A kiegészítő levegőbefecskendezés ötlete szinte közvetlenül az első teljes értékű belsőégésű motorok megjelenése után kezdődött. Kezdetben a kipufogógázok energiájának segédhajtásra történő felhasználása a hajók kis motorjaira korlátozódott, később a turbófeltöltős motorok a repülőgépgyártásban is megjelentek. Az első turbófeltöltőt csak 1931-ben szerelték be haszongépjárműbe. Hogy mi a turbófeltöltés, és hogyan befolyásolja a kompresszorok használata a motor hatékonyságát, az a mai cikk témája.

A belsőégésű motorok gázcseréjének elmélete

A négyütemű motor alapvető működési elvét már ismertettük, így azoknak az autósoknak, akik még csak most kezdik tanulmányozni az autó műszaki alkatrészét, rendkívül hasznos lenne elolvasni a cikket, hogy jobban megértsék a turbófeltöltő célját.

A turbófeltöltő céljának megértéséhez alapvető fontosságú annak ismerete, hogy a belsőégésű motor levegővel működik. A megfogalmazás csak ennyi, mert a hengerek üzemanyag-ellátása a technika jelenlegi állása szerint nem jelent problémát. Technikailag nagyon könnyű megvalósítani egy rendkívül hatékony benzinpumpát, kompresszort és üzemanyag-befecskendezőket. A motor működésének egyik fő problémája a hengerek levegőellátása. Minél több oxidálószert tudunk a hengerekbe juttatni, annál nagyobb mennyiségű üzemanyag-levegő keveréket tudunk készíteni, és minél nagyobb mennyiségű TPVS-ünk van, annál nagyobb lesz a visszatérés, amikor elégetjük. A motor által leadott teljesítmény viszont közvetlenül a TDVS elégetése során végzett munkával függ össze.

Az oxidálószer adagolása a hengerekbe

Egy légköri motorban a levegő beszívása a szívás miatt történik, amely a dugattyúnak az alsó holtpont (BDC) felé történő mozgása során keletkezik. Elméletileg van egy bizonyos ideális levegőmennyiség, amely elfér a hengerben, és amelyet a henger térfogata korlátoz. A valóságban a különböző veszteségek miatt a palackot csak a térfogatának 70-80%-áig töltik meg. Ezen a ponton derül fény a turbófeltöltés fő céljára – a levegőnek a hengerekbe való bejuttatására.

A turbófeltöltő használatával nemcsak hogy teljesen feltölthetjük a hengereket, hanem még ezt a számot is túlteljesíthetjük a nyomás alatt lévő levegővel, ami a térfogategységre jutó sűrűség növekedéséhez és következésképpen a levegőtöltet teljes tömegének növekedéséhez vezet.

A turbófeltöltés típusai

Az egyetlen alapvető különbség a turbófeltöltő kialakításában van. További levegőbefecskendezéshez a következők használhatók:

  • Olyan turbina, amelyet a kipufogógázok energiája hajt. Szerkezetileg a turbinát úgy lehet elképzelni, mint két ventilátort, amelyek ugyanazon a tengelyen helyezkednek el. Az egyik ventilátor a jármű kipufogórendszeréhez van csatlakoztatva, a másik pedig a szívórendszerben van elhelyezve. A hengerből a kipufogógázok a turbinakereket hajtják meg. Mivel mindkét "ventilátor" ugyanarra a tengelyre van szerelve, a beszívási körben a kompresszor kereke is elkezd forogni, ezáltal felgyorsítva a levegő áramlását. Minél nagyobb a motor fordulatszáma, annál nagyobb a kipufogónyomás a szívóvezetékben, és minél nagyobb a kipufogónyomás, annál gyorsabban forog a turbinakerék a szívóvezetékben. Ennek megfelelően több levegőt lehet a hengerekbe nyomni, ami több üzemanyagot táplál, és több kipufogógáz keletkezik a kipufogónál. A működési elvet részletesen a "Turbinatervezés az ujjaidon" című cikk ismerteti;
    Turbófeltöltés elméletben és gyakorlatban
  • Mechanikus feltöltő, más néven kompresszor vagy kompresszor. A kompresszort a forgattyús tengely szíjtárcsájáról indított hajtószíj pörgeti, így a kipufogógázok semmilyen módon nem vesznek részt a kompresszor működésében.
    Turbófeltöltés elméletben és gyakorlatban

Turbina

Nyilvánvaló, hogy a készülék megértéséhez elég egy pillantás a fotóra. A turbófeltöltő működési elvét is elég világosan bemutatja a videó. Nézzük meg közelebbről a megkerülő szelepet és a hűtőközeg célját, amely kötelező a turbófeltöltős autó hatékony működéséhez.

Ha a gázkar hirtelen záródik be nagy fordulatszámon, a szívócsatornában erős lökéshullámok keletkeznek. A turbina "hideg" részének (szívócsatorna) kompresszorkereke tehetetlensége miatt tovább forog, és túlnyomást hoz létre az elzárócsatornában. A kompresszor kereke hirtelen lelassul, ami automatikusan a turbinakerék lassulásához vezet a kipufogócsatornában, és erős ellenállást hoz létre a kipufogógázzal szemben. Ennek a hatásnak a megelőzésére egy by-pass szelepet terveztek, amely vagy levezeti a túlnyomást a légkörbe (Blow-off), vagy visszavezeti az áramlást a turbinakerék forgási irányába a bemenetre (Bypass).

Turbófeltöltés elméletben és gyakorlatban

A wastegate a levegőáramlás szabályozására, valamint a forró részen lévő túlnyomás levezetésére szolgál. A túl nagy kipufogógázsebesség miatt a légáramlás lefújja a keréklapátokat, így a turbinakerék hatásfoka nullára csökken. A kipufogórendszer megnövekedett keresztmetszete, amelyért a nyugati szelep felelős, csökkenti a kipufogógázok ellennyomását magas fordulatszámon. A hatékonyság növelése, a turbó lötyögésének csökkentése és a rugalmasság javítása érdekében változó geometriájú turbinákat szerelnek az autóba.

A turbófeltöltő rendszerben lévő intercooler a légáramlás hűtésére szolgál. A hőmérséklet emelkedésével a levegő sűrűsége csökken, ami az egységnyi térfogatra jutó tömeg csökkenéséhez vezet.

A rendszer jellemzői

A turbina működésének jellemzői:

  • Nagy és közepes sebességnél a leghatékonyabb;
  • Nagyon alacsony hatásfok egy pontig, amelyet boost boost teljesítménynek neveznek. Ezt tovább rontja a sűrítési arány csökkentése a detonáció megelőzése érdekében. Ez az oka annak, hogy az egyfokozatú turbófeltöltő rendszerrel rendelkező autókban turbóleállás vagy turbóelakadás van;
  • A kipufogógázok ellenállása az, ami kissé csökkenti a motor hatékonyságát, bár a turbófeltöltés általában növeli a motor teljesítményét;
  • A motorolaj minőségére és a csereintervallumokra vonatkozó követelmények magasabbak.

Mechanikus kompresszor

A mechanikus rendszerben a levegőt egymás ellenében forgó rotorlapátok szívják be. A leggyakoribb kialakítás a Roots rendszer egyenes pengékkel. Az Eaton spirális rotorokkal javította a fúvókát. A mechanikai rendszerek közé tartozik a centrifugális fúvó, amely sok tekintetben hasonlít egy turbinára.

A mechanikus feltöltők jellemzői:

  • A turbinának nincs saját tehetetlensége. A lökettérfogat a motor fordulatszámával arányosan növekszik, és addig tart, amíg a lapátok áramlása meg nem szűnik;
  • Alacsony és közepes sebességnél a leghatékonyabb;
  • A motor hatásfokának kismértékű csökkenése a további súrlódási veszteségek miatt.

Művelet

A turbófeltöltő rendszer a dízelmotoroknál a legelterjedtebb. A kétfokozatú feltöltőrendszereket gyakran alkalmazzák csúcstechnológiás motorokban:

  • Biturbó – egy kis turbina az alacsony fordulatszámon történő teljesítménynövekedéshez, és egy nagyobb turbina a magas fordulatszámon történő teljesítménynöveléshez;
  • Turbina + mechanikus kompresszor. Egy ilyen rendszer kialakítását és működését a Volkswagen TSI motorjainak példáján vizsgáltuk meg. Csoport.

Ha jobban meg szeretné érteni, mi is az a turbófeltöltés, nézze meg Alexander Kulik videóját.

Similar Posts