Kas ir turbokompresors?

Ja runa ir par veiktspējas apvienošanu ar samazinātu degvielas patēriņu, inženieri ir gandrīz spiesti izvēlēties turbodzinēju.

Ārpus superauto pasaules retuma, kur Lamborghini joprojām uzstāj, ka atmosfēriskie dzinēji joprojām ir tīrākais un itāliskākais veids, kā radīt jaudu un troksni, bezturbokompresoru automobiļu laiki tuvojas beigām.

Nav iespējams, piemēram, dabūt atmosfērisko Volkswagen Golf. Pēc Dieselgate, protams, tam diez vai būs nozīmes, jo neviens vairs nevēlas spēlēt golfu.

Tomēr fakts paliek fakts, ka pilsētas automašīnas, ģimenes automašīnas, grand tourers un pat daži supermašīnas atstāj kuģi par labu akvalangu nākotnei. No Ford Fiesta līdz Ferrari 488 nākotne pieder piespiedu indukcijai, daļēji emisiju likumu dēļ, bet arī tāpēc, ka tehnoloģija ir attīstījusies lēcieniem un robežām.

Tas ir maza dzinēja degvielas ekonomija, kas nodrošina vienmērīgu braukšanu un lielu dzinēja jaudu, kad to vēlaties.

Apvienojot augstāku veiktspēju ar mazāku degvielas patēriņu, inženieri ir gandrīz spiesti izstrādāt savus jaunākos dzinējus ar turbokompresoru tehnoloģiju.

Kā turbo var izdarīt vairāk ar mazāk?

Tas viss ir atkarīgs no dzinēju darbības principa, tāpēc parunāsim nedaudz par tehniku. Benzīna dzinējiem gaisa un degvielas attiecība 14.7:1 nodrošina pilnīgu visa cilindrā esošā sadegšanu. Jebkurš vairāk sulas ir degvielas izšķiešana.

Atmosfēriskā dzinējā daļējais vakuums, ko rada lejupejošs virzulis, ievelk gaisu cilindrā, izmantojot iekšpusē esošo negatīvo spiedienu, lai ievilktu gaisu caur ieplūdes vārstiem. Tas ir vienkāršs veids, kā rīkoties, taču tas ir ļoti ierobežots gaisa padeves ziņā, piemēram, cilvēkam ar miega apnoja.

Turbodzinējā noteikumu grāmata ir pārrakstīta. Tā vietā, lai paļautos uz virzuļa vakuuma efektu, turbodzinējs izmanto gaisa sūkni, lai iespiestu gaisu cilindrā, tāpat kā miega apnojas maska ​​spiež gaisu pa degunu.

Lai gan turbokompresori var saspiest gaisu līdz pat 5 bāriem (72.5 psi) virs standarta atmosfēras spiediena, automobiļos tie parasti darbojas ar mierīgāku spiedienu no 0.5 līdz 1 bar (7 līdz 14 psi).

Praktiskais rezultāts ir tāds, ka pie 1 bāra spiediena dzinējs saņem divreiz vairāk gaisa nekā tad, ja tas būtu atmosfērisks.

Tas nozīmē, ka dzinēja vadības bloks var iesmidzināt divreiz vairāk degvielas, vienlaikus saglabājot ideālu gaisa un degvielas attiecību, radot daudz lielāku sprādzienu.

Bet tā ir tikai puse no turbokompresora trikiem. Salīdzināsim 4.0 litru atmosfērisko dzinēju un 2.0 litru turbodzinēju ar 1 bāra pieplūdes spiedienu, pieņemot, ka tie visādi citādi ir identiski tehnoloģiju ziņā.

4.0 litru dzinējs patērē vairāk degvielas pat tukšgaitā un pie nelielas dzinēja slodzes, savukārt 2.0 litru dzinējs patērē daudz mazāk. Atšķirība ir tāda, ka pie plaši atvērtas droseles turbodzinējs izmantos maksimāli iespējamo gaisa un degvielas daudzumu – divreiz vairāk nekā tāda paša darba tilpuma atmosfēriskais dzinējs vai tieši tikpat, cik 4.0 litru atmosfēriskais dzinējs.

Tas nozīmē, ka, pateicoties piespiedu indukcijai, turbodzinējs var darboties jebkurā vietā no niecīgiem 2.0 litriem līdz jaudīgiem četriem litriem.

Tātad runa ir par mazu dzinēja degvielas ekonomiju, kas nodrošina vieglu braukšanu un lielu dzinēja jaudu, kad to vēlaties.

Cik tas ir gudri?

Kā jau inženiertehniskai sudrablodei pienākas, turbokompresors pats par sevi ir ģeniāls. Kad dzinējs darbojas, izplūdes gāzes iziet cauri turbīnai, liekot tai griezties neticamā ātrumā - parasti no 75,000 150,000 līdz XNUMX XNUMX reižu minūtē.

Turbīna ir pieskrūvēta pie gaisa kompresora, kas nozīmē, ka jo ātrāk turbīna griežas, jo ātrāk griežas kompresors, iesūcot svaigu gaisu un iespiežot to dzinējā.

Turbo darbojas uz bīdāmas skalas, atkarībā no tā, cik spēcīgi nospiežat gāzes pedāli. Tukšgaitā nav pietiekami daudz izplūdes gāzu, lai turbīna sasniegtu kādu nozīmīgu ātrumu, taču, paātrinoties, turbīna griežas uz augšu un nodrošina impulsu.

Ja spiež ar labo kāju, rodas vairāk izplūdes gāzu, kas saspiež maksimālo svaigā gaisa daudzumu cilindros.

Tātad, kāda ir nozveja?

Protams, ir vairāki iemesli, kāpēc mēs visi nebraucam ar automašīnām ar turbokompresoru gadiem ilgi, sākot ar sarežģītību.

Kā jau varat iedomāties, nav viegli uzbūvēt kaut ko tādu, kas var griezties ar ātrumu 150,000 XNUMX apgr./min gadiem ilgi bez eksplozijas, un tam ir vajadzīgas dārgas detaļas.

Turbīnām ir nepieciešama arī īpaša eļļas un ūdens padeve, kas rada lielāku slodzi dzinēja eļļošanas un dzesēšanas sistēmām.

Gaisam turbokompresorā uzsilstot, ražotājiem nācās uzstādīt arī starpdzesētājus, lai pazeminātu cilindrā ieplūstošā gaisa temperatūru. Karstais gaiss ir mazāk blīvs nekā auksts gaiss, liedzot turbokompresora priekšrocības, kā arī var izraisīt degvielas/gaisa maisījuma bojājumus un priekšlaicīgu detonāciju.

Bēdīgi slavenākais turbokompresora trūkums, protams, ir pazīstams kā kavēšanās. Kā minēts, jums ir jāpaātrina un jāizveido izplūdes gāze, lai panāktu, ka turbo sāk radīt jēgpilnu padeves spiedienu, kas nozīmēja, ka agrīnās turbo automašīnas bija kā aizkavēts slēdzis - nekas, nekas, nekas, VISS.

Dažādi turbo tehnoloģiju sasniegumi ir pieradinājuši agrīnās ar turbokompresoru Saab un Porsche sliktākās lēnas kustības īpašības, tostarp regulējamas turbīnas lāpstiņas, kas pārvietojas atkarībā no izplūdes spiediena, un vieglas, zemas berzes sastāvdaļas, lai samazinātu inerci.

Aizraujošāko soli uz priekšu turbokompresorā var atrast tikai – vismaz pagaidām – F1 sacīkšu braucienos, kur neliels elektromotors notur turbo griešanos, samazinot laiku, kas nepieciešams tās pagriešanai.

Līdzīgi pasaules rallija čempionātā sistēma, kas pazīstama kā anti-lag, izlej gaisa/degvielas maisījumu tieši izplūdes gāzēs pirms turbokompresora. Izplūdes kolektora siltums izraisa tā eksploziju pat bez aizdedzes sveces, radot izplūdes gāzes un turbokompresora turbokompresoru vārot.

Bet kā ar turbodīzeļiem?

Runājot par turbokompresoru, dīzeļi ir īpaša šķirne. Šis ir patiešām roku rokā korpuss, jo bez piespiedu indukcijas dīzeļdzinēji nekad nebūtu tik izplatīti kā tie ir.

Atmosfēriskie dīzeļi var nodrošināt pienācīgu griezes momentu zemā līmenī, taču ar to arī beidzas viņu dotības. Tomēr ar piespiedu indukciju dīzeļi var izmantot savu griezes momentu un baudīt tādas pašas priekšrocības kā benzīna kolēģi.

Tonka Tough dīzeļdzinējus ir konstruējis tā, lai tie izturētu milzīgās slodzes un temperatūru, kas nozīmē, ka tie var viegli izturēt papildu spiedienu, ko rada turbo.

Visi dīzeļdzinēji – ar atmosfēru un kompresoru – darbojas, sadedzinot degvielu liekā gaisā tā sauktajā liesās sadegšanas sistēmā.

Vienīgā reize, kad atmosfēriskie dīzeļdzinēji tuvojas "ideālajam" gaisa/degvielas maisījumam, ir pie pilnas droseles, kad degvielas sprauslas ir plaši atvērtas.

Tā kā dīzeļdegviela ir mazāk gaistoša nekā benzīns, to sadedzinot bez liela gaisa daudzuma, rodas milzīgs daudzums kvēpu, ko sauc arī par dīzeļdegvielas daļiņām. Piepildot cilindru ar gaisu, turbodīzeļi var izvairīties no šīs problēmas.

Tātad, lai gan turbokompresors ir pārsteidzošs uzlabojums benzīna dzinējiem, tā patiesais pavērsiens pasargā dīzeļdzinēju no tā, ka tas kļūst par dūmakainu relikviju. Lai gan "Dieselgate" jebkurā gadījumā var izraisīt to.

Kā jūs jūtaties par to, ka turbokompresori atrod ceļu gandrīz visos četrriteņu transportlīdzekļos? Pastāstiet mums tālāk sniegtajos komentāros.