Kaj je avtomobilski motor s turbopolnilnikom?

Turbo motor

Turbo motor. Naloga povečanja moči in navora motorja je bila vedno pomembna. Moč motorja je neposredno povezana s prostornino valjev in količino mešanice zraka in goriva, ki se jim dovaja. To pomeni, da več goriva kot zgori v valjih, več moči razvije agregat. Najpreprostejša rešitev pa je povečanje moči motorja. Povečanje delovne prostornine vodi do povečanja dimenzij in teže konstrukcije. Količina dobavljene delovne mešanice se lahko poveča s povečanjem hitrosti vrtenja ročične gredi. Z drugimi besedami, izvajanje več delovnih ciklov v valjih na časovno enoto. Toda pojavile se bodo resne težave, povezane s povečanjem vztrajnostnih sil in močnim povečanjem mehanskih obremenitev na delih pogonske enote, kar bo povzročilo zmanjšanje življenjske dobe motorja.

Izkoristek turbo motorja

Najučinkovitejši način v tej situaciji je moč. Predstavljajte si vstopni hod motorja z notranjim zgorevanjem. Motor, ki deluje kot črpalka, je tudi zelo neučinkovit. Zračni kanal ima zračni filter, zavoji sesalnega kolektorja, bencinski motorji pa imajo tudi dušilni ventil. Vse to seveda zmanjša polnjenje jeklenke. Za povečanje tlaka pred sesalnim ventilom bo v jeklenko nameščeno več zraka. Dolivanje goriva izboljša svež naboj v jeklenkah, kar jim omogoča, da v jeklenkah porabijo več goriva in tako dobijo večjo moč motorja. V motorju z notranjim zgorevanjem se uporabljajo tri vrste ojačevalcev. Resonanca, ki uporablja kinetično energijo volumna zraka v sesalnih kolektorjih. V tem primeru ni potrebno dodatno polnjenje / pospeševanje. Mehansko, v tej izvedbi kompresor poganja motorni jermen.

Plinska turbina ali turbo motor

Plinska turbina ali turbopuhalo, turbino poganja pretok izpušnih plinov. Vsaka metoda ima svoje prednosti in slabosti, ki določajo področje uporabe. Osebni sesalni kolektor. Za boljše polnjenje jeklenke je treba povečati tlak pred sesalnim ventilom. Medtem povečan pritisk na splošno ni potreben. Dovolj je, da ga dvignete v trenutku zapiranja ventila in v valj naložite dodaten del zraka. Za kratkotrajno povečanje tlaka je idealen kompresijski val, ki potuje vzdolž sesalnega kolektorja, ko motor deluje. Dovolj je izračunati dolžino samega cevovoda, tako da val, ki se večkrat odbije od njegovih koncev, ob pravem času doseže ventil. Teorija je preprosta, a njeno izvajanje zahteva veliko iznajdljivosti. Ventil se ne odpre pri različnih hitrostih ročične gredi in zato uporablja učinek resonančnega ojačanja.

Turbo motor - dinamična moč

S kratkim sesalnim kolektorjem motor deluje bolje pri visokih vrtljajih. Medtem ko je pri nizkih hitrostih dolga sesalna pot učinkovitejša. Dovodno cev s spremenljivo dolžino lahko ustvarite na dva načina. Bodisi s priključitvijo resonančne komore bodisi s preklopom na želeni vhodni kanal ali z njegovo povezavo. Slednje imenujemo tudi dinamična moč. Resonančni in dinamični tlak lahko pospeši pretok sesalnega stolpa. Ojačevalni učinki, ki jih povzročajo nihanja tlaka zračnega toka, se gibljejo od 5 do 20 mbar. V primerjavi s turbopuhalom ali mehanskim ojačevalnikom lahko dobite vrednosti v območju od 750 do 1200 mbar. Za dokončanje slike upoštevajte, da obstaja tudi inercijski ojačevalnik. Pri katerem je glavni dejavnik za ustvarjanje nadtlaka pred ventilom visokotlačna glava toka v dovodni cevi.

Povečanje moči turbo motorja

To omogoča rahlo povečanje moči pri visokih hitrostih nad 140 kilometrov na uro. Večinoma se uporablja na motociklih. Mehanska polnila omogočajo precej preprost način za znatno povečanje moči motorja. Z vožnjo motorja neposredno iz ročične gredi motorja lahko kompresor brez odlašanja vbrizga zrak v valje z minimalno hitrostjo in poveča polnilni tlak v natančnem sorazmerju z vrtljaji motorja. Imajo pa tudi slabosti. Zmanjšujejo učinkovitost motorja z notranjim zgorevanjem. Ker se nekaj energije, ki jo ustvari napajalnik, porabi za njihovo pogon. Mehanski tlačni sistemi zavzamejo več prostora in zahtevajo poseben pogon. Zobati jermen ali menjalnik povzročata veliko hrupa. Mehanska polnila. Obstajata dve vrsti mehanskih puhal. Volumetrični in centrifugalni. Tipična polnila v razsutem stanju so supergeneratorji Roots in kompresor Lysholm. Dizajn Roots spominja na oljno zobniško črpalko.

Značilnosti turbo motorja

Posebnost te zasnove je, da zrak ni stisnjen v kompresorju, ampak zunaj v cevovodu in vstopa v prostor med ohišjem in rotorji. Glavna pomanjkljivost je omejena količina dobička. Ne glede na to, kako natančno so polnilni deli nastavljeni, ko je dosežen določen tlak, začne zrak teči nazaj, kar zmanjša učinkovitost sistema. Obstaja več načinov boja. Povečajte hitrost rotorja ali naredite polnilnik dvo- ali celo tristopenjski. Tako je mogoče končne vrednosti povečati na sprejemljivo raven, vendar večstopenjske zasnove nimajo svoje glavne prednosti - kompaktnosti. Druga pomanjkljivost je neenakomerno praznjenje izhoda, saj se zrak dovaja v porcijah. Sodobne zasnove uporabljajo trikotne vrtljive mehanizme, vhodna in izhodna okna pa so trikotne oblike. Zahvaljujoč tem tehnikam so se zajetni polnilniki praktično znebili pulzirajočega učinka.

Namestitev turbo motorja

Zaradi nizkih vrtljajev rotorja in s tem vzdržljivosti skupaj z nizko stopnjo hrupa so znane blagovne znamke, kot so DaimlerChrysler, Ford in General Motors, velikodušno opremljale svoje izdelke. Nadomestni polnilniki povečajo krivuljo moči in navora, ne da bi spremenili svojo obliko. Učinkoviti so že pri nizkih do srednjih hitrostih in to najbolje odraža dinamiko pospeševanja. Edina težava je, da so takšni sistemi zelo domiselni za izdelavo in namestitev, kar pomeni, da so precej dragi. Drug način za hkratno povečanje zračnega tlaka v sesalnem razdelilniku je predlagal inženir Lisholm. Zasnova okovja Lysholm nekoliko spominja na običajni mlinček za meso. V ohišju sta vgrajeni dve dodatni vijačni črpalki. Ko se vrtijo v različnih smereh, zajamejo del zraka, ga stisnejo in položijo v jeklenke.

Turbo motor - nastavitev

Za ta sistem je značilna notranja kompresija in minimalne izgube zaradi natančno umerjenih zračnosti. Poleg tega je tlak vijaka učinkovit v skoraj celotnem območju vrtljajev motorja. Tiho, zelo kompaktno, a izjemno drago zaradi zahtevnosti izdelave. Vendar jih ne zanemarjajo tako priznani studijski studii, kot sta AMG ali Kleemann. Centrifugalna polnila so po zasnovi podobna turbopolnilnikom. Prekomerni tlak v sesalnem kolektorju ustvarja tudi kompresorsko kolo. Njegova radialna rezila zajemajo in potiskajo zrak okoli tunela s pomočjo centrifugalne sile. Razlika od turbopuhala je le v pogonu. Centrifugalni puhali imajo podobno, čeprav manj opazno vztrajnostno napako. A obstaja še ena pomembna značilnost. Dejansko je ustvarjeni tlak sorazmeren kvadratni hitrosti kompresorskega kolesa.

Turbo motor

Preprosto povedano, vrteti se mora zelo hitro, da v valje črpa potreben naboj zraka. Včasih desetkrat večje število vrtljajev motorja. Učinkovit centrifugalni ventilator pri visokih hitrostih. Mehanske centrifuge so manj uporabniku prijazne in bolj trpežne kot plinske centrifuge. Ker delujejo pri nižjih ekstremnih temperaturah. Preprostost in s tem poceni njihova zasnova sta postala priljubljena na področju amaterskega uglaševanja. Hladilnik motorja. Mehansko vezje za nadzor preobremenitve je dokaj preprosto. Pri polni obremenitvi je obvodni pokrov zaprt in dušilka odprta. Ves pretok zraka gre v motor. Med delovanjem z delno obremenitvijo se dušilni ventil zapre in dušilec cevi se odpre. Odvečni zrak se vrne v dovod puhala. Hladilni zrak polnilnega hladilnika hladilnika je skoraj nepogrešljiv sestavni del ne samo mehanskih, ampak tudi sistemov za vklop plinskih turbin.

Delovanje motorja s turbopolnilnikom

Stisnjen zrak se pred vbrizgom v valje motorja predhodno ohladi v hladilniku. Po svoji zasnovi je to običajni radiator, ki se hladi bodisi s tokom dovoda zraka bodisi s hladilno tekočino. Znižanje temperature napolnjenega zraka za 10 stopinj omogoča povečanje njegove gostote za približno 3%. To pa omogoča, da se moč motorja poveča za približno enak odstotek. Turbinski polnilnik motorja. Turbopuhali se bolj uporabljajo v sodobnih avtomobilskih motorjih. Pravzaprav je to isti centrifugalni kompresor, vendar z drugačnim pogonskim vezjem. To je najpomembnejša, morda temeljna razlika med mehanskimi polnilniki in turbopolnilniki. Pogonska veriga je tista, ki v veliki meri določa značilnosti in uporabo različnih izvedb.

Prednosti turbo motorja

V turbopuhalu je rotor nameščen na isti gredi kot rotor, turbina. Ki je vgrajen v izpušni kolektor motorja in ga poganjajo izpušni plini. Hitrost lahko preseže 200 vrt / min. Na ročično gred motorja ni neposredne povezave, dovod zraka pa nadzoruje tlak izpušnih plinov. Prednosti turbopuhala vključujejo. Izboljšanje učinkovitosti in gospodarnosti motorja. Mehanski pogon napaja motor, ta uporablja energijo izpušnih plinov, s čimer se poveča učinkovitost. Ne mešajte specifične in splošne učinkovitosti motorja. Seveda delovanje motorja, katerega moč se je povečala zaradi uporabe turbopuhala, zahteva več goriva kot podoben motor z manjšo močjo z naravnim aspiratorjem.

Moč turbo motorja

V resnici je izboljšanje polnjenja jeklenk z zrakom, kot se spomnimo, da bi v njih pokurili več goriva. Toda masni delež goriva na enoto moči na uro za motor, opremljen z gorivno celico, je vedno nižji od deleža podobne zasnove močne enote brez ojačanja. Turbopolnilnik vam omogoča doseganje določenih značilnosti pogonske enote z manjšo velikostjo in težo. Kot pri uporabi naravnega motorja. Poleg tega ima turbo motor najboljše okoljske lastnosti. Tlak v zgorevalni komori vodi do zmanjšanja temperature in posledično do zmanjšanja tvorbe dušikovih oksidov. Pri polnjenju bencinskih motorjev dosežemo bolj popolno zgorevanje goriva, zlasti v prehodnih pogojih. Pri dizelskih motorjih dodatni dovod zraka omogoča premikanje meja videza dima, t.j. nadzor emisij delcev saj.

Dizelski turbo motor

Dizelski motorji so veliko bolj primerni za pospeševanje na splošno in zlasti turbo polnjenje. Za razliko od bencinskih motorjev, kjer je tlak polnitve omejen z nevarnostjo trkanja, tega pojava ne poznajo. Dizelski motor lahko v svojih mehanizmih pritiska na izredno mehansko obremenitev. Poleg tega pomanjkanje lopute za dovod zraka in visoko kompresijsko razmerje zagotavljata višje tlake izpušnih plinov in nižje temperature v primerjavi z bencinskimi motorji. Turbopuhala je lažje izdelati, kar se obrestuje s številnimi lastnimi slabostmi. Pri nizkih vrtljajih motorja je količina izpušnih plinov majhna, zato je izkoristek kompresorja nizek. Poleg tega ima turbomotor običajno tako imenovano turbojamo.

Keramični kovinski turbo rotor

Glavna težava je visoka temperatura izpušnih plinov. Keramični kovinski rotor turbine je približno 20% lažji od rotorja, izdelanega iz toplotno odpornih zlitin. In ima tudi manjši vztrajnostni moment. Do nedavnega je bila življenjska doba celotne naprave omejena na življenje v taborišču. V bistvu so bile puše, podobne ročični gredi, ki so bile mazane z oljem pod pritiskom. Obraba takšnih klasičnih ležajev je bila seveda velika, sferični ležaji pa niso zdržali ogromnih hitrosti in visokih temperatur. Rešitev je bila najdena, ko je bilo mogoče razviti ležaje s keramičnimi kroglicami. Uporaba keramike pa ni presenetljiva, ležaji so napolnjeni s stalnim dovodom maziva. Odpravljanje pomanjkljivosti turbopolnilnika omogoča ne samo zmanjšanje vztrajnosti rotorja. Toda tudi uporaba dodatnih, včasih precej zapletenih vezij za krmiljenje polnilnega tlaka.

Kako deluje turbo motor

Glavne naloge v tem primeru so zmanjšanje tlaka pri visokih vrtljajih motorja in povečanje pri nizkih vrtljajih. Vse probleme je mogoče v celoti rešiti s turbino s spremenljivo geometrijo in s spremenljivo šobo. Na primer s premičnimi rezili, katerih parametre je mogoče spreminjati v širokem razponu. Načelo delovanja turbinskega polnilnika VNT je optimizacija pretoka izpušnih plinov, usmerjenih v turbinsko kolo. Pri nizkih vrtljajih motorja in majhnih količinah izpušnih plinov turbinski polnilnik VNT usmerja celoten pretok izpušnih plinov na turbinsko kolo. Tako povečuje svojo moč in povečuje pritisk. Pri visokih hitrostih in visokih pretokih plina turbopuhalo VNT ohranja odprta gibljiva noža. Povečanje površine preseka in odstranjevanje nekaterih izpušnih plinov iz rotorja.

Zaščita turbo motorja

Zaščita pred prekoračitvijo hitrosti in vzdrževanje tlaka polnjenja na zahtevani ravni motorja, odprava preobremenitve. Poleg enojnih ojačevalnih sistemov je pogosta dvostopenjska ojačitev. Prva stopnja vožnje kompresorja zagotavlja učinkovito pospeševanje pri nizkih vrtljajih motorja. In drugi, turbopolnilnik, uporablja energijo izpušnih plinov. Takoj, ko pogonska enota doseže hitrost, ki zadostuje za normalno delovanje turbine, se kompresor samodejno izklopi in če pade, se spet zažene. Številni proizvajalci na svoje motorje vgradijo dva turbopuhala hkrati. Takšni sistemi se imenujejo biturbo ali twin-turbo. Med njima ni nobene bistvene razlike, z eno izjemo. Biturbo predvideva uporabo turbin različnih premerov in s tem zmogljivosti. Poleg tega je lahko algoritem za njihovo vključitev vzporeden ali zaporeden.

Vprašanja in odgovori:

Za kaj je turbopolnilnik? Povečan pritisk svežega zraka v cilindru zagotavlja boljše izgorevanje mešanice zraka in goriva, kar poveča moč motorja.

Kaj pomeni motor s turbopolnilnikom? Pri zasnovi takšne pogonske enote je mehanizem, ki zagotavlja povečan pretok svežega zraka v jeklenke. Za to se uporablja turbopolnilnik ali turbina.

Kako deluje turbopolnilnik na avtomobilu? Izpušni plini vrtijo rotor turbine. Na drugem koncu gredi je pritrjen črpalni rotor, nameščen v sesalni kolektor.