Vad är en turboladdad bilmotor?

Turboladdad motor

Turbomotor. Uppgiften att öka motoreffekten och vridmomentet har alltid varit aktuell. Motorkraften är direkt relaterad till cylindrarnas förskjutning och mängden luft-bränsleblandning som tillförs dem. Det vill säga, ju mer bränsle som förbränns i cylindrarna, desto mer kraft utvecklas av kraftenheten. Den enklaste lösningen är dock att öka motoreffekten. En ökning av dess arbetsvolym leder till en ökning av strukturens dimensioner och vikt. Mängden av den tillförda arbetsblandningen kan ökas genom att öka vevaxelns rotationshastighet. Med andra ord, implementering av fler arbetscykler i cylindrar per tidsenhet. Men det kommer att finnas allvarliga problem förknippade med en ökning av tröghetskrafter och en kraftig ökning av mekaniska belastningar på kraftenhetens delar, vilket kommer att leda till en minskning av motorns livslängd.

turbomotorns effektivitet

Det mest effektiva sättet i denna situation är makt. Föreställ dig insugningstakten för en förbränningsmotor. Motorn på den tiden fungerar som en pump och är dessutom väldigt ineffektiv. Luftkanalen har luftfilter, insugningsgrenrörsböjar och bensinmotorer har även en gasspjällsventil. Allt detta minskar naturligtvis fyllningen av cylindern. För att öka trycket före insugningsventilen kommer mer luft att placeras i cylindern. Tankning förbättrar fyllningen av cylindrarna med nyladdning, vilket gör att de kan bränna mer bränsle i cylindrarna och därmed få mer motorkraft. Tre typer av förstärkning används i en förbränningsmotor. Resonans, som använder den kinetiska energin av volymen luft i insugningsrören. I det här fallet krävs ingen ytterligare laddning/förstärkning. Mekaniskt, i denna version drivs kompressorn av en motorrem.

Gasturbin eller turbomotor

Gasturbin eller turboladdare, turbinen drivs av flödet av avgaser. Varje metod har sina egna fördelar och nackdelar, som bestämmer omfattningen. Personligt insugningsrör. För bättre fyllning av cylindern måste trycket framför inloppsventilen ökas. Samtidigt behövs inte ökat tryck alls. Det räcker att höja den i det ögonblick som ventilen stänger och ladda en extra del luft i cylindern. För en kortvarig tryckökning är en kompressionsvåg som passerar längs insugningsröret när motorn är igång idealisk. Det räcker med att beräkna längden på själva rörledningen så att vågen som reflekteras flera gånger från dess ändar når ventilen vid rätt tidpunkt. Teorin är enkel, men dess genomförande kräver stor uppfinningsrikedom. Ventilen öppnar inte vid olika vevaxelhastigheter och använder därför effekten av resonansförstärkning.

Turbomotor - dynamisk kraft

Med ett kort insugningsrör går motorn bättre vid höga varvtal. Medan vid låga hastigheter är en lång sugväg mer effektiv. Variabel inloppsrörslängd kan skapas på två sätt. Antingen genom att ansluta en resonantkammare, eller genom att byta till eller koppla in önskad ingångskanal. Det senare alternativet kallas också dynamisk kraft. Det resonanta och dynamiska trycket kan påskynda flödet av provtagningskolonnen. Förstärkningseffekterna orsakade av tryckfluktuationer i luftflödet ligger i intervallet 5 till 20 mbar. Som jämförelse kan du med en turboladdare eller mekanisk boost få värden i intervallet 750 till 1200 mbar. För att komplettera bilden noterar vi att det också finns en tröghetsförstärkare. I vilken huvudfaktorn för att skapa övertryck framför ventilen är huvudet med högt flödestryck i inloppsröret.

Ökar turbomotoreffekten

Detta ger en liten effektökning vid höga hastigheter över 140 kilometer i timmen. Används främst på motorcyklar. Mekaniska fyllmedel tillåter ett ganska enkelt sätt att avsevärt öka motoreffekten. Genom att driva motorn direkt från motorns vevaxel kan kompressorn trycka in luft i cylindrarna med lägsta hastighet utan fördröjning, vilket ökar laddtrycket i strikt proportion till motorns varvtal. Men de har också nackdelar. De minskar effektiviteten hos förbränningsmotorn. Eftersom en del av den kraft som genereras av strömförsörjningen används för att driva dem. Mekaniska trycksystem tar upp mer utrymme och kräver en speciell drivning. Kamrem eller växellåda och gör ökat ljud. mekaniska fyllmedel. Det finns två typer av mekaniska överladdare. Volumetrisk och centrifugal. Typiska bulkfyllmedel är Roots supergeneratorer och Lysholm kompressor. Designen av Roots liknar en oljeväxelpump.

Turbomotorfunktioner

Det speciella med denna design är att luften inte komprimeras i kompressorn, utan utanför i rörledningen, och kommer in i utrymmet mellan huset och rotorerna. Den största nackdelen är den begränsade mängden vinst. Oavsett hur noggrant påfyllningsdelarna är inställda, när ett visst tryck uppnås, börjar luft strömma tillbaka, vilket minskar systemets effektivitet. Det finns flera sätt att slåss. Öka rotorhastigheten eller gör kompressorn två eller till och med tre steg. Således är det möjligt att öka de slutliga värdena till en acceptabel nivå, men flerstegsdesigner har inte sin främsta fördel - kompakthet. En annan nackdel är ojämn utsläpp av utloppet, eftersom luften tillförs i portioner. Modern design använder triangulära vridmekanismer, och ingångs- och utgångsfönstren är triangulära. Tack vare dessa tekniker blev skrymmande kompressorer praktiskt taget av med den pulserande effekten.

Installation av turbomotor

De låga rotorhastigheterna och därför designens hållbarhet, i kombination med den låga ljudnivån, har fått välkända märken som DaimlerChrysler, Ford och General Motors att utrusta sina produkter generöst. Överladdare med positiv deplacement ökar effekt- och vridmomentkurvorna utan att ändra form. De är redan effektiva vid låga till medelhöga hastigheter och detta speglar accelerationsdynamiken bäst. Det enda problemet är att sådana system är väldigt snygga att tillverka och installera, vilket betyder att de är ganska dyra. Ett annat sätt att samtidigt öka lufttrycket i insugningsröret föreslogs av ingenjör Lysholm. Designen på Lysholms beslag påminner något om en konventionell köttkvarn. Två extra skruvpumpar är installerade inuti höljet. Roterande i olika riktningar fångar de en del av luften, komprimerar den och placerar den i cylindrarna.

Turbomotor - trimning

Ett sådant system kännetecknas av intern kompression och minimala förluster på grund av exakt kalibrerade luckor. Dessutom verkar propellertrycket i nästan hela motorvarvtalsområdet. Tyst, mycket kompakt, men extremt dyr på grund av tillverkningssvårigheter. De försummas dock inte av så välkända tuningstudior som AMG eller Kleemann. Centrifugalfyllmedel liknar i sin design som turboladdare. Övertryck i insugningsröret skapar också ett kompressorhjul. Dess radiella blad tar tag i och trycker luften runt tunneln med hjälp av centrifugalkraft. Skillnaden mot en turboladdare finns bara i drivningen. Centrifugalblåsare har en liknande, men mindre märkbar, tröghetsdefekt. Men det finns en annan viktig egenskap. Faktum är att mängden tryck som genereras är proportionell mot kvadrathastigheten på kompressorhjulet.

Turbomotor

Enkelt uttryckt måste den rotera mycket snabbt för att pumpa in den nödvändiga laddningen av luft i cylindrarna. Ibland tio gånger motorns varvtal. Effektiv centrifugalfläkt vid höga hastigheter. Mekaniska centrifuger är mindre användarvänliga och mer hållbara än gascentrifuger. Eftersom de fungerar vid lägre extrema temperaturer. Enkelheten och följaktligen billigheten i deras design har vunnit popularitet inom området för amatörinställning. Intercooler för motor. Det mekaniska överbelastningskontrollschemat är ganska enkelt. Vid full belastning är bypass-luckan stängd och gasreglaget öppet. Allt luftflöde kommer in i motorn. Vid dellastdrift stänger gasspjället och rörspjället öppnas. Överskottsluft återförs till fläktinloppet. Kylluft för laddning, som ingår i intercooler-kretsen, är en nästan oumbärlig komponent i inte bara mekaniska utan även gasturbinboostersystem.

Turbomotordrift

Tryckluft förkyles i en intercooler innan den kommer in i motorcylindrarna. Designmässigt är detta en konventionell kylare, som kyls antingen av insugningsluftflödet eller av kylvätskan. Genom att sänka temperaturen på laddad luft med 10 grader kan du öka dess densitet med cirka 3%. Detta gör att du i sin tur kan öka motoreffekten med ungefär samma procent. Motorns turboladdare. Turboladdare används mer allmänt i moderna bilmotorer. I själva verket är detta samma centrifugalkompressor, men med ett annat drivschema. Detta är den viktigaste, kanske grundläggande, skillnaden mellan mekaniska kompressorer och turboladdare. Det är drivkedjan som till stor del bestämmer egenskaperna och tillämpningarna för olika konstruktioner.

Fördelar med en turbomotor

I en turboladdare sitter pumphjulet på samma axel som pumphjulet, turbinen. Som är inbyggd i motorns avgasgrenrör och drivs av avgaserna. Hastigheten kan överstiga 200 000 rpm. Det finns ingen direkt anslutning till motorns vevaxel, och lufttillförseln styrs av avgastrycket. Fördelarna med en turboladdare inkluderar. Förbättring av motorns effektivitet och ekonomi. Den mekaniska drivningen får kraft från motorn, densamma använder energin från avgaserna, därför ökar effektiviteten. Blanda inte ihop specifik och övergripande motoreffektivitet. Naturligtvis kräver driften av en motor, vars effekt har ökat på grund av användningen av en turboladdare, mer bränsle än en liknande motor med mindre effekt med en naturlig aspirator.

Turbomotoreffekt

Faktum är att fyllning av cylindrarna med luft förbättras, kom ihåg, för att bränna mer bränsle i dem. Men massandelen bränsle per effektenhet per timme för en motor utrustad med en bränslecell är alltid lägre än för en liknande konstruktion av en kraftfull enhet utan förstärkning. Turboladdaren låter dig uppnå de specificerade egenskaperna hos kraftenheten med mindre dimensioner och vikt. Än vid användning av en naturligt sugmotor. Dessutom har turbomotorn den bästa miljöprestandan. Trycket i förbränningskammaren leder till en minskning av temperaturen och, som ett resultat, till en minskning av bildningen av kväveoxider. Vid tankning av bensinmotorer uppnås en mer fullständig förbränning av bränsle, särskilt under övergående förhållanden. I dieselmotorer tillåter ytterligare lufttillförsel dig att tänja på gränserna för uppkomsten av rök, d.v.s. bekämpa sotpartikelutsläpp.

Diesel turbomotor

Dieslar är mycket mer lämpade för forcering i allmänhet och turboladdning i synnerhet. Till skillnad från bensinmotorer, där laddtrycket begränsas av risken för detonation, är de omedvetna om detta fenomen. Dieselmotorn kan vara under tryck upp till gränsen för mekaniska belastningar i dess mekanismer. Dessutom resulterar frånvaron av insugningsluftgas och det höga kompressionsförhållandet i högre avgastryck och svalare temperaturer jämfört med bensinmotorer. Turboladdare är lättare att tillverka, vilket lönar sig med en rad inneboende nackdelar. Vid låga motorvarvtal är mängden avgaser liten, respektive kompressorns effektivitet låg. Dessutom brukar en turboladdad motor ha en så kallad Turboyama.

Turborotor i keramisk metall

Den största svårigheten är den höga temperaturen hos avgaserna. En keramisk metallturbinrotor är cirka 20 % lättare än de som är gjorda av värmebeständiga legeringar. Och den har också ett lägre tröghetsmoment. Fram till nyligen var hela enhetens livslängd begränsad till lägerlivet. De var i huvudsak vevaxelliknande bussningar som smords med trycksatt olja. Slitet på sådana konventionella lager var förstås stort, men sfäriska lager klarade inte de enorma hastigheterna och höga temperaturerna. Lösningen hittades när det gick att utveckla lager med keramiska kulor. Användningen av keramik är dock inte förvånande, lagren är fyllda med en konstant tillförsel av smörjmedel. Att bli av med turboladdarens brister gör det inte bara möjligt att minska rotorns tröghet. Men också användningen av ytterligare, ibland ganska komplicerade laddtrycksreglerkretsar.

Principen för driften av en turbomotor

Huvuduppgifterna i detta fall är att minska trycket vid höga motorvarvtal och öka det vid låga. Alla problem kan lösas helt med turbin med variabel geometri, turbin med variabelt munstycke. Till exempel med rörliga blad, vars parametrar kan ändras över ett brett område. Principen för driften av VNT-turboladdaren är att optimera flödet av avgaser som riktas till turbinhjulet. Vid låga motorvarvtal och låga avgasvolymer styr VNT-turboladdaren hela avgasflödet till turbinhjulet. På så sätt ökar dess makt och ökar trycket. Vid höga hastigheter och högt gasflöde placerar VNT-turboladdaren de rörliga bladen i öppet läge. Ökning av tvärsnittsarean och avledning av en del av avgaserna från pumphjulet.

Turbomotorskydd

Skydd mot för hög hastighet och bibehållande av laddtrycket på motorns önskade nivå, vilket eliminerar överbelastning. Förutom enkelförstärkningssystem är tvåstegsförstärkning vanligt. Det första steget, som driver kompressorn, ger en effektiv boost vid låga motorvarvtal. Och den andra, turboladdaren, använder energin från avgaserna. Så snart kraftenheten når en hastighet som är tillräcklig för normal drift av turbinen stängs kompressorn automatiskt av och när de faller startar den igen. Många tillverkare installerar två turboladdare på sina motorer samtidigt. Sådana system kallas biturbo eller twinturbo. Det finns ingen grundläggande skillnad mellan dem, med ett undantag. Biturbo innebär användning av turbiner med olika diametrar, och därmed prestanda. Dessutom kan algoritmen för deras inkludering vara både parallell och sekventiell.

Frågor och svar:

Vad är turboladdning till för? Det ökade friskluftstrycket i cylindern ger en bättre förbränning av luft-bränsleblandningen, vilket ökar motoreffekten.

Vad betyder turboladdad motor? I utformningen av en sådan kraftenhet finns en mekanism som ger ett ökat flöde av frisk luft in i cylindrarna. För detta används en turboladdare eller turbin.

Hur fungerar turboladdning i en bil? Avgaserna snurrar turbinhjulet. I andra änden av axeln är ett fläkthjul monterat i insugningsröret.