A turbó olyan, mint a libatömés

Régi szakoktatónk, Zsiga bácsi mondta mindig: fiúk, a bonyolult dolgokat is meg lehet érteni józan paraszti ésszel. Valami ilyesmi jutott nekem is az eszembe, mikor próbáltam merésznek tűnő párhuzamot vonni a turbófeltöltő és a libatömés között. Mert miről is van szó? A kérdéses háziszárnyas jó estben bóklászik a baromfiudvarban, csipeget, iszogat, és esze ágába sincs felhizlalnia magát (elsősorban a máját) annyira, mint azt mi kulináris fogyasztók szeretnénk. Erre találták ki a gazdák a tömést, a mesterséges - és valljuk be, erőszakos - többlet élelem bevitelt, amelynek hallatán az állatvédők szeme azonnal szikrákat hány. Bármilyen furcsa, de a belső égésű motoroknál pontosan ugyanez az elvi folyamat játszódik le. A motor dugattyúja alaphelyzetben adott mennyiségű, normál légköri nyomású levegőt (az égéshez szükséges oxigént) szív be a hengerbe a négyütemű munkafolyamat szívó ütemében, amihez csak meghatározott mennyiségű üzemanyagot lehet adagolni, annyit, amennyi képes tökéletesen elégni – ez átvitt értelemben az udvaron normálisan csipegető liba esete. Eddig világos. Ha nem növelhető a lökettérfogat és a fordulatszám, akkor egyetlen lehetőség marad a teljesítmény növelésére, méghozzá a többlet üzemanyag, amelyhez azonban többlet levegőre (oxigénre) is szükség van, amit viszont a motor nem tud normál üzemmel beszívni – és itt kerülnek képbe a feltöltők, amelyek kvázi úgy tömik meg sűrített levegővel az égésteret, ahogy a gazda a libát kukoricával. A feltöltőknek több fajtája van, a kipufogógázzal meghajtott turbó azon csoportba tartozik, ahol a motor és a feltöltő között nincs mechanikus kapcsolat.

Egyszerű felépítését tekintve a turbófeltöltő három fő részre bontható. A turbinaházban található a turbinakerék, a sűrítő- vagy kompresszorházban pedig a sűrítő- vagy kompresszorkerék, és ezek a külön házak ellenére közös tengelyen vannak. A két egységet a középrész köti össze, és voltaképpen ez a turbó lelke. Ahogy a meghibásodásokkal foglalkozó cikkben már írtuk, ennek a precíz kiegyensúlyozottsága, a csapágyazása, a kenése nagyon különleges és érzékeny: döntően úszóperselyes (olajfilmben forgó) siklócsapágyazással találkozhatunk, de előfordulnak golyóscsapágyas megoldások is. Ugyancsak fontos szerep hárul a tömítésekre, mert a kenőanyag egyik házba sem szivároghat át. A turbó működési elve pofonegyszerű. A motorból kiáramló nagy nyomású és forró kipufogógáz felpörgeti a turbinakereket, ez a közös tengely miatt a másik oldalon azonnal mozgásba hozza a sűrítő- vagy kompresszorkereket is, amely a légkörinél nagyobb nyomással az égéstérbe nyomja a levegőt. Ehhez már lehet plusz üzemanyagot adagolni, az égés során nagyobb energia szabadul fel, és ez a valóságban megnövekedett teljesítményt, illetve forgatónyomatékot jelent. Ennyi lenne hát a csoda? Elviekben igen, de az apró trükkök, amelyek adott esetben még élvezetesebbé tehetik a turbós autókat, csak most következnek.

[kepallobal=34203.jpg]Munka közben látványosan izzik a turbó környezete, amelyre magyarázat a forró kipufogógáz, illetve a magas fordulatszám miatti súrlódásból eredő hőterhelés[/kepallobal] Ha picit konyítunk a fizikához, máris feltűnhet egy bökkenő: ha mindig több és több levegő kerül a hengerbe, és e mellé folyamatosan dől az extra nafta, akkor ez a motor elméletben hamar felrobbanna. Nos, az öngerjesztés miatt a való életben sem lenne ez másképp, de a feltöltés menete szabályozható, és ezzel normál, mondhatni üzembiztos keretek közé szorítható a működés. A helyzet kulcsa egy megkerülő szelep (Wastegate), amely meghatározott - beállított - értéken nyit, elereszti a felesleges kipufogógázt a turbinakerék mellett, és emiatt nem indulhat el a pusztuláshoz vezető túlpörgés. Ha már a szelepeknél tartunk, ejtsünk szót a sűrítő oldalon található „füttymesterről”, a BOV szelepről (Blow Off Valve) is – ezt nevezik szakzsargonban szuszogó vagy lefújó szelepnek. Teli gázos haladás közben nincs semmi probléma, a turbó szorgalmasan dolgozik, ám jöhet egy fékezés, egy sebességváltás, amikor a jobb láb felengedi a gázpedált, és ekkor a záró pillangószelep szempillantás alatt elállja a nagynyomású levegő útját. Ez a gázlengés nyomban „megfogja” a kompresszorkereket, lassítva a feltöltőt. Amikor újra gázt adunk, a turbó „alszik”, némi idő kell az újbóli felpörgésre, feltéve, ha nincs a BOV, amely lehet zárt és nyitott rendszerű – előbbi a turbó elé vezeti vissza a levegőt, utóbbit komolyabb sportkocsik esetében alkalmazzák, például a Ford Focus RS öthengeres motorján. A BOV voltaképpen ugyanazt csinálja, mint a Wastegate, csak fordítva: ha akadály kerül az égéstérbe tartó sűrített levegő elé, akkor a keletkező vákuum hatására nyit a szelep, a turbó jól hallhatóan „kifúj”, emiatt a fordulatszám nem csökken, és a váltás utáni gázadásra az autó azonnal ugrik.

Szintén varázsszó az Intercooler, azaz a töltőlevegő-hűtő vagy köztes hűtő. Mivel a kipufogógáz és a csillagászati fordulatszám miatt a turbó magas hőmérsékleten izzik, a beszívott és rajta átmenő friss levegő hamar felmelegszik – egyrészt ettől, másrészt az összesűrítése miatti nyomástól. A meleg levegő azonban nem ideális, mert könnyebben, ezáltal a szükségesnél hamarabb gyullad meg a hengerben, így ajánlott a lehető legsűrűbb és leghidegebb állapotban tartani. Erre szolgál az Intercooler, amely a hengerbe jutás előtt visszahűti, sűrűsíti a levegőt, javítva ezzel a működést, növelve a teljesítményt. Igazi nyalánkság - például a Subaru alkalmazza az Impreza WRX STI modelljén -, amikor a köztes hűtőre vizet lehet permetezni, a hűtőhatás fokozása érdekében.

Sokszor hallani, többek között mi autós újságírók, tesztelők is állandóan emlegetjük a turbólyuk kifejezést. De mi ez valójában? Szerkezeti károsodás? Szó sincs róla, a turbólyuk egy jól körülírható jelenség, egyszerű magyarázattal. Ahhoz, hogy a megfelelő töltőnyomás felépüljön, bizonyos fordulatszámra van szükség – ez motortól függő érték, és általában 2000-3000 1/min között szokott bekövetkezni. Amikor alapjárattól indulunk, a turbó csak éledezik, és gyakorlatilag nem, vagy csak nagyon szerény mértékben érezhető a jelenléte, majd amikor a töltőnyomás felépül, a motor hirtelen erőre kap – az autó pedig rakéta módjára kilő. A lyuk tehát az a fordulatszám-tartomány, ahol a turbó - a fizikai tehetetlensége miatt - nem dolgozik teljes gőzzel, emiatt gázadásra nem tapasztalható meggyőző erőkifejtés, kvázi az autó lomhának tűnik. E kellemetlen jelenség megszüntetésére több módszert is sikerrel alkalmaznak a gyártók. Bevált gyakorlat az egy nagy turbó helyett két kisebb alkalmazása, lévén ezeknek kisebb a tehetetlenségük (Newton I. törvénye), gyorsabban képesek felpörögni, és emiatt alacsonyabb fordulatszámtól foghatók hadra. Általában V-elrendezésű motoroknál szokták ezt a trükköt bevetni, hengersoronként egy-egy turbóval, de létezik kettős megoldás is – a BMW például két turbót kötött sorba, és nagyon leegyszerűsítve a kisebb alacsony, a nagyobb magas fordulatszámon brillírozik, míg a legfontosabb közepes tartományban együtt dolgoznak. Ugyancsak elterjedtek a VGT, azaz a változó geometriájú turbófeltöltők (pl. Porsche 911 Turbo), ahol a lapátállások fordulatszámfüggő változtatásával próbálják elérni a leghatékonyabb működést.