Mi az a turbófeltöltős autómotor?

Turbófeltöltős motor

Turbó motor. A motor teljesítményének és nyomatékának növelése mindig is aktuális volt. A motor teljesítménye közvetlenül függ a hengerek lökettérfogatától és a hozzájuk szállított levegő-üzemanyag keverék mennyiségétől. Vagyis minél több üzemanyag ég el a hengerekben, annál nagyobb teljesítményt fejleszt ki a hajtómű. A legegyszerűbb megoldás azonban a motor teljesítményének növelése. A munkatérfogat növekedése a szerkezet méreteinek és tömegének növekedéséhez vezet. A szállított munkakeverék mennyisége a főtengely forgási sebességének növelésével növelhető. Más szóval, több munkaciklus végrehajtása hengerekben időegységenként. De komoly problémák merülnek fel a tehetetlenségi erők növekedésével és a hajtómű alkatrészeinek mechanikai terhelésének éles növekedésével, ami a motor élettartamának csökkenéséhez vezet.

A turbómotor hatékonysága

A leghatékonyabb mód ebben a helyzetben a hatalom. Képzeljük el a belső égésű motor szívónyomatát. A motor, miközben szivattyúként működik, szintén nagyon nem hatékony. A légcsatornában van légszűrő, szívócsonk kanyarok, a benzinmotorokban pedig fojtószelep is. Mindez természetesen csökkenti a henger töltését. A szívószelep előtti nyomás növelése érdekében több levegő kerül a hengerbe. Az üzemanyag-feltöltés javítja a hengerek friss töltését, ami lehetővé teszi számukra, hogy több üzemanyagot égessenek el a hengerekben, és ezáltal nagyobb motorteljesítményt nyerjenek. A belső égésű motorban háromféle erősítést alkalmaznak. Rezonancia, amely a szívócsatornákban lévő levegő térfogatának kinetikus energiáját használja. Ebben az esetben nincs szükség további töltésre / növelésre. Mechanikus, ebben a változatban a kompresszort motorszíj hajtja.

Gázturbina vagy turbómotor

Gázturbina vagy turbófeltöltő, a turbinát a kipufogógázok áramlása hajtja. Minden módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai, amelyek meghatározzák az alkalmazási területet. Személyes szívócsonk. A henger jobb feltöltése érdekében meg kell növelni a szívószelep előtti nyomást. Eközben általában nincs szükség megnövekedett nyomásra. Elég, ha a szelep zárásakor megemeli, és további adag levegőt tölt be a hengerbe. Rövid idejű nyomásgyülem esetén ideális az a kompressziós hullám, amely a motor bejárata alatt halad a szívócsonkon. Elég kiszámítani magát a csővezeték hosszát, hogy a végeiről többször visszaverődő hullám a megfelelő időben elérje a szelepet. Az elmélet egyszerű, de megvalósítása sok találékonyságot igényel. A szelep nem nyit különféle főtengelysebességeken, ezért használja a rezonáns erősítő hatást.

Turbómotor - dinamikus erő

Rövid szívócsonkkal a motor jobban teljesít magas fordulatszámon. Míg alacsony sebességnél a hosszú szívóút hatékonyabb. A változó hosszúságú bemeneti cső kétféleképpen hozható létre. Vagy egy rezonancia kamra csatlakoztatásával, vagy a kívánt bemeneti csatornára kapcsolással vagy annak csatlakoztatásával. Ez utóbbit dinamikus erőnek is nevezzük. A rezonáns és dinamikus nyomás felgyorsíthatja a légbeszívó torony áramlását. A légáramlás-nyomás ingadozása által okozott amplifikációs hatások 5 és 20 mbar között mozognak. Összehasonlításképpen, turbófeltöltővel vagy mechanikus feltöltéssel 750–1200 mbar tartományban kaphatunk értékeket. A kép kiegészítéséhez vegye figyelembe, hogy még mindig van inerciális erősítő. Ebben a szelep előtt a túlnyomás kialakulásának fő tényezője a nagynyomású áramlási fej a bemeneti csőben.

A turbómotor teljesítményének növelése

Ez enyhe teljesítménynövekedést eredményez nagy sebességgel, több mint 140 kilométer per óra sebességgel. Leginkább motorkerékpárokon használják. A mechanikus töltőanyagok meglehetősen egyszerű módot kínálnak a motor teljesítményének jelentős növelésére. Azzal, hogy a motort közvetlenül a motor forgattyústengelyéről hajtja, a kompresszor képes a levegőt a hengerekbe késedelem nélkül, minimális sebességgel pumpálni, növelve a nyomásfokozatot a motor fordulatszámának szigorú arányában. De vannak hátrányaik is. Csökkentik a belső égésű motor hatékonyságát. Mivel a tápegység által generált energia egy részét azok meghajtására használják. A mechanikus nyomásrendszerek több helyet foglalnak el, és speciális működtetőt igényelnek. A vezérműszíj vagy a sebességváltó sok zajt okoz. Mechanikus töltőanyagok. Kétféle mechanikus fúvó létezik. Térfogatú és centrifugális. A tipikus töltőanyagok a Roots szupergenerátorok és a Lysholm kompresszor. A Roots kialakítása hasonlít egy olaj hajtómű szivattyúhoz.

A turbómotor jellemzői

Ennek a kialakításnak az a sajátossága, hogy a levegő nem a feltöltőben, hanem kívül a csővezetékben préselődik, bejutva a ház és a rotorok közötti térbe. A fő hátrány a korlátozott mértékű nyereség. Nem számít, milyen pontosan vannak beállítva a töltőalkatrészek, egy bizonyos nyomás elérésekor a levegő elkezd visszaáramlani, ami csökkenti a rendszer hatékonyságát. A harcnak többféle módja van. Növelje a rotor fordulatszámát, vagy tegye a feltöltőt két vagy akár három fokozatba. Így lehetséges a végső értékeket elfogadható szintre növelni, de a többlépcsős kialakításoknak nincs fő előnyük - a tömörség. Egy másik hátrány a kimenet egyenetlen kiáramlása, mivel a levegőt részletekben szállítják. A modern kialakítások háromszög alakú forgó mechanizmusokat használnak, a bejárati és kijárati ablakok pedig háromszög alakúak. Ezeknek a technikáknak köszönhetően a terjedelmes feltöltők gyakorlatilag megszabadultak a pulzáló hatástól.

Turbo motor telepítése

Az alacsony forgórészek fordulatszáma és ezáltal tartóssága alacsony zajszinttel párosulva olyan ismert márkákat eredményezett, mint a DaimlerChrysler, a Ford és a General Motors nagyvonalúan felszerelve termékeit. A kiszorításos kompresszorok alakjuk megváltoztatása nélkül növelik a teljesítmény- és nyomatékgörbéket. Már alacsony és közepes sebességnél is hatékonyak, és ez tükrözi a legjobban a gyorsulási dinamikát. Az egyetlen probléma az, hogy az ilyen rendszereket nagyon divatos gyártani és telepíteni, ami azt jelenti, hogy meglehetősen drágák. A légnyomás egyidejű növelésének másik módját a szívócsonkban javasolta Lisholm mérnök. A Lysholm szerelvények kialakítása némileg a hagyományos húsdarálóra emlékeztet. A házon belül további két csavaros szivattyú van felszerelve. Különböző irányokba forgatva elfogják a levegő egy részét, összenyomják és hengerekbe helyezik.

Turbó motor - tuning

Ezt a rendszert belső tömörítés és a pontosan kalibrált hézagok miatti minimális veszteség jellemzi. Ezenkívül a légcsavar nyomása a motor szinte teljes tartományában hatékony. Csendes, nagyon kompakt, de a gyártás összetettsége miatt rendkívül drága. Azonban nem elhanyagolják őket olyan neves hangstúdiók, mint az AMG vagy a Kleemann. A centrifugális töltőanyagok kialakításukban hasonlóak a turbófeltöltőkhöz. A szívócsőben lévő túlzott nyomás egy kompresszor kereket is létrehoz. Sugaras pengéi centrifugális erő segítségével megfogják és a levegőt az alagút köré tolják. A turbófeltöltővel szembeni különbség csak a hajtásban van. A centrifugális ventilátorok hasonló, bár kevésbé észrevehető tehetetlenségi hibával rendelkeznek. De van még egy fontos jellemző. Valójában a keletkező nyomás arányos a kompresszor kerék négyzetsebességével.

Turbómotor

Egyszerűen fogalmazva, nagyon gyorsan kell forognia ahhoz, hogy a szükséges levegőmennyiséget a hengerekbe pumpálja. Néha a motor fordulatszámának tízszerese. Hatékony centrifugális ventilátor nagy sebességnél. A mechanikus centrifugák kevésbé felhasználóbarátak és tartósabbak, mint a gázcentrifugák. Mivel alacsonyabb szélsőséges hőmérsékleten dolgoznak. Tervezésük egyszerűsége és ennek megfelelően alacsony költsége népszerűvé vált az amatőr hangolás terén. Motor közbenső hűtő. A mechanikus túlterhelés-szabályozó áramkör meglehetősen egyszerű. Teljes terhelésnél az elkerülő fedél zárva van, és a fojtószelep nyitva van. Minden légáramlás a motorba kerül. Részterheléses működés közben a fojtószelep zár és a csappantyú kinyílik. A felesleges levegő visszatér a fúvó bemenetére. Az intercooler hűtőközeg-levegő a töltéshez nemcsak a mechanikus, hanem a gázturbina-erősítő rendszerek szinte nélkülözhetetlen eleme.

Turbófeltöltős motor működése

A sűrített levegőt előhűtjük egy közbenső hűtőben, mielőtt a motor hengerébe vezetjük. Felépítése szerint ez egy hagyományos radiátor, amelyet vagy a beszívott levegő áramlásával, vagy egy hűtőfolyadékkal hűtenek. A feltöltött levegő hőmérsékletének 10 fokkal történő csökkentése lehetővé teszi sűrűségének körülbelül 3% -os növelését. Ez viszont lehetővé teszi a motor teljesítményének körülbelül ugyanolyan százalékos növelését. Turbófeltöltő motor. A turbófeltöltőket szélesebb körben használják a modern autómotorokban. Valójában ez ugyanaz a centrifugális kompresszor, de más meghajtó áramkörrel rendelkezik. Ez a legfontosabb, talán alapvető különbség a mechanikus kompresszorok és a turbófeltöltők között. A hajtáslánc az, amely nagyban meghatározza a különféle kivitelek jellemzőit és alkalmazási lehetőségeit.

A turbómotor előnyei

A turbófeltöltőnél a járókerék ugyanazon a tengelyen helyezkedik el, mint a járókerék, a turbina. Ami a motor kipufogócsatornájába van beépítve és a kipufogógázok hajtják. A sebesség meghaladhatja a 200 000 fordulat / perc értéket. Nincs közvetlen kapcsolat a motor főtengelyével, és a levegőellátást a kipufogógáz nyomása szabályozza. A turbófeltöltő előnyei közé tartozik. A motor hatékonyságának és gazdaságosságának javítása. A mechanikus hajtás a motortól veszi el az energiát, ugyanez a kipufogógázból származó energiát is felhasználja, így a hatékonyság nő. Ne tévessze össze a motorspecifikus és az általános hatékonyságot. Természetesen annak a motornak a működése, amelynek teljesítménye a turbófeltöltő használata miatt megnőtt, több üzemanyagot igényel, mint egy hasonló, alacsonyabb teljesítményű motor, természetes szívószeleppel.

Turbo motor teljesítmény

Valójában a palackok levegővel való feltöltése javul, emlékeztetünk arra, hogy több üzemanyagot égessenek el bennük. De az üzemanyagcellával felszerelt motor üzemanyag / órányi teljesítményegység-aránya óránként mindig alacsonyabb, mint az erősítés nélküli, erőteljes egység hasonló kialakítású része. A turbófeltöltő lehetővé teszi az erőmű meghatározott jellemzőinek elérését kisebb méretben és tömegben. Mint a szívó motor használata esetén. Ezenkívül a turbómotor a legjobb környezeti teljesítményt nyújtja. Az égéstérben a nyomás a hőmérséklet csökkenéséhez és ennek következtében a nitrogén-oxidok képződésének csökkenéséhez vezet. A benzinmotorok tankolásakor teljesebb az üzemanyag-égés, főleg átmeneti körülmények között. A dízelmotorokban a kiegészítő levegőellátás lehetővé teszi a füst megjelenésének határainak túllépését, azaz harcolni a koromrészecskék kibocsátásával.

Dízel turbómotor

A dízelüzemek sokkal alkalmasabbak általában a feltöltésre és különösen a turbófeltöltésre. A benzinmotorokkal ellentétben, ahol a nyomásfokozatot a kopogás veszélye korlátozza, nincsenek tisztában ezzel a jelenséggel. A dízelmotor mechanizmusaiban a rendkívüli mechanikai igénybevételig nyomás alatt lehet. Ezenkívül a beszívott levegő fojtószelepének hiánya és a magas kompressziós arány magasabb kipufogógáz-nyomást és alacsonyabb hőmérsékletet eredményez a benzinmotorokhoz képest. A turbófeltöltőket könnyebb gyártani, ami számos eredendő hátránnyal megtérül. Alacsony motorfordulatszám mellett a kipufogógázok mennyisége alacsony, ezért a kompresszor hatékonysága alacsony. Ezenkívül a turbófeltöltős motornak általában van egy úgynevezett Turboyama-ja.

Kerámia fém turbórotor

A fő nehézség a kipufogógázok magas hőmérséklete. A kerámia fémturbina rotor körülbelül 20%-kal könnyebb, mint a hőálló ötvözetekből készültek. És kisebb a tehetetlenségi nyomatéka is. Egészen a közelmúltig az egész készülék élettartama a tábori életre korlátozódott. Lényegében főtengely-szerű perselyek voltak, amelyeket nyomás alatti olajjal kentek. Az ilyen hagyományos csapágyak kopása természetesen nagy volt, de a gömbcsapágyak nem bírták a hatalmas sebességet és a magas hőmérsékletet. A megoldást akkor találták meg, amikor lehetőség nyílt kerámiagolyós csapágyak fejlesztésére. A kerámia használata azonban nem meglepő, a csapágyak folyamatos kenőanyag-utánpótlással vannak feltöltve. A turbófeltöltő hiányosságainak megszabadulása nemcsak a forgórész tehetetlenségének csökkentését teszi lehetővé. De további, néha meglehetősen összetett töltőnyomás-szabályozó áramkörök használata is.

Hogyan működik a turbómotor

A fő feladatok ebben az esetben a nyomás csökkentése nagy motorfordulatszámon, és alacsonyabbnál történő növelése. Minden probléma teljesen megoldható a változtatható geometriájú turbinával, a változtatható fúvókás turbinával. Például mozgatható pengékkel, amelyek paraméterei széles tartományban változtathatók. A VNT turbófeltöltő működési elve a turbina kerék felé irányított kipufogógáz-áramlás optimalizálása. Alacsony motorfordulatszám mellett és alacsony kipufogógáz-mennyiség mellett a VNT turbófeltöltő a teljes kipufogógáz-áramot a turbina kerekébe irányítja. Így növelve annak teljesítményét és növekvő nyomást. Nagy sebesség és nagy gázáramlás esetén a VNT turbófeltöltő nyitva tartja a mozgó lapátokat. A keresztmetszet növelése és néhány kipufogógáz kiszívása a járókerékből.

Turbo motorvédelem

Túllépés elleni védelem és a nyomásfokozás a motor szükséges szintjén, a túlterhelés kiküszöbölése Az egyerősítő rendszerek mellett gyakori a kétlépcsős erősítés. Az első szakasz, amely a kompresszort hajtja, hatékony lendületet ad alacsony motorfordulatszám mellett. A második pedig a turbófeltöltő használja a kipufogógázok energiáját. Amint az erőforrás eléri a turbina normál működéséhez elegendő sebességet, a kompresszor automatikusan kikapcsol, és ha leesnek, újra elindul. Sok gyártó egyszerre két turbófeltöltőt telepít a motorjaira. Az ilyen rendszereket biturbónak vagy ikerturbónak hívják. Nincs alapvető különbség közöttük, egy kivétellel. A Biturbo különböző átmérőjű turbinák használatát feltételezi, és ezáltal a teljesítmény is. Ezenkívül a beillesztésük algoritmusa lehet párhuzamos vagy egymás után következő.

Kérdések és válaszok:

Mire való a turbófeltöltés? A megnövekedett friss levegő nyomás a hengerben biztosítja a levegő-üzemanyag keverék jobb égését, ami növeli a motor teljesítményét.

Mit jelent a turbófeltöltős motor? Az ilyen tápegység kialakításában van egy olyan mechanizmus, amely fokozott friss levegő áramlást biztosít a hengerekbe. Ehhez turbófeltöltőt vagy turbinát használnak.

Hogyan működik a turbófeltöltés egy autóban? A kipufogógázok megpörgetik a turbina járókerekét. A tengely másik végén egy nyomólapátot helyeztek el a szívócsőben.