Ahtimet

Imuilman ahtamiseen tarkoitettuja laitteistoja on pääasiassa kahta eri tyyppiä, jotka jakautuvat rakenteensa mukaan alatyppeihin.

Mekaaniset ahtimet

Mekaaninen ahdin eli kompressori ahtaa mekaanisesti joko remmin, ketjun taikka rataskoneiston välityksellä lisää ilma/polttoaineseosta moottoriin.

Garret mekaaninen ahdin Evolution moottorissa.

Sama laite koneen puolelta.

Pakokaasuahtimet

Turbo eli pakokaasuahdin ahtaa ilmaa tai ilma/polttoaineseosta sylinteriin ja ottaa käyttövoimansa pakokaasuista, jotka taas pyörittävät turboa. Kun sylinteriin saadaan enemmän ilmaa kuin normaalisti eli "vapaasti hengittäen", voidaan moottoriin syöttää myös enemmän polttoainetta. Mitä enemmän polttoainetta ja ilmaa voidaan moottoriin syöttää, sitä tehokkaampi moottori on.

Turboahtimen osat ovat turbiinikotelo, turbiiniakseli, kompressorikotelo ja kompressorisiipi. Itse turbiini koostuu turbiiniakselista ja turbiinikotelosta. Pakokaasu johdetaan turbiinikoteloon, jossa sen liike- ja lämpöenergiaa käytetään turbiiniakselin pyörittämiseen ennen pakokaasun päätymistä pakoputkeen.

Kompressorissa on kaksi vastaavaa komponenttia, kompressoripyörä ja kompressorikotelo. Yleensä alumiinista valmistettu kompressoripyörä on liitetty turbiiniakseliin. Pyöriessään kotelossaan se imee ilmaa ja kompressoi sen niin, että ilmanpaine nousee ja kehittyy ylipaineeksi. Jotta ylipainetta saadaan aikaiseksi täytyy turbiinin pyörintänopeus olla hyvin korkea, jopa 30-50 kertainen moottorin pyörintänopeuteen verrattuna eli jopa 150000 rpm. Tämä kompressointi ja pakokaasujen lämpötila aiheuttaa sen että moottoriin syötettävän "imuilman" lämpötila saattaa nousta turboahtimessa hyvin korkeaksi jopa 200ºC, mikä ei tietenkään ole hyvä asia. Imuilman lämpötilaa yleensä alennetaan asentamalla kompressorikotelon ja imusarjan väliin välijäähdytin.

Turboahtimen voitelu on liitetty yleensä moottorin oman öljykiertoon. Työskennellessään ahdin tarvitsee koko ajan paineistettua öljyä laakereihinsa. Voiteluöljy toimii myös samalla jäähdyttämällä ahdinta. Öljyn laadulla on suuri merkitys, koska voiteluöljyn lämpötila laakereiden pinnoilla saattaa kohota jopa 600ºC.

Käytössä useita eri tyyppisiä turboahtimia, 4 "päätyyppiä"

• Liukulaakeroidut, kiinteäsiipiset ja muuttuvasiipiset eli muuttuvageometrisiin VNT-ahtimiin (variable nozzle turbine). HUOM ! Turbiinin akseli ja laakerointi vaatii tietyn öljynpaineen toimiakseen perinteisten HD moottoreiden öljynpaine ei välttämättä riitä näille ahtimille.

• Rullalaakeroidut, kiinteäsiipiset ja muuttuvasiipiset eli muuttuvageometrisiin VNT-ahtimiin (variable nozzle turbine)

Kiinteäsiipisissä ahtopainetta säädetään yleensä hukkaportilla joka voi olla kiinteästi turbiinikotelossa ( kuten kuvassa alla) tai irrallinen. Hukkaporttia ohjataan painekytkimellä eli kun määritelty paine kompressoripesässä on saavutettu, aletaan pakokaasua päästämään ohi turbiinin eikä ahtopaine enää pääse nousemaan.

Muuttuvasiipisissä ahtopainetta säädettiin kääntämällä johdinsiivikkoa, ohjaus ahtopaineella. Paineen noustessa kompressorikotelossa johdinsiivikko alkoi avautua ja kaasut pääsevät virtaamaan vapaammin. Käynnistettäessä johdinsiivikko oli pienimmässä virtauskulmassa, joten ahtopaine nousee jo hyvin alhaisilla kierroksilla. Yläkierroksilla johdinsiivikon avaamisella taas saatiin pienennetyksi turboahtimen aiheuttamaa vastapainetta, jolloin teho olennaisesti parani. Nykyiset VNT turbot ovat sähköisesti ohjattuja, moottorinohjausjärjestelmän kautta.

Ahtopaineen kasvaessa ongelmaksi voi muodostua se, kun kaasuläppä sulkeutuu imusarjaan muodostuu äkkiä niin suuri painee että tiivisteiden pitävyys pettää. Tämän asian hoitamiseksi painepuolelle asennetaan popup venttiili joka päästää liialliset ahtopaineet ulos.

Trask Performance pakokaasuahdin eli turboahdin V-Rodissa.

Pyörä kuvattu: Sveitsi, Küssnacht am Rigi kesäkuu 2010.

Rautapää 1000cc

Pyörä kuvattu B.T.T.R Koskenpäässä 2007?