A turbina (turbófeltöltő) meghatározó egységgé vált a motorok teljesítményének növelésében.
Mi az a turbinaés mire való?
A turbina egy olyan eszköz az autóban, amelynek célja a nyomás növelése közben szívócsonk autót, hogy nagyobb levegő- és így oxigénáramlást biztosítson az égéstérbe.
A turbina fő célja - segítségével jelentősen növelheti az autó teljesítményét. A szívócsonk nyomásának 1 atmoszférával történő megnövekedésével kétszer annyi oxigén kerül az égéstérbe, ami azt jelenti, hogy egy kis turbómotortól teljesítményre számíthat, mint egy kétszer nagyobb térfogatú szívómotortól - durva elméleti az aritmetika nem értelmetlen...
A turbófeltöltő működési elve
A turbina működési elve nem bonyolult: meleg közlekedési füst a kipufogócsonkon keresztül belépnek a turbina forró részébe, áthaladnak a forró rész járókerekén, mozgásba állítva azt és a tengelyt, amelyre fel van szerelve. Maga a kompresszor járókereke ugyanarra a tengelyre van rögzítve a turbina hideg részében, ez a járókerék forgás közben nyomást hoz létre. szívócsatornaés szívócsonk, így több levegő juthat az égéstérbe.
A turbina két tekercsből áll - a kompresszor tekercséből, amelyen keresztül a levegőt beszívják és a szívócsonkba kényszerítik, valamint a forró rész tekercséből, amelyen a kipufogógázok a turbinakerék forgatásával áthaladnak, és kilépnek a kipufogóba. traktus. Kompresszor járókerék és forró végű járókerék. Golyóscsapágyas patronból. A mindkét tekercset összekötő házból a csapágyakat tartja, és a házban hűtőkör is található.
Működés közben a turbina nagyon nagy termodinamikai terhelésnek van kitéve. A nagyon magas, 800-9000 °C hőmérsékletű kipufogógázok a turbina forró részébe jutnak, így a turbinaház speciális összetételű öntöttvasból és speciális öntési módszerrel készül.
A turbina tengelyének fordulatszáma eléri a 200 000 ford./perc értéket, ezért az alkatrészek gyártása nagy pontosságot, illesztést és kiegyensúlyozást igényel. Ezenkívül a turbina magas követelményeket támaszt a felhasznált kenőanyagokkal szemben. Egyes turbinákban a turbina csapágyrészének hűtőrendszereként is szolgál.
Turbina hűtőrendszer
A motorturbina hűtőrendszere a turbófeltöltő alkatrészeinek és mechanizmusainak hőátadását javítja.
A turbófeltöltő alkatrészeinek hűtésének két leggyakoribb módja van - az olajhűtés, amely a csapágyak kenésére szolgál, valamint a komplex olaj- és fagyálló hűtés közös rendszer autó hűtés.
Mindkét módszernek számos előnye és hátránya van.
Olajhűtés.
Előnyök:
- Egyszerűbb kialakítás
- Alacsonyabb magának a turbinának a gyártási költsége
Hibák:
- Alacsonyabb hűtési hatékonyság egy összetett rendszerhez képest
- Igényesebb az olajminőség és a gyakoribb olajcsere
- Nagyobb igény az olajhőmérséklet szabályozására
Kezdetben a legtöbb soros motorok turbófeltöltőket olajhűtéses csövekkel szerelték fel. Amikor áthaladt a golyóscsapágy részen, az olaj nagyon felforrósodott. Ha a hőmérséklet a normál működési értéken kívül esik hőmérsékleti tartomány, az olaj forrni kezdett, kokszosodott, eltömítette a csatornákat, és korlátozta a kenés és a hűtés hozzáférését a csapágyakhoz. Ez gyors kopáshoz, elakadáshoz és drága javítások. A problémának több oka is lehet - rossz minőségű olaj vagy nem ajánlott ebből a típusból motorok, az ajánlott olajcsere-intervallumok túllépése, a motor kenőrendszerének meghibásodása stb.
Integrált hűtés olajjal és fagyállóval
Előnyök:
- Nagyobb hűtési hatékonyság
Hibák:
- Maga a turbófeltöltő bonyolultabb kialakítása, ennek eredményeként magasabb költség
Ha a turbinát olajjal és fagyállóval hűtik, a hatékonyság növekszik, és gyakorlatilag nem merülnek fel olyan problémák, mint a forrás és az olajkokszosodás. Ennek a hűtőrendszernek azonban összetettebb a felépítése. külön olajkörrel és hűtőfolyadék körrel rendelkezik. Az olaj a korábbiakhoz hasonlóan a csapágyak kenésére és a hűtésre szolgál, valamint az általános motorhűtőrendszerből használva megakadályozza az olaj túlmelegedését és felforrását. Ennek eredményeként magának a szerkezetnek a költsége nő.
A turbina működése során a levegő a kompresszor hatására összenyomódik, és ennek következtében nagyon felmelegszik, ami nemkívánatos következményekkel jár. Minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál kevesebb oxigén van benne - annál alacsonyabb a nyomásfokozás hatékonysága. Ezt a jelenséget harcra tervezték - egy intercooler.
A légfűtés nem az egyetlen probléma, amellyel a tervezők megpróbálnak foglalkozni a turbómotor tervezése során. Sürgős probléma a turbina tehetetlensége (turbina késés, turbó késés) - a motor reakciójának késése a fojtószelep nyitására. A turbina bizonyos motorfordulatszámokon éri el képességeinek csúcsát, ezért megjelent az a vélemény, hogy a turbina bizonyos fordulatszámokon bekapcsol. A turbina a legtöbb esetben mindig működik, és a maximális hatásfoka motoronként és turbinánként eltérő. A probléma megoldása érdekében megjelentek két turbinájuk rendszerei ( dupla turbó, dupla turbó, bi-turbó, biturbó), ikertekercs ( ikertekercs) turbinák, turbinák a változó geometria fúvókák és változtatható járókerék dőlésszög ( VGT), az alkatrészek anyagait megváltoztatják a szilárdság és a tömeg növelése érdekében (kerámia járókerék lapátok) stb.
dupla turbó(ikerturbó) - olyan rendszer, amelyben két azonos turbinát használnak. Ennek a rendszernek a feladata a beáramló levegő térfogatának vagy nyomásának növelése. Szükség esetén használjuk maximális teljesítmény tovább magas fordulatszám mint a gyorsulási versenyben. Ilyen rendszert valósítanak meg a legendás japánban nissan autó Skyline GT-R rb26 dett motorral.
Ugyanaz a rendszer, de kis, azonos turbinákkal, lehetővé teszi a teljesítménynövekedés elérését alacsony fordulatszámon, és a löket állandó szinten tartását a piros zónáig.
Biturbo(bi-turbó) - két különböző, sorba kapcsolt turbinával rendelkező rendszerek. A rendszert úgy alakították ki, hogy alacsony fordulatszám a kis turbina működik, alacsony fordulatszámon jó reakciót ad, bizonyos körülmények között a nagy turbina "bekapcsol" és nagy fordulatszámon lendületet ad. Ez lehetővé teszi az autó számára, hogy csökkentse a motor késését, és kellemes teljesítménynövekedést kapjon a teljes motorkínálatban.
Ilyen turbófeltöltő rendszereket használnak BMW autók biturbó.
Változó geometriájú turbina ( VGT) - olyan rendszer, amelyben a forró részben lévő járókerék lapátjai megváltoztathatják a kipufogógáz áramlásának dőlésszögét.
Alacsony motorfordulatszámon a kipufogógáz áthaladási területe szűkül, a "kipufogó" pedig nagyobb sebességgel és nagyobb energiavisszatéréssel halad. Ha a motor fordulatszáma nő, az áramlási terület szélesebbé válik, és csökken a kipufogógázok mozgásával szembeni ellenállás, de elegendő energia áll rendelkezésre szükséges nyomás kompresszor. A VGT rendszert gyakrabban használják dízelmotorokon. kisebb a termikus terhelés, kisebb a turbina rotor forgási sebessége.
Ikertekercs(kettős tekercs) - a rendszer kettős kipufogógáz körből áll, amelynek energiája egy forgórészt forgat egy járókerékkel és egy kompresszorral. Ebben az esetben kétféle megvalósítás létezik, amikor a kipufogógázok egyszerre mennek át mindkét körön, miközben a rendszer úgy működik, dupla turbó egy házban - a kipufogógázokat két áramra osztják, amelyek mindegyike a forró rész saját áramkörébe megy, forgatva a turbina rotorját. A második típusú megvalósítás rendszerként működik biturbó — forró rész két különböző geometriájú körrel rendelkezik, alacsony fordulatszámon a kipufogógázokat egy kisebb kör mentén irányítják, ami a kis átmérő miatt növeli az áthaladás sebességét és energiáját, a motor fordulatszámának növekedésével a kipufogógázok a kör mentén mozognak, a amelyek átmérője nagyobb – ezáltal megtakarítható üzemi nyomás a szívórendszerben, és nem hoz létre székrekedést a kipufogógázok útján. Mindezt szelepek szabályozzák, amelyek átkapcsolják az áramlást az egyik körből a másikba.
Kétségtelen, hogy mindannyiunk autósa életében legalább egyszer észrevett egy névtáblát a „turbó” felirattal egy első pillantásra teljesen hétköznapi autón. A gyártók állítólag szándékosan készítik ezeket a pici méretű feliratokat, sőt, nem feltűnő helyekre is teszik. És az a személy, aki sokat tud az ilyen technológiákról, biztosan megáll néhány percre érdeklődéssel. Az alábbiakban részletesen beszélünk arról, hogy miért olyan érdekes a kis, nem feltűnő „turbo” felirat.
Turbó technológia
Tovább rendelkezésre álló idő turbófeltöltés az egyik legtöbb hatékony rendszerek, a motor teljesítményének növelése, míg a fordulatszám főtengely nem növekszik olyan jól, mint a hengerek térfogata. A turbófeltöltés a motor teljesítményjellemzőinek növelése mellett az egyes teljesítményegységek alapján az üzemanyag-fogyasztáshoz is hozzájárul, és az üzemanyag teljes kiégése miatt keletkező gázok toxicitását csökkenti.
A turbófeltöltő rendszer a benzin- és dízelmotorokhoz egyaránt fel van szerelve. De a turbófeltöltés legnagyobb hatékonysága pontosan az dízelmotorok. Ezt a hatást a magas fokú tömörítésnek köszönhetően érik el dízel motor A benzinmotorok turbófeltöltését a lehető legnagyobbra korlátozó tényezők a motor fordulatszámának hirtelen növekedésével járó lehetséges detonáció, valamint a kipufogógáz magas hőmérséklete, amely majdnem kétszer olyan magas, mint a motor fordulatszáma. dízel társai, és ennek megfelelően a turbófeltöltő túlzott felmelegedése.
Az egyes rendszerek konstruktív különbségei ellenére kiemeljük általános készülék turbófeltöltés a légbeszívás, majd a légszűrő, fojtószelep, turbófeltöltő, intercooler, szívócső. Mindezeket az elemeket összekötő csövek és nyomótömlők kötik össze.
A turbófeltöltés működési elve
A turbófeltöltő rendszer működése a kipufogógázok energiájának hasznosításán alapul. A kipufogógázok megforgatják a turbina kerekét, amely ezután egy rotortengely segítségével forgatja a kompresszor kerekét. A kompresszor kereke összenyomja a levegőt és benyomja a rendszerbe. A sűrített és felmelegített levegőt az intercooler lehűti, majd belép a motor hengereibe. Annak ellenére, hogy a turbófeltöltőnek nincs merev kapcsolata a motor főtengelyével, a befecskendező rendszer hatékonysága sok tekintetben függ a motor fordulatszámától. A főtengely forgási gyakoriságának növekedésével arányosan a kipufogógázok energiája is növekszik - a turbina gyorsabban, nagyobb térfogatban forog sűrített levegő szállítják a motor hengereihez.
Az ő erejénél fogva tervezési jellemzők A turbófeltöltésnek is megvannak a maga negatív megnyilvánulásai, amelyek közül kiemelhető a motorteljesítmény növekedésének késése kemény préselés gázpedál effektus turbó gödrök, valamint a töltőnyomás meredek növekedése a turbó késésből való kilépés után - turbó emelő. A turbó késleltetési hatás a rendszer tehetetlenségéből adódik (a gázpedál éles lenyomásának pillanatában a töltőnyomás növelése bizonyos időbe telik), ami különbséget okoz a szükséges teljesítmény és a kompresszor teljesítménye között. Számos módja van ennek a probléma megoldásának:
- változó geometriájú turbina beépítése;
Két kompresszor beszerelése soros vagy párhuzamos elrendezésben (twin-turdo vagy bi-turdo);
Kombinált lendület.
Változó geometriájú turbinára van szükség a kipufogógáz-áramlás optimalizálásához a bemeneti csatorna területének átalakításával. Ez a technológia megtalálta széles körű alkalmazás a Volkswagen TDI turbódízel motorjaiban.
A két párhuzamos turbófeltöltőt tartalmazó rendszert gyakran használják nagy teljesítményű gépeken V alakú motorok(egy kompresszor hengersoronként). A rendszer úgy működik, hogy két kis turbina tehetetlensége sokkal kevésbé jut a tehetetlenséghez, mint egy nagy turbina. Két sorba épített turbina motorra szerelésével a rendszer maximális teljesítményét különböző turbófeltöltők érik el különböző motorfrekvencián. Néhány autógyártók még tovább mennek három turbófeltöltő sorozatos beszerelésével - egy hármas turbórendszer a BMW-től és négy - a Bugatti négyturbós rendszere.
A kombinált feltöltés egyesíti a mechanikus és a turbófeltöltést. Alacsony motorfordulatszámon a levegőt mechanikus feltöltő sűríti. A sebesség növekedésével a mechanikus feltöltő átadja a stafétabotot a turbófeltöltőnek, és ezzel egy időben kikapcsol. Egy ilyen rendszer szembetűnő példája a Volkswagen iker TSI feltöltése.
A turbófeltöltés fajtái
A modern autóipar két fő típusú turbinával rendelkezik a motorokhoz: egyetlenés kettős. A hengersoros elrendezésű motorokhoz rendszerint egyetlen turbinát szerelnek fel: itt a kipufogógáz energiáját azonnal felhasználják az összes motorhengerből, és minden hengerbe levegőt szállítanak.
A kettős turbinák V-alakú hengerelrendezésű hajtóművekkel vannak felszerelve. Két turbófeltöltőt tartalmaznak, amelyek bizonyos hengereket látnak el levegővel. Néha az ilyen turbinák motorteljesítményének növelésére keresztirányú kipufogócsonkot használnak, amely felhalmozza a kipufogógázokat az összes motorhengerből, majd ezt a megnövekedett teljesítményáramot a kompresszorokhoz irányítja, növelve a nyomást a turbinában, ami ennek megfelelően növeli a motor teljesítményét. Forradalmi áttörést jelentett az a technológia, amely lehetővé teszi a turbina geometriájának megváltoztatását. Lehetővé teszi a turbina fúvóka geometriájának átirányítását, miközben már alul erősebb légáramlásokat hoz létre, aminek következtében a motor teljesítménye többszörösére nő.
A turbófeltöltés tervezési jellemzői
Ha a motor konkrét módosításairól, valamint a különféle elemek elhelyezkedéséről beszélünk gépház, a turbófeltöltő felszerelhető további elemek. Nézzük a turbófeltöltő rendszer két részét, mint például a Wastegate és a Blow-Off.
Lefújó szelep
A lefúvatás egy bypass szelep. Ez a mechanizmus be van szerelve levegő rendszer. És a fojtószelep és a kompresszor kimenete között található. A lefúvató szelep fő célja, hogy megakadályozza a kompresszor túlfeszültség üzemmódba lépését. Ezt az üzemmódot a fojtószelep éles zárása jellemzi. Ha leírjuk a folyamatot egyszerű szavakkal, akkor a levegő áramlási sebessége és áramlási sebessége a rendszerben meredeken csökken, de a turbina továbbra is tehetetlenségi nyomatékkal forog. A tehetetlenség miatt a turbina olyan fordulatszámmal rendelkezik, amely egyáltalán nem felel meg a motor új igényeinek és a csökkentett légáramlásnak.
A légnyomás ilyen rendszeres ciklikus, hirtelen változásai siralmas hatással lehetnek az egész rendszerre. Az ilyen ugrásokat a kompresszoron áttörő levegő jellegzetes hangja alapján diagnosztizálhatja. Idővel kudarcot vallanak tolócsapágyak turbinák, mert ezek teszik ki maximum töltés a gázkisülés során fellépő hirtelen nyomásesések és a turbina tehetetlenségi állapotban történő további működése következtében. A lefújás kiküszöböli ezt a problémát.
Ez egyfajta nyomásesés-érzékelő a kollektorban, majd egy beépített rugó indítja el. Ez érzékeli a hirtelen fojtószelep-átfedés pillanatát. A fojtószelep éles zárása esetén a szelep felesleges levegőt bocsát ki a légkörbe, amely a túlnyomás következtében megjelent a légútban. Ez jelentősen növeli a turbófeltöltő biztonságát, és megóvja a túlzott terheléstől, amely későbbi tönkremenetelhez vezethet.
Wastegate szelep
Ez a technológiai megoldás egy mechanikus szelep. A Weistgate vagy a turbinarészre, vagy közvetlenül a szívócsonkra van felszerelve. fő funkció ez az eszköz célja a turbófeltöltő által generált nyomás szabályozása. Ne feledje, hogy a dízelmotorok némelyike a kialakításukban nem működik zárófedél nélkül. A benzinmotoroknál ez a szelep többnyire egyszerűen kötelező.
A wastgate fő feladata, hogy biztosítsa a kipufogógázok akadálytalan távozását a rendszerből anélkül, hogy a turbinán áthaladnának. A kipufogógázok turbina körüli működtetése lehetővé teszi a szabályozást szükséges mennyiség energiáikat. A kapcsolat teljes mértékben látható, mert a kipufogógázok forognak át rajta főtengely kompresszor kerék. Ennek a módszernek köszönhetően a kompresszorban keletkező nyomás szabályozása sokkal könnyebbé vált.
A Wastegate beépített és külső is. A beépített hulladékzáró csappantyú már be van építve a turbinaházba. A házasítás egy turbinás csiga, amit az emberek így szoktak nevezni. Ezenkívül egy pneumatikus hajtómű van beépítve a hulladékajtóba, valamint a fojtószelephez van nyomva. Wastegate külső típus egy szelep, amely a turbina elé van felszerelve a kipufogócsonkra. Nem tudjuk nem észrevenni, hogy a külső hulladékzárónak van egy vitathatatlan előnye a beépített testvérével szemben. A helyzet pedig az, hogy az általa kibocsátott bypass légáramot vissza lehet juttatni a kipufogórendszerbe, a sportautóknál pedig egyszerűen ki lehet engedni közvetlenül a légkörbe. Ez jelentősen javítja a kipufogógázok áthaladását a turbinán a többirányú áramlás miatt.
A turbófeltöltés hátrányai
Tervezési jellemzői miatt a turbófeltöltésnek megvannak a maga negatív megnyilvánulásai is, amelyek közül kiemelhető a motorteljesítmény-növekedés késése, amikor élesen megnyomják - a turbó késleltetési hatás, valamint a töltőnyomás meredek növekedése a távozás után. a turbó lag - turbó pickup.
A motor teljesítményének növelése a karbantartás mellett Általános tulajdonságok, vagyis az erőltetés a csomópontok intenzív kopásához vezet, ennek eredményeként csökken a tápegység erőforrása. A turbinák speciális motorolajok használatát és a gyártó által javasolt karbantartási feltételek szigorú betartását is megkövetelik. Még szeszélyesebb A forgattyúházgázok növekvő nyomása jelentősen csökkenti a turbina erőforrását. Ha ilyen körülmények között a turbina hosszú ideig tovább működik, ez elkerülhetetlenül ahhoz vezet olajéhségés ezt követően a turbófeltöltő meghibásodása. És ha ez az egység megsérül, akkor a teljes tápegység meghibásodásának jelentős százaléka.
Iratkozzon fel hírfolyamainkra
Sziasztok kedves olvasók és a blog látogatói Autoguid.ru Ma a cikkben veled foglalkozunk, és megtudjuk, hogyan működik a turbina benzinmotor. A téma természetesen érdekes, és elsősorban a benzines turbófeltöltős autók tulajdonosai számára. Gyakran kevés információ áll rendelkezésre a benzinmotor turbinájának működési elvéről és kialakításáról, vagy túl bonyolult egy hétköznapi ember észleléséhez.
A turbina használata lehetővé teszi bármely kis lökettérfogatú motor számára, hogy növelje a teljesítményt anélkül, hogy növelné az üzemanyag-fogyasztást és csökkenti az élettartamot. A turbina csatlakoztatása után úgy tűnik, hogy a motor láthatatlan rúgást kap, és sokkal gyorsabban működik. Vannak jellemzői a turbinákkal felszerelt benzinmotorok használatának.
Ezeket figyelembe kell venni a készülék élettartamának meghosszabbítása és a gép motorjának maximális hatékonyságú használata érdekében. Mielőtt a benzinmotor turbinájának működési elvéről beszélne, ismernie kell megjelenésének történetét és az autógyártók széles körű használatát.
A turbófeltöltős benzinmotor megjelenésének története 
Az első motorok belső égés, mint minden műszaki úttörő, nagyon "nyers" kinézetű volt, és javításra szorult. Telt-múlt az idő, és megjelentek a piacon a benzinmotorok megbízható és tartós modelljei, amelyek szerény karbantartásukkal és tartósságukkal örvendeztették meg a járművezetőket. A fogyasztók körében megnövekedtek a motorokkal szemben támasztott követelmények, és szigorodtak a szabályozó hatóságok kritériumai.
Kezdetben a benzinmotorok fejlesztése nagyrészt kiterjedt úton zajlott. A motor teljesítményének növelése érdekében egyszerűen megnőtt a térfogata. Minden rendben volt, ha nem nőtt az arányosan az üzemanyag-fogyasztás és a környezetbe kerülő káros kibocsátások mennyisége. Ez már nem mehetett így tovább, és nagyon nehéz feladat állt a belső égésű motorok mérnökei és megalkotói előtt.
A belső égésű motor (belső égésű motor) teljesítményének növelése a motor térfogatának és üzemanyag-fogyasztásának növelése nélkül. Számos megoldást javasoltak, de a motorok fejlesztésének egyetlen helyes irányát választották. Úgy döntöttek, hogy a képződés és az égés hatékonyságának növelésén dolgoznak üzemanyag-levegő keverék egy autó motorjában.
Az egyetlen a helyes út az üzemanyag és a levegő keveréke égésének hatékonyságának növelése - ez a levegő áramlásának növelése a motor hengereibe. Ebben az esetben a keletkező nyomás miatt további levegőmennyiséget kellett benyomni.
A többlet levegő jelentősen megnövelte az üzemanyag égését a motor hengereiben, és ezáltal további teljesítményt szabadított fel állandó térfogat mellett. Az ötlet egyszerű, de megvalósítást igényel egy olyan eszköz formájában, amely levegőt pumpál a motor hengereibe.
A probléma megoldása érdekében az autóipari mérnökök úgy döntöttek, hogy a légiközlekedési ipar fejlesztéseire hagyatkoznak. Nagyon régóta használ turbinákat. Az első turbófeltöltős benzinmotorok a múlt század harmincas éveiben jelentek meg a teherautókon. A turbinát használó teherautók nagyobb teljesítményt és optimalizált üzemanyag-fogyasztást kínálnak.
Sikeres tapasztalat a turbina, mint egy légtömeg szivattyúzására szolgáló eszköz használatában teherautók tervezők és mérnökök bravúrja autóipar felgyorsítja a mozgást abba az irányba. Az első turbinákkal felszerelt benzinmotoros autókat a múlt század 60-as éveiben kezdték el árulni az Egyesült Államokban.
Az amerikai autósok óvatosan és gyanakodva találkoztak az ilyen típusú autók első modelljeivel. Csak 10 évvel később, a múlt század 70-es éveiben értékelték őket, és elkezdték aktívan használni a gépek létrehozásában. sport elfogultság. Az autók sorozatos modelljein a turbinákat nagyon kis mennyiségben telepítették.
Ez annak volt köszönhető, hogy a turbinás motorok első modelljei nagyon „torkosnak” bizonyultak, és sok más apró hibájuk volt, amelyek elrontották az első benyomást. A jelentős üzemanyag-fogyasztás nem tette lehetővé a turbófeltöltős motorral rendelkező autók széles körű gyártását. A turbinák hajtóművekbe való bevezetését jelentősen lelassította az olajválság, aminek az üzemanyagárak növekedése lett a vége. Az emberek többet kezdtek spórolni.
Csak a 90-es évek végén, a turbina és a benzinmotor tervezésének jelentős javulása után lehetett változtatni a helyzeten. Ez volt a kiindulópont a turbófeltöltős benzinmotorok fejlesztésének és kialakulásának korszakának kezdetéhez.
A benzinmotor turbinája a kompresszor használata miatt erőltetetten pumpál levegőt a hengerekbe. Jelentősen megnő az üzemanyag-levegő keverék oxigéndúsítása és javul a benzin égése. A hatékonysági tényező jelentősen megnő. A motor hatásfoka állandó térfogat mellett növekszik.
A motor teljesítménye turbina használatakor egyenes arányban növekszik az egységnyi idő alatt elégetett benzin mennyiségével. Az üzemanyag maximális gyors égésének biztosításához a motor hengereiben jelentős mennyiségű levegőre van szükség. Ezt kellő mennyiségben irányítja a turbina a kompresszor működése miatt. Beszorul a hengerekbe, dúsítva az üzemanyag-levegő keveréket.
Ha a benzinmotor turbináját a test mentén levágja, a következő munkaelemeket láthatja:
Csapágyház.
A forgórész elhelyezésére szolgál, amelyet egy tengelycsapágyturbina és a lapátokkal felszerelt kompresszorgyűrűk képviselnek. Ők azok, akik forgás közben felfogják a levegőt és a motor hengereibe irányítják.
olajcsatornák.
Úgy hatolnak be a turbina testébe, mint az erek az emberi testen. A motorolaj időben történő szállítására szolgál a dörzsölő és forgó elemekhez. Így a benzinturbina munkaelemeinek kopása csökken.
Siklócsapágy.
Fő feladata, hogy biztosítsa a turbina forgórészének szabad és egyenletes forgását lapátjaival, hogy megfelelő mennyiségű levegőt rögzítsen. Kenését és hűtését a turbinában keringő motorolaj biztosítja.
Keret.
A turbina tekercs alakú háza védelmet nyújt a levegőbefecskendező berendezés munkaelemeinek külső mechanikai behatásai ellen.
A benzinmotor turbináját kipufogógáz-ellátás hajtja, amelynek energiája a rotort a lapátok forgatására készteti. A tervezésben és a működésben nincs semmi bonyolult, minden világos és meglehetősen egyszerű.
A benzinmotor indításakor a kipufogógázok a motor hengereiből egyenesen a turbinába kerülnek. Mozgásba hozzák a rotort, adva neki energiájukat. Ezután a szívócsövön keresztül bejutnak a hangtompítóba, és kiürülnek a környezetbe.
A rotor tengelye forgatja a kompresszor kerekét és a lapátkereket. Elszívják a levegőt környezet a motor levegőszűrőjén keresztül jön. A motor hengereibe kényszerül. A turbinás kompresszor akár 80%-kal is növelheti a légnyomást.
A benzinmotor turbinájának működése lehetővé teszi, hogy az oxigénnel dúsított üzemanyag-levegő keverék nagy mennyiségben töltse fel a hengereket. A motor térfogata változatlan marad, de teljesítménye jelentősen megnő. A turbina használata átlagosan 20-30%-kal teszi lehetővé a gép erőművének teljesítményének növelését.
Mit kell tudni a benzinturbina megfelelő működéséhez?
Szolgáltatni tartós munka A benzinmotor turbináinak nem kell megtakarítaniuk a motorolaj mennyiségét és minőségét. Azok, akik szeretik kihagyni az olajcsere intervallumokat a motorban, előbb-utóbb problémákkal, szabálytalanságokkal találkoznak a turbina működésében. Nagyon érzékeny a felhasznált olaj minőségére. olcsó olaj nem fogja tudni biztosítani szükséges szint a munkaelemek súrlódása, és az autó intenzív használata miatt gyorsan használhatatlanná válnak és cserét igényelnek.
Turbinával felszerelt autó vásárlásakor feltétlenül ki kell cserélni a motorolajat és meg kell tisztítani a teljes rendszert. Másik olaj hozzáadásával nem lehet keverni, mivel az elveszti tulajdonságait és a hatásfoka nullára szokott csökkenni. A teljes olajcsere elkerüli a káros hatásokat és fokozza a benzinmotor turbinájának védelmét.
A turbinával felszerelt motor működésének néhány jellemzője van. Után hosszú utazás autóval a motort nem kell azonnal leállítani megállás közben. Időt kell adni neki, hogy alapjáraton dolgozzon, és egy kicsit lehűljön. A motor éles leállítása negatív hőmérséklet-csökkenést okoz, ami befolyásolja a motorturbina munkaelemeinek szilárdságát és megbízhatóságát.
A turbófeltöltős motor előnyei és hátrányai
A turbinával felszerelt benzinmotorok fő előnye a teljesítmény 20-30%-os növekedése. A hagyományos atmoszférikus belsőégésű motoréval megegyező térfogattal a teljesítménye harmadával nagyobb. Az üzemanyag-hatékonyság jelentősen javult.
A tüzelőanyag-levegő keverék maximális égési szintje jelentősen csökkentheti a szennyezőanyag-kibocsátást a környezetbe. Maximális használat turbófeltöltős motorok mindenhol igazi álom környezetvédő. Ezen az előnyön turbófeltöltős motor fogynak.
A turbófeltöltős motorok nagyon megkövetelik a felhasznált üzemanyag és motorolaj minőségét. Mindez együtt hosszú távon az autó használati költségeinek növekedéséhez vezet. A turbófeltöltős motor karbantartása sok pénzt igényel a vezetőtől.
A turbina javításához speciális berendezések és anyagok használata szükséges. Egyedül nagyon nehéz megcsinálni. A javított turbinák kora gyakran rövid, és végül cserére szorul. Ez jelentősen megütheti az autó tulajdonosának pénztárcáját.
Következtetés
A turbófeltöltős motorok megjelenése újabb lépés az autóerőművek fejlesztésében. Modern követelmények a motor környezetvédelmi összetevője jelentősen megszigorodik, és fokozódik a verseny az autógyártók között.
Minden autós tudja, hogy készülékük és működési elve szerint légköri és turbófeltöltősre osztják őket. De nem mindenki érti a különbséget ezen erőegységek között. Nézzük meg, miben különbözik a turbómotor, hogyan működik és hogyan működik. Ismerkedjünk meg ezekkel a motorokkal a VAG csoport modern egységeinek példáján.
Benzin turbó motorok
A benzines turbómotor a kamrákban a turbina miatt mesterségesen megnövelt kompressziós aránnyal rendelkezik. Ennek a mutatónak a növekedése növeli a teljesítményt és másokat specifikációk. Az első belső égésű motor megalkotása óta a mérnökök igyekeznek úgy hozzáadni a teljesítményt, hogy közben nem változtattak jelentősen a belső égésű motor lökettérfogatán.
Első pillantásra ez a döntés gyakorlatilag a felszínen volt - szükség volt a motor hatékonyabb "légzésére". Ez lehetővé tenné, hogy megkapja legjobb teljesítményégés üzemanyag keverék. Ez további levegőellátással érhető el. Ez azt jelenti, hogy kényszerrel, nyomás alatt kell betáplálni a hengerekbe. A további levegőmennyiségnek köszönhetően az üzemanyag teljesen kiég, ami segít növelni a teljesítményt. De ezeket a technológiákat nagyon lassan vezették be. Kezdetben a turbókompresszoros berendezéseket csak hajók és repülőgépek nagy motorjaihoz használták.
A benzines turbófeltöltésű belső égésű motorok története
Az első turbómotort a múlt században szerelték be. Első ízben 1938-ban kezdték el gyártani az autók turbófeltöltős belső égésű motorjait. A 60-as évek elején az Egyesült Államokban elkezdték gyártani az első személygépkocsik turbinás motorjait. Ezek Oldmobile Jetfire és Chevrolet Corvair Monza autók. Minden jellemzőjük ellenére a motorok nem különböztek egymástól magas megbízhatóságés kopásállóság.
A népszerűség kezdete
A turbófeltöltős ICE-k a 70-es években váltak népszerűvé. Aztán elkezdték tömegesen felszerelni őket a sportautókra. De a polgári autókban a turbómotor nem vált népszerűvé a magas üzemanyag-fogyasztás miatt. A korszak összes turbófeltöltős benzinmotorját megkülönböztette ez a hiányosság. De akkoriban nagyon fontos volt az üzemanyag-fogyasztás. Ez az idő a 70-es évek olajválságára esett.
Benzin turbó-ICE készülék
A benzines turbófeltöltésű hajtómű működési algoritmusa egy speciális kompresszor használata. Ez utóbbi feladata további levegőmennyiség szivattyúzása az égésterekbe. A hengerek levegő és üzemanyag keverékkel való feltöltésének javításával a ciklusonkénti átlagos effektív nyomás nő, és a teljesítmény nő. A kipufogógázokat a turbófeltöltő rendszer meghajtásaként használják, amelynek energiája hasznos munkát végez.
A modern kompresszor egy csapágyas ház, egy kerék, egy turbinaház. Ez utóbbi csatornákkal rendelkezik a kenőanyag mozgására. A forgórész tengelye, kompresszora, pneumatikus hajtása is megtalálható a kialakításban.A rotor a csapágyak felszerelésére szolgáló házba kerül beépítésre. Ez egy tengely, amelyhez turbina és kompresszor kerekei vannak csatlakoztatva. Utóbbiak pengékkel rendelkeznek. Ez a forgórész a siklócsapágyak miatt foroghat. Kenésükhöz és hűtésükhöz az olajat a motor kenőrendszere biztosítja. További hűtéshez hűtőfolyadék-csatornákat is használnak. A kompresszor ezen eleme csiga formájában készül.
Működési elve
A kompresszorkerék és a "csigák" ugyanarra a tengelyre vannak felszerelve. A turbina forgatásával a kompresszorkerék levegőt szív ki belőle légszűrőés az égésterekbe pumpálja. A nyomásfokozás mértékétől függően a készülék 30%-ról 80%-ra növelheti a nyomáserőt. Ezzel egy azonos lökettérfogatú motor nagy mennyiségben képes keveréket fogadni. Ennek köszönhető, hogy az egység teljesítménye 20%-ról 50%-ra nő. A kipufogógázok és azok energiája nagymértékben növeli a motor hatásfokát.
Turbódízel egységek
A turbó (dízel) motor megközelítőleg ugyanígy van elrendezve. A turbófeltöltő működési elve nem különbözik a benzinestől. Az egyetlen különbség az intercooler jelenléte. Ez egy speciális mechanizmus, amely lehűti a levegőt, mielőtt az bejutna a hengerekbe. A hideg levegő térfogata kisebb, mint a meleg levegőé. Ez azt jelenti, hogy több hideg levegőt lehet "nyomni" a hengerbe.
TSI motorok
Ezek az egységek telepítve vannak modern modellek Volkswagen, Audi és Skoda autók. Mindegyik ugyanahhoz a konszernhez tartozik. A gyártók azt állítják, hogy ezek új generációs motorok, amelyek sikeresen egyesítik a teljesítményt és a hatékonyságot. Egy közönséges klasszikus, kis térfogatú belső égésű motornál nem lehet tőle nagy teljesítményt várni. Ha a jármű tömege egy tonna, és a motor alacsony teljesítményű, az alacsony dinamika és magas fordulatszám miatt magas üzemanyag-fogyasztáshoz vezet.
A nagy lökettérfogatú motor rendelkezik nagy áramlás a megnövelt égéstér miatt. A turbómotorok (Skoda Octavia, Volkswagen és Audi) igazi mérnöki csodát jelentenek. Az adatokban erőegységek mérsékelt üzemanyag-fogyasztással és elég erő viszonylag kis térfogattal.
ÁME: eszköz
Ezek az aggregátumok mérete eltérő lehet. Tehát az ICE-t 1,2-vel állítják elő; 1,4; 1,6 l. Valamint egy 1,8 turbós, 2,0 literes motor. A motor teljesítménye megnő a nagyobb térfogat miatt. És ez a helyes döntés. És akkor beszéljünk a különbségekről.
Turbófeltöltővel és kompresszorral
A TSI turbófeltöltős és kompresszoros egység is. A VAG csoport szakemberei ezt a kialakítást alkalmazták a szabványos motorprobléma megoldására. Ezek süllyesztések alacsony motorfordulatszámon. Ha a klasszikus turbómotorokat vesszük figyelembe, akkor a „csiga” a kipufogógázok miatt működik. Az alacsony fordulatszámon üzemelő nyomáserő nem teszi lehetővé a feltöltő számára a szükséges erő létrehozását és az égésterekbe való ellátását elég levegő.
Az 1,8-as turbómotorra ("Volkswagen") kompresszor van felszerelve. Nem hagyja, hogy csökkenjen a teljesítmény. Maximális nyomaték normál állapotban atmoszférikus motor körülbelül 5000 ford./perc. A TSI motorok esetében a maximális nyomaték 1500-4500 ford./perc tartományban van. Ez az a munkaintervallum, amelyet a legtöbb illesztőprogram használ. NÁL NÉL TSI motorok két turbina használata miatt akár 2,5 bar nyomás jön létre.
Kompresszor
Ez az egység külön szíjhajtásról működik. Ő magas áttétel. A kompresszor csak akkor kapcsol be, ha a vezető megnyomja a gázt. Az alapjárathoz közeli fordulatszámon a nyomás 0,8 BAR - ez elég sok. Ennek eredménye kiváló dinamikus jellemzők. Így működik az Audi 1.8 turbómotor TSI-vel. Ezeknek a motoroknak az előző generációja nincs felszerelve kompresszorral. Itt csak egy turbina van.
Turbófeltöltős motor 1.8 a Volkswagentől
Ez az egység körülbelül 20 éve van a piacon. Ez a modell A belső égésű motor nagyon népszerű, és megnőtt a turbófeltöltős motorok iránti kereslet. A VAG csoport autóinak számos modellje fel volt szerelve ezzel a motorral. Az erőmű debütálására 1995-ben került sor.
Először az 1,8-as turbómotort (Volkswagen Passat b5) szerelték fel az Audi A4-re (igen, ugyanazokat a motorokat használják). Ami a jellemzőket illeti, számos modell létezik, amelyek kapacitása 150 és 210 Lóerő. 2002-ben létrehoztak egy 190 "ló" kapacitású motort. turbófeltöltős motor a Volkswagentől egy teljesen kezdete volt új filozófia viszonylag benzines belső égésű motorok. A turbina miatt viszonylag kis térfogattal jó teljesítményt nyújtott. Ennek az egységnek az előnye a mérsékelt étvágy.
Az Audi A4-es modellje akár 8 litert is fogyaszt 100 kilométerenként autópályán. Városi körülmények között az üzemanyag-fogyasztás nem haladja meg a 10 litert. A hengerfejben lévő 20 szelepnek és a turbófeltöltőnek köszönhetően a Volkswagen mérnökei többet tudtak szerezni nagy teljesítményű forgatónyomaték, mielőtt a fordulatszám eléri a 2000-et.
Tehát ez a motor ötvözi a kiváló rugalmasságot, amely a turbódízel berendezésekre jellemző, ugyanakkor a munkakultúra benzines. Ez az egység is könnyen gázzá alakítható. Az erőmű az egyik legjobb az egész vonalon. A motor teljesítménye, mérsékelt üzemanyag-fogyasztása és nagy megbízhatósága büszkélkedhet. A "Passat"-ban (1.8 turbó) nincs tervezési hibák Mértékegység. Még most is, a modern TSI korszakában gyakorlatilag nincsenek egyenlők ezzel a motorral.
Turbómotorok: előnyei és hátrányai
A turbómotor fő előnye az megnövekedett teljesítmény. Ez a fő cél, amelyet a tervezés jelentős változtatása nélkül sikerült elérni. Ugyanazzal a térfogattal a c 70%-kal nagyobb nyomatékot és teljesítményt tud produkálni. A kompresszor csökkenti a százalékot káros anyagok kipufogógázokban. A turbinával felszerelt motorban sokkal több van alacsony szint zaj.
Ezek erőművek bármilyen autóra felszerelhető. Fő hátránya- magas üzemanyag-fogyasztás. A levegő mennyisége nő, és az elfogyasztott üzemanyag mennyisége is nő. A mérnökök nem tudják megoldani ezt a problémát. A hátrányok közé tartoznak a működési nehézségek is. Ezek a belső égésű motorok nagyon érzékenyek az üzemanyag és az olaj minőségére. Ezenkívül a hátrányok közé tartozik alacsony feltételek olaj- és tisztítószűrők. A motor nagy sebességgel jár. Ennek köszönhetően az olaj gyorsabban elveszíti tulajdonságait.
Egy cikk arról, hogy mi az a turbófeltöltés, hogyan működik, a fő előnyei és hátrányai. A cikk végén - egy videó a turbófeltöltés jellemzőiről és elveiről.
A cikk tartalma:
Az autómotornak olyan jellemzőkkel kell rendelkeznie, amelyek lehetővé teszik, hogy lépést tudjon tartani a modern idővel. A műszaki fejlesztések évről évre egyre nehezebbek, mert senki sem akarja újra feltalálni a kereket, de javítani kell a motor minőségén.
Ezért nagyon jó megoldás egy kényszerlevegő-befecskendező rendszer alkalmazása az égéstérbe. A legújabb mérnöki tervek nem csak a kényszerlevegő-befecskendezés fejlesztésére terjednek ki üzemanyagrendszer, hanem ugyanennek az eszköznek a kipufogórendszerbe való beépítése is.
Mire való a turbófeltöltés?
A turbófeltöltés fontosságának és működésének megértéséhez tudnia kell, hogy a motor nem fogyaszthat üzemanyagot tiszta forma. A lezárt tartályban lévő benzinnek levegőre van szüksége a villogáshoz, különben a motor nem fog működni.
Vagyis a tüzelőanyagból és levegőből a szükséges arányban álló keveréknek kell belépnie az égéstérbe. Ez a keverék ég a hengerben. Az égés során keletkező gázok a maguk fő munka majd eltávolítjuk a kipufogórendszeren keresztül.
A hagyományos turbófeltöltő lehetővé teszi a motor teljesítményének növelését azáltal, hogy további légnyomást kényszerít a hengerbe. Emiatt a keverék gyúlékonysága sokszorosára nő, és természetesen a motor teljesítménye is megnő.
Egyszerűen fogalmazva, egy turbófeltöltő segítségével a levegő összenyomódik, és nagyobb mennyiségben jut be az égéstérbe, mint légköri nyomáson.
A turbófeltöltő berendezése és működési elve
A feltöltő fő része, amely a fő funkciót látja el, egy lapátokkal ellátott járókerék. Óriási sebességgel (200 ezer fordulat/perc) forogva, kompresszorként működik, levegőt pumpál a turbinakamrába.
Ezt követően a levegő összenyomódik, aminek következtében a levegő térfogata csökken. Az azonban már régóta ismert, hogy a fizika törvényei szerint a levegő hajlamos felmelegedni a sűrítés során. És ez a turbófeltöltő rendszer fő hátránya.
Természetesen ez a probléma nem kerülhette el a tervezők figyelmét. Ennek a problémának a megoldására a szakemberek megpróbálták a köztes léghűtést alkalmazni a motorra való átállás során.
Az eredmény egy intercooler lett. Ez az eszköz egy hőcserélő hatását használja, amely a hűtőközeg hatására a levegő hűtésére szolgál. Az intercooler képes akár 20% -kal növelni a motor teljesítményét, ugyanakkor továbbra is csökkenti a kipufogógázok robbanásának valószínűségét.
A turbófeltöltős benzines és dízelmotorok között szinte nincs különbség. A különbség csak az emelés mértékében van. Dízel motorok nagyobb nyomást igényelnek, ezért erősebb fúvókkal vannak felszerelve. A benzinmotorok kisebb teljesítményű feltöltővel rendelkeznek, mert ha az égéstérben túl magas a nyomás, detonáció léphet fel.
A turbófeltöltés előnyei
Ingyenes extra teljesítmény. Elterjedt a vélekedés, hogy egy további turbina jelenléte a motor kipufogócsonkján többletenergiát termel, amelynek pontosan ugyanazt a turbinát kell forgatnia a szívónál, aminek következtében a kipufogógázok szabad energiaforrássá válnak a motor számára. kompresszor.
Ez a koncepció azonban erősen ellentmondásos, mert létezik egy úgynevezett kioldási ellenállás. Autóipari kivitelezők hosszú évtizedek óta igyekeznek csökkenteni ezt az ellenállást, mert ebben az esetben nő a motor teljesítménye.
Ehhez egy speciális generátort szerelnek a rendszerbe, amely jelentősen csökkenti a kimeneti impedanciát. Ezért helytelen lenne fontolóra venni a turbófeltöltést az ingyenes energián. Az "olcsó kiegészítő energia" pontosabban hangzana.
Technikailag ez a folyamat nem nehéz. A feltöltő két kerékből - kompresszorból és turbinából - álló eszköz. A turbinakerék felfogja az őt meghajtó kipufogógázokat. Ennek eredményeként a kompresszor kereke forogni kezd, ami a levegő összenyomására szolgál.
Kompresszor be hibátlanulérintkezik a hűtőrendszerrel, mert működés közben a hőmérséklete meglehetősen magasra emelkedik. A fúvóerőt a bypass szelep. Szükség esetén a kipufogógáz egy részét át tudja vinni a turbinán túl a rendszer belső nyomásának csökkentése érdekében.
A motor teljesítményének növelése a térfogat és a tömeg növelése nélkül. A turbófeltöltési technológia lehetővé teszi a motor teljesítményének növelését a hengerek térfogatának és számának növelése nélkül. Ennek eredményeként könnyű és kis motorok válnak be kitűnő előadás, és ezen felül csökken az autó össztömege, csökken a fékút és a gyorsulási idő.
Jövedelmezőség. A turbófeltöltő rendszerrel felszerelt motorok üzemanyag-fogyasztása többszöröse az azonos teljesítményű motor üzemanyag-fogyasztásának egyszerű atmoszférikus levegő befecskendezéssel. Ez annak köszönhető, hogy a turbófeltöltős hengerekben sok kevesebb üzemanyag teljes égése miatt. vagyis szegény keverék kompenzálja a további légnyomás, és ennek eredményeként a teljesítmény növekszik.
Hibák
Forgalom függő. "Turboyama". A probléma a következő: alacsony fordulatszámon történő gyorsításkor nincs aktív gyorsulás. A gyorsulás dinamikája gyenge, még az atmoszférikus befecskendezéses autóknál is gyengébb. És a helyzet az, hogy alacsony fordulatszámon a kipufogógázok energiája gyenge, és ennek megfelelően a feltöltő turbina is gyengén forog, minimális keveréknyomást hozva létre az égéstérben. Vagyis a turbófeltöltés kívánt hatása csak magas motorfordulatszámon jelentkezik.
Ezen kívül van még egy probléma: a levegő befecskendezési folyamatának lassúsága. Valójában a kívánt bemeneti nyomás létrehozása némi időt vesz igénybe. Szakértők mérnöki kutatásokat folytatnak ezen a területen, és bizonyos mértékig sikerült csökkenteni ezt az intervallumot a feltöltő dinamikájában.
Ezenkívül a CVT vagy az automata sebességváltó megléte lehetővé teszi, hogy az autó automatikusan alacsonyabb sebességfokozatba kapcsoljon gyorsítás közben. Ennek köszönhetően a feltöltő tehetetlenségének káros hatásai megszűnnek.
Ma a következő módokon lehet megoldani a turbótehetetlenség problémáját:
- biturbó-feltöltés (iker-feltöltés);
- adaptív geometriájú turbina;
- kombinált erősítés.
Az adaptív geometriájú turbina képes megváltoztatni a szívónyílás méretét és ezáltal szabályozni a kipufogógáz áramlási erejét, ami a rendszer hatékonyságát is növeli.
A kombinált feltöltő egy turbófeltöltőből és egy mechanikus feltöltőből áll. A feltöltő kis fordulatszámon megfelelő nyomást hoz létre, de amint a fordulatszám egy bizonyos értékre nő, a turbófeltöltő bekapcsol.
Hő. Mint már említettük, a sűrített levegő felfűtésével jár, ami nem befolyásolja a legjobb módon a motor működését. Ezért gyakran szükséges a csatlakozás kiegészítő hűtés, és ez némi energiát igényel.
A turbófeltöltés azonban e hiányosságok ellenére kiváló eszköz a belső égésű motorok teljesítményének és hatásfokának, valamint hatásfokának növelésére. Ezenkívül a szakemberek sokéves tapasztalata azt mutatja, hogy a rendszer fejlesztésének lehetőségei még nem merültek ki.
