Av Sigve Steingrimsen
Turboladeren
Hva er en turbo?
En turbo er en luftpumpe som er drevet av eksos, og består av to turbin hus. I det ene går det eksos
ut og i det andre går det luft inn. Skovlene inne i turbinhusene en festet sammen med en aksling og
roterer derfor i samme hastighet.
Hvordan virker en turbo?
I enhver konvensjonell forbrenningsmotor skjer det mange små eksplosjoner, og vi må tilføre to
komponenter som til sammen utgjør disse eksplosjonen. Disse komponentene er luft(oksygen) og
drivstoff. I tidligere presentasjoner har vi sett hvordan forbrenningsmotorer virker. De suger inn luft
ved hjelp av vakuumet som skapes i det stempelet beveger seg ned i sylinderen. Den luften som
suges inn i sylinderen vil ha samme trykk som atmosfæren. Luften blander seg med drivstoff i et
konstant forhold, noe som betyr at en sylinder på 0.5 L kan trekke inn 0.5l luft og tilhørende mengde
drivstoff.
Som nevnt tidligere så må motoren ha både luft og drivstoff for å produsere en effekt/ mekanisk
energi. Luften motoren suger inn kan bare håndtere en viss mengde drivstoff før den ikke klarer å
forbrenne alt, og motoren vil da miste effekt og gå uøkonomisk. Hvis vi ønsker en større effekt, kan vi
enten gjøre slagvolumet i motoren større, noe som øker vekten betraktelig, eller sette på en turbo.
Nå vet vi altså at en turbo kan øke effekten til en motor ved å tilføre mer luft, uten å øke motorens
vekt nevneverdig. Hvordan gjør den dette?
Når vi har hatt en eksplosjon i sylinderen og stempelet har blitt presset helt ned vil vi ha et stort
overtrykk inne i sylinderen fordi det under eksplosjonen har dannet seg gasser som har mye større
volum enn den opprinnelige luften. Disse gassene kaller vi eksos, og de forlater nå motoren gjennom
eksosventilen. Det er her turboen gjør sin jobb. Eksosen kommer ut med en voldsom hastighet og
treffer turbinbladene som akselererer. De kan faktisk komme opp i 150000 omdreininger i minuttet.
Eksosturbinen driver så den kalde siden av turboen som suger inn luft og dytter den inn i motorens
sylindere, noe som øker trykket. Motoren fungerer nå på en ganske annerledes måte en motoren
som sugde inn luft ved hjelp av vakuum.
Hvis vi har en motor uten turbo, og med slagvolum pr sylinder på 1 liter, så vil det si at denne
motoren kan forbrenne drivstoff i forhold til 1 liter luft! Hvis vi nå setter en turbo på denne motoren,
og setter et ganske lite ladetrykk på 0,5 BAR vil vi få mer luft inn i sylinderen. Som en direkte effekt av
Av Sigve Steingrimsen
dette kan vi også tilføre mere drivstoff. Mere drivstoff=større effekt, dermed har vi fått mere effekt
ut av motoren kun ved å bruke et biprodukt som eksos er.
Turboens kjøling!
Dagens turboer er som regel vannavkjølte. Temperaturene i en turbo kan fort bli høye ettersom
motorens eksos strømmer igjennom den. En turbo kan også være oljekjølt. Da er det oljen som
fungerer som både smøring og kjøling. Oljekjølte turboer kan ha en noe lavere levetid enn
vannavkjølte turboer. Dette er fordi de er mere utsatt for stor påkjenning ved stans av motoren. Hvis
man har belastet en motor med turbo hard vil dette skape stor varmeutvikling, når man så stanser
motoren vil ikke turboen lenger ha kjøling, og oljen kan rett og slett fordampe, noe som resulterer i
lagerras.
Hva kan gå galt, og hva er de negative sidene?
Akslingen som de to skovlene sitter på roterer som sagt opp til 150000 RPM, og dette kan selvfølgelig
by på problemer. Denne akslingen er lagret opp på trykksmurte lagre som blir trykksmurt av samme
systemet som resten av motoren, og fører til at akslingen «svever» på en oljefilm. Hvis man har
gammel olje eller på noen måte har dårlig smurning av turboen vil lagrene til akslingen bli slitte og du
vil få slark. Dette kan resultere i at skovlene tar borti turbin huset, og vi får et turbohavari! Kanskje
også et motorhavari?
En annen ting som ofte kan føre til at noe går galt med turboen er at motoren kjøres hardt rett etter
start. Dette er noe som sliter enormt på turboen, da oljepumpen bruker litt tid før oljetrykket i
turboens lager er stabilt. Siden akslingen flyter på en oljefilm, kan denne være ustabil rett etter start.
Da kan økt motor turtall og last påføre akslingen unødig hard slitasje.
Turboens historie!
Ideen om en turbo kom på slutten av 1890 tallet, da motorprodusenter som Rudolf Diesel så på
hvordan man kunne øke effekten av en forbrenningsmotor.
Den første turbomotoren var en to-takt som ble bygd i 1910. I 1925 kom en sveitsisk ingeniør Alfred
Buchi ut med resultater som viste at han hadde økt effekten på en motor med 40% ved hjelp av en
turbolader. Dette var starten på en revolusjon innen motorindustrien. I de første årene ble bruken av
turbo begrenset til store motorer, som skipsmotorer og flyvemaskinmotorer. Det var store
problemer med påliteligheten til de små turboene, og derfor egnet de seg lite til bilindustrien helt
frem til 70 tallet.
Under andre verdenskrig eskalerte bruken av turboen veldig, og den ble mye brukt i fly, særlig for å
kompensere for den tynne luften flyene ble utsatt for.
I dag kjenner vi hovedsakelig igjen turboen fra personbiler, der de har kommet for å bli!
Av Sigve Steingrimsen
Konklusjon
Turboladeren er en innretning som har til dags dato gjort det mulig å hele tiden pushe
forbrenningsmotorens grenser videre, med tanke på utslipp og effektivitet, noe den har egnet seg
utmerket til. Ideen er gammel men teknologien er stadig i utvikling, noe som jeg tror vil gi
turboladeren et travelt liv også i fremtiden!
Kilder:
http://www.tv2.no/a/4023547
http://www.turbos.bwauto.com/products/turbochargerHistory.aspx
http://en.turbolader.net/Technology/History.aspx