Hvad er en turboladet bilmotor?

Turboladet motor

Turbo motor. Opgaven med at øge motorkraft og drejningsmoment har altid været relevant. Motorkraft er direkte relateret til forskydningen af ​​cylindrene og mængden af ​​luft-brændstofblanding, der leveres til dem. Det vil sige, at jo mere brændstof der forbrænder i cylindrene, jo mere kraft udvikles af kraftenheden. Den enkleste løsning er dog at øge motorkraften. En stigning i dets arbejdsvolumen fører til en stigning i strukturens dimensioner og vægt. Mængden af ​​den leverede arbejdsblanding kan øges ved at øge krumtapakslens rotationshastighed. Med andre ord implementering af flere arbejdscyklusser i cylindre pr. tidsenhed. Men der vil være alvorlige problemer forbundet med en stigning i inertikræfter og en kraftig stigning i mekaniske belastninger på delene af kraftenheden, hvilket vil føre til en reduktion af motorens levetid.

Turbomotoreffektivitet

Den mest effektive måde i denne situation er magt. Forestil dig indsugningsslaget i en forbrændingsmotor. Motoren, mens den arbejder som en pumpe, er også meget ineffektiv. Luftkanalen har et luftfilter, indgangsmanifoldbøjninger, og benzinmotorer har også en gasspjældsventil. Alt dette reducerer naturligvis påfyldningen af ​​cylinderen. For at øge trykket opstrøms for indtaksventilen placeres mere luft i cylinderen. Tankning forbedrer den friske ladning i cylindrene, hvilket giver dem mulighed for at forbrænde mere brændstof i cylindrene og således opnå mere motoreffekt. Tre typer forstærkning anvendes i en forbrændingsmotor. Resonans, der bruger den kinetiske energi fra luftvolumen i indgangsmanifolderne. I dette tilfælde kræves ingen yderligere opladning / forstærkning. Mekanisk, i denne version drives kompressoren af ​​et motorrem.

Gasturbine eller turbo motor

Gasturbine eller turboladere, turbinen drives af strømmen af ​​udstødningsgasser. Hver metode har sine egne fordele og ulemper, der bestemmer anvendelsesområdet. Personligt indtagningsmanifold. For bedre påfyldning af cylinderen skal trykket foran indtagsventilen øges. I mellemtiden er øget pres generelt ikke nødvendigt. Det er nok at hæve den i øjeblikket, hvor ventilen lukkes, og indlæses en yderligere portion luft i cylinderen. Ved kortvarige trykopbygninger er en kompressionsbølge, der bevæger sig langs indsugningsmanifolden, når motoren kører, ideel. Det er tilstrækkeligt at beregne længden af ​​selve rørledningen, så bølgen, der reflekteres flere gange fra dens ender, når ventilen på det rigtige tidspunkt. Teorien er enkel, men dens implementering kræver meget opfindsomhed. Ventilen åbnes ikke ved forskellige krumtapakshastigheder og bruger derfor resonansforstærkningseffekten.

Turbomotor - dynamisk kraft

Med en kort indsugningsmanifold klarer motoren sig bedre ved høje omdrejninger. Mens der ved lave hastigheder er en lang sugevej mere effektiv. Indløbsrør med variabel længde kan oprettes på to måder. Enten ved at forbinde et resonanskammer, eller ved at skifte til den ønskede indgangskanal eller tilslutte det. Sidstnævnte kaldes også dynamisk styrke. Resonant og dynamisk tryk kan fremskynde strømningen af ​​luftindtagstårnet. Forstærkningseffekterne forårsaget af udsving i luftstrømningstrykket i området fra 5 til 20 mbar. Til sammenligning med en turbolader eller mekanisk boost kan du få værdier i området 750 til 1200 mbar. For at afslutte billedet skal du bemærke, at der også er en inertialforstærker. Hvor hovedfaktoren for at skabe overskydende tryk opstrøms for ventilen er højtryksstrømningshovedet i indløbsrøret.

Forøgelse af styrken på turbomotoren

Dette giver en mindre stigning i magten ved høje hastigheder over 140 kilometer i timen. Mest brugt på motorcykler. Mekaniske fyldstoffer tillader en temmelig enkel måde at øge motoreffekten betydeligt. Ved at køre motoren direkte fra motorens krumtapaksel er kompressoren i stand til at pumpe luft ind i cylindrene uden forsinkelse ved mindste hastighed, hvilket øger boosttrykket i nøje forhold til motorhastigheden. Men de har også ulemper. De reducerer effektiviteten af ​​forbrændingsmotoren. Fordi noget af den strøm, der genereres af strømforsyningen, bruges til at drive dem. Mekaniske tryksystemer optager mere plads og kræver en speciel aktuator. Tandremmen eller gearkassen bringer meget støj. Mekaniske fyldstoffer. Der er to typer mekaniske blæsere. Volumetrisk og centrifugal. Typiske bulkfyldstoffer er Roots-supergeneratorer og en Lysholm-kompressor. Roots-designet ligner en oliehjulspumpe.

Turbo motor funktioner

Det særlige ved dette design er, at luften ikke komprimeres i kompressoren, men udenfor i rørledningen, og kommer ind i mellemrummet mellem huset og rotorerne. Den største ulempe er den begrænsede mængde gevinst. Uanset hvor nøjagtigt påfyldningsdelene er indstillet, begynder luft at strømme tilbage, når et vist tryk er nået, hvilket reducerer systemets effektivitet. Der er flere måder at kæmpe på. Øg rotorhastigheden, eller gør kompressoren to eller endda tre trin. Således er det muligt at øge de endelige værdier til et acceptabelt niveau, men flertrinsdesign har ikke deres største fordel - kompakthed. En anden ulempe er ujævn udledning af udløbet, da luften tilføres portionsvis. Moderne design bruger trekantede drejemekanismer, og indgangs- og udgangsvinduerne er trekantede. Takket være disse teknikker slap store kompressorer praktisk talt af med den pulserende effekt.

Turbo-motorinstallation

De lave rotorhastigheder og derfor konstruktionens holdbarhed kombineret med lave støjniveauer har resulteret i, at kendte mærker som DaimlerChrysler, Ford og General Motors gavmildt udstyrede deres produkter. Deplacement -superladere øger effekt- og drejningsmomentkurverne uden at ændre deres form. De er allerede effektive ved lave til mellemhastigheder, og det afspejler bedst accelerationsdynamikken. Det eneste problem er, at sådanne systemer er meget fancy at fremstille og installere, hvilket betyder, at de er ret dyre. En anden måde at samtidig øge lufttrykket i indsugningsmanifolden blev foreslået af ingeniøren Lisholm. Udformningen af ​​Lysholm beslag minder lidt om en konventionel kødkværn. To ekstra skruepumper er installeret inde i huset. De roterer i forskellige retninger og fanger en del af luften, komprimerer den og placerer den i cylindre.

Turbomotor - tuning

Dette system er kendetegnet ved intern komprimering og minimalt tab på grund af nøjagtigt kalibrerede afstand. Derudover er propelltrykket effektivt over næsten hele motorhastighedsområdet. Støjsvagt, meget kompakt, men ekstremt dyrt på grund af produktionskompleksiteten. De forsømmes dog ikke af så berømte tuningstudier som AMG eller Kleemann. Centrifugalfyldere ligner design i turboladere. For stort tryk i indsugningsmanifolden skaber også et kompressorhjul. Dens radiale knive fanger og skubber luft rundt i tunnelen ved hjælp af centrifugalkraft. Forskellen fra en turbolader er kun i drevet. Centrifugale blæsere har en lignende, om end mindre mærkbar, inertial defekt. Men der er en mere vigtig funktion. Faktisk er det dannede tryk proportionalt med kompressorhjulets firkantede hastighed.

Turbomotor

Kort sagt skal den dreje meget hurtigt for at pumpe den krævede luftmængde ind i cylindrene. Nogle gange ti gange motorens omdrejningstal. Effektiv centrifugalventilator ved høje hastigheder. Mekaniske centrifuger er mindre brugervenlige og mere holdbare end gascentrifuger. Fordi de arbejder ved lavere ekstreme temperaturer. Enkelheden og følgelig billigheden af ​​deres design har vundet popularitet inden for amatørindstilling. Motor intercooler. Det mekaniske overbelastningskredsløb er ret simpelt. Ved fuld belastning er bypassdækslet lukket, og chokeren er åben. Al luftstrøm går til motoren. Under delbelastning lukkes sommerfuglventilen, og rørspjældet åbnes. Overskydende luft returneres til blæserindløbet. Interkølerens opladende afkølingsluft er en næsten uundværlig komponent i ikke kun mekaniske, men også gasturbinens opstartssystemer.

Turboladet motordrift

Trykluften afkøles i en intercooler, før den føres ind i motorcylindrene. Ved sin udformning er dette en konventionel radiator, der afkøles enten ved strømmen af ​​indblæsningsluft eller med et kølemiddel. Sænkning af temperaturen på ladet luft med 10 grader gør det muligt at øge dens densitet med ca. 3%. Dette tillader igen motoreffekten at øges med omtrent den samme procentdel. Turboladermotor. Turboladere bruges mere udbredt i moderne bilmotorer. Faktisk er dette den samme centrifugalkompressor, men med et andet drivkredsløb. Dette er den vigtigste, måske grundlæggende forskel mellem mekaniske superladere og turboladning. Det er drivkæden, der i vid udstrækning bestemmer egenskaber og anvendelser af forskellige designs.

Turbo motor fordele

For en turbolader er pumpehjulet placeret på den samme aksel som pumpehjulet, turbinen. Hvilket er indbygget i motorens udstødningsmanifold og drives af udstødningsgasserne. Hastigheden kan overstige 200 o / min. Der er ingen direkte forbindelse til motorens krumtapaksel, og lufttilførslen styres af udstødningsgasstrykket. Fordelene ved en turbolader inkluderer. Forbedring af motoreffektivitet og økonomi. Det mekaniske drev tager strøm fra motoren, det samme bruger energien fra udstødningen, og dermed øges effektiviteten. Forvirr ikke motorspecifik og samlet effektivitet. Naturligvis kræver driften af ​​en motor, hvis effekt er steget på grund af brugen af ​​en turbolader, mere brændstof end en lignende motor med en lavere effekt med en naturlig aspirator.

Turbomotoreffekt

Faktisk forbedres, som vi husker, at fylde cylindrene med luft for at forbrænde mere brændstof i dem. Men massefraktionen af ​​brændstof pr. Enhed pr. Time for en motor udstyret med en brændselscelle er altid lavere end for en lignende udformning af en kraftig enhed uden forstærkning. Turboladeren giver dig mulighed for at opnå de specificerede egenskaber for strømforsyningen med en mindre størrelse og vægt. End i tilfælde af at bruge en naturligt aspireret motor. Derudover har turbomotoren den bedste miljøydelse. Trykket i forbrændingskammeret fører til et fald i temperaturen og som en konsekvens til et fald i dannelsen af ​​nitrogenoxider. Ved tankning af benzinmotorer opnås mere komplet brændstofforbrænding, især under kortvarige forhold. I dieselmotorer giver ekstra luftforsyning dig mulighed for at skubbe grænserne for udseendet af røg, dvs. bekæmpe emissionen af ​​sodpartikler.

Diesel turbomotor

Diesel er meget mere velegnet til boosting generelt og turboladning i særdeleshed. I modsætning til benzinmotorer, hvor boosttrykket er begrænset af faren for at banke, er de ikke opmærksomme på dette fænomen. Dieselmotoren kan sættes under tryk til den ekstreme mekaniske belastning i dens mekanismer. Derudover resulterer manglen på indsugningsluftgas og det høje kompressionsforhold i højere udstødningsgastryk og lavere temperaturer sammenlignet med benzinmotorer. Turboladere er lettere at fremstille, hvilket lønner sig med en række iboende ulemper. Ved lave motorhastigheder er mængden af ​​udstødningsgasser lav, og kompressoreffektiviteten er derfor lav. Derudover har en turboladet motor normalt en såkaldt Turboyama.

Turbo-rotor i metal

Den største vanskelighed er den høje temperatur af udstødningsgasserne. En keramisk metalturbinerotor er omkring 20 % lettere end dem, der er lavet af varmebestandige legeringer. Og den har også et lavere inertimoment. Indtil for nylig var hele enhedens levetid begrænset til lejrlivet. De var i det væsentlige krumtapaksellignende bøsninger, der blev smurt med olie under tryk. Slidet på sådanne konventionelle lejer var naturligvis stort, men kuglelejer kunne ikke modstå de enorme hastigheder og høje temperaturer. Løsningen blev fundet, da det var muligt at udvikle lejer med keramiske kugler. Brugen af ​​keramik er dog ikke overraskende, lejerne er fyldt med en konstant tilførsel af smøremiddel. At slippe af med manglerne ved turboladeren gør det ikke kun muligt at reducere rotorens inerti. Men også brugen af ​​yderligere, nogle gange ret komplekse boosttrykkontrolkredsløb.

Sådan fungerer turbomotoren

De vigtigste opgaver i dette tilfælde er at reducere trykket ved høje motorhastigheder og øge det ved lave. Alle problemer kan løses fuldstændigt med den variable geometrturbin, den variable dyseturbin. For eksempel med bevægelige klinger, hvis parametre kan ændres over et bredt område. Princippet for drift af VNT-turboladeren er at optimere strømmen af ​​udstødningsgasser rettet til turbinhjulet. Ved lave motorhastigheder og lave udstødningsvolumen dirigerer VNT-turboladeren hele udstødningsgasstrømmen til turbinhjulet. Således øger dens styrke og øger pres. Ved høje hastigheder og høje gasstrømningshastigheder holder VNT-turboladeren de bevægelige knive åbne. Forøgelse af tværsnitsområdet og fjernelse af nogle af udstødningsgasserne fra pumpehjulet.

Turbomotorbeskyttelse

Beskyttelse mod overhastighed og øge trykvedligeholdelse på det krævede motorniveau, eliminering af overbelastning. Ud over enkeltforstærkningssystemer er to-trins amplifikation almindelig. Den første fase, der kører kompressoren, giver et effektivt løft ved lave motorhastigheder. Og den anden, en turbolader, bruger udstødningsgasernes energi. Så snart strømmenheden når en hastighed, der er tilstrækkelig til normal drift af turbinen, slukkes kompressoren automatisk, og hvis de falder, starter den igen. Mange producenter installerer to turboladere på deres motorer på én gang. Sådanne systemer kaldes biturbo eller dobbelt-turbo. Der er ingen grundlæggende forskel mellem dem med en undtagelse. Biturbo antager brugen af ​​turbiner med forskellige diametre og dermed ydeevnen. Derudover kan algoritmen til deres inkludering være enten parallel eller sekventiel.

Spørgsmål og svar:

Hvad er turboopladning til? Det øgede frisklufttryk i cylinderen sikrer en bedre forbrænding af luft-brændstofblandingen, hvilket øger motorkraften.

Hvad betyder turboladet motor? I designet af en sådan kraftenhed er der en mekanisme, der giver en forbedret strøm af frisk luft ind i cylindrene. Til dette bruges en turbolader eller turbine.

Hvordan virker turboopladning på en bil? Udstødningsgasserne roterer turbinehjulet. I den anden ende af akslen er der installeret et trykhjul i indsugningsmanifolden.