Turbolader (turbo)

En turbolader er en form for tvungen indsugning, der øger en motors effekt og virkningsgrad ved at komprimere den luft, som strømmer ind i cylindrene. En frit indsugende motor trækker luft ind ved atmosfærisk tryk, og mængden af brændstof, den kan udnytte, er derfor begrænset af, hvor meget luft hver cylinder kan suge ind. En turbolader bryder dette loft ved at proppe mere luft ind i samme slagvolumen, så der kan forbrændes mere brændstof pr. arbejdscyklus og dermed udvikles mere effekt fra en motor af en given størrelse.

Apparatet er i bund og grund en luftpumpe drevet af udstødningens spildenergi. Det består af to skovlhjul monteret på en fælles aksel inde i et forseglet midterhus. Varme udstødningsgasser, der forlader motoren, sætter et turbinehjul i rotation på den ene side; akslen overfører denne rotation til et kompressorhjul på den anden side, som suger frisk indsugningsluft ind og sætter den under tryk. Akslen kan rotere med langt over 150.000 omdr./min., understøttet af oliesmurte lejer og ofte vandkølet for at klare den voldsomme varme. En wastegate-ventil leder overskydende udstødning uden om turbinen for at begrænse det maksimale ladetryk og beskytte motoren.

Turboladerens store fordel er, at den genvinder energi, der ellers smides væk som varm, hurtigt strømmende udstødning, og omsætter den til nyttigt arbejde i stedet for at brænde ekstra brændstof af for at trække en pumpe. Det gør den markant mere effektiv end en remtrukket kompressor. Da komprimering af luft også opvarmer den, leder de fleste ydelses- og moderne anvendelser ladeluften gennem en intercooler, inden den når cylindrene, så tætheden genoprettes, og risikoen for tændingsbankning mindskes. Slutresultatet er en mærkbar gevinst i både topeffekt og, når teknikken bruges til downsizing, i den daglige virkningsgrad.

Turboteknikken har omformet den moderne motorverden netop gennem dette princip om downsizing. Producenterne har i vid udstrækning erstattet store, frit indsugende motorer med mindre turboladede enheder, der yder sammenlignelig effekt og drejningsmoment, mens de bruger mindre brændstof og udleder mindre CO2 under typiske forhold, hvilket hjælper med at overholde stadig strammere emissionskrav. En turboladet 1,5-liters benzinmotor kan i dag uden problemer matche ydelsen fra en ældre 2,5-liters, og turboen gør samtidig drejningsmomentkurven fladere og bredere for en mere fleksibel kørsel.

Den klassiske ulempe er turbohul: den korte tøven mellem det øjeblik, hvor føreren beder om effekt, og det øjeblik, hvor turbinen har samlet nok udstødningsenergi til at levere ladetryk. Moderne ingeniørkunst har reduceret dette kraftigt gennem lette skovlhjul, twin-scroll- og variabel geometri-huse, elektrisk assistance og twin-turbo-opstillinger. Turboladere kræver ikke desto mindre omhyggelig vedligeholdelse — ren olie, tilstrækkelig køling og at man undgår at slukke motoren hårdt, mens den er varm — for at opnå fuld levetid. Forstået sammen med kompressoren, intercooleren, twin-turbo'en og variabel geometri-konstruktionerne er turboladeren fortsat det dominerende middel til at få mere ud af mindre i nutidens motorer.