Co to jest opóźnienie turbodoładowania?

Turbo lag to wyjątkowe zjawisko spotykane w silnikach spalinowych z turbodoładowaniem, w którym operator odczuwa krótkie opóźnienie w pełnej reakcji silnika po naciśnięciu pedału przyspieszenia. Dzieje się tak, ponieważ turbosprężarka opiera się na ciśnieniu gazów spalinowych i potrzebuje krótkiego czasu, aby wytworzyć potrzebne ciśnienie – znane jako nawijanie. Turbo lag jest uważany za negatywną cechę samochodów, którą inżynierowie starają się złagodzić na wiele różnych sposobów.

Aby zrozumieć turbodziurę, pomocna jest praktyczna wiedza na temat działania turbosprężarek i powodów ich stosowania. Ideą dodania systemu turbodoładowania do silnika jest zwiększenie mocy generowanej przez sam silnik poprzez proste spalanie. Ta podstawowa koncepcja nazywana jest doładowaniem, a turbodoładowanie jest tylko jednym z wariantów.

Turbo działa, wykorzystując powietrze wylotowe do obracania turbiny, która jest przymocowana do tego samego wału co sprężarka. Sprężone powietrze, powstające w trakcie obracania się turbiny, sprężarka jest z kolei podawane do silnika. Pozwala to na generowanie większej mocy poprzez poprawę wydajności objętościowej silnika, cechę opartą częściowo na podstawowym założeniu, że im więcej tlenu w danej objętości powietrza, tym więcej energii potencjalnej ma ta objętość.

W porównaniu z alternatywami, takimi jak kompresory z napędem pasowym lub po prostu zwiększenie pojemności silnika, turbodoładowanie jest atrakcyjną opcją. Dzieje się tak, ponieważ stosunek mocy wytwarzanej przez turbosprężarkę do masy jej części — cecha znana jako stosunek mocy do masy — jest korzystna w porównaniu z innymi opcjami. Turbosprężarki są zatem stosunkowo powszechne w silnikach benzynowych i prawie standardowe w masowo produkowanych silnikach wysokoprężnych, które są znane jako turbodiesle. Silniki turbo zostały szczególnie przyjęte przez kilku producentów samochodów, w tym Saaba, Mercedesa i Volkswagena.

Podstawowa konstrukcja turbosprężarki składa się z metalowej — zwykle aluminiowej — obudowy środkowej i wirującego zespołu piasty (CHRA), turbiny, sprężarki i wału centralnego. Rozmiar CHRA, turbiny i sprężarki dyktuje, ile dodatkowej mocy mogą wygenerować, a także ogólnie, jak duże opóźnienie zostanie wytworzone. Im większe części, tym dłużej turbosprężarka zwykle pracuje i tym większe będzie opóźnienie turbosprężarki.

Najczęstszym sposobem, w jaki inżynierowie radzą sobie z turbodoładowaniem, jest po prostu użycie najlżejszych możliwych komponentów, ponieważ mniejsza bezwładność oznacza mniejsze opóźnienie. Bardziej złożonym sposobem jest połączenie dużej turbosprężarki z mniejszą lub z doładowaniem. Natychmiastowe lub prawie natychmiastowe buforowanie tych jednostek wtórnych pomaga skompensować opóźnienie, podczas gdy większa z nich wytwarza ciśnienie, minimalizując je lub całkowicie eliminując.