Mis on turbomootoriga mootor?

Turbolaaduriga mootor

Turbo mootor. Mootori võimsuse ja pöördemomendi suurendamise ülesanne on alati olnud aktuaalne. Mootori võimsus on otseselt seotud silindrite töömahu ja neisse antava õhu-kütuse segu kogusega. See tähendab, et mida rohkem kütust silindrites põleb, seda rohkem võimsust jõuallikas arendab. Lihtsaim lahendus on aga mootori võimsuse suurendamine. Selle töömahu suurenemine toob kaasa konstruktsiooni mõõtmete ja kaalu suurenemise. Tarnitava töösegu kogust saab suurendada, suurendades väntvõlli pöörlemiskiirust. Teisisõnu, rohkemate töötsüklite rakendamine silindrites ajaühikus. Kuid inertsijõudude suurenemise ja jõuallika osade mehaaniliste koormuste järsu suurenemisega kaasnevad tõsised probleemid, mis vähendab mootori tööiga.

Turbo mootori efektiivsus

Kõige tõhusam viis selles olukorras on võim. Kujutage ette sisepõlemismootori sisselaskekäiku. Mootor, töötades pumbana, on samuti väga ebaefektiivne. Õhukanalil on õhufilter, sisselaskekollektori painded ja bensiinimootoritel on ka drosselklapp. See kõik vähendab muidugi silindri täitumist. Rõhu suurendamiseks sisselaskeklapist ülespoole asetatakse silindrisse rohkem õhku. Tankimine parandab silindrite värsket laengut, mis võimaldab neil silindrites rohkem kütust põletada ja seeläbi saada rohkem mootori võimsust. Sisepõlemismootoris kasutatakse kolme tüüpi võimendust. Resonants, mis kasutab sisselaskekollektorite õhumahu kineetilist energiat. Sellisel juhul pole täiendavat laadimist / suurendamist vaja. Mehaaniline, selles versioonis ajab kompressorit mootoririhm.

Gaasiturbiin või turbomootor

Gaasiturbiin või turbolaadur, turbiini ajab heitgaaside voog. Igal meetodil on oma eelised ja puudused, mis määravad kasutusala. Isiklik sisselaskekollektor. Silindri paremaks täitmiseks tuleb rõhku sisselaskeklapi ees suurendada. Vahepeal ei ole suurenenud rõhk tavaliselt vajalik. Piisab selle tõsta klapi sulgemise hetkel ja lisada täiendav osa õhust silindrisse. Lühiajaliste rõhutõusude jaoks on ideaalne survelaine, mis liigub sisselasketorustikku, kui mootor töötab. Piisab torujuhtme enda pikkuse arvutamisest, nii et selle otstest mitu korda peegeldunud laine jõuaks õigel ajal ventiilini. Teooria on lihtne, kuid selle rakendamine nõuab palju leidlikkust. Klapp ei avane erineva väntvõlli kiirusega ja kasutab seetõttu resonantsvõimenduse efekti.

Turbomootor – dünaamiline jõud

Lühikese sisselaskekollektoriga töötab mootor suurtel pööretel paremini. Kui madalatel kiirustel on pikk imemistee tõhusam. Muutuva pikkusega sisselasketoru saab luua kahel viisil. Kas resonantskambri ühendamise teel või soovitud sisendkanalile lülitamise või selle ühendamise kaudu. Viimast nimetatakse ka dünaamiliseks tugevuseks. Resonantne ja dünaamiline rõhk võivad õhutõmbe torni voogu kiirendada. Õhuvoolu rõhu kõikumise põhjustatud võimendusefektid jäävad vahemikku 5 kuni 20 mbar. Võrdluseks: turbolaaduri või mehaanilise võimendiga saate väärtused vahemikus 750 kuni 1200 mbar. Pildi lõpuleviimiseks pange tähele, et olemas on ka inertsiaalvõimendi. Selles, kus klapist ülesvoolu tekitava liigse rõhu tekitamise peamine tegur on sissevoolutoru voolu kõrgsurvepea.

Turbo mootori võimsuse suurendamine

See suurendab võimsust veidi üle 140 kilomeetri tunnis. Enamasti kasutatakse mootorratastel. Mehaanilised täiteained võimaldavad üsna lihtsat viisi mootori võimsuse märkimisväärseks suurendamiseks. Sõites mootori otse mootori väntvõllilt, on kompressor võimeline minimaalsel kiirusel viivitamata õhku silindritesse pumpama, suurendades tõukerõhku rangelt proportsionaalselt mootori pöörlemissagedusega. Kuid neil on ka puudusi. Need vähendavad sisepõlemismootori efektiivsust. Kuna osa toiteallika tekitatavast võimsusest kasutatakse nende juhtimiseks. Mehaanilised survesüsteemid võtavad rohkem ruumi ja vajavad spetsiaalset ajamit. Hammasrihm või käigukast teeb palju häält. Mehaanilised täiteained. Mehaanilisi puhureid on kahte tüüpi. Mahuline ja tsentrifugaal. Tüüpilised puisteained on Roots supergeneraatorid ja Lysholmi kompressor. Roots disain sarnaneb õlikäigupumbaga.

Turbo mootori omadused

Selle konstruktsiooni eripära on see, et õhku ei suruta kokku mitte ülelaaduris, vaid torujuhtmes väljaspool, sattudes korpuse ja rootorite vahele. Peamine puudus on piiratud kasu. Ükskõik kui täpselt täiteosad on seadistatud, hakkab teatud rõhu saavutamisel õhk tagasi voolama, vähendades süsteemi efektiivsust. Võitlemiseks on mitu võimalust. Suurendage rootori kiirust või muutke ülelaadija kahe- või isegi kolmeastmeliseks. Seega on võimalik lõppväärtusi tõsta vastuvõetavale tasemele, kuid mitmeastmelistel konstruktsioonidel pole nende peamist eelist - kompaktsust. Teine puudus on väljalaskeava ebaühtlane tühjendamine, kuna õhku tarnitakse osade kaupa. Kaasaegsetes disainides kasutatakse kolmnurkseid pöördmehhanisme ning sisse- ja väljapääsuaknad on kolmnurkse kujuga. Tänu nendele tehnikatele vabanesid mahukad ülelaadijad pulseerivast efektist praktiliselt.

Turbo mootori paigaldamine

Madal rootori pöörlemiskiirus ja seega vastupidavus koos madala müratasemega on toonud kaasa sellised tuntud kaubamärgid nagu DaimlerChrysler, Ford ja General Motors. Töömahuga ülelaadurid suurendavad võimsuse ja pöördemomendi kõveraid, muutmata nende kuju. Need on juba madalatel ja keskmistel kiirustel tõhusad ja see peegeldab kõige paremini kiirendusdünaamikat. Ainus probleem on see, et selliseid süsteeme on väga uhke toota ja paigaldada, mis tähendab, et need on üsna kallid. Insener Lisholm pakkus välja teise võimaluse sisselaskekollektori õhurõhu samaaegseks suurendamiseks. Lysholmi liitmike disain meenutab mõnevõrra tavalist hakklihamasinat. Korpuse sisse on paigaldatud kaks täiendavat kruvipumpa. Pöörates eri suundades, haaravad nad osa õhust, suruvad selle kokku ja asetavad silindritesse.

Turbomootor - häälestamine

Seda süsteemi iseloomustab sisemine kokkusurumine ja minimaalne kaotus täpselt kalibreeritud kliirensite tõttu. Lisaks on propelleri rõhk efektiivne peaaegu kogu mootori pöörete vahemikus. Vaikne, väga kompaktne, kuid tootmise keerukuse tõttu äärmiselt kallis. Neid ei jäta unarusse aga ka sellised tunnustatud häälestuudiod nagu AMG või Kleemann. Tsentrifugaalsed täiteained on disainilt sarnased turbolaaduritega. Liigne rõhk sisselasketorustikus loob ka kompressoratta. Selle radiaalsed labad haaravad tsentrifugaaljõu abil õhku tunneli ümber ja suruvad selle ümber. Erinevus turbolaadurist on ainult ajamis. Tsentrifugaalpuhuritel on sarnane, ehkki vähem märgatav inertsiaalne defekt. Kuid on veel üks oluline omadus. Tegelikult on tekkiv rõhk proportsionaalne kompressoriratta ruutkiirusega.

Turbo mootor

Lihtsamalt öeldes peab see vajaliku õhuvaru silindritesse pumpamiseks väga kiiresti pöörlema. Mõnikord kümnekordne mootori pöörete arv. Tõhus tsentrifugaalventilaator suurel kiirusel. Mehaanilised tsentrifuugid on vähem kasutajasõbralikud ja vastupidavamad kui gaasitsentrifuugid. Kuna need töötavad madalamatel äärmuslikel temperatuuridel. Nende disaini lihtsus ja vastavalt ka odavus on amatöörhäälestuse valdkonnas populaarsust kogunud. Mootori vahejahuti. Mehaaniline ülekoormuse juhtimisahel on üsna lihtne. Täiskoormusel on möödaviigu kaas suletud ja drossel on avatud. Kogu õhuvool läheb mootorisse. Osalise koormusega töötamise ajal sulgeb klapp ja toru klapp avaneb. Liigne õhk juhitakse puhuri sisselaskeavasse. Jahutusõhk jahutusõhk laadimiseks on mitte ainult mehaaniliste, vaid ka gaasiturbiinide võimendussüsteemide peaaegu hädavajalik komponent.

Turbolaaduriga mootori töö

Suruõhk jahutatakse enne mootori silindritesse sisestamist vahejahutis. Oma konstruktsioonilt on see tavapärane radiaator, mida jahutatakse kas sisselaskeõhu voolu või jahutusvedeliku abil. Laetud õhu temperatuuri langetamine 10 kraadi võrra võimaldab suurendada selle tihedust umbes 3%. See omakorda võimaldab mootori võimsust suurendada umbes sama protsendi võrra. Mootori turbolaadur. Turbolaadureid kasutatakse laiemalt tänapäevaste automootorite puhul. Tegelikult on see sama tsentrifugaalkompressor, kuid erineva ajamiahelaga. See on kõige olulisem, võib-olla põhimõtteline erinevus mehaaniliste ülelaadurite ja turbolaadurite vahel. See on ajam, mis määrab suuresti erinevate disainilahenduste omadused ja rakendused.

Turbo mootori eelised

Turboülelaaduril asub tiivik tiiviku turbiiniga samal võllil. Mis on sisse ehitatud mootori väljalaskekollektorisse ja mida juhivad heitgaasid. Kiirus võib ületada 200 000 pööret minutis. Otsene ühendus mootori väntvõlliga puudub ja õhuvarustust kontrollib heitgaasi rõhk. Turboülelaaduri eelised hõlmavad järgmist. Mootori efektiivsuse ja ökonoomsuse parandamine. Mehaaniline ajam võtab jõudu mootorilt, sama kasutab heitgaaside energiat, seega suureneb efektiivsus. Ärge ajage segi mootori spetsiifilist ja üldist efektiivsust. Loomulikult nõuab mootori töö, mille võimsus on suurenenud turbolaaduri kasutamise tõttu, rohkem kütust kui sarnane madalama võimsusega mootor koos loodusliku aspiraatoriga.

Turbo mootori võimsus

Tegelikult on silindrite täitmine õhuga parem, nagu me mäletame, et neis rohkem kütust põletada. Kuid kütuseelemendiga varustatud mootori kütuse massiosa võimsuse ühiku kohta tunnis on alati väiksem kui võimenditeta võimendi sarnase konstruktsiooniga. Turbolaadur võimaldab teil saavutada väiksema suuruse ja kaaluga jõuüksuse täpsustatud omadused. Kui vabas õhus mootori kasutamisel. Lisaks on turbomootoril parim keskkonnatoime. Põlemiskambris olev rõhk viib temperatuuri languse ja selle tagajärjel lämmastikoksiidide moodustumise vähenemiseni. Bensiinimootorite tankimisel saavutatakse kütuse täielikum põlemine, eriti ajutistes tingimustes. Diiselmootorites võimaldab täiendav õhuvarustus nihutada suitsu väljanägemise piire, s.t. kontrollida tahmaosakeste emissiooni.

Diislikütuse turbomootor

Diislid on palju sobivamad üldiselt võimendamiseks ja eriti turbolaadimiseks. Erinevalt bensiinimootoritest, kus lisarõhku piirab koputamise oht, pole nad sellest nähtusest teadlikud. Diiselmootorit saab selle mehhanismides survestada äärmise mehaanilise pingeni. Lisaks tagavad sisselaskeõhu gaasi puudumine ja kõrge kompressioonisuhe bensiinimootoritega võrreldes kõrgema heitgaasirõhu ja madalama temperatuuri. Turbolaadureid on lihtsam toota, mis tasub end ära paljude omaste puudustega. Madalatel mootori pöörlemiskiirustel on heitgaasi hulk väike ja seetõttu on kompressori efektiivsus madal. Lisaks on turbolaaduriga mootoril tavaliselt nn Turboyama.

Keraamiline metallist turbo rootor

Peamine raskus on heitgaaside kõrge temperatuur. Keraamiline metallist turbiini rootor on umbes 20% kergem kui kuumuskindlatest sulamitest valmistatud rootor. Ja sellel on ka väiksem inertsimoment. Kuni viimase ajani piirdus kogu seadme eluiga laagrieluga. Need olid sisuliselt väntvõlli sarnased puksid, mis olid määritud surveõliga. Selliste tavaliste laagrite kulumine oli muidugi suur, kuid sfäärilised laagrid ei pidanud tohututele kiirustele ja kõrgetele temperatuuridele vastu. Lahendus leiti siis, kui oli võimalik välja töötada keraamiliste kuulidega laagreid. Keraamika kasutamine pole aga üllatav, laagrid on täidetud pideva määrdeainega. Turboülelaaduri puudustest vabanemine võimaldab mitte ainult rootori inertsi vähendada. Kuid ka täiendavate, mõnikord üsna keerukate ülelaadimisrõhu reguleerimise ahelate kasutamine.

Kuidas turbomootor töötab

Peamised ülesanded on antud juhul rõhu vähendamine mootori suurel pöörlemiskiirusel ja madalamal tõstmine. Kõik probleemid saab täielikult lahendada muutuva geomeetriaga turbiiniga, muutuva düüsiga turbiiniga. Näiteks liikuvate teradega, mille parameetreid saab muuta laias vahemikus. VNT turbolaaduri tööpõhimõte on turbiinirattale suunatud heitgaaside voolu optimeerimine. Madalatel mootori pöörlemiskiirustel ja madalatel heitgaasimahtudel suunab VNT turbolaadur kogu heitgaasivoolu turbiinirattale. Seega suurendades selle võimsust ja suurendades survet. Suurel kiirusel ja suurel gaasivoolu kiirusel hoiab VNT turbolaadur liikuvaid labasid lahti. Ristlõikepinna suurendamine ja tiivikust osa heitgaaside eemaldamine.

Turbo mootori kaitse

Kiiruse ületamine ja rõhurõhu säilitamine vajalikul mootori tasemel, ülekoormuse kõrvaldamine. Lisaks ühekordsetele võimendussüsteemidele on tavaline ka kaheastmeline võimendus. Kompressori juhtimise esimene etapp annab tõhusa tõuke madalatel mootori pööretel. Ja teine, turbolaadur, kasutab heitgaaside energiat. Niipea, kui jõuüksus saavutab turbiini tavapäraseks tööks piisava kiiruse, lülitub kompressor automaatselt välja ja kui need kukuvad, käivitub see uuesti. Paljud tootjad paigaldavad oma mootoritele korraga kaks turbolaadurit. Selliseid süsteeme nimetatakse biturboks või kaksikturboks. Neil pole põhimõttelist erinevust, välja arvatud üks erand. Biturbo eeldab erineva läbimõõduga turbiinide kasutamist ja sellest tulenevat jõudlust. Lisaks võib nende kaasamise algoritm olla kas paralleelne või järjestikune.

Küsimused ja vastused:

Milleks turboülelaadur? Suurenenud värske õhu rõhk silindris tagab õhu-kütuse segu parema põlemise, mis suurendab mootori võimsust.

Mida tähendab turbomootor? Sellise jõuallika konstruktsioonis on mehhanism, mis tagab parema värske õhu voolu silindritesse. Selleks kasutatakse turbolaadurit või turbiini.

Kuidas turboülelaadur autol töötab? Heitgaasid pöörlevad turbiini tiivikut. Võlli teises otsas on sisselaskekollektorisse paigaldatud survetiivik.