Turbo

Kan også være: musikkalbumet Turbo av Judas Priest

Turbo, kortord for turbolader, er et system for å øke effekten i en forbrenningsmotor. Den består av kompressorhjul og turbin: Turbinen sitter i eksosanlegget og er avgassdrevet. Turbinen driver et kompressorhjul i innsuget som presser luft under trykk inn i motoren, såkalt ladeluft. Når sylinderen mates med mer luft, kan den også tilføres mer drivstoff, og dermed blir effekten høyere enn i en motor uten turbo. Turbo er et akronym dannet av de engelske ordene turbine og booster («turbinforsterker»).^{[trenger referanse]}

Kompressorlading

Man skiller gjerne mellom turbolading og kompressorlading. På norsk er det vanlig å si at turboladede motorer har turbo og kompressorladede motorer har kompressor (engelsk supercharger). En kompressor drives direkte av veivakselen via en kompressorreim/viftereim, i motsetning til turboen, som blir drevet av trykket på eksosen fra motoren.

Bruk

Turboer brukes både på fly, båt, motorsykler og biler, særlig europeiske, moderne biler. Kompressorlading finnes på alle Mercedes-biler med betegnelsen «Kompressor» på bakluka.^{[trenger referanse]} Volkswagen har sin firesylindrede G60-motor med kompressor, i eldre Golf- og Passat-modeller.

Kombinasjonen turbo og diesel er spesielt vanlig, blant annet fordi dieselmotorer har dårlig dreiemoment på høye turtall, mens turboer har tendenser til å gi motorer motsatt karakteristikk; dermed kan man lage motorer med godt dreiemoment over et bredere turtallsområde.

Mange biler har en naturlig aspirert motor (NA), men når bilprodusentene ønsker å få mer effekt av en forbrenningsmotor, har man to alternativer: Turbo eller kompressor. Mest utbredt er turbo, fordi en da utnytter trykk i avgassen som ellers bare vil gå tapt. Ved kompressordrift vil en stjele litt effekt fra veivaksel, og drivstofforbruket vil være litt høyere enn tilsvarende med turbo. En turbolader eller kompressor gir økt effekt uten at det er nødvendig å øke slagvolum eller foreta omfattende modifiseringer av motoren, og med lite ekstra motorvekt. Audi er en bilprodusent som har hatt stor suksess med sine turboladede motorer, nettopp fordi en motor med samme motorvolum kan ha ulik effekt uten å måtte modifisere motoren, men kun justere ladetrykket til turboen. Dette gjør at en motor med 1,8 l motorvolum kan ha fra 150 – 225 hestekrefter originalt fra fabrikk.

Størrelsebenevning

For å beskrive størrelsen og karakteristikken på en turbo brukes ofte AR-mål og trim. AR-mål (fra engelsk: Area/Radius) beskriver den geometriske karakteristikken for alle turbinhus og kompressorhus. AR-målet er definert som arealet ved innløpet (utløpet på kompressorhus) dividert på radiusen fra turboens senterlinje. En kan ut fra dette bedømme størrelsen på et hus, men det sier ingenting uten at en har kunnskap om størrelsen på kompressorhjulet eventuelt turbinhjulet for det aktuelle huset.

Trim er forholdet mellom den minste diameteren på kompressorhjulet/turbinhjulet og den største diamenteren. Regnes ut slik:

 $Trim=\left({\frac {Lillediameter^{2}}{Storediameter^{2}}}\right)*100$

To turbinhjul/kompresorhjul av helt forskjellig geometrisk størrelse kan da ha samme trim. F.eks vil både forholdet mellom 37,6mm og 52,2mm, i likhet med 48,3mm og 67,0mm gi svaret 52-Trim.

Mange turbofabrikanter bytter gjerne ut svaret en får med bokstaver. 52-Trim kan da gjerne kalles P-trim i stedet.

Historie

Den første eksosdrevne turbolader ble utviklet av dr. Alfred J. Buchi fra Sveits. Buchi jobbet som overingeniør ved Sulzer Brothers forskningsavdeling, og i 1915 lanserte han idéen om en turbo-diesel, men dette konseptet ble ikke umiddelbart godt mottatt.

Under andre verdenskrig ble turboer brukt i stor utstrekning på propellfly, for eksempel amerikanske B-17. Porsche var den første bilfabrikanten som brukte turbo på en sportsbil i masseproduksjon. Den første personbilen med turbolader var en A-Body Chevrolet Corvair sammen med Oldsmobile Cutclass Jetfire i 1962 med en 6-sylindret boxer. Saab i Sverige var også blant de første til å lansere en vanlig personbil med turbolader på bilutstillingen i Frankfurt i 1977. En Saab 99 ble vist med 23% høyere effekt og 45% høyere dreiemoment enn motoren normalt hadde. Produksjonsmodellene av Saab 99 Turbo ble solgt fra 1978. Samme år ble Saab 900 lansert, og ble tilbudt med en betydelig mer raffinert turbomotor fra 1980. Innen racing ble for eksempel Formel 1-biler utstyrt med turbo. BMW M12/13 tc fra 1986 var en 4-sylindret motor på 1,5 liter med hele 850 hestekrefter. Etter hvert ble det forbud mot turbo i denne sporten på grunn av for høy ytelse på motorene. (BMW utviklet en motor på 1500cc, kalt M12B15 som produserte rundt 1350 hestekrefter.)

Turbotilbehør

Noen ganger skiller man mellom lavtrykksturbo og høytrykksturbo. Lavtrykksturbo innebærer omtrent bare de to ovennevnte turbinene, mens høytrykk, betydelig høyere enn atmosfæretrykket, krever eller gjør det gunstig med visse tilpasninger, først og fremst ved hjelp av ladeluftkjøler og wastegate.

Ladeluftkjøler

En ladeluftkjøler (engelsk intercooler) kan være en luft/luft-radiator eller luft/vann (vannavkjølt) som har til oppgave å senke temperaturen på motorens inntaksluft, for igjen å oppnå høyere motoreffekt. Kjøleren plasseres etter kompressorturbinen og før gasspjeldet. Når man forandrer volumet til en gass, er temperaturen proporsjonal med trykket. Når man ved hjelp av en turbolader øker trykket på inntaksluften, øker lufttemperaturen betraktelig. Ved å kjøle ned luften, tar den mindre plass, slik at man får mer luft per romenhet inn i motoren. Det er også vanlig å montere en til to elektriske vifter på ladeluftkjøleren.

Wastegate

En wastegate er en trinnløs ventil som slipper eksos forbi turboladeren. Denne ventilen blir åpnet og lukket avhengig av turbotrykket i innsugsmanifolden, og blir vanligvis styrt av en trykkfjær eller motorens styringsenhet. Dersom man fjerner wastegate-ventilen blir ikke overtrykket turboen lenger begrenset. Dette vil føre til veldig høy motoreffekt, men vil mest sannsynlig skade både motoren og turboladeren etter veldig kort tid.

Dumpventil

Også kjent som "Pop-off" (selv om dette egentlig er noe helt annet. En sikkerhetsventil som åpner seg når trykket stiger til det den er satt til som man som regel bare finner på løpsbiler) eller "Blow-off" (BOV). Denne ventilen slipper ut ladeluft når gasspjeldet lukkes etter at turboen har ladet, og gir ofte en karakteristisk blåselyd. Hensikten med dette er å unngå "Surging" (ustabilt flow-område for kompressordelen). "Surging" oppstår når luft som kompressordelen pumper ut blir blokkert og lufta må returnere igjennom kompressordelen for å komme ut. Dette fører til trykksvingninger som vil bremse kompressorhjulet og virke på kompressorhjulet med store aksialkrefter frem og tilbake, som kan føre til tidlig havari av turboladeren. Man vil også oppnå raskere respons ved neste gasspådrag da turboen bremses mindre når dumpventilen åpner, og vil i stor grad opprettholde sin hastighet. Dumpventilen åpnes av vakuumet som oppstår bak gasspjeldet når det lukkes. Det er ikke mulig å montere dumpventil på denne måten på turbodieselmotorer da de ikke har noe gasspjeld som det kan oppstå vakuum bak. Derimot kan man for eksempel benytte en elektrisk dumpventil som ikke styres av vakuum, men av en bryter på gasspedalen som registrerer at denne beveger seg utover. Det kan også være mulig å koble opp dumpventilen på det elektroniske motorstyresystemet på biler som har slike. En mer avansert form for dumpventil kalles synkronisk BOV. Denne står åpen når turboen ikke lader, og tilfører luft direkte til innsuget. Dette gir noe bedre gassrespons og motoren vil puste bedre når det ikke er noe særlig ladetrykk fordi luften ikke må gå den lange veien via turbosystemet med den motstand det medfører, men tas direkte fra luftfilteret.

Turbotimer

En turbotimer brukes til å kjøle ned turboen etter kjøring, slik at den ikke kokser olja i senterdelen av turboen, eller materialet sprekker/bøyer seg grunnet for rask nedkjøling. Etter kjøring kan turboen være så varm at den er rødglødende, og når man stopper bilen, ligger olja inni turboen og «koker». Dette kan føre til avleiringer og at olja må skiftes hurtigere. Turbotimeren lar bilen gå noen minutter på tomgang etter kjøring, selv om man har slått av tenningen. Saab løste i sin tid dette problemet med en sylinder som inneholdt et fjærbelastet stempel som ble presset ned i sylinderen av oljetrykket. Når trykket opphørte fortsatte sylinderen å levere oljetrykk til turboen en liten stund.

Eksterne lenker

How Turbochargers Work (engelsk)