Superçarj Turbo'nun Edə Bilmədiyini Necə Edir?

Süperşarj, motora daxil olan havanı sıxaraq eyni motor həcmindən daha çox güc alınmasını təmin edən məcburi emal sistemidir; turbodan fərqi, egzoz qazı əvəzinə birbaşa krank milindən mexaniki güc almasıdır. Bu əlaqə sayəsində gecikməsiz, ani və xətti güc təqdim edir; bunun əvəzində isə motorun öz gücünün bir hissəsini daim sərf edir və yanacaq iqtisadiyyatında adətən turbodan daha az səmərəlidir.

Süperşarj Necə İşləyir: Krank Milindən Gələn Güc

Daxili yanma motorunun istehsal edə biləcəyi gücü müəyyən edən əsas sərhəd, silindrlərə nə qədər oksigen daxil olmasıdır. Atmosferik motorda hava, emal gedişinin yaratdığı vakuumla öz təzyiqinin itməsi ilə daxil olur. Süperşarj bu tarazlığı dəyişir: havanı atmosfer təzyiqindən yuxarı olan təzyiqlə (boost) silindrlərə pompalayır. Daha çox oksigen, daha çox yanacağın yana biləcəyi deməkdir; hər dövrdə daha güclü partlayış, yəni daha yüksək at gücü və moment deməkdir.

Mexanizm baxımından kritik nöqtə güc mənbəyidir. Süperşarj krank milinə kəmər, zəncir və ya dişli ilə birbaşa qoşulmuşdur; motor nə qədər sürətlə döynərsə, süperşarj da o qədər sürətlə döynər. Turbo isə əksinə, egzoz qazının kinetik enerjisi ilə döynər və bu enerjinin bir hissəsini geri qazanır. Bu tək fərq iki texnologiyanın bütün xarakterini müəyyən edir: biri dərhal cavab verir, amma bahasını yanacaqda ödəyir, digəri isə atılıb gedən egzoz enerjisini dəyərləndirir, amma ilk anda gözlədir.

Sıxılma prosesinin bir bahası daha var: istilik. Sıxılan hava qızır, qızmış havanın sıxlığı azalır və güc artımı məhdudlaşır. Buna görə ciddi süperşarj sistemlərində hava-hava və ya hava-su tipi intercooler istifadə olunur; sıxılmış hava soyudularaq daha sıx, oksigenlə zəngin halına gətirilir. Həmçinin yüksək boost təzyiqlərində zərbə riski artır; yüksək oktanlı yanacaq zərbəyə müqavimət göstərdiyi üçün daha aqressiv tənzimləmələrə imkan verir.

Turbo və Süperşarj Fərqi: Qaz Reaksiyası Qarşı Səmərəlilik

İki texnologiyanı ayıran sual əslində budur: enerjini hardan alırsınız? Turbo, normalda bacadan atılacaq egzoz enerjisini turbin vasitəsilə geri qazanır; buna görə nəzəri olaraq daha səmərəlidir. Amma turbinin dönməyə başlaması vaxt tələb edir. Aşağı fırlanmada egzox axını yetərsizdir, turbin dolana qədər motor təbii emal kimi davranır; bu gözləməyə turbo lag deyilir.

Süperşarjda belə bir gözləmə yoxdur. Kompresor krank milinə mexaniki olaraq bağlı olduğundan boost boş gedişdə belə mövcuddur və güc əyrisi xəttidir: gaz qədər bassanız, o qədər cavab alırsınız. Bu proqnozlaşdırıla bilənlik yarış pistində idarəetmə üstünlüyü verir; dəniz səviyyəsindən yüksək hündürlükdə nazik havanı sıxaraq performansı da qoruyur.

Qarşılığı isə şəffaf deyil, lakin ölçüləbilendir: süperşarj, mühərrikin ümumi güc çıxışının %20-sinə qədərini öz işi üçün sərf edə bilər. Buna parazit yükü deyilir. Turbo bu yükü daşımır; qarşılığını egzoz sistemində ötürmə əyləci kimi ödəyir. Təchizat tərəfində də fərq var: süperşarjda boru kəməri sadədir, hava kompresordan mühərrikə gedir. Turboda egzozun türbindən keçməli olduğu mürəkkəb boru düzənliyi lazımdır və isti egzoz komponentləri emme xəttinin yanında olduğundan qızma riski yüksəkdir.

Üç Süperşarj Növü və Xarakterləri

Süperşarjlar, boost'u mühərrik fırlanması ilə necə əlaqələndirdiklərinə görə iki əsas ailəyə ayrılır: müsbət həcmli kompressorlar demək olar ki, bütün fırlanmalarda sabit boost təmin edir; dinamik kompressorlarda isə boost fırlanma ilə mütənasib olaraq artır. Hər üç əsas tip bu iki ailədən birinə düşür.

Roots: Ən Köhnə, Ən Ani

Roots tipi, 1860-cı ildə mədən havalandırması üçün patentlənmiş dizaynın mühərrik dünyasına daşınmış halıdır. Əks istiqamətlərdə fırlanan iki lobe (pərlə kanadı), havanı gövdə ilə arasındakı boşluqda saxlayıb manifolğa itələyir. Diqqət edilməli məqam budur: Roots, havanı özü sıxmır; yalnız daşıyır. Buna görə kompressordan çox blower kimi tanınır. Bütün fırlanma diapazonunda boost verir və mühərrikin üstünə quraşdırılmış klassik görünüşü ilə kas avtomobil mədəniyyətinin simvoludur. Lakin yüksək boost səviyyələrində səmərəliliyi yalnız %40-50 səviyyəsindədir və əhəmiyyətli miqdarda istilik yaradır. GMC-nin blower təsnifatı bu ənənəni hələ də əks etdirir: 6-71 blower, 426 kub düym (7,0 L) mühərrikin hər silindri başına 71 kub düymlik həcmi süpürmək üçün nəzərdə tutulub.

Cüt Vintli (Twin-Screw): Daxili Sıxan Dizayn

Cüt vintli, Lysholm kimi də tanınan dizayn, bir-birinə keçən iki helis vint istifadə edir və havanı daralan kanallarda daxili olaraq sıxır. Bu tək detal, Roots ilə arasındakı fərqi müəyyən edir: daha yüksək termal səmərəlilik, daha aşağı istilik. Dar bir yük və fırlanma diapazonunda dinamik kompressorlara yaxınlaşan səmərəlilik təmin edə bilər. Müasir dizayn 1935-ci ildə Alf Lysholm tərəfindən patentlənib; əsas screw kompressor patentisə 1878-ə, Heinrich Krigar'a uzanır. Ani Roots xarakterini qorumaq istəyən, lakin istiliyini azaltmaq istəyən tətbiqlərin üstünlük verdiyi tipdir.

Santrifüj: Turbo Xarakterli, Mexaniki Ötürücülü

Santrifüj süperçarjör dizaynına görə turbobura bənzəyir, lakin egzozla yox, mexaniki ötürücü ilə işləyir. Yüksək fırlanmada dönen impeller havanı xaricə doğru sürətləndirir və bu sürəti təzyiqə çevirir. Müsbət həcmli tiplərdən fərqli olaraq boost, motor fırlanması ilə birlikdə artır; nəticə, təbii emişli motora bənzəyən, lakin yüksək fırlanmada güc əlavə edən bir xarakterdir. Faydası üç tipin ən yüksəyidir: %70-85 aralığında. İstilik istehsalı da daha aşağıdır və kompakt korpusu dar motor bölmələrinə montajı asanlaşdırır. Qısa koması aydındır: aşağı fırlanmada Roots və ya twin-screw qədər güc vermir.

Yanacaq Sərfinə Təsiri Nə Qədərdir?

Süperçarjörün yanacaq iqtisadiyyatına təsiri açıq bir həqiqətdir: adətən sərfiyyatı artırır. Daha çox hava, yandırılmaq üçün daha çox yanacaq deməkdir; motor, hava-yanacaq balansını pozmadan işləməyə məcburdur. Süperçarjör dəsti quraşdırılmış bir avtomobildə iqtisadiyyat, sürüş tərzinə və tənzimləməyə bağlı olaraq tipik olaraq %15-30 nisbətində pisləşə bilər; aqressiv istifadədə sərfiyyat iki dəfə arta bilər.

Tip seçimi də bu mənzərəni dəyişir. Roots tipi, ciddi parasit yükü səbəbindən iqtisadiyyatı ən çox zorlayan tipdir; santrifüj dizaynlar yüksək faydalılıqları sayəsində tipin ən iqtisadi üzvü kimi özünü göstərir. Amma heç bir süperçarjör, egzoz enerjisini geri qazanan bir turbodan daha səmərəli ola bilməz. 21. əsrdə istehsalçıların kiçik həcmli turbo motorlara yönəlməsinin arxasındakı əsas məntiq məhz budur: Mercedes, Kompressor adını daşıyan süperçarjörli motorlarını 2010 civarında turbo motorlarla əvəz etdi. İstisnalar da var: Audi'nin 3.0 TFSI motoru 2009'-dan, Jaguar'ın AJ-V8 Gen III bloku da həmin ildən etibarən süperçarjörli qaldı.

Hansı Avtomobillərdə Niyə Süperçarjör Tərcih Olunur?

Tərcih, qaz reaksiyasının nə qədər kritik olmasından asılıdır. Drag yarışı və tractor pulling kimi qələbəni ilk onda bir saniyədə qazanan dissiplinlərdə süperçarjör geniş yayılıb; boost'un gecikməsi yoxdur və güc, qaz pedalı ilə dərhal ölçülür. Amerikan muskul avtomobili ənənəsi də eyni məntiq üzərində qurulub: GM, Dodge və Ford'un yüksək performanslı modellərində süperçarjörün hökmranlığı, ani moment və aşağı fırlanma gücünün mədəni olaraq tərcih edilməsi ilə izah olunur. Ford'un GT500 üçün süperçarjörü seçməsindəki səbəblər arasında irsə uyğunluq, ani qaz reaksiyası və yüksək fırlanma performansı göstərilə bilər.

Bunun əksinə bir seçim də edilə bilər. İki texnologiyanı birləşdirən twincharging yanaşması, aşağı fırlanmada süperçarjörü, orta fırlanmada hər ikisini, yüksək fırlanmada yalnız turbobu işə salır. Lancia Delta S4 bu düzəni 1985-86 WRC mövsümündə elektromaqnit əlaqə və bypass klapanları ilə istifadə etdi. Seriya istehsalında isə VW 1.4 TSI (2005-2013) və Volvo B4204T 2.0 kimi nümunələr bu ikili qidalanmanı tətbiq etdi. Mürəkkəblik və etibarlılıq problemləri, yanaşmanı niş saxladı.

Süperçarjör yoxsa Turbo: Hansı Daha Yaxşıdır?

Tək cavabı olmayan suala ən səmimi cavab müqayisəni ikə endirməkdir: aşağı dolanma və ani reaksiyada superçarjer, zirvə güc və səmərəlilikdə turbo öndədir. Superçarjerin zəif nöqtəsi səmərəlilik, turbonun zəif nöqtəsi boost gecikməsidir; hansının daha yaxşı olduğu istifadə ssenarisindən asılıdır. Şəhərdaxili trafikdə ani cavabmı axtarırsınız, yoxsa uzun yolda səmərəliliymi? Birinci halda superçarjer, ikincisində turbo rasional seçimdir.

Tez-tez verilən suallardan biri də sürətdir: hansı daha sürətlidir? Ümumi qayda qoymaq yanlış yönəldər; turbonun zirvə gücü adətən daha yüksəkdir, lakin ölçü, müddət və məsafə ölçülərində avtomobilin kalibrlənməsi, tip seçimi və tənzimləmə həlledicidir. Superçarjerdə güc artımının tipik diapazonu %30-75, yaxşı hazırlanmış kیتdə %50-85 səviyyəsindədir; hər ikisi mühərrikin davamlılıq hədləri və zərbə dözümlülüyü daxilində qalacaq şəkildə tənzimlənməlidir.

Nəticə: Sadə Bir Mühəndis Qərarı

Superçarjer turbonun əksinə deyil, turbo ilə birlikdə düşünməyə dəyən bir alternativdir. Karter valından birbaşa qidalanan mexaniki əlaqə gecikməsiz və proqnozlaşdırıla bilən güc təqdim edir; qiyməti isə mühərrikin öz gücünün bir hissəsini daimi sərf etməsidir. Rootsun dolanma boyu anlıqlığı, twin-screw-un termal tarazlığı, mərkəzqaçanın yüksək dolanma səmərəliliyi eyni məqsədin üç fərqli mühəndis yoludur. Doğru sual hansının mütləq daha yaxşı olduğu deyil, hansı istifadə ssenarisində hansı xarakterin işə yarama ehtimalının yüksək olduğudur.

Mənbələr

• Supercharger nədir
• Supercharger
• Turbocharger və Supercharger: Hansı Daha Yaxşdır?
• Supercharger və Turbocharger Mühərrikləri Necə Fərqlənir?
• Supercharger Dəstinin Yanacaq Sərfinə Təsiri
• Supercharger Vs Turbocharger - JEGS
• Roots, İki Vintli və Mərkəzqaçan Superchargerlər
• Roots, Mərkəzqaçan və Vintli Supercharger növləri
• Superchargerlər Vs. Turbochargerlər
• Superchargerlər Necə İşləyir