Kas ir automašīnas dzinējs ar turbokompresoru?

Dzinējs ar turbokompresoru

Turbo dzinējs. Motora jaudas un griezes momenta palielināšanas uzdevums vienmēr ir bijis aktuāls. Dzinēja jauda ir tieši saistīta ar cilindru darba tilpumu un tiem piegādātā gaisa un degvielas maisījuma daudzumu. Tas ir, jo vairāk degvielas sadeg cilindros, jo vairāk enerģijas attīsta barošanas bloks. Tomēr vienkāršākais risinājums ir palielināt dzinēja jaudu. Tā darba tilpuma palielināšanās palielina konstrukcijas izmērus un svaru. Piegādātā darba maisījuma daudzumu var palielināt, palielinot kloķvārpstas griešanās ātrumu. Citiem vārdiem sakot, vairāku darba ciklu īstenošana cilindros laika vienībā. Bet radīsies nopietnas problēmas, kas saistītas ar inerces spēku palielināšanos un strauju mehānisko slodžu pieaugumu spēka agregāta daļām, kā rezultātā samazināsies dzinēja kalpošanas laiks.

Turbo motora efektivitāte

Visefektīvākais veids šajā situācijā ir vara. Iedomājieties iekšdedzes motora ieplūdes gājienu. Motors, strādājot kā sūknis, arī ir ļoti neefektīvs. Gaisa vadā ir gaisa filtrs, ieplūdes kolektora izliekumi, un benzīna dzinējiem ir arī droseļvārsts. Tas viss, protams, samazina cilindra piepildījumu. Lai palielinātu spiedienu pirms ieplūdes vārsta, cilindrā tiks ievietots vairāk gaisa. Degvielas uzpildīšana uzlabo cilindru svaigo lādiņu, kas ļauj cilindros sadedzināt vairāk degvielas un tādējādi iegūt lielāku motora jaudu. Iekšdedzes motorā tiek izmantoti trīs veidu pastiprinājumi. Rezonanse, kas izmanto gaisa tilpuma kinētisko enerģiju ieplūdes kolektoros. Šajā gadījumā papildu uzlāde / palielināšana nav nepieciešama. Mehāniski, šajā versijā kompresoru darbina motora siksna.

Gāzes turbīna vai turbodzinējs

Gāzes turbīna vai turbokompresors, turbīnu darbina izplūdes gāzu plūsma. Katrai metodei ir savas priekšrocības un trūkumi, kas nosaka pielietojuma jomu. Personīgais ieplūdes kolektors. Lai labāk piepildītu cilindru, ir jāpalielina spiediens ieplūdes vārsta priekšā. Tikmēr paaugstināts spiediens parasti nav vajadzīgs. Pietiek ar vārsta aizvēršanas brīdi to pacelt un cilindrā ielādēt papildu gaisa daļu. Īslaicīgai spiediena palielināšanai ideāls ir kompresijas vilnis, kas iet pa ieplūdes kolektoru, kad darbojas motors. Pietiek, lai aprēķinātu paša cauruļvada garumu, lai no tā galiem vairākas reizes atspoguļotais vilnis vajadzīgajā laikā sasniegtu vārstu. Teorija ir vienkārša, taču tās ieviešana prasa daudz atjautības. Vārsts neatveras ar dažādu kloķvārpstas ātrumu, un tāpēc izmanto rezonanses pastiprināšanas efektu.

Turbo dzinējs - dinamiska jauda

Ar īsu ieplūdes kolektoru motors darbojas labāk pie lieliem apgriezieniem. Tā kā ar mazu ātrumu garš sūkšanas ceļš ir efektīvāks. Mainīga garuma ieplūdes cauruli var izveidot divos veidos. Vai nu, savienojot rezonanses kameru, vai arī pārslēdzoties uz vēlamo ieejas kanālu vai savienojot to. Pēdējo sauc arī par dinamisko spēku. Rezonanses un dinamiskais spiediens var paātrināt gaisa ieplūdes torņa plūsmu. Gaisa plūsmas spiediena svārstību izraisītie amplifikācijas efekti svārstās no 5 līdz 20 mbar. Salīdzinājumam, izmantojot turbokompresoru vai mehānisko pastiprinātāju, jūs varat iegūt vērtības diapazonā no 750 līdz 1200 mbar. Lai pabeigtu attēlu, ņemiet vērā, ka ir arī inerciālais pastiprinātājs. Kurā galvenais faktors liekā spiediena radīšanai augšpus vārsta ir plūsmas augstspiediena galva ieplūdes caurulē.

Turbo motora jaudas palielināšana

Tas dod nelielu jaudas pieaugumu lielā ātrumā, pārsniedzot 140 kilometrus stundā. Pārsvarā tiek izmantots motocikliem. Mehāniskās pildvielas ļauj diezgan vienkāršā veidā ievērojami palielināt dzinēja jaudu. Braucot motoru tieši no motora kloķvārpstas, kompresors spēj bez kavēšanās ar minimālu ātrumu iesūknēt gaisu cilindros, palielinot paaugstināšanas spiedienu, stingri proporcionāli motora apgriezieniem. Bet viņiem ir arī trūkumi. Tie samazina iekšdedzes dzinēja efektivitāti. Tā kā daļa enerģijas, ko rada barošanas avots, tiek izmantota to darbināšanai. Mehāniskās spiediena sistēmas aizņem vairāk vietas un prasa īpašu izpildmehānismu. Zobsiksna vai pārnesumkārba rada lielu troksni. Mehāniskās pildvielas. Ir divu veidu mehāniskie pūtēji. Tilpuma un centrbēdzes. Tipiski beztaras pildītāji ir Roots supergeneratori un Lysholm kompresors. Sakņu dizains atgādina eļļas pārnesumu sūkni.

Turbo dzinēja īpašības

Šīs konstrukcijas īpatnība ir tāda, ka gaiss netiek saspiests kompresorā, bet gan ārpusē cauruļvadā, nokļūstot telpā starp korpusu un rotoriem. Galvenais trūkums ir ierobežotais ieguvuma apjoms. Neatkarīgi no tā, cik precīzi ir iestatītas pildvielas daļas, sasniedzot noteiktu spiedienu, gaiss sāk plūst atpakaļ, samazinot sistēmas efektivitāti. Ir vairāki veidi, kā cīnīties. Palieliniet rotora ātrumu vai izveidojiet kompresoru divās vai pat trīs pakāpēs. Tādējādi ir iespējams palielināt galīgās vērtības līdz pieņemamam līmenim, taču daudzpakāpju projektiem nav galvenās priekšrocības - kompaktuma. Vēl viens trūkums ir nevienmērīga izplūdes atvere, jo gaiss tiek piegādāts pa daļām. Mūsdienu dizainā izmantoti trīsstūrveida grozāmie mehānismi, un ieejas un izejas logi ir trīsstūrveida formā. Pateicoties šiem paņēmieniem, lielgabarīta kompresori praktiski atbrīvojās no pulsējošā efekta.

Turbo dzinēju uzstādīšana

Zemais rotora apgriezienu skaits un līdz ar to arī izturība kopā ar zemu trokšņa līmeni ir radījuši tādu pazīstamu zīmolu kā DaimlerChrysler, Ford un General Motors dāsnu aprīkojumu. Pārnesumkārbas kompresori palielina jaudas un griezes momenta līknes, nemainot to formu. Tie jau ir efektīvi pie zema līdz vidēja ātruma, un tas vislabāk atspoguļo paātrinājuma dinamiku. Vienīgā problēma ir tā, ka šādas sistēmas ir ļoti izsmalcinātas ražot un uzstādīt, kas nozīmē, ka tās ir diezgan dārgas. Vēl vienu veidu, kā vienlaicīgi palielināt gaisa spiedienu ieplūdes kolektorā, ierosināja inženieris Lišolms. Lysholm veidgabalu dizains nedaudz atgādina parasto gaļas mašīnā. Korpusa iekšpusē ir uzstādīti divi papildu skrūvju sūkņi. Rotējot dažādos virzienos, tie uztver daļu gaisa, saspiež to un ievieto cilindros.

Turbo dzinējs - tūnings

Šai sistēmai raksturīga iekšēja saspiešana un minimāli zaudējumi precīzi kalibrētu atstarpju dēļ. Turklāt propellera spiediens ir efektīvs gandrīz visā motora apgriezienu diapazonā. Kluss, ļoti kompakts, bet ārkārtīgi dārgs ražošanas sarežģītības dēļ. Tomēr tos neatstāj novārtā tādas slavenas tūninga studijas kā AMG vai Kleemann. Centrbēdzes pildvielas pēc konstrukcijas ir līdzīgas turbokompresoriem. Pārmērīgs spiediens ieplūdes kolektorā rada arī kompresora riteni. Tās radiālie asmeņi uztver un izspiež gaisu ap tuneli, izmantojot centrbēdzes spēku. Atšķirība no turbokompresora ir tikai piedziņā. Centrbēdzes pūtējiem ir līdzīgs, lai arī mazāk pamanāms inerciālais defekts. Bet ir vēl viena svarīga iezīme. Patiesībā radītais spiediens ir proporcionāls kompresora riteņa kvadrātveida ātrumam.

Turbo motors

Vienkārši sakot, tam jāgriežas ļoti ātri, lai cilindros iesūknētu nepieciešamo gaisa daudzumu. Dažreiz desmit reizes pārsniedz motora apgriezienus. Efektīvs centrbēdzes ventilators lielā ātrumā. Mehāniskās centrifūgas ir mazāk lietotājam draudzīgas un izturīgākas nekā gāzes centrifūgas. Tā kā tie strādā zemākā ekstremālā temperatūrā. Viņu dizaina vienkāršība un attiecīgi lētums ir ieguvuši popularitāti amatieru skaņošanas jomā. Dzinēja starpdzesētājs. Mehāniskā pārslodzes vadības ķēde ir diezgan vienkārša. Pie pilnas slodzes apvedceļa vāks ir aizvērts un droselis ir atvērts. Visa gaisa plūsma nonāk motorā. Nepilnas slodzes darbības laikā droseļvārsts aizveras un atveras cauruļvada aizbīdnis. Pārmērīgs gaiss tiek atgriezts ventilatora ieplūdē. Starpdzesētāja dzesētāja gaiss uzlādēšanai ir gandrīz neaizstājama sastāvdaļa ne tikai mehāniskām, bet arī gāzes turbīnu pastiprināšanas sistēmām.

Turbokompresora darbība

Saspiestu gaisu pirms padeves motora cilindros iepriekš atdzesē starpdzesētājā. Pēc konstrukcijas tas ir parasts radiators, kuru atdzesē vai nu ar ieplūdes gaisa plūsmu, vai ar dzesēšanas šķidrumu. Lādētā gaisa temperatūras pazemināšana par 10 grādiem ļauj palielināt tā blīvumu par aptuveni 3%. Tas savukārt ļauj aptuveni par tādu pašu procentu palielināt dzinēja jaudu. Motora turbokompresors. Mūsdienu automobiļu dzinējos turbokompresori tiek izmantoti plašāk. Faktiski tas ir tas pats centrbēdzes kompresors, bet ar citu piedziņas ķēdi. Šī ir vissvarīgākā, varbūt būtiskākā atšķirība starp mehāniskajiem kompresoriem un turbokompresoriem. Tieši piedziņas ķēde lielā mērā nosaka dažādu konstrukciju īpašības un pielietojumu.

Turbo dzinēja priekšrocības

Turbokompresorā lāpstiņrite atrodas uz tās pašas vārpstas kā lāpstiņrite, turbīna. Kas ir iebūvēts motora izplūdes kolektorā un ko darbina izplūdes gāzes. Ātrums var pārsniegt 200 000 apgr./min. Nav tieša savienojuma ar motora kloķvārpstu, un gaisa padevi kontrolē izplūdes gāzu spiediens. Turbokompresora priekšrocības ietver. Dzinēja efektivitātes un ekonomijas uzlabošana. Mehāniskā piedziņa ņem enerģiju no motora, tā pati izmanto izplūdes gāzu enerģiju, tādējādi tiek palielināta efektivitāte. Nejauciet motora specifisko un kopējo efektivitāti. Protams, motora darbībai, kuras jauda ir palielinājusies turbokompresora izmantošanas dēļ, nepieciešams vairāk degvielas nekā līdzīgam motoram ar mazāku jaudu ar dabisko aspiratoru.

Turbo motora jauda

Faktiski cilindru piepildīšana ar gaisu tiek uzlabota, kā mēs atceramies, lai tajos sadedzinātu vairāk degvielas. Bet degvielas masas daļa uz jaudas vienību stundā motoram, kas aprīkots ar kurināmā elementu, vienmēr ir mazāks nekā līdzīgas konstrukcijas jaudīgam agregātam bez pastiprināšanas. Turbokompresors ļauj sasniegt noteiktās spēka agregāta īpašības ar mazāku izmēru un svaru. Nekā gadījumā, ja tiek izmantots iesūknēts dzinējs. Turklāt turbomotoram ir vislabākais ekoloģiskais raksturojums. Spiediens sadegšanas kamerā noved pie temperatūras pazemināšanās un, kā rezultātā, slāpekļa oksīdu veidošanās samazināšanās. Uzpildot benzīna dzinējus, tiek panākta pilnīgāka degvielas sadegšana, īpaši pārejošos apstākļos. Dīzeļdzinējos papildu gaisa padeve ļauj pārkāpt dūmu parādīšanās robežas, t.i. cīnīties ar kvēpu daļiņu emisiju.

Dīzeļa turbodzinējs

Dīzeļdegvielas ir daudz piemērotākas, lai palielinātu dzinēju darbību un jo īpaši ar turbokompresoru. Atšķirībā no benzīna dzinējiem, kur pastiprināšanas spiedienu ierobežo klauvēšanas draudi, viņi par šo parādību nezina. Dīzeļdzinējam tā mehānismos var izdarīt zemāku spiedienu. Turklāt ieplūdes gaisa droseļvārsta trūkums un augsts saspiešanas koeficients nodrošina lielāku izplūdes gāzu spiedienu un zemāku temperatūru, salīdzinot ar benzīna dzinējiem. Turbokompresoru ir vieglāk izgatavot, kas atmaksājas ar vairākiem raksturīgiem trūkumiem. Pie maziem motora apgriezieniem izplūdes gāzu daudzums ir mazs, un tāpēc kompresora efektivitāte ir zema. Turklāt turbodzinējam parasti ir tā sauktā Turboyama.

Keramikas metāla turbo rotors

Galvenā grūtība ir izplūdes gāzu augstā temperatūra. Keramikas metāla turbīnas rotors ir par aptuveni 20% vieglāks nekā tiem, kas izgatavoti no karstumizturīgiem sakausējumiem. Un tam ir arī mazāks inerces moments. Vēl nesen visas ierīces kalpošanas laiks aprobežojās ar nometnes dzīvi. Tās būtībā bija kloķvārpstai līdzīgas bukses, kas tika ieeļļotas ar spiediena eļļu. Šādu parasto gultņu nodilums, protams, bija liels, taču sfēriskie gultņi nevarēja izturēt milzīgos ātrumus un augstās temperatūras. Risinājums tika atrasts, kad bija iespējams izstrādāt gultņus ar keramikas lodītēm. Keramikas izmantošana tomēr nepārsteidz, gultņi ir piepildīti ar pastāvīgu smērvielas padevi. Atbrīvošanās no turbokompresora nepilnībām ļauj ne tikai samazināt rotora inerci. Bet arī papildu, dažreiz diezgan sarežģītu paaugstināšanas spiediena kontroles ķēžu izmantošana.

Kā darbojas turbodzinējs

Galvenie uzdevumi šajā gadījumā ir samazināt spiedienu pie liela motora apgriezieniem un palielināt to pie zemiem. Visas problēmas var pilnībā atrisināt ar mainīgas ģeometrijas turbīnu, mainīgu sprauslu turbīnu. Piemēram, ar pārvietojamiem asmeņiem, kuru parametrus var mainīt plašā diapazonā. VNT turbokompresora darbības princips ir optimizēt izplūdes gāzu plūsmu, kas virzīta uz turbīnas riteni. Pie zemiem motora apgriezieniem un ar zemu izplūdes gāzu daudzumu VNT turbokompresors visu izplūdes gāzu plūsmu novirza uz turbīnas riteni. Tādējādi palielinot tā jaudu un palielinot spiedienu. Lielā ātrumā un lielās gāzes plūsmās VNT turbokompresors uztur kustīgās asmeņus atvērtus. Šķērsgriezuma laukuma palielināšana un daļu izplūdes gāzu noņemšana no lāpstiņas.

Turbo dzinēja aizsardzība

Aizsardzība pret ātruma pārsniegšanu un spiediena uzturēšana vajadzīgajā motora līmenī, pārslodzes novēršana. Papildus vienas amplifikācijas sistēmām bieži sastopama divpakāpju pastiprināšana. Pirmais posms, kas vada kompresoru, nodrošina efektīvu impulsu pie zemiem motora apgriezieniem. Un otrais, turbokompresors, izmanto izplūdes gāzu enerģiju. Tiklīdz barošanas bloks sasniedz ātrumu, kas ir pietiekams turbīnas normālai darbībai, kompresors automātiski izslēdzas, un, ja tie nokrīt, tas atkal sāk darboties. Daudzi ražotāji vienlaikus savos motoros uzstāda divus turbokompresorus. Šādas sistēmas sauc par biturbo vai twin-turbo. Starp tiem nav būtiskas atšķirības, izņemot vienu. Biturbo pieņem dažāda diametra turbīnu izmantošanu un līdz ar to arī veiktspēju. Turklāt to iekļaušanas algoritms var būt vai nu paralēls, vai secīgs.

Jautājumi un atbildes:

Kam domāta turbokompresors? Paaugstināts svaigā gaisa spiediens cilindrā nodrošina labāku gaisa un degvielas maisījuma sadegšanu, kas palielina dzinēja jaudu.

Ko nozīmē turbodzinējs? Šāda spēka agregāta konstrukcijā ir mehānisms, kas nodrošina pastiprinātu svaiga gaisa plūsmu cilindros. Šim nolūkam tiek izmantots turbokompresors vai turbīna.

Kā turbokompresors darbojas automašīnā? Izplūdes gāzes griež turbīnas lāpstiņriteni. Vārpstas otrā galā ieplūdes kolektorā ir uzstādīts spiediena lāpstiņritenis.