Kompressori ja turboahdin: toiminta, käyttötarkoitus ja erot
Kompressori vs turboahdin: miten ne toimivat, mihin niitä käytetään ja tärkeimmät erot. Selkeä opas toiminnasta, hyödyistä ja sovelluksista autoissa ja koneissa.
Kompressori - Ilman tiheys laskee, kun ilmakehän paine pienenee korkeammalla, mikä heikentää polttomoottorin tehoa. Tätä ongelmaa on ratkottu lisäämällä moottoriin ulkoisesti puristettua ilmaa. Mekaaninen ahdin eli kompressori puristaa ilmaa esimerkiksi kompressoripyörän avulla ja se saa käyttövoimansa moottorin kampiakselilta hihnan, vaihteen tai ketjun kautta. Kompressorin etuna on välitön tehovaste (ei niin sanottua viivettä), mutta huonona puolena on osittainen tehohäviö, koska osa moottorin tuottamasta tehosta kuluu kompressorin pyörittämiseen.
Turboahdin
Turboahdin hyödyntää pakokaasuvirtauksen energiaa: pakokaasut pyörittävät turbiinia, joka puolestaan pyörittää ilmanpuhallinta (kompressoria). Näin turboahdin käyttää hyödyksi muuten hukkaan menevää energiaa eikä kuormita suoraan kampiakselia. Turboahdinten avulla saavutetaan parempi polttoainetaloudellisuus ja suurempi teho suhteessa moottorin iskutilavuuteen. Turboihin liittyy kuitenkin usein viive (turbo lag) ja tarvitaan säädintä, kuten wastegate, ylipaineen hallintaan.
Toimintaperiaatteiden vertailu
- Voimanlähde: Kompressori saa voiman suoraan moottorilta (hihna/hammaspyörä), turbo ahdistuu pakokaasuista.
- Vaste: Kompressori tarjoaa yleensä välittömän vasteen, turboilla voi esiintyä viivettä varsinkin alhaisilla kierroksilla.
- Tehokkuus: Turbo on usein tehokkaampi hyötysuhteeltaan, koska se hyödyntää pakokaasun energiaa.
- Polttoainetaloudellisuus: Turbo voi parantaa polttoaineenkulutusta, kun sen on suunniteltu oikein.
- Kompleksisuus ja huolto: Turbojärjestelmät ovat tyypillisesti monimutkaisempia (pakoputkisto, jäähdytys, öljynkierto) kuin mekaaniset kompressorit.
Käyttötarkoitukset
- Henkilöautot: sekä kompressoreita että turboja käytetään suorituskyvyn lisäämiseen tai pienempien moottorien „downsizing”-tehostamiseen.
- Raskas kalusto ja kuorma-autot: turboahdintyyppiset ratkaisut parantavat vääntöä ja tehokkuutta.
- Lentokoneet: aikaisissa potkurikoneissa käytettiin ahdinta polttoaineen ja tehon ylläpitoon suurissa korkeuksissa; sekä mekaanisia ahdinta että turboahtimia käytetään eri tyyppisissä ilma- ja avaruuskoneissa.
- Kilpailuautot ja suoritusajoneuvot: valitaan ajoneuvon käyttötarkoituksen mukaan—kompressori voi tarjota heti käytettävissä olevan tehon, turbo laajemman tehon ja paremman hyötysuhteen.
Yleisiä komponentteja ja lisävarusteita
- Intercooler: Jäähdyttää pakotettua ilmaa ennen imusarjaan siirtymistä, parantaa ilman tiheyttä ja estää nakutusta.
- Wastegate/Bypass-venttiili: Säätää turboahdinjärjestelmän ylipainetta ja estää yliryyppyä.
- Öljynkierto ja jäähdytys: Turbo tarvitsee riittävän öljynsyötön ja jäähdytyksen kestävyyden ja toiminnan varmistamiseksi.
Erot tiivistetysti
- Kompressori: välitön vaste, lisää kuormaa moottorille, yksinkertaisempi asennus joissain sovelluksissa.
- Turboahdin: käyttää pakokaasun energiaa, parempi hyötysuhde, mahdollinen viive ja monimutkaisempi järjestelmä.
Yhteenveto: Molemmilla tekniikoilla on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Valinta riippuu käytön vaatimuksista: halutaanko välitöntä tehoa ja yksinkertaisuutta vai parempaa hyötysuhdetta ja suurempaa tehoa iskutilavuutta kohden. Nykyautoissa turboahdintekniikka on hyvin yleinen, mutta kompressoreita käytetään yhä esimerkiksi suoritusajoneuvoissa ja erityissovelluksissa.
Etsiä