Varför turbo?

Ur Stora Bilhandboken, Natur och kultur 1968

"Kompressorer

Kompressormatade bilmotorer är så sällsynta, att här endast skall behandlas huvudprinciperna för kompressordriften och några vanliga typer av kompressorer.

Kompressorer i samband med spolning av tvåtaktsmotorer skall inte beröras i detta sammanhang då de normalt inte används för samma ändamål och på samma sätt som vid fyrtaktsmotorer.

Principen för att kompressormata en bilmotor är att tillföra motorn en större luftmängd än vad den normalt själv kan suga in. Genom att tillföra mer luft kan man förbränna mer bränsle och därmed höja effekten. Bränsleförbrukningen blir i allmänhet inte lägre med kompressorer, delvis på grund av att kompressorn erfordrar en relativt betydande effekt för sin drivning.

De kompressortyper som hittills framkommit har samtliga det felet att de vid låga varv tal har mycket låg såväl fyllnads- som adiabatisk verkningsgrad. Genom att fyllnadsgraden är låg tillförs inte den luftmängd som beräknas, och effektvinsten vid lägre motorvarv blir därför praktiskt taget ingen. Nu är förhållandet det, att just vid låga varvtal eftersträvas ökad effekt - detta gäller i varje fall vid alla typer av bruksbilar.

Effektökning vid högre varvtal, som alltså medför en ökad körhastighet, har intresse endast för ett fåtal sport- och racerbilar. Normala personbilar besitter sådana fartmöjligheter, att en ökning av dessa inte kan anses erforderlig och med nuvarande vägar inte användbar. Praktiskt taget varje bil av medelstorlek är kapabel för 130 km/h och större bilar gör numera 160 km/h.

Den vinst, som genom kompressordriften görs i acceleration, andras ofta som motiv för införande av kompressor. Av ovan sagda framgår emellertid att vid de lägre varvtalen, blir förbättrad acceleration är av värde, erhålls en blott obetydlig förbättring.
Vad som hittills sagts gäller från motorn mekaniskt drivna kompressorer. Förhållandena blir emellertid bättre vid de turbindrivna, där avgasen utnyttjas att driva kompressorn, För närvarande är emellertid utsikterna små att tekniskt och ekonomiskt bygga ett bra turbinkompressoraggregat för de motorstorlekar, som normalt används i bilar. Flera kända firmor tillverkar dylika, men priset har hittills lagt hinder i vägen för deras allmänna användning på personbilar. Flera typer finns av dessa aggregat, som ekonomiskt kan användas, främst större dieselmotorer.

Den vid lägre kompressorvarvtal låga adiabatiska verkningsgraden innebär i första hand, att temperaturökningen hos luften vid passage genom kompressorn blir mycket hög. I andra hand betyder det att den effekt som erfordras för kompressorns drivning blir onormalt hög. En temperaturökning hos luften, innan den kommer in i cylindern, är i allmänhet icke önskvärd, då den luftvikt, som kan tillföras motorn vid ett visst tryck, sjunker. En viss kompensering kan erhållas genom att använda bränslen med högt förångningvärde, t ex etylalkohol (motorsprit).

Rent mekaniskt sett är en kompressor en ömtålig maskin, speciellt om den med hänsyn till hög verkningsgrad byggs med små spel mellan de rörliga delarna. Även drivningen av kompressorn med kugghjul har berett konstruktörerna svårigheter, vilket lett till att vissa fabrikanter använder kilremsdrift.

Slutligen är det nödvändigt att i samband med kompressormatning använda ett bränsle med högt oktantal för att utan knackning utnyttja de höga effekter som erhålls. Om någon väsentlig effektvinst skall göras erfordras bränslen tillsatta med tetraetylbly eller spritblandade bränslen, vilka senare med sitt låga värmevärde blir oekonomiska.

Den enklaste typen är den s. k. turbokompressorn (centrifugalkompressor), som i princip består endera av en mycket snabbgående radialfläkt eller en flerstegs axialfläkt. Båda typerna har utvecklats till en hög grad av fulländning: den förra i konventionella flygmotorer, den senare i de moderna reaktionsmotorerna. På bilmotorer förekommer turbokompressorn i t. ex. Brown-Boveris turbindrivna aggregat. Nackdelen med denna kompressortyp är framför allt att mycket höga varvtal fordras för att erforderligt tryck skall uppnås samt att trycket avtar hastigt med sänkt varvtal. Dessa kompressorer kopplas vid mekanisk drivning på så sätt, att de vid det maximala motorvarvtalet går med ca 30 000 r/m.

Genom kombinationen med avgasturbin kan varvtalet hos kompressorn även vid låga motorvarvtal hållas förhållandevis högt.

En annan vanlig typ av kompressor är den s. k. Rootskompressorn , som består av två i ett gemensamt hus roterande med »vingar» försedda rotorer. Vingarnas antal är vanligen två, men även tre eller flera förekommer. Kompressorn har dålig temperaturverkningsgrad (max 55 %) men har god fyllnadsgrad speciellt vid lägre tryckförhållanden. (Tryckförhållande = förhållandet mellan absoluta trycken efter och före kompressorn). För att ljudet från denna kompressor som normalt är mycket störande skall minskas, utförs den med snedskurna rotorer och raka utloppsportar eller raka skovlar och sneda portar.

En typ som är ganska lik Rootskompressorn men i vissa avseenden innebär en väsentlig förbättring är den svenska s. k. Lysholmskompressorn. Denna är till skillnad från tidigare beskrivning en verklig kompressor, dvs. den uträttar ett kompressionsarbete, i det att den suger in en viss volym vilken i kompressorn komprimeras till önskat tryck. I anslutning härtill är adiabatiska verkningsgraden mycket hög (max. 80 %). Med denna typ kan med bibehållen god verkningsgrad högre tryckförhållanden uppnås än med övriga typer.

Bland övriga kompressorer märks den s. k. kapseltypen, vilken återfinns på vissa engelska sportbilar. Denna består vanligen av ett excentriskt lagrat nav försett med radiellt rörliga vingar. Bland de många olika konstruktiva utformningarna av denna typ märks även den svenska KF-kompressorn.

Kompressorns placering på motorn kan endera vara före eller efter förgasaren. Det senare alternativet är vanligare, dels därför att man härigenom får en bättre bränsleluftblandning, dels undviker man användandet av tryckförgasare, som är nödvändig vid det förra alternativet.

Drivningen sker vanligen via kilremmar och en enkel kugghjulsutväxling. Direkt drivning från motoraxeln via kugghjul medför stora svårigheter att få växlarna att hålla. Det är därför nödvändigt att inkoppla någon typ av fjädrande koppling eller slirkoppling.

Genom avgasturbin kringgås alla svårigheter med drivningen samtidigt som man får större frihet ifråga om kompressorns placering."

Till Tobbe Turbos länkage
Back to Svenska Lycos

Maila gärna till ÄGAREN om du har några frågor!