Situacija pažįstama daugeliui: stipriau nuspaudžiate akceleratorių, o automobilis trumpą akimirką tarsi „pagalvoja“ ir tik tada pradeda veržtis į priekį. Tai ypač erzina, kai variklis su turbina teoriškai turėtų reaguoti greitai. Būtent ši pauzė ir vadinama turbinos vėlavimu (turbo lag). Kodėl ji atsiranda ir kodėl jos praktiškai neįmanoma visiškai panaikinti?
Kas yra turbinos vėlavimas ir kodėl jis atsiranda
Turbokompresorius veikia naudodamas variklio išmetamąsias dujas. Išmetimas, keliaudamas išmetimo sistema, pirmiausia prasisuka per turbinos ratą: dujų srautas spaudžia mentes ir priverčia turbiną suktis. Turbina velenu sujungta su kompresoriumi įsiurbimo pusėje – jam sukantis suspaudžiamas oras ir slėgiu paduodamas į cilindrus.
Variklio galia tiesiogiai priklauso nuo to, kiek oro ir degalų galima sudeginti cilindre. Kai į cilindrus patenka daugiau oro, galima tiksliau ir saugiai įpurkšti daugiau degalų, degimas tampa „didesnis“, o rezultatas – didesnė variklio trauka. Dėl šios priežasties turbina leidžia iš mažesnės darbinės tūrio išspausti daugiau galios, o važiuojant ramiau – išlaikyti geresnį ekonomiškumą, todėl turbininiai varikliai šiandien tokie paplitę.
Problemos šerdis slypi proceso pradžioje: turbina turi gauti pakankamai išmetamųjų dujų energijos, kad įsisuktų. Kai automobilis rieda be apkrovos arba dirba laisvąja eiga, išmetamųjų dujų srautas ir slėgis yra palyginti maži, todėl turbina sulėtėja. Nuspaudus akceleratorių staigiai, varikliui reikia trupučio laiko sukurti didesnį išmetimo srautą ir slėgį, kad turbina vėl pasiektų reikiamas apsukas ir įsiurbime atsirastų padidintas slėgis. Ši perėjimo fazė ir jaučiama kaip turbo lag.
Kaip sumažinti turbo lag (bet ne panaikinti)
Vairuotojo vietoje stebuklingo sprendimo nėra – vėlavimas kyla iš pačio turbinos veikimo principo. Vis dėlto, techninėje pusėje egzistuoja būdai, kurie leidžia reakciją pagerinti, tik svarbu suprasti, kad tai dažniausiai kompromisai.
Modifikacijos, kurios gali padėti
Norint sumažinti vėlavimą, dažniausiai pasirenkami sprendimai, skirti turbinai greičiau pasiekti darbinį režimą. Tai gali būti kitos konstrukcijos turbokompresoriai ar keičiami turbinos mazgai, suprojektuoti taip, kad greičiau „užsipūstų“ esant mažesniam išmetimo energijos kiekiui.
- Sudėtingesnės konstrukcijos ar kitokios specifikacijos turbinos, kurios greičiau įsisuka esant mažesnei apkrovai.
- Mažesnės išmetimo pusės korpuso (vadinamo „karštosios dalies“) parinkimas, kuris gali pagerinti reakciją, nors visiškai vėlavimo neišsprendžia.
Agresyvios anti-lag sistemos ir kodėl jos dažniausiai netinka
Egzistuoja ir itin radikalūs anti-lag sprendimai, kurie palaiko turbinos sukimąsi sukeldami uždegimą išmetimo trakte. Tokios sistemos veikia efektyviai, tačiau realiame naudojime jos kelia nemažai rizikų: išmetimo sistema patiria ekstremalias temperatūras, atsiranda gaisro pavojus, be to, tokie sprendimai dažniausiai neatitinka kelių eismo reikalavimų.
Azoto suboksidas (N2O) kaip greitas „spool“ būdas
Azoto suboksidas gali labai greitai padidinti sistemos slėgį ir taip praktiškai akimirksniu padėti turbinai įsisukti. Tačiau tai nėra paprastas „įdėjau ir važiuoju“ sprendimas: netinkamai suderintas variklio valdymas gali baigtis rimtais gedimais, o net ir šiuo atveju tam tikras vėlavimas vis tiek išlieka.
Kaip gamintojai sprendžia turbo lag šiuolaikiniuose automobiliuose
Gamintojai pastaraisiais metais rado būdų, kaip sumažinti vėlavimo pojūtį ne vien keisdami turbiną, o „apeidami“ problemą pačia jėgos pavaros architektūra.
Hibridinė pavara: momentas iš elektros, kol turbina „atsibunda“
Hibridiniuose automobiliuose ratai gali būti varomi dviem šaltiniais: vidaus degimo varikliu ir elektrine pavara, kuri energiją gauna iš baterijos. Elektromotoras trauką sukuria beveik iš karto, todėl automobilis gali pasinaudoti elektriniu momentu tuo metu, kai vidaus degimo variklis ir turbina dar tik pasiekia reikiamą apkrovą. Svarbu suprasti, kad turbina fiziškai vis tiek vėluoja – tiesiog vairuotojas tą pauzę jaučia mažiau, nes ją „užpildo“ elektros pavara.
Elektriškai įsukama turbina
Kai kuriuose modeliuose gamintojai nuėjo dar toliau ir turbinos dalyje integravo mažą elektrinį variklį, kurio užduotis – pradėti sukti turbiną dar prieš susidarant pakankamam išmetamųjų dujų srautui. Tokia schema leidžia pastebimai pagerinti reakciją, tačiau ir ji nėra absoliutus sprendimas: net ir su elektriniu pagalbiniu įsukimu vėlavimas mažėja, bet visiškai nedingsta.
Kodėl turbo lag visiškai neišnyks
Turbina priklauso nuo išmetamųjų dujų energijos, todėl tarp akceleratoriaus paspaudimo ir realaus slėgio įsiurbime visada egzistuoja tam tikras laiko tarpas. Technologijos gali jį sumažinti: hibridinė sistema gali užmaskuoti pauzę, o elektriškai įsukama turbina – sutrumpinti jos trukmę. Vis dėlto, kol variklyje naudojamas turbokompresorius, vienoks ar kitoks turbo lag išliks.
