Turbolader (turbo)

En turbolader er en innretning for overlading som øker en motors effekt og virkningsgrad ved å komprimere luften som strømmer inn i sylindrene. En motor uten overlading suger inn luft ved atmosfærisk trykk, og mengden drivstoff den kan forbrenne nyttig, begrenses derfor av hvor mye luft hver sylinder klarer å trekke inn. Turboladeren bryter dette taket ved å pakke mer luft inn i det samme slagvolumet, slik at mer drivstoff kan forbrennes per arbeidssyklus og en motor av gitt størrelse kan yte mer.

I bunn og grunn er innretningen en luftpumpe som drives av eksosenergi som ellers ville gått tapt. Den består av to skovlhjul montert på en felles aksel inne i et tett senterhus. Varm eksos som forlater motoren, setter et turbinhjul i rotasjon på den ene siden; akselen overfører rotasjonen til et kompressorhjul på den andre siden, som suger inn og setter frisk innsugsluft under trykk. Akselen kan rotere med godt over 150 000 omdreininger i minuttet, lagret i oljesmurte lagre og ofte vannkjølt for å tåle den intense varmen. En wastegate-ventil leder overflødig eksos forbi turbinen for å begrense maksimalt ladetrykk og beskytte motoren.

Turboladerens store fortrinn er at den gjenvinner energi som vanligvis kastes bort som varm eksos i høy hastighet, og omdanner den til nyttig arbeid i stedet for å brenne ekstra drivstoff for å drive en pumpe. Dette gjør den merkbart mer effektiv enn en remdrevet kompressor. Siden komprimering av luft også varmer den opp, ledes ladeluften i de fleste ytelses- og moderne anvendelser gjennom en intercooler før den når sylindrene, noe som gjenoppretter tettheten og reduserer faren for banking. Resultatet er en reell gevinst både i toppeffekt og, når teknikken brukes til nedskalering, i forbruk i hverdagen.

Turbolading har formet det moderne motorlandskapet nettopp gjennom prinsippet om nedskalering. Produsentene har i stor grad erstattet store motorer uten overlading med mindre turboladede enheter som gir tilsvarende effekt og dreiemoment, men forbruker mindre drivstoff og slipper ut mindre CO2 under typiske forhold, noe som hjelper til å oppfylle stadig strengere utslippskrav. En turboladet 1,5-liters bensinmotor kan i dag komfortabelt matche ytelsen til en eldre 2,5-liter, samtidig som turboen jevner ut og utvider dreiemomentkurven for en mer fleksibel kjøreopplevelse.

Den klassiske ulempen er turbohull: den korte nølingen mellom det øyeblikket føreren ber om effekt, og det øyeblikket turbinen har spunnet opp nok eksosenergi til å levere ladetrykk. Moderne ingeniørkunst har redusert dette kraftig gjennom lette skovlhjul, twin-scroll- og variabel turbingeometri, elektrisk assistanse og twin-turbo-løsninger. Likevel krever turboladere nøye vedlikehold — ren olje, tilstrekkelig kjøling og at man unngår hard avstenging når motoren er varm — for å oppnå full levetid. Sett i sammenheng med kompressoren, intercooleren, twin-turbo og løsninger med variabel geometri er turboladeren fortsatt det dominerende midlet for å hente mer ut av mindre i dagens motorer.