Čo je to motor auta s preplňovaným motorom?

Preplňovaný motor

Turbo motor. Úloha zvýšiť výkon a krútiaci moment motora bola vždy aktuálna. Výkon motora priamo súvisí so zdvihovým objemom valcov a množstvom do nich dodávanej zmesi vzduchu a paliva. To znamená, že čím viac paliva sa spáli vo valcoch, tým väčší výkon vyvinie pohonná jednotka. Najjednoduchším riešením je však zvýšenie výkonu motora. Zvýšenie jeho pracovného objemu vedie k zvýšeniu rozmerov a hmotnosti konštrukcie. Množstvo privádzanej pracovnej zmesi je možné zvýšiť zvýšením rýchlosti otáčania kľukového hriadeľa. Inými slovami, realizácia väčšieho počtu pracovných cyklov vo valcoch za jednotku času. Vyskytnú sa však vážne problémy spojené so zvýšením zotrvačných síl a prudkým zvýšením mechanického zaťaženia častí pohonnej jednotky, čo povedie k zníženiu životnosti motora.

Účinnosť turbomotora

Najúčinnejším spôsobom v tejto situácii je sila. Predstavte si sací zdvih spaľovacieho motora. Motor, aj keď pracuje ako čerpadlo, je tiež veľmi neefektívny. Vzduchové potrubie má vzduchový filter, ohyby sacieho potrubia a benzínové motory majú tiež škrtiacu klapku. To všetko samozrejme znižuje plnenie valca. Na zvýšenie tlaku pred sacím ventilom sa do valca umiestni viac vzduchu. Tankovanie zlepšuje čerstvú náplň vo valcoch, čo im umožňuje spaľovať viac paliva vo valcoch a získať tak vyšší výkon motora. V spaľovacom motore sa používajú tri typy zosilnenia. Rezonancia, ktorá využíva kinetickú energiu objemu vzduchu v sacom potrubí. V takom prípade nie je potrebné žiadne ďalšie nabíjanie / zosilňovanie. Mechanické, v tejto verzii je kompresor poháňaný motorovým remeňom.

Plynová turbína alebo turbomotor

Plynová turbína alebo turbodúchadlo, turbína je poháňaná prúdením výfukových plynov. Každá metóda má svoje vlastné výhody a nevýhody, ktoré určujú oblasť použitia. Osobné sacie potrubie. Pre lepšie naplnenie valca je potrebné zvýšiť tlak pred sacím ventilom. Medzitým nie je všeobecne potrebný zvýšený tlak. Stačí ho zdvihnúť v okamihu zatvorenia ventilu a naložiť do valca ďalšiu časť vzduchu. Na krátkodobé zvýšenie tlaku je ideálna kompresná vlna, ktorá sa pohybuje pozdĺž sacieho potrubia, keď je motor v chode. Stačí vypočítať dĺžku samotného potrubia tak, aby sa vlna odrazená niekoľkokrát od jeho koncov dostala k ventilu v pravý čas. Teória je jednoduchá, ale jej implementácia si vyžaduje veľa vynaliezavosti. Ventil sa neotvára pri rôznych rýchlostiach kľukového hriadeľa, a preto využíva rezonančný zosilňovací efekt.

Turbo motor - dynamický výkon

S krátkym sacím potrubím si motor vedie lepšie pri vysokých otáčkach. Zatiaľ čo pri nízkych rýchlostiach je dlhá sacia cesta efektívnejšia. Vstupné potrubie s premennou dĺžkou je možné vytvoriť dvoma spôsobmi. Buď pripojením rezonančnej komory, alebo prepnutím na požadovaný vstupný kanál alebo pripojením. Posledný menovaný sa tiež nazýva dynamická sila. Rezonančný a dynamický tlak môže urýchliť tok veže nasávania vzduchu. Účinky zosilnenia spôsobené kolísaním tlaku vzduchu v rozmedzí od 5 do 20 mbar. Na porovnanie, s turbodúchadlom alebo mechanickým posilnením môžete získať hodnoty v rozmedzí od 750 do 1200 XNUMX mbar. Pre dokončenie obrázku je potrebné uviesť, že existuje aj inerciálny zosilňovač. Pri ktorom je hlavným faktorom na vytváranie nadmerného tlaku pred ventilom vysokotlaková výška prietoku v sacom potrubí.

Zvyšovanie výkonu turbomotora

To dáva mierne zvýšenie výkonu pri vysokých rýchlostiach nad 140 kilometrov za hodinu. Väčšinou sa používa na motocykloch. Mechanické plnivá umožňujú pomerne jednoduchý spôsob, ako výrazne zvýšiť výkon motora. Pohonom motora priamo z kľukového hriadeľa motora je kompresor schopný bezodkladne načerpať vzduch do valcov pri minimálnej rýchlosti a zvýšiť plniaci tlak v prísnom pomere k otáčkam motora. Majú však aj nevýhody. Znižujú účinnosť spaľovacieho motora. Pretože časť energie generovanej zdrojom sa používa na ich pohon. Mechanické tlakové systémy zaberajú viac miesta a vyžadujú špeciálny pohon. Ozubený remeň alebo prevodovka vydávajú veľa hluku. Mechanické plnivá. Existujú dva typy mechanických dúchadiel. Objemové a odstredivé. Typickými objemovými plnidlami sú Rootsove supergenerátory a Lysholmský kompresor. Dizajn Roots pripomína olejové zubové čerpadlo.

Vlastnosti turbomotora

Zvláštnosťou tejto konštrukcie je, že vzduch nie je stlačený v kompresore, ale vonku v potrubí a dostáva sa do priestoru medzi skriňou a rotormi. Hlavnou nevýhodou je obmedzené množstvo zisku. Bez ohľadu na to, ako presne sú plniace časti nastavené, po dosiahnutí určitého tlaku začne vzduch prúdiť späť, čím sa zníži účinnosť systému. Bojovať sa dá viacerými spôsobmi. Zvýšte rýchlosť rotora alebo urobte kompresor na dva alebo dokonca tri stupne. Takto je možné zvýšiť konečné hodnoty na prijateľnú úroveň, ale viacstupňové návrhy nemajú svoju hlavnú výhodu - kompaktnosť. Ďalšou nevýhodou je nerovnomerné vypúšťanie výstupu, pretože vzduch je privádzaný po častiach. Moderné dizajny využívajú trojuholníkové otočné mechanizmy a vstupné a výstupné okná majú trojuholníkový tvar. Vďaka týmto technikám sa objemné kompresory prakticky zbavili pulzujúceho efektu.

Inštalácia turbomotora

Nízke otáčky rotora, a tým aj životnosť, spolu s nízkou hladinou hluku, vyústili v to, že svoje značky veľkoryso vybavovali známe značky ako DaimlerChrysler, Ford a General Motors. Zdvihové kompresory zvyšujú krivky výkonu a krútiaceho momentu bez zmeny ich tvaru. Sú účinné už od nízkych až stredných rýchlostí a to najlepšie odzrkadľuje dynamiku zrýchlenia. Jediným problémom je, že výroba a inštalácia takýchto systémov je veľmi efektívna, čo znamená, že sú dosť drahé. Ďalší spôsob súčasného zvýšenia tlaku vzduchu v sacom potrubí navrhol inžinier Lisholm. Dizajn kovania Lysholm trochu pripomína konvenčný mlynček na mäso. Vo vnútri krytu sú nainštalované dve ďalšie skrutkové čerpadlá. Rotujúce v rôznych smeroch zachytia časť vzduchu, stlačia ho a umiestnia do valcov.

Turbo motor - tuning

Tento systém sa vyznačuje vnútornou kompresiou a minimálnymi stratami v dôsledku presne kalibrovaných vôlí. Okrem toho je tlak vrtule účinný takmer v celom rozsahu otáčok motora. Tichý, veľmi kompaktný, ale mimoriadne nákladný z dôvodu výrobnej zložitosti. Nezanedbávajú ich však ani také renomované tuningové štúdiá ako AMG či Kleemann. Odstredivé plnidlá sú svojou konštrukciou podobné turbodúchadlám. Nadmerný tlak v sacom potrubí vytvára aj koleso kompresora. Jeho radiálne lopatky zachytávajú a tlačia vzduch okolo tunela pomocou odstredivej sily. Rozdiel od turbodúchadla je iba v pohone. Odstredivé dúchadlá majú podobnú, aj keď menej nápadnú zotrvačnú chybu. Existuje však ešte jedna dôležitá vlastnosť. V skutočnosti je generovaný tlak úmerný druhej mocnine otáčok kolesa kompresora.

Turbo motor

Zjednodušene povedané, musí sa veľmi rýchlo otáčať, aby mohla načerpať požadovaný náboj vzduchu do valcov. Niekedy desaťnásobok otáčok motora. Účinný odstredivý ventilátor pri vysokých otáčkach. Mechanické odstredivky sú menej užívateľsky prívetivé a odolnejšie ako plynové odstredivky. Pretože fungujú pri nižších extrémnych teplotách. Jednoduchosť a tým aj lacnosť ich dizajnu si získali obľubu v oblasti amatérskeho tuningu. Medzichladič motora. Obvod riadenia mechanického preťaženia je pomerne jednoduchý. Pri plnom zaťažení je kryt bypassu zatvorený a tlmivka je otvorená. Celý prúd vzduchu ide do motora. Počas prevádzky s čiastočným zaťažením sa klapka zatvorí a klapka sa otvorí. Prebytočný vzduch sa vracia späť do vstupu dúchadla. Plnenie chladiaceho vzduchu medzichladiča je takmer nepostrádateľnou súčasťou nielen mechanických, ale aj napájacích systémov plynových turbín.

Prevádzka preplňovaného motora

Stlačený vzduch je pred privádzaním do valcov motora predchladený v medzichladiči. Svojou konštrukciou ide o klasický radiátor, ktorý je chladený buď prúdením nasávaného vzduchu, alebo chladiacou kvapalinou. Zníženie teploty nabitého vzduchu o 10 stupňov umožňuje zvýšiť jeho hustotu asi o 3%. To zase umožňuje zvýšiť výkon motora asi o rovnaké percento. Turbodúchadlo motora. Turbodúchadlá sa čoraz viac používajú v moderných automobilových motoroch. V skutočnosti ide o ten istý odstredivý kompresor, ale s iným hnacím obvodom. Toto je najdôležitejší, možno zásadný rozdiel medzi mechanickými kompresormi a turbodúchadlom. Je to hnací reťazec, ktorý do značnej miery určuje vlastnosti a použitie rôznych prevedení.

Výhody turbomotora

V turbodúchadle je obežné koleso umiestnené na rovnakom hriadeli ako obežné koleso, turbína. Ktorý je zabudovaný do výfukového potrubia motora a je poháňaný výfukovými plynmi. Otáčky môžu presiahnuť 200 000 ot./min. Nie je priame spojenie s kľukovým hriadeľom motora a prívod vzduchu je riadený tlakom výfukových plynov. Medzi výhody turbodúchadla patrí. Zlepšenie účinnosti a hospodárnosti motora. Mechanický pohon berie energiu z motora, rovnako sa využíva aj energia z výfuku, a tým sa zvyšuje účinnosť. Nezamieňajte konkrétny motor a celkovú účinnosť. Prirodzene, prevádzka motora, ktorého výkon sa zvýšil vďaka použitiu turbodúchadla, si vyžaduje viac paliva ako podobný motor s nižším výkonom s prírodným aspirátorom.

Výkon turbo motora

V skutočnosti je plnenie vzduchových valcov vylepšené, ako si pamätáme, aby sa v nich spálilo viac paliva. Ale hmotnostný zlomok paliva na jednotku výkonu za hodinu pre motor vybavený palivovým článkom je vždy nižší ako u podobnej konštrukcie výkonnej jednotky bez zosilnenia. Turbodúchadlo umožňuje dosiahnuť zadané vlastnosti pohonnej jednotky s menšími rozmermi a hmotnosťou. Ako v prípade použitia atmosférického motora. Preplňovaný motor má navyše najlepší environmentálny výkon. Tlak v spaľovacej komore vedie k zníženiu teploty a v dôsledku toho k zníženiu tvorby oxidov dusíka. Pri tankovaní do benzínových motorov sa dosahuje úplnejšie spaľovanie paliva, najmä v prechodných podmienkach. V naftových motoroch vám prídavný prívod vzduchu umožňuje posúvať hranice vzhľadu dymu, t.j. regulovať emisiu sadzí.

Naftový turbomotor

Diesely sú oveľa vhodnejšie na všeobecné preplňovanie a zvlášť na preplňovanie turbodúchadlom. Na rozdiel od benzínových motorov, kde je plniaci tlak obmedzený nebezpečenstvom klepania, o tomto fenoméne nevedia. Naftový motor môže byť vo svojich mechanizmoch natlakovaný na extrémne mechanické namáhanie. Okrem toho nedostatok škrtiacej klapky nasávaného vzduchu a vysoký kompresný pomer zabezpečujú vyšší tlak výfukových plynov a nižšie teploty v porovnaní s benzínovými motormi. Výroba turbodúchadiel je ľahšia, čo sa vyplatí s mnohými inherentnými nevýhodami. Pri nízkych otáčkach motora je množstvo výfukových plynov malé, a preto je nízka účinnosť kompresora. Preplňovaný motor má navyše zvyčajne takzvanú Turboyamu.

Keramický kovový turbo rotor

Hlavným problémom je vysoká teplota výfukových plynov. Keramický kovový rotor turbíny je asi o 20 % ľahší ako rotor vyrobený z tepelne odolných zliatin. A má aj nižší moment zotrvačnosti. Až donedávna bola životnosť celého zariadenia obmedzená na táborový život. Boli to v podstate puzdrá podobné kľukovým hriadeľom, ktoré boli mazané olejom pod tlakom. Opotrebenie takýchto konvenčných ložísk bolo samozrejme veľké, ale guľkové ložiská nevydržali obrovské otáčky a vysoké teploty. Riešenie sa našlo, keď bolo možné vyvinúť ložiská s keramickými guľôčkami. Použitie keramiky však neprekvapí, ložiská sú naplnené stálou zásobou maziva. Zbavenie sa nedostatkov turbodúchadla umožňuje nielen znížiť zotrvačnosť rotora. Ale aj použitie dodatočných, niekedy dosť zložitých obvodov riadenia plniaceho tlaku.

Ako funguje turbomotor

Hlavnou úlohou v tomto prípade je znížiť tlak pri vysokých otáčkach motora a zvýšiť ho pri nízkych. Všetky problémy je možné úplne vyriešiť pomocou turbíny s variabilnou geometriou, turbíny s variabilnou tryskou. Napríklad s pohyblivými čepeľami, ktorých parametre je možné meniť v širokom rozmedzí. Princípom činnosti turbodúchadla VNT je optimalizácia toku výfukových plynov smerujúcich ku kolesu turbíny. Pri nízkych otáčkach motora a malom objeme výfukového plynu smeruje turbodúchadlo VNT celý tok výfukových plynov na koleso turbíny. Teda zvýšenie jeho sily a zvýšenie tlaku. Pri vysokých rýchlostiach a vysokých prietokoch plynu udržuje turbodúchadlo VNT pohyblivé lopatky otvorené. Zväčšenie prierezovej plochy a odstránenie časti výfukových plynov z obežného kolesa.

Ochrana turbomotora

Ochrana proti prekročeniu rýchlosti a udržanie zvýšeného tlaku na požadovanej úrovni motora, eliminácia preťaženia. Okrem systémov s jedným zosilnením je bežné aj dvojstupňové zosilnenie. Prvý stupeň pohonu kompresora poskytuje efektívne zvýšenie výkonu pri nízkych otáčkach motora. A druhé, turbodúchadlo, využíva energiu výfukových plynov. Len čo pohonná jednotka dosiahne rýchlosť dostatočnú na normálnu prevádzku turbíny, kompresor sa automaticky vypne a ak klesnú, znova sa spustí. Mnoho výrobcov montuje na svoje motory naraz dve turbodúchadlá. Takéto systémy sa nazývajú biturbo alebo twin-turbo. Nie je medzi nimi žiadny zásadný rozdiel, až na jednu výnimku. Biturbo predpokladá použitie turbín rôznych priemerov, a teda aj výkonu. Algoritmus na ich zahrnutie môže byť navyše paralelný alebo sekvenčný.

Otázky a odpovede:

Na čo slúži turbodúchadlo? Zvýšený tlak čerstvého vzduchu vo valci zabezpečuje lepšie spaľovanie zmesi vzduchu a paliva, čím sa zvyšuje výkon motora.

Čo znamená motor s turbodúchadlom? V konštrukcii takejto pohonnej jednotky je mechanizmus, ktorý poskytuje zvýšený prietok čerstvého vzduchu do valcov. Na to sa používa turbodúchadlo alebo turbína.

Ako funguje preplňovanie turbodúchadlom na aute? Výfukové plyny roztáčajú obežné koleso turbíny. Na druhom konci hriadeľa je v sacom potrubí inštalované tlakové obežné koleso.