbocompressori sono più economici dei compressori, più efficienti e meno impattanti sul motore. Uno dei loro inconvenienti, tuttavia, è la mancanza di efficienza e aumento di potenza a bassi regimi.
I turbo hanno un'efficienza sorprendente perché non ci vuole potenza per produrre energia poiché un compressore ha bisogno di usare la potenza per produrre energia. Alcuni vantaggi chiave che i turbocompressori hanno rispetto ai compressori sono un migliore risparmio di carburante e una maggiore durata. Ma dove il turbo non è all'altezza è il turbo lag.
La Dodge Hellcat ha un compressore, che è già pazzesco, ma ha anche un cambio manuale. Con quei turbo e compressori, fa una quantità ridicola di potenza, e quella cifra di 800 CV è con l'auto al livello di potenza più basso, solo per far funzionare l'auto con il normale gas della pompa.
Il vantaggio più ovvio di avere un motore turbo è che ti dà più potenza grazie alla sua presa d'aria, il che significa che avrai una corsa molto più veloce e più potente. Un motore dotato di turbo è molto più piccolo e leggero rispetto a un motore che produce la stessa potenza senza turbocompressore.
Il compressore produce una potenza significativamente maggiore rispetto al turbocompressore. Una soluzione rapida per aumentare la potenza nei motori di cilindrata maggiore con più cilindri. Nessun ritardo di potenza come si vede con il turbocompressore; l'erogazione di potenza è istantanea.
Dal punto di vista dell'efficienza, il turbocompressore ha un vantaggio. Prende lo scarico sprecato e lo trasforma in qualcosa di utile. Nel frattempo, un compressore non lo farà e si comporta più come un motore aspirato. Tuttavia, con un turbocompressore arriva il ritardo.
Sfortunatamente, i consumatori non conoscono gli effetti a lungo termine che i turbocompressori hanno sul loro motore. I compressori sono probabilmente più affidabili dei turbocompressori. Sono facili da installare e mantenere.
