Mikä on turboahdettu moottori?

Turboahdettu moottori

Turbo moottori. Tehtävä lisätä moottorin tehoa ja vääntömomenttia on aina ollut ajankohtainen. Moottorin teho riippuu suoraan sylinterien iskutilavuudesta ja niihin syötetyn ilma-polttoaineseoksen määrästä. Eli mitä enemmän polttoainetta palaa sylintereissä, sitä enemmän tehoa voimayksikkö kehittää. Yksinkertaisin ratkaisu on kuitenkin lisätä moottorin tehoa. Sen työtilavuuden kasvu johtaa rakenteen mittojen ja painon kasvuun. Toimitettavan työseoksen määrää voidaan lisätä lisäämällä kampiakselin pyörimisnopeutta. Toisin sanoen useamman työskentelyn toteuttaminen sylintereissä aikayksikköä kohden. Mutta hitausvoimien lisääntymiseen ja voimayksikön osien mekaanisen kuormituksen jyrkkään kasvuun liittyy vakavia ongelmia, mikä johtaa moottorin käyttöiän lyhenemiseen.

Turbomoottorin hyötysuhde

Tehokkain tapa tässä tilanteessa on valta. Kuvittele polttomoottorin imuväli. Samoin kuin moottori toimii pumpuna, se on myös erittäin tehoton. Ilmakanavassa on ilmansuodatin, imusarjan taipumat ja bensiinimoottoreissa on myös kaasuventtiili. Kaikki tämä tietysti vähentää sylinterin täyttöä. Paineen lisäämiseksi imuventtiilin yläpuolella, sylinteriin asetetaan enemmän ilmaa. Tankkaaminen parantaa sylinterien tuorevarausta, joka antaa niiden polttaa enemmän polttoainetta sylintereissä ja siten saada lisää moottorin tehoa. Polttomoottorissa käytetään kolmea vahvistustyyppiä. Resonanssi, joka käyttää imusarjan ilmamäärän kineettistä energiaa. Tässä tapauksessa lisälatausta / lisäystä ei tarvita. Mekaaninen, tässä versiossa kompressoria ajaa moottorihihna.

Kaasuturbiini tai turbomoottori

Kaasuturbiini tai turboahdin, turbiinia ohjaa pakokaasuvirta. Jokaisella menetelmällä on omat etunsa ja haittansa, jotka määräävät sovellusalueen. Henkilökohtainen imusarja. Sylinterin täyttöä varten paine imuventtiilin edessä on nostettava. Samaan aikaan lisääntynyttä painetta ei yleensä tarvita. Riittää, kun nostat sitä venttiilin sulkemishetkellä ja lataat lisäosan ilmaa sylinteriin. Lyhytaikaiseen paineenkehitykseen sopiva on puristusaalto, joka kulkee imusarjaa pitkin moottorin käydessä. Riittää, että lasketaan itse putkilinjan pituus niin, että useita kertoja sen päistä heijastunut aalto saavuttaa venttiilin oikeaan aikaan. Teoria on yksinkertainen, mutta sen toteuttaminen vaatii paljon kekseliäisyyttä. Venttiili ei avaudu kampiakselin eri nopeuksilla ja käyttää siksi resonanssivahvistusvaikutusta.

Turbomoottori - dynaaminen teho

Lyhyellä imusarjalla moottori toimii paremmin korkeilla kierrosluvuilla. Kun taas alhaisilla nopeuksilla, pitkä imutie on tehokkaampi. Vaihtelevan pituinen sisääntuloputki voidaan luoda kahdella tavalla. Joko yhdistämällä resonanssikammiot, tai vaihtamalla haluttuun tulokanavaan tai kytkemällä se. Jälkimmäistä kutsutaan myös dynaamiseksi lujuudeksi. Resonanssi ja dynaaminen paine voivat kiihdyttää ilmanottoaukon virtausta. Ilmavirran painevaihtelujen aiheuttamat vahvistusvaikutukset ovat alueella 5 - 20 mbar. Vertailun vuoksi voit saada turboahtimella tai mekaanisella lisäyksellä arvoja alueella 750–1200 mbar. Suorita kuva loppuun, huomioi, että inertiavahvistinta on vielä. Missä päätekijä ylipaineen luomiseksi venttiilistä ylävirtaan on tuloputken korkeapainevirtauspää.

Turbo-moottorin tehon lisääminen

Tämä lisää hiukan voimaa suurella nopeudella yli 140 kilometriä tunnissa. Käytetään enimmäkseen moottoripyörissä. Mekaaniset täyteaineet antavat melko yksinkertaisen tavan lisätä moottorin tehoa merkittävästi. Ajamalla moottoria suoraan moottorin kampiakselilta, kompressori pystyy pumppaamaan ilmaa sylintereihin viipymättä pienimmällä nopeudella lisäämällä täyttöpainetta tiukassa suhteessa moottorin nopeuteen. Mutta heillä on myös haittoja. Ne vähentävät polttomoottorin tehokkuutta. Koska osa virtalähteen tuottamasta sähköstä käytetään niiden käyttämiseen. Mekaaniset painejärjestelmät vievät enemmän tilaa ja vaativat erityisen toimilaitteen. Jakohihna tai vaihdelaatikko aiheuttaa paljon melua. Mekaaniset täyteaineet. Mekaanisia puhaltimia on kahta tyyppiä. Tilavuus ja keskipako. Tyypillisiä bulkkitäyteaineita ovat Roots-supergeneraattorit ja Lysholm-kompressori. Roots-malli muistuttaa öljyvaihdepumppua.

Turbomoottorin ominaisuudet

Tämän rakenteen erikoisuus on, että ilmaa ei puristu ahtimessa, vaan ulkona putkessa, joutuen kotelon ja roottoreiden väliseen tilaan. Suurin haittapuoli on rajallinen hyöty. Riippumatta siitä, kuinka tarkasti täyttöosat on asetettu, kun tietty paine saavutetaan, ilma alkaa virrata takaisin, mikä vähentää järjestelmän tehokkuutta. On olemassa useita tapoja taistella. Lisää roottorin nopeutta tai tee ahtimesta kaksi- tai jopa kolmiportaista. Siten on mahdollista nostaa lopulliset arvot hyväksyttävälle tasolle, mutta monivaiheisilla malleilla ei ole tärkeintä etuaan - kompaktiutta. Toinen haittapuoli on poistoaukon epätasainen poisto, koska ilmaa syötetään osissa. Nykyaikaisissa malleissa käytetään kolmion muotoisia kääntömekanismeja, ja sisäänkäynti- ja uloskäyntiikkunat ovat kolmion muotoisia. Näiden tekniikoiden ansiosta isot ahtimet pääsivät käytännössä eroon sykkivästä vaikutuksesta.

Turbomoottorin asennus

Alhaiset roottorin nopeudet ja siten kestävyys yhdessä alhaisen melutason kanssa ovat johtaneet siihen, että tunnetut tuotemerkit, kuten DaimlerChrysler, Ford ja General Motors, varustavat tuotteitaan anteliaasti. Tilavuuskompressorit lisäävät teho- ja vääntömomenttikäyriä muuttamatta muotoaan. Ne ovat jo tehokkaita pienillä ja keskisuurilla nopeuksilla, ja tämä kuvastaa parhaiten kiihtyvyysdynamiikkaa. Ainoa ongelma on, että tällaiset järjestelmät ovat erittäin hienoja valmistaa ja asentaa, mikä tarkoittaa, että ne ovat melko kalliita. Insinööri Lisholm ehdotti toista tapaa lisätä samanaikaisesti ilmanpainetta imusarjassa. Lysholmin varusteiden rakenne muistuttaa hieman perinteistä lihamyllyä. Kotelon sisään on asennettu kaksi lisäruuvipumppua. Pyörittäen eri suuntiin ne sieppaavat osan ilmasta, puristavat sen ja asettavat sen sylintereihin.

Turbomoottori - viritys

Tälle järjestelmälle on ominaista sisäinen puristus ja pienet häviöt, jotka johtuvat tarkasti kalibroiduista välyksistä. Lisäksi potkurin paine on tehokas melkein koko moottorin nopeusalueella. Hiljainen, erittäin kompakti, mutta valmistuksen monimutkaisuuden vuoksi erittäin kallis. Kuitenkin niin tunnetut viritysstudiot kuin AMG tai Kleemann eivät ole unohtaa niitä. Sentrifugaaliset täyteaineet ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin turboahtimet. Liian suuri paine imusarjassa luo myös kompressorin pyörän. Sen säteittäiset lavat tarttuvat ja työntävät ilmaa tunnelin ympäri keskipakoisvoimalla. Ero turboahtimesta on vain taajuusmuuttajassa. Keskipakopuhaltimilla on samanlainen, vaikkakin vähemmän havaittavissa oleva, inertiavika. Mutta on vielä yksi tärkeä ominaisuus. Itse asiassa syntyvä paine on verrannollinen kompressorin pyörän neliönopeuteen.

Turbo-moottori

Yksinkertaisesti sanottuna sen on pyöritettävä erittäin nopeasti, jotta tarvittava ilmavara pumpataan sylintereihin. Joskus kymmenen kertaa moottorin kierrosnopeus. Tehokas keskipakoispuhallin suurilla nopeuksilla. Mekaaniset sentrifugit ovat vähemmän käyttäjäystävällisiä ja kestävämpiä kuin kaasusentrifugit. Koska ne toimivat matalammissa lämpötiloissa. Suunnittelun yksinkertaisuus ja vastaavasti halpa on saavuttanut suosiota amatöörien virittämisen alalla. Moottorin välijäähdytin. Mekaaninen ylikuormituksen ohjauspiiri on melko yksinkertainen. Täydellä kuormalla ohituskansi suljetaan ja rikastin on auki. Kaikki ilmavirta menee moottoriin. Osakuormituksen aikana läppäventtiili sulkeutuu ja putkenpelti aukeaa. Ylimääräinen ilma palautetaan puhaltimen sisääntuloon. Välijäähdyttimen kylmäaineilma lataamiseksi on melkein välttämätön komponentti mekaanisten lisäksi myös kaasuturbiinien vahvistusjärjestelmissä.

Turboahdettu moottori

Paineilma jäähdytetään esijäähdyttimessä ennen syöttämistä moottorin sylintereihin. Rakenteeltaan tämä on perinteinen jäähdytin, jota jäähdytetään joko imuilman virtauksella tai jäähdytysnesteellä. Lasketun ilman lämpötilan alentaminen 10 astetta mahdollistaa sen tiheyden lisäämisen noin 3%. Tämä puolestaan ​​sallii moottorin tehon nostamisen suunnilleen samalla prosentilla. Turboahdin moottori. Turboahtimia käytetään laajemmin nykyaikaisissa autojen moottoreissa. Itse asiassa tämä on sama keskipakokompressori, mutta eri käyttöpiirillä. Tämä on tärkein, ehkä perustavanlaatuinen ero mekaanisten varaajien ja turboahtimien välillä. Se on käyttöketju, joka määrittelee suurelta osin erilaisten rakenteiden ominaisuudet ja sovellukset.

Turbomoottorin edut

Turboahtimella juoksupyörä sijaitsee samalla akselilla kuin juoksupyörä, turbiini. Joka on integroitu moottorin pakosarjaan ja sitä ohjaavat pakokaasut. Nopeus voi ylittää 200 000 rpm. Moottorin kampiakseliin ei ole suoraa yhteyttä ja ilmansyöttöä ohjataan pakokaasun paineella. Turboahtimen etuihin kuuluu. Moottorin tehokkuuden ja taloudellisuuden parantaminen. Mekaaninen käyttö vie moottorin voimaa, sama käyttää pakokaasujen energiaa, joten tehokkuus kasvaa. Älä sekoita moottorikohtaisia ​​ja yleistä tehokkuutta. Luonnollisesti moottorin, jonka teho on kasvanut turboahtimen käytön takia, käyttö vaatii enemmän polttoainetta kuin vastaavan, pienemmällä teholla varustetun moottorin, jolla on luonnollinen imuri.

Turbo-moottorin teho

Itse asiassa sylinterien täyttö ilmalla paranee, kuten muistamme, polttaa niissä enemmän polttoainetta. Polttoainekennolla varustetun moottorin polttoaineen massaosuus tehoyksikköä kohden tunnissa on kuitenkin aina pienempi kuin samankaltaisen tehokkaan yksikön mallissa ilman vahvistusta. Turboahtimen avulla voit saavuttaa voimayksikön määritellyt ominaisuudet pienemmällä koossa ja painolla. Eikä siinä tapauksessa, että käytetään moottoria, joka on luonnollinen. Lisäksi turbomoottorilla on paras ympäristösuorituskyky. Paine palamiskammiossa johtaa lämpötilan laskuun ja seurauksena typen oksidien muodostumisen vähentymiseen. Kun bensiinimoottoreita lisätään polttoainetta, polttoaineen täydellinen palaminen saavutetaan, etenkin ohimenevissä olosuhteissa. Dieselmoottoreissa ylimääräisen ilmansyötön avulla voit siirtää savun ulkonäön rajoja, ts. torjutaan nokihiukkasten päästöjä.

Diesel-turbomoottori

Dieselit ovat paljon sopivampia tehostamiseen yleensä ja erityisesti turboahtimiseen. Toisin kuin bensiinimoottorit, joissa paineen määrää rajoittaa koputusvaara, he eivät ole tietoisia tästä ilmiöstä. Dieselmoottori voidaan paineistaa mekanismiensa äärimmäiseen mekaaniseen rasitukseen saakka. Lisäksi imuilmakaasun puuttuminen ja korkea puristussuhde johtavat suurempiin pakokaasupaineisiin ja alhaisempiin lämpötiloihin verrattuna bensiinimoottoreihin. Turboahtimia on helpompi valmistaa, mikä kannattaa useilla luontaisilla haitoilla. Pienillä moottorin kierrosnopeuksilla pakokaasujen määrä on pieni, ja siksi kompressorin hyötysuhde on alhainen. Lisäksi turboahdetulla moottorilla on yleensä ns. Turboyama.

Keraamisesta metallista turboroottori

Suurin vaikeus on pakokaasujen korkea lämpötila. Keraaminen metalliturbiiniroottori on noin 20 % kevyempi kuin lämmönkestävästä metalliseoksesta valmistetut. Ja sillä on myös pienempi hitausmomentti. Viime aikoihin asti koko laitteen käyttöikä rajoittui leirin elämään. Ne olivat pohjimmiltaan kampiakselimaisia ​​holkkeja, jotka voideltiin paineöljyllä. Tällaisten tavanomaisten laakereiden kuluminen oli tietysti suurta, mutta pallomaiset laakerit eivät kestäneet valtavia nopeuksia ja korkeita lämpötiloja. Ratkaisu löytyi, kun oli mahdollista kehittää laakereita keraamisilla palloilla. Keramiikan käyttö ei kuitenkaan ole yllättävää, laakerit on täytetty jatkuvalla voiteluaineella. Turboahtimen puutteista eroon pääseminen ei mahdollista vain roottorin inertian vähentämistä. Mutta myös ylimääräisten, joskus melko monimutkaisten ahtopaineen ohjauspiirien käyttö.

Kuinka turbomoottori toimii

Pääasiallisia tehtäviä tässä tapauksessa on vähentää paineita suurilla moottorin kierrosnopeuksilla ja lisätä sitä alhaisilla. Kaikki ongelmat voidaan ratkaista täysin muuttuvan geometrian turbiinilla, muuttuvalla suuttimen turbiinilla. Esimerkiksi siirrettävillä terillä, joiden parametreja voidaan muuttaa laajalla alueella. VNT-turboahtimen toimintaperiaatteena on optimoida turbiinipyörään suuntautuvien pakokaasujen virtaus. Pienillä moottorin kierrosnopeuksilla ja pienillä pakokaasumäärillä VNT-turboahdin ohjaa koko pakokaasuvirran turbiinipyörään. Siten lisäämällä sen tehoa ja lisäämällä painetta. Suurilla nopeuksilla ja suurilla kaasuvirtauksilla VNT-turboahdin pitää liikkuvat terät auki. Lisää poikkipinta-alaa ja poistetaan osa pakokaasuista juoksupyörältä.

Turbo-moottorin suojaus

Ylijännitesuoja ja lisäpaine vaaditulla moottorin tasolla, ylikuormituksen poistaminen. Yksivahvistusjärjestelmien lisäksi kaksivaiheinen vahvistus on yleinen. Ensimmäinen kompressoria käyttävä vaihe tarjoaa tehokkaan lisäyksen alhaisilla moottorin kierrosnopeuksilla. Ja toinen, turboahdin, käyttää pakokaasujen energiaa. Heti kun voimayksikkö saavuttaa turbiinin normaalin toiminnan kannalta riittävän nopeuden, kompressori sammuu automaattisesti, ja jos ne putoavat, se käynnistyy uudelleen. Monet valmistajat asentavat moottoreihinsa kaksi turboahturia kerralla. Sellaisia ​​järjestelmiä kutsutaan biturboksi tai twin-turboksi. Niiden välillä ei ole perustavanlaatuista eroa, lukuun ottamatta yhtä poikkeusta. Biturbo olettaa eri halkaisijaltaan turbiinien käytön ja siten suorituskyvyn. Lisäksi niiden sisällyttämisalgoritmi voi olla joko rinnakkainen tai peräkkäinen.

Kysymyksiä ja vastauksia:

Mihin turboahdin on tarkoitettu? Lisääntynyt raitisilmapaine sylinterissä varmistaa ilma-polttoaineseoksen paremman palamisen, mikä lisää moottorin tehoa.

Mitä tarkoittaa turboahdettu moottori? Tällaisen voimayksikön suunnittelussa on mekanismi, joka tarjoaa paremman raikkaan ilman virtauksen sylintereihin. Tätä varten käytetään turboahdinta tai turbiinia.

Miten turboahdin toimii autossa? Pakokaasut pyörittävät turbiinin juoksupyörää. Akselin toisessa päässä on imusarjaan asennettu painesiipipyörä.