Što je motor s turbopunjačem?

Motor s turbopunjačem

Turbo motor. Zadatak povećanja snage i okretnog momenta motora uvijek je bio relevantan. Snaga motora izravno je povezana s obujmom cilindara i količinom mješavine zraka i goriva koja im se dovodi. Odnosno, što više goriva gori u cilindrima, to više snage razvija agregat. Ipak, najjednostavnije rješenje je povećanje snage motora. Povećanje njegovog radnog volumena dovodi do povećanja dimenzija i težine strukture. Količina isporučene radne smjese može se povećati povećanjem brzine vrtnje koljenastog vratila. Drugim riječima, provedba više radnih ciklusa u cilindrima po jedinici vremena. Ali postojat će ozbiljni problemi povezani s povećanjem inercijskih sila i oštrim povećanjem mehaničkih opterećenja na dijelovima agregata, što će dovesti do smanjenja vijeka trajanja motora.

Učinkovitost turbo motora

Najučinkovitiji način u ovoj situaciji je snaga. Zamislite hod usisa motora s unutarnjim izgaranjem. Motor, dok radi kao pumpa, također je vrlo neučinkovit. Zračni kanal ima zračni filtar, savijanje usisnog razvodnika, a benzinski motori također imaju prigušni ventil. Sve to, naravno, smanjuje punjenje cilindra. Da bi se povećao tlak ispred usisnog ventila, u cilindar će se staviti više zraka. Punjenjem goriva poboljšava se svježi naboj u cilindrima, što im omogućuje sagorijevanje više goriva u cilindrima i tako dobivanje veće snage motora. Tri se pojačala koriste u motoru s unutarnjim izgaranjem. Rezonancija koja koristi kinetičku energiju volumena zraka u usisnim razvodnicima. U ovom slučaju nije potrebno dodatno punjenje / pojačanje. Mehanički, u ovoj izvedbi kompresor pokreće remen motora.

Plinska turbina ili turbo motor

Plinska turbina ili turbopunjač, ​​turbina se pokreće protokom ispušnih plinova. Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke koji određuju područje primjene. Osobni usisni razvodnik. Za bolje punjenje cilindra mora se povećati tlak ispred usisnog ventila. U međuvremenu, povećani tlak uglavnom nije potreban. Dovoljno ga je podići u trenutku zatvaranja ventila i u cilindar napuniti dodatni dio zraka. Za kratkotrajna nakupljanja tlaka idealan je kompresijski val koji putuje usisnim razvodnikom dok motor radi. Dovoljno je izračunati duljinu samog cjevovoda tako da val koji se nekoliko puta odbija od njegovih krajeva dođe u ventil u pravo vrijeme. Teorija je jednostavna, ali njezina provedba zahtijeva mnogo domišljatosti. Ventil se ne otvara pri različitim brzinama radilice i zato koristi efekt rezonantnog pojačanja.

Turbo motor - dinamička snaga

S kratkim usisnim razvodnikom, motor radi bolje pri visokim okretajima. Dok je pri malim brzinama duži put usisavanja učinkovitiji. Ulaznu cijev promjenjive duljine moguće je stvoriti na dva načina. Ili povezivanjem rezonancijske komore ili prebacivanjem na željeni ulazni kanal ili njegovim spajanjem. Potonje se također naziva dinamička čvrstoća. Rezonantni i dinamički pritisak može ubrzati protok usisnog tornja. Učinci pojačanja uzrokovani fluktuacijama tlaka protoka zraka kreću se od 5 do 20 mbar. Za usporedbu, s turbopunjačem ili mehaničkim pojačivačem možete dobiti vrijednosti u rasponu od 750 do 1200 mbar. Da biste upotpunili sliku, imajte na umu da još uvijek postoji inercijsko pojačalo. U kojem je glavni čimbenik za stvaranje prekomjernog tlaka ispred ventila visokotlačna protočna glava u ulaznoj cijevi.

Povećavanje snage turbo motora

To daje blagi porast snage pri velikim brzinama preko 140 kilometara na sat. Uglavnom se koristi na motociklima. Mehanička punila omogućuju prilično jednostavan način za značajno povećanje snage motora. Vozeći motor izravno iz radilice motora, kompresor je u stanju bez odgode pumpati zrak u cilindre pri minimalnoj brzini, povećavajući tlak prednabijanja strogo proporcionalno broju okretaja motora. Ali oni imaju i nedostataka. Smanjuju učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem. Budući da se dio snage generirane napajanjem koristi za njihov pogon. Mehanički tlačni sustavi zauzimaju više prostora i zahtijevaju poseban pogon. Zupčasti remen ili mjenjač stvaraju veliku buku. Mehanička punila. Postoje dvije vrste mehaničkih puhača. Volumetrijski i centrifugalni. Tipična rasuta punila su supergeneratori Roots i kompresor Lysholm. Dizajn Roots podsjeća na pumpu s uljnim zupčanicima.

Značajke turbo motora

Posebnost ovog dizajna je da se zrak ne komprimira u kompresoru, već izvana u cjevovodu, ulazeći u prostor između kućišta i rotora. Glavni nedostatak je ograničena količina dobitka. Bez obzira na to koliko su točno postavljeni dijelovi za punjenje, kada se postigne određeni tlak, zrak počinje teći natrag, smanjujući učinkovitost sustava. Postoji nekoliko načina borbe. Povećajte brzinu rotora ili napravite kompresor u dva ili čak tri stupnja. Dakle, moguće je povećati konačne vrijednosti na prihvatljivu razinu, ali višestupanjske konstrukcije nemaju svoju glavnu prednost - kompaktnost. Drugi nedostatak je neravnomjerno pražnjenje izlaza, jer se zrak dovodi u dijelovima. Moderni dizajni koriste trokutaste zakretne mehanizme, a ulazni i izlazni prozori su trokutastog oblika. Zahvaljujući ovim tehnikama, glomazni superpunjači praktički su se riješili pulsirajućeg učinka.

Ugradnja turbo motora

Niske brzine rotora, a time i trajnost, zajedno s niskom razinom buke, dovele su do toga da su poznate robne marke poput DaimlerChrysler, Ford i General Motors velikodušno opremile svoje proizvode. Pumpači s istiskivanjem povećavaju krivulje snage i okretnog momenta bez mijenjanja oblika. Oni su već učinkoviti pri malim do srednjim brzinama i to najbolje odražava dinamiku ubrzanja. Jedini je problem što su takvi sustavi vrlo fini za proizvodnju i instalaciju, što znači da su prilično skupi. Drugi način istovremenog povećanja tlaka zraka u usisnom razvodniku predložio je inženjer Lisholm. Dizajn armature Lysholm donekle podsjeća na konvencionalnu mlin za meso. Dvije dodatne vijčane pumpe ugrađene su unutar kućišta. Rotirajući se u različitim smjerovima, zahvaćaju dio zraka, komprimiraju ga i stavljaju u cilindre.

Turbo motor - tuning

Ovaj sustav karakterizira unutarnja kompresija i minimalni gubici zbog precizno kalibriranih zračnosti. Uz to, tlak u propeleru učinkovit je u gotovo cijelom rasponu broja okretaja motora. Tiho, vrlo kompaktno, ali izuzetno skupo zbog složenosti proizvodnje. Međutim, ne zanemaruju ih tako poznati repertoarni studiji poput AMG-a ili Kleemanna. Centrifugalna punila su po dizajnu slična turbopunjačima. Prekomjerni tlak u usisnom razvodniku također stvara kotač kompresora. Njegove radijalne lopatice zahvaćaju i potiskuju zrak oko tunela pomoću centrifugalne sile. Razlika od turbopunjača je samo u pogonu. Centrifugalni puhači imaju sličan, iako manje uočljiv, inercijski nedostatak. Ali postoji još jedna važna značajka. Zapravo je stvoreni tlak proporcionalan kvadratnoj brzini kotača kompresora.

Turbo motor

Jednostavno rečeno, mora se vrlo brzo okretati kako bi se u cilindre upumpao potreban naboj zraka. Ponekad deset puta veći broj okretaja motora. Učinkovit centrifugalni ventilator pri velikim brzinama. Mehaničke centrifuge manje su korisne i izdržljivije od plinskih centrifuga. Budući da rade na nižim ekstremnim temperaturama. Jednostavnost i, u skladu s tim, jeftinost njihovog dizajna stekli su popularnost na polju amaterskog ugađanja. Hladnjak motora. Mehanički upravljački krug preopterećenja prilično je jednostavan. Pri punom opterećenju, poklopac premosnice je zatvoren, a prigušnica otvorena. Sav protok zraka ide prema motoru. Tijekom rada s djelomičnim opterećenjem, leptir ventil se zatvara i zaklopka cijevi se otvara. Višak zraka vraća se na ulaz puhala. Zrak za rashladno sredstvo međuhladnjaka za punjenje gotovo je neizostavna komponenta ne samo mehaničkih već i pojačavačkih sustava s plinskim turbinama.

Rad motora s turbopunjačem

Komprimirani zrak prethodno se ohladi u hladnjaku prije ulaska u cilindre motora. Po svom dizajnu ovo je konvencionalni radijator koji se hladi protokom usisnog zraka ili rashladnom tekućinom. Snižavanje temperature napunjenog zraka za 10 stupnjeva omogućuje povećanje njegove gustoće za oko 3%. To, pak, omogućuje povećanje snage motora za otprilike isti postotak. Turbopunjač motora. Turbopunjači se šire koriste u modernim automobilskim motorima. Zapravo je ovo isti centrifugalni kompresor, ali s drugačijim pogonskim krugom. To je najvažnija, možda temeljna razlika između mehaničkih kompresora i turbopunjača. Pogonski je lanac taj koji u velikoj mjeri određuje karakteristike i primjenu različitih dizajna.

Prednosti turbo motora

U turbopunjaču se rotor nalazi na istoj osovini kao i rotor, turbina. Koji je ugrađen u ispušni razvodnik motora, a pokreću ga ispušni plinovi. Brzina može premašiti 200 000 o / min. Nema izravne veze s radilicom motora, a dovod zraka kontrolira se tlakom ispušnih plinova. Prednosti turbopunjača uključuju. Poboljšanje učinkovitosti i ekonomičnosti motora. Mehanički pogon uzima snagu iz motora, isti koristi energiju iz ispuha, pa je i učinkovitost povećana. Nemojte brkati specifičnu i ukupnu učinkovitost motora. Naravno, za rad motora čija je snaga povećana zbog upotrebe turbopunjača potrebno je više goriva od sličnog motora manje snage s prirodnim aspiratorom.

Snaga turbo motora

Zapravo se poboljšava punjenje cilindara zrakom, podsjećamo, kako bi se u njima sagorjelo više goriva. Ali maseni udio goriva po jedinici snage na sat za motor opremljen gorivom ćelijom uvijek je manji od sličnog dizajna snažne jedinice bez pojačanja. Turbopunjač vam omogućuje postizanje navedenih karakteristika pogonske jedinice s manjom veličinom i težinom. Nego u slučaju upotrebe motora s prirodnim usisavanjem. Uz to, turbo motor ima najbolje ekološke performanse. Tlak u komori za izgaranje dovodi do smanjenja temperature i, kao posljedice, do smanjenja stvaranja dušikovih oksida. Kod punjenja benzinskih motora postiže se potpunije izgaranje goriva, posebno u privremenim uvjetima. U dizelskim motorima dodatni dovod zraka omogućuje vam pomicanje granica pojave dima, t.j. kontrolirati emisiju čestica čađe.

Dizel turbo motor

Dieseli su puno prikladniji za pojačanje općenito, a posebno za turbopunjače. Za razliku od benzinskih motora, kod kojih je pritisak prednabijanja ograničen opasnošću od kucanja, oni nisu svjesni ove pojave. Dizelski motor može biti pod pritiskom do krajnjih mehaničkih naprezanja u svojim mehanizmima. Uz to, nedostatak prigušnice usisnog zraka i visok omjer kompresije osiguravaju veće tlakove ispušnih plinova i niže temperature u usporedbi s benzinskim motorima. Turbopunjače je jednostavnije izraditi, što se isplati s nizom inherentnih nedostataka. Pri malim brzinama motora, količina ispušnih plinova je mala, a samim tim i učinkovitost kompresora niska. Uz to, motor s turbopunjačem obično ima takozvanu Turboyamu.

Keramički metalni turbo rotor

Glavna poteškoća je visoka temperatura ispušnih plinova. Keramički metalni rotor turbine je oko 20% lakši od onih izrađenih od legura otpornih na toplinu. I također ima manji moment tromosti. Sve donedavno životni vijek cijelog uređaja bio je ograničen na život u kampu. To su u biti bile čahure nalik radilici koje su bile podmazane uljem pod tlakom. Trošenje takvih konvencionalnih ležajeva je naravno bilo veliko, ali kuglasti ležajevi nisu mogli izdržati ogromne brzine i visoke temperature. Rješenje je pronađeno kada je bilo moguće razviti ležajeve s keramičkim kuglicama. Upotreba keramike, međutim, ne iznenađuje, ležajevi su ispunjeni stalnom opskrbom mazivom. Uklanjanje nedostataka turbopunjača omogućuje ne samo smanjenje inercije rotora. Ali također i korištenje dodatnih, ponekad prilično složenih krugova upravljanja tlakom prednabijanja.

Kako radi turbo motor

Glavni su zadaci u ovom slučaju smanjiti tlak pri velikim brzinama motora i povećati ga pri malim. Svi se problemi mogu u potpunosti riješiti turbinom s promjenjivom geometrijom, turbinom s promjenjivom mlaznicom. Na primjer, s pokretnim oštricama, čiji se parametri mogu mijenjati u širokom rasponu. Načelo rada VNT turbopunjača je optimizacija protoka ispušnih plinova usmjerenih na turbinski kotač. Pri malim brzinama motora i malim zapreminama ispušnih plinova, VNT turbopunjač usmjerava cjelokupni protok ispušnih plinova na turbinski kotač. Dakle, povećavajući njegovu snagu i povećavajući pritisak. Pri velikim brzinama i velikim protocima plina, VNT turbopunjač drži pokretne lopatice otvorenima. Povećavanje površine presjeka i uklanjanje dijela ispušnih plinova iz rotora.

Zaštita turbo motora

Zaštita od prekoračenja brzine i pritisak prednabijanja na potrebnoj razini motora, uklanjanje preopterećenja. Uz jednostruka pojačala, uobičajeno je i dvostupanjsko pojačanje. Prva faza vožnje kompresora omogućuje učinkovito pojačavanje pri malim brzinama motora. A drugi, turbopunjač, ​​koristi energiju ispušnih plinova. Čim pogonska jedinica postigne brzinu dovoljnu za normalan rad turbine, kompresor se automatski isključuje i ako padnu, započinje ponovno. Mnogi proizvođači odjednom ugrađuju dva turbopunjača na svoje motore. Takvi se sustavi nazivaju biturbo ili twin-turbo. Među njima nema temeljne razlike, s jednom iznimkom. Biturbo pretpostavlja upotrebu turbina različitih promjera, a time i performanse. Uz to, algoritam za njihovo uključivanje može biti paralelni ili sekvencijalni.

Pitanja i odgovori:

Čemu služi turbo punjenje? Povećani tlak svježeg zraka u cilindru osigurava bolje izgaranje mješavine zraka i goriva, što povećava snagu motora.

Što znači motor s turbopunjačem? U dizajnu takve pogonske jedinice postoji mehanizam koji osigurava pojačani protok svježeg zraka u cilindre. Za to se koristi turbopunjač ili turbina.

Kako turbo punjenje radi na automobilu? Ispušni plinovi vrte rotor turbine. Na drugom kraju osovine nalazi se tlačni impeler ugrađen u usisni razvodnik.