Šta je motor sa turbopunjačem?

Motor sa turbopunjačem

Turbo motor. Zadatak povećanja snage motora i obrtnog momenta oduvijek je bio relevantan. Snaga motora je direktno povezana s pomakom cilindara i količinom mješavine zraka i goriva koja im se dovodi. Odnosno, što više goriva sagorijeva u cilindrima, to više snage razvija pogonska jedinica. Međutim, najjednostavnije rješenje je povećanje snage motora. Povećanje njegove radne zapremine dovodi do povećanja dimenzija i težine konstrukcije. Količina isporučene radne smjese može se povećati povećanjem brzine rotacije radilice. Drugim riječima, realizacija više radnih ciklusa u cilindrima po jedinici vremena. Ali bit će ozbiljnih problema povezanih s povećanjem inercijskih sila i naglim povećanjem mehaničkih opterećenja na dijelovima agregata, što će dovesti do smanjenja vijeka trajanja motora.

Turbo efikasnost motora

Najučinkovitiji način u ovoj situaciji je snaga. Zamislite hod usisa motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Motor, dok radi kao pumpa, takođe je vrlo neefikasan. Zračni kanal ima filtar za zrak, savijanje usisnog razvodnika, a benzinski motori također imaju prigušni ventil. Sve to, naravno, smanjuje punjenje cilindra. Da bi se povećao pritisak ispred usisnog ventila, u cilindar će se staviti više zraka. Punjenjem goriva poboljšava se svježi naboj u cilindrima, što im omogućava sagorijevanje više goriva u cilindrima i na taj način postižu veću snagu motora. Tri vrste pojačala koriste se u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem. Rezonancija koja koristi kinetičku energiju zapremine zraka u usisnim razvodnicima. U ovom slučaju nije potrebno dodatno punjenje / pojačavanje. Mehanički, u ovoj izvedbi kompresor pokreće remen motora.

Plinska turbina ili turbo motor

Plinska turbina ili turbopunjač, ​​turbina se pokreće protokom izduvnih gasova. Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke koji određuju područje primjene. Lični usisni razvodnik. Za bolje punjenje cilindra mora se povećati pritisak ispred usisnog ventila. U međuvremenu, povećani pritisak uglavnom nije potreban. Dovoljno ga je podići u trenutku zatvaranja ventila i ubaciti dodatni dio zraka u cilindar. Za kratkotrajna nakupljanja pritiska idealan je talas kompresije koji putuje duž usisnog razvodnika dok motor radi. Dovoljno je izračunati dužinu samog cjevovoda tako da val koji se nekoliko puta odbija od njegovih krajeva dospije u ventil u pravo vrijeme. Teorija je jednostavna, ali njena primjena zahtijeva mnogo domišljatosti. Ventil se ne otvara pri različitim brzinama radilice i zato koristi efekt rezonantnog pojačanja.

Turbo motor - dinamička snaga

Sa kratkim usisnim razvodnikom, motor bolje funkcionira pri visokim okretajima. Dok je pri malim brzinama duži put usisavanja efikasniji. Ulaznu cijev promjenljive dužine moguće je stvoriti na dva načina. Ili povezivanjem rezonancijske komore ili prebacivanjem na željeni ulazni kanal ili njegovim povezivanjem. Potonje se naziva i dinamičkom snagom. Rezonantni i dinamički pritisak može ubrzati protok usisnog tornja. Efekti pojačanja izazvani kolebanjem pritiska u protoku vazduha kreću se od 5 do 20 mbar. Za usporedbu, s turbopunjačem ili mehaničkim pojačavanjem možete dobiti vrijednosti u rasponu od 750 do 1200 mbar. Da biste upotpunili sliku, imajte na umu da postoji i inercijalno pojačalo. U kojem je glavni faktor stvaranja viška pritiska uzvodno od ventila glava protoka visokog pritiska 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 omogućavaju prilično jednostavan način za značajno povećanje snage motora. Vozeći motor direktno iz radilice motora, kompresor je u stanju bez odlaganja pumpati zrak u cilindre pri minimalnoj brzini, povećavajući potisni pritisak strogo proporcionalno broju okretaja motora. Ali oni imaju i nedostataka. Smanjuju efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Budući da se dio snage koja se generira iz napajanja 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 podseća na pumpu sa uljnim zupčanicima.

Karakteristike turbo motora

Posebnost ovog dizajna je da se zrak ne komprimira u kompresoru, već van u cjevovodu, ulazeći u prostor između kućišta i rotora. Glavni nedostatak je ograničen iznos dobiti. Bez obzira na to koliko su precizno postavljeni dijelovi za punjenje, kada se postigne određeni pritisak, zrak počinje da teče nazad, smanjujući efikasnost sistema. Postoji nekoliko načina borbe. Povećajte brzinu rotora ili napravite kompresor u dva ili čak tri stepena. Dakle, moguće je povećati konačne vrijednosti na prihvatljivu razinu, ali višestepeni dizajni nemaju svoju glavnu prednost - kompaktnost. Još jedan nedostatak je neravnomjerno pražnjenje izlaza, jer se zrak dovodi u porcijama. Moderni dizajni koriste trokutaste okretne mehanizme, a ulazni i izlazni prozori su trokutastog oblika. Zahvaljujući ovim tehnikama, glomazni kompresori su se praktično riješili pulsirajućeg efekta.

Ugradnja turbo motora

Niske brzine rotora, a time i trajnost konstrukcije, zajedno s niskim nivoom buke, rezultirale su renomiranim markama poput DaimlerChryslera, Forda i General Motorsa velikodušno opremajući svoje proizvode. Pumpači s radnim pogonom povećavaju krivulju snage i okretnog momenta bez mijenjanja oblika. Oni su već učinkoviti pri malim do srednjim brzinama i to najbolje odražava dinamiku ubrzanja. Jedini problem je što su takvi sistemi 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, hvataju dio zraka, komprimiraju ga i stavljaju u cilindre.

Turbo motor - tuning

Ovaj sustav karakterizira unutarnja kompresija i minimalni gubici zbog precizno kalibriranih zračnosti. Pored toga, pritisak propelera djelotvoran je u gotovo cijelom rasponu broja okretaja motora. Tiho, vrlo kompaktno, ali izuzetno skupo zbog složenosti proizvodnje. Međutim, njih ne zanemaruju tako poznati repertoarni studiji kao što su AMG ili Kleemann. Centrifugalna punila su po dizajnu slična turbopunjačima. Prekomjerni pritisak u usisnom razvodniku također stvara točak kompresora. Njegove radijalne lopatice zahvaćaju i potiskuju zrak oko tunela pomoću centrifugalne sile. Razlika od turbopunjača je samo u pogonu. Centrifugalne puhalice imaju sličan, iako manje uočljiv, inercijski nedostatak. Ali postoji još jedna važna karakteristika. Zapravo, stvoreni tlak proporcionalan je kvadratnoj brzini kotača kompresora.

Turbo motor

Jednostavno rečeno, mora se vrlo brzo rotirati 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. Jer rade na nižim ekstremnim temperaturama. Jednostavnost i, shodno tome, 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 ventilatora. Hladni zrak za punjenje interkulera gotovo je nezamjenjiva komponenta ne samo mehaničkih već i sistema za napajanje plinskih turbina.

Rad motora s turbopunjačem

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

Prednosti turbo motora

U turbopunjaču je radno kolo smješteno na istoj osovini kao i radno kolo, 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 pritiskom ispušnih plinova. Prednosti turbopunjača uključuju. Poboljšanje efikasnosti i ekonomičnosti motora. Mehanički pogon uzima snagu iz motora, isti koristi energiju iz ispušnih plinova, pa je i učinkovitost povećana. Ne brkajte specifičnu i ukupnu efikasnost motora. Naravno, za rad motora čija se snaga povećala zbog upotrebe turbopunjača potrebno je više goriva od sličnog motora manje snage sa prirodnim aspiratorom.

Snaga turbo motora

U stvari, punjenje cilindara zrakom je poboljšano, kako se sjećamo, kako bi se u njima sagorjelo više goriva. Ali maseni udio goriva po jedinici snage po satu za motor opremljen gorivom ćelijom uvijek je manji od sličnog dizajna snažne jedinice bez pojačanja. Turbopunjač vam omogućava postizanje specificiranih karakteristika pogonske jedinice sa manjom veličinom i težinom. Nego u slučaju upotrebe motora sa prirodnim usisavanjem. Uz to, turbo motor ima najbolje ekološke performanse. Pritisak u komori za sagorevanje dovodi do smanjenja temperature i, kao posledica toga, do smanjenja stvaranja azotnih oksida. Prilikom punjenja benzinskih motora postiže se potpunije sagorijevanje goriva, posebno u privremenim uvjetima. U dizel motorima dodatni dovod zraka omogućava vam pomicanje granica pojave dima, tj. kontrolirati emisiju čestica čađe.

Dizel turbo motor

Dizel su mnogo prikladniji za pojačanje uopšte, a posebno za turbopunjače. Za razliku od benzinskih motora, kod kojih je pritisak predpritiska ograničen opasnošću od kucanja, oni nisu svjesni ovog fenomena. Dizelski motor može biti podvrgnut ekstremnim mehaničkim naprezanjima u svojim mehanizmima. Pored toga, nedostatak usisnog ventila za vazduh i visok omjer kompresije osiguravaju veći pritisak ispušnih plinova i niže temperature u odnosu na benzinske motore. Turbopunjače je jednostavnije izraditi, što se isplati nizom inherentnih nedostataka. Pri malim brzinama motora, količina ispušnih plinova je mala, a samim tim i efikasnost kompresora niska. Pored toga, motor sa turbopunjačem obično ima takozvanu Turboyamu.

Keramički metalni turbo rotor

Glavna poteškoća je visoka temperatura izduvnih gasova. Metalnokeramički rotor turbine je oko 20% lakši od rotora napravljenih od legura otpornih na toplinu. Takođe ima niži moment inercije. Donedavno je vijek trajanja cijelog uređaja bio ograničen na život u kampu. To su u suštini bile čahure nalik na radilicu koje su bile podmazane uljem pod pritiskom. Habanje takvih konvencionalnih ležajeva je, naravno, bilo veliko, ali sferni ležajevi nisu mogli izdržati ogromne brzine i visoke temperature. Rješenje je pronađeno kada je bilo moguće razviti ležajeve s keramičkim kuglicama. Upotreba keramike, međutim, nije iznenađujuća, ležajevi su napunjeni stalnim zalihama maziva. Oslobađanje od nedostataka turbopunjača omogućava ne samo smanjenje inercije rotora. Ali i korištenje dodatnih, ponekad prilično složenih krugova za kontrolu tlaka pojačanja.

Kako radi turbo motor

Glavni zadaci u ovom slučaju su smanjenje pritiska pri velikim brzinama motora i povećanje pri malim brzinama. Svi problemi mogu se u potpunosti riješiti turbinom promjenjive geometrije, promjenjivom mlaznicom. Na primjer, s pokretnim lopaticama, čiji se parametri mogu mijenjati u širokom rasponu. Princip rada VNT turbopunjača je optimizacija protoka izduvnih gasova usmerenih na turbinski točak. Pri malim brzinama motora i malim zapreminama ispušnih plinova, VNT turbopunjač usmjerava cjelokupni protok ispušnih plinova na točak turbine. Dakle, povećavajući njegovu snagu i povećavajući pritisak. Pri velikim brzinama i velikim protocima plina, VNT turbopunjač drži pokretne lopatice otvorenima. Povećavanje površine poprečnog presjeka i ispuštanje nekih ispušnih plinova iz radnog kola.

Zaštita turbo motora

Zaštita od prekoračenja brzine i održavanje pojačanog pritiska na potrebnom nivou motora, uklanjanje preopterećenja. Pored jednostrukih pojačala, uobičajeno je i dvostepeno pojačanje. Prva faza vožnje kompresora pruža efikasno 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 ponovo. Mnogi proizvođači odjednom ugrađuju dva turbopunjača na svoje motore. Takvi se sistemi nazivaju biturbo ili twin-turbo. Među njima nema suštinske razlike, uz jedan izuzetak. Biturbo pretpostavlja upotrebu turbina različitih promjera, a time i performanse. Pored toga, algoritam za njihovo uključivanje može biti paralelni ili sekvencijalni.

Pitanja i odgovori:

Čemu služi turbo punjenje? Povećan pritisak svježeg zraka u cilindru osigurava bolje sagorijevanje mješavine zraka i goriva, što povećava snagu motora.

Šta znači motor sa turbopunjačem? U dizajnu takvog pogonskog agregata postoji mehanizam koji osigurava pojačan protok svježeg zraka u cilindre. Za to se koristi turbopunjač ili turbina.

Kako turbo punjenje funkcionira na automobilu? Izduvni gasovi vrte rotor turbine. Na drugom kraju osovine nalazi se tlačno radno kolo ugrađeno u usisnu granu.