Daudziem autovadītājiem tas ir pazīstams brīdis: straujāk nospiežat akseleratora pedāli, bet automobilis uz īsu mirkli it kā apstājas pārdomās un tikai pēc tam sāk jūtami paātrināties. Tas īpaši kaitina situācijās, kad turbomotoram teorētiski vajadzētu reaģēt asi un uzreiz. Tieši šo pauzi sauc par turbīnas aizturi jeb turbo lag. Kāpēc tā rodas un kāpēc praksē to nav iespējams pilnībā izskaust?
Kas ir turbīnas aizture un kāpēc tā veidojas
Turbokompresors strādā, izmantojot dzinēja izplūdes gāzu enerģiju. Izplūdes gāzes, plūstot caur izplūdes sistēmu, vispirms iegriež turbīnas ratu: gāzu plūsma spiež uz lāpstiņām un paātrina turbīnas rotāciju. Turbīna ar vārpstu ir mehāniski savienota ar kompresoru ieplūdes pusē, un, tam griežoties, gaiss tiek saspiests un ar paaugstinātu spiedienu padots cilindros.
Dzinēja jauda tiešā veidā ir atkarīga no tā, cik daudz gaisa un degvielas iespējams sadedzināt cilindrā. Jo vairāk gaisa nonāk cilindros, jo precīzāk un drošāk var iesmidzināt lielāku degvielas daudzumu, sadegšanas process kļūst intensīvāks, un rezultāts ir lielāks griezes moments un vilkme. Tāpēc turbīna ļauj no mazāka darba tilpuma iegūt vairāk jaudas, bet mierīgā braukšanā palīdz saglabāt labāku degvielas ekonomiju, un tieši tādēļ turbomotori mūsdienās ir tik izplatīti.
Galvenā problēma parādās pašā procesa sākumā: turbīnai ir nepieciešama pietiekama izplūdes gāzu enerģija, lai tā iegrieztos līdz darba apgriezieniem. Kad auto ripo bez būtiskas slodzes vai darbojas tukšgaitā, izplūdes gāzu plūsma un spiediens ir salīdzinoši zems, tāpēc turbīna griežas lēnāk. Strauji nospiežot akseleratoru, dzinējam vajadzīgs īss brīdis, lai palielinātu izplūdes gāzu plūsmu un spiedienu, turbīna atkal sasniegtu nepieciešamos apgriezienus un ieplūdē izveidotos paaugstināts spiediens. Šo pārejas posmu autovadītājs sajūt kā turbo lag.
Kā samazināt turbo lag (bet ne novērst)
No vadītāja skatpunkta brīnumlīdzekļa nav, jo aizture izriet no turbīnas darbības principa. Tomēr tehniskajā pusē pastāv risinājumi, kas spēj uzlabot reakciju, tikai jāņem vērā, ka parasti tie balstās uz kompromisiem.
Modifikācijas, kas var palīdzēt
Lai mazinātu aizturi, visbiežāk izvēlas risinājumus, kuru mērķis ir panākt, lai turbīna ātrāk nonāktu darba režīmā. Tās var būt citas konstrukcijas turbokompresori vai atsevišķi turbīnas mezgli, kas izstrādāti tā, lai ātrāk sasniegtu uzpūti arī pie mazāka izplūdes enerģijas daudzuma.
- Sarežģītākas konstrukcijas vai citādas specifikācijas turbīnas, kas pie zemākas slodzes iegriežas ātrāk.
- Mazāka izplūdes puses korpusa, tā dēvētās karstās daļas, izvēle, kas var uzlabot reakciju, taču pilnībā aiztures problēmu neatrisina.
Agresīvas anti-lag sistēmas un kāpēc tās parasti nav piemērotas
Pastāv arī īpaši radikāli anti-lag risinājumi, kas uztur turbīnas rotāciju, izraisot degšanu izplūdes traktā. Šādas sistēmas ir efektīvas, taču ikdienas ekspluatācijā tās rada būtiskus riskus: izplūdes sistēma tiek pakļauta ekstremālām temperatūrām, palielinās aizdegšanās iespējamība, un turklāt šādi risinājumi parasti neatbilst ceļu satiksmes prasībām.
Slāpekļa oksīds (N2O) kā ātrs turbīnas iegriešanas veids
Slāpekļa oksīds spēj ļoti strauji paaugstināt spiedienu sistēmā un tādējādi gandrīz momentā palīdzēt turbīnai iegriezties. Tomēr tas nav vienkāršs risinājums pievienoju un braucu: nepareizi saskaņota dzinēja vadība var beigties ar nopietniem bojājumiem, un arī šādā gadījumā noteikta aizture joprojām saglabājas.
Kā ražotāji risina turbo lag mūsdienu automobiļos
Pēdējos gados autoražotāji ir atraduši veidus, kā mazināt aiztures sajūtu ne tikai ar turbīnas maiņu, bet arī ar spēka piedziņas uzbūvi, kas ļauj problēmu daļēji apiet.
Hibrīdpiedziņa: elektriskais griezes moments, kamēr turbīna sasniedz režīmu
Hibrīdautomobiļos riteņus var darbināt divi avoti: iekšdedzes dzinējs un elektriskā piedziņa, kas enerģiju saņem no akumulatora. Elektromotors vilkmi nodrošina gandrīz uzreiz, tāpēc auto var izmantot elektrisko griezes momentu brīdī, kad iekšdedzes dzinējs un turbīna vēl tikai uzkrāj slodzi un ieiet efektīvā darbā. Jāņem vērā, ka turbīnas aizture fiziski nepazūd, vienkārši vadītājs to jūt mazāk, jo pauzi kompensē elektriskā piedziņa.
Elektriski iegriezta turbīna
Dažos modeļos ražotāji ir spēruši soli tālāk un turbīnas mezglā integrējuši nelielu elektromotoru, kura uzdevums ir sākt turbīnu griezt vēl pirms izveidojas pietiekama izplūdes gāzu plūsma. Šāda shēma ļauj jūtami uzlabot reakciju, tomēr arī tā nav absolūts risinājums: pat ar elektrisku iegriešanas palīdzību aizture kļūst mazāka, bet pilnībā nepazūd.
Kāpēc turbo lag pilnībā nepazudīs
Tā kā turbīna ir atkarīga no izplūdes gāzu enerģijas, starp akseleratora nospiešanu un reālu spiediena pieaugumu ieplūdē vienmēr pastāvēs kāds laika sprīdis. Tehnoloģijas šo intervālu var samazināt: hibrīdsistēma spēj noslēpt pauzi, bet elektriski iegriezta turbīna var saīsināt tās ilgumu. Tomēr, kamēr dzinējā tiek izmantots turbokompresors, kāda veida turbo lag saglabāsies.