Uvod u turbopunjače
Turbopunjač je zapravo zračni kompresor koji komprimira zrak kako bi povećao usis zraka. Koristi inercijski moment ispušnog plina koji se ispušta iz motora za pogon turbine u turbinskoj komori. Turbina zauzvrat pokreće koaksijalni rotor. Rotor stlači zrak koji se šalje iz cijevi filtra za zrak kako bi ga stlačio u cilindar. Kada se broj okretaja motora povećava, brzina ispuštanja ispušnih plinova i brzina turbine također se povećavaju istovremeno. Propeler komprimira više zraka u cilindar. Povećani tlak i gustoća zraka mogu sagorjeti više goriva, što povećava količinu goriva i prilagođava brzinu motora u skladu s tim. Možete povećati izlaznu snagu motora.
Strukturni principi
Prvo, razgovarajmo o općem strukturnom principu turbopunjača. Turbopunjač na ispušne plinove uglavnom se sastoji od kotača pumpe i turbine, a tu su, naravno, i druge kontrolne komponente. Rotor pumpe i turbina povezani su osovinom, koja je rotor. Ispušni plin koji se ispušta iz motora pokreće impeler pumpe, koji pokreće turbinu na rotaciju. Nakon što se turbina okrene, stvara tlak u usisnom sustavu. Supercharger je instaliran na ispušnoj strani motora, tako da je radna temperatura superchargera vrlo visoka, a brzina rotora superchargera je vrlo velika kada radi, što može doseći stotine tisuća okretaja u minuti. Tako velika brzina i temperatura Uobičajeni mehanički igličasti valjci ili kuglični ležajevi ne mogu raditi za rotor, tako da turbopunjači općenito koriste potpuno plutajuće ležajeve, koji se podmazuju motornim uljem, a rashladna tekućina se koristi za hlađenje superpunjača. U prošlosti su se turbo punjači uglavnom koristili na dizelskim motorima. Budući da su metode izgaranja benzina i dizela različite, oblik turbopunjača koji se koristi u motoru je također različit.
Benzinski motor se razlikuje od dizel motora po tome što u cilindar ne ulazi zrak, već mješavina benzina i zraka. Ako je tlak previsok, lako će eksplodirati. Stoga ugradnja turbopunjača mora izbjegavati kucanje. Ovdje su uključena dva povezana pitanja, jedno je kontrola visoke temperature, a drugo je kontrola vremena paljenja.
Nakon prisilnog superpunjenja, temperatura i tlak tijekom kompresije i izgaranja benzinskog motora će se povećati, a tendencija lupanja će se povećati. Osim toga, temperatura ispušnih plinova benzinskih motora viša je od temperature dizelskih motora i nije prikladno povećavati kut preklapanja ventila (vrijeme kada su usisni i ispušni ventili otvoreni u isto vrijeme) kako bi se poboljšalo hlađenje ispušnih plinova. Smanjenje omjera kompresije uzrokovat će nedovoljno izgaranje. Osim toga, brzina vrtnje benzinskog motora veća je od one dizelskog motora, a protok zraka se jako mijenja, što lako može uzrokovati kašnjenje reakcije turbopunjača. Kao odgovor na niz problema koji se javljaju kada benzinski motori koriste turbopunjače, inženjeri su napravili ciljana poboljšanja jedno po jedno kako bi benzinski motori također mogli koristiti turbopunjače na ispušne plinove.
Intercooler
Temperatura se povećava, što ne samo da utječe na učinkovitost napuhavanja, već također lako uzrokuje deflagraciju. Stoga je potrebno ugraditi uređaj za smanjenje temperature usisanog zraka, a to je međuhladnjak. Instalira se između izlaza turbopunjača i usisne cijevi za hlađenje zraka koji ulazi u cilindar. Intercooler je poput hladnjaka, hladi se vjetrom ili vodom. Hlađenjem toplina zraka odlazi u atmosferu. Prema testovima, intercooler s dobrim performansama ne samo da može održavati omjer kompresije motora na određenoj vrijednosti bez izazivanja lupanja, već i smanjiti temperaturu i povećati usisni tlak, dodatno povećavajući efektivnu snagu motora.
impeler
Budući da je raspon brzine benzinskog motora širok i protok zraka se jako mijenja, oblik rotora kompresije turbopunjača je složena trodimenzionalna zakrivljena lopatica rotora ultra-tanke stijenke. Općenito postoji 12 do 30 oštrica raspoređenih u radijalnu krivulju. Debljina oštrice je između Ispod 0,5 mm, izrađena je od aluminija posebnom metodom lijevanja. Kvaliteta oblika lopatica izravno utječe na performanse motora s turbopunjačem. Što su oblik i kut rotora razumniji, to je masa lakša, pokretanje rotora je osjetljivije i "kašnjenje reakcije" koje je inherentna mana turbopunjača je manje.
Senzor deflagracije
Osim snižavanja temperature kako bi se smanjila mogućnost deflagracije, potrebno je koristiti senzor deflagracije. Njegova funkcija je da kada dođe do deflagracije, senzor će odmah poslati povratnu informaciju upravljačkom sustavu motora ECU (elektronička kontrolna jedinica) kada osjeti abnormalne vibracije, te će upaliti motor. Malo odgodite vrijeme paljenja, a zatim nastavite s normalnim paljenjem kada ne dođe do deflagracije.
drugo
Budući da je broj okretaja automobilskog benzinskog motora veći od broja okretaja dizelskog motora, brzina strujanja zraka je velika i raspon promjena velik, pa njegov turbopunjač ima veće zahtjeve. Moderni automobilski motori uglavnom imaju elektroničke sustave ubrizgavanja. Uz suradnju tehnologije elektroničkog upravljanja i novih materijala, primjena turbopunjača na benzinskim motorima postat će sve češća.
Svi turbopunjači ispušnih plinova koji se koriste u automobilima koriste jedno-kućište turbine, što znači da se koristi samo energija tlaka ispušnog plina bez korištenja druge pomoćne energije. Budući da je raspon brzine motora automobila velik, turbopunjač ispušnih plinova mora imati uređaj za podešavanje kako bi motor mogao postići relativno konstantan tlak prednabijanja unutar određenog raspona brzine. Osim toga, benzinski motor koristi paljenje-svjećicom, a njegov omjer kompresije ograničen je na određeni raspon. Ako je previsok, uzrokovat će deflagraciju. Stoga je potreban mehanizam za otkrivanje i kontrolu deflagracije kako bi se u bilo kojem trenutku prilagodio kut napredovanja paljenja.
Automobilski turbopunjač za ispušne plinove obično se ugrađuje u blizini ispušne cijevi. Turbina i impeler ugrađeni su u turbinsku komoru odnosno kompresor. Dva su koaksijalno kruto povezana i rotiraju se sinkrono.
Kada superpunjenje nije potrebno, primjerice u praznom hodu ili kada postoji znak lupanja, dio ispušnog plina će izaći kroz premosni ventil i neće ući u turbopunjač. Kada brzina motora dosegne 2000 o/min, solenoidni ventil zatvara premosni ventil kako bi usmjerio protok ispušnih plinova na stranu turbine, uzrokujući rotaciju turbine. Također postoji dizajn koji prilagođava kut lopatica turbine kako bi prilagodio brzinu turbine kroz promjene u otporu, čime se mijenja količina pojačanja.
Hlađenje zraka može smanjiti zrak i povećati njegovu gustoću, omogućujući da se više zraka nagura u isti volumen i spriječi deflagraciju. Stoga su turbo punjači automobila opremljeni međuhladnjakom. Ovaj međuhladnjak općenito je-hlađen zrakom i ugrađen je ispred, pored ili na zasebnom mjestu hladnjaka motora, koristeći nadolazeći protok zraka iz automobila ili vlastiti ventilator za hlađenje.
Ključni dio turbopunjača je ležaj. Ovaj tip ležaja, koji je nazvan prema obliku podmazivanja, naziva se "puno plivajući ležaj". Ima izuzetno veliku radnu brzinu i teške radne uvjete. Stoga je osiguranje podmazivanja vrlo važno. Ako je dovod ulja spor zbog niskog tlaka ulja, može oštetiti ležajeve i uzrokovati kvar turbopunjača. Ova vrsta kvara neće se dogoditi tijekom normalnog pokretanja motora, ali ako se motor pokrene prvi put nakon zamjene ulja i filtra ulja, doći će do spore opskrbe uljem, uzrokujući nedostatak podmazivanja ležajeva. U tom slučaju potrebno je raditi u praznom hodu oko 3 minute nakon pokretanja, a brzina se ne može izravno povećati na početnu brzinu turbopunjača. Isto tako, nemojte gasiti motor odmah nakon vožnje velikom brzinom ili uzbrdice. Neka motor radi u praznom hodu oko 1 minutu kako ležajevima turbopunjača koji i dalje rade u praznom hodu ne bi nedostajalo ulja. Stoga se vozači koji koriste automobile s turbopunjačem moraju pridržavati uputa proizvođača i obratiti veliku pozornost na kvalitetu motornog ulja. Nije preporučljivo koristiti automobile s turbopunjačem kao obične automobile.
Klasifikacija superpunjača
Da bi automobil vozio brzo, potrebna mu je jaka snaga. Trenutačno se energetski sustav automobila može grubo podijeliti u dvije kategorije: prirodni sustav usisavanja zraka i sustav usisavanja zraka s kompresorom. Među europskim sportskim automobilima, osim BMW-a, koji još uvijek inzistira na korištenju motora s prirodnim usisavanjem, druge su automobilske tvrtke usvojile sustave superpunjenja kako bi poboljšale performanse snage svojih vozila. Na primjer, sportski automobili Mercedes-Benz koriste sustave nadnabijanja, a Shenbao Automobile koristi sustave nadnabijanja. Začetnik turbo punjenja. Posljednjih su godina japanski automobili također počeli intenzivno koristiti tehnologiju turbo punjenja. Sustav s prirodnim usisavanjem ne ugrađuje nikakav oblik superpunjača, već samo koristi negativni tlak koji stvara kretanje klipa prema dolje za usisavanje smjese. Iako sustav s prirodnim usisavanjem može postići veću izlaznu snagu kroz sustav promjenjivog vremena ventila, poboljšanje snage je vrlo ograničeno. Kako bi se učinkovito povećala izlazna snaga motora, može se reći da je učinkovit način korištenje sustava superpunjenja.
Uobičajeni sustavi nadpunjenja motora uključuju mehaničko nadpunjenje i turbo punjenje ispušnih plinova.
Supernabijen
Motor mehanički pokreće supercharger na supercharging, što se naziva supercharging. Kada je motor punjen kompresorom, radilica motora obično pokreće kompresor preko zupčanika. Punjači općenito koriste centrifugalne ili Rootsove kompresore, a neki koriste vijčane kompresore. Posljednjih su se godina u inozemstvu počeli koristiti i novi mehanički scroll kompresori. Budući da pogon kompresora troši određenu količinu snage motora, toplinska učinkovitost motora s kompresorom nije nužno poboljšana, a ponekad je čak niža od one kod motora s unutarnjim izgaranjem bez kompresora. Prilikom odabira tlaka prednabijanja, prije svega, potrebno je osigurati da se može postići traženi prosječni efektivni tlak, a kao drugo, postići najmanju moguću potrošnju goriva. Ova dva zahtjeva često su kontradiktorna za superpunjenje. Ako se teži prosječnom efektivnom tlaku, to će neizbježno dovesti do smanjenja mehaničke učinkovitosti i povećanja potrošnje goriva. Stoga bi odabir vrijednosti tlaka prednabijanja trebao tražiti dobar kompromis između snage i potrošnje goriva. Sustavi superpunjača trenutno se često koriste u europskim automobilima. Budući da kompresor punjača neprekidno radi pogonjen radilicom, ne uzrokuje turbo zaostajanje kao turbopunjač. Iako superpunjenje može samo povećati izlaznu snagu za oko 10% do 20%, glatkoća i kontinuitet su izvan dosega motora s turbopunjačem.
turbo punjenje ispušnih plinova
Korištenje ispušne energije motora za pogon turbopunjača naziva se turbo punjenje ispušnih plinova (naziva se turbo punjenje). Kao što je prikazano na slici, prikazan je sustav turbo punjenja ispušnih plinova. Karakteristika turbopunjača ispušnih plinova je da ne postoji mehanička veza između turbopunjača i motora. Povezani su zračnim putem. Budući da je rad koji troši kompresor dio energije koju turbina povrati iz ispušnog plina, motor s turbopunjačem može ne samo povećati snagu motora, već i poboljšati njegovu toplinsku učinkovitost i smanjiti potrošnju goriva. Ako vidite Turbo ili T logotip na stražnjem dijelu automobila, to znači da je motor koji se koristi u automobilu s turbopunjačem. Turbopunjač je zapravo zračni kompresor. Za pogon turbine koristi inerciju ispušnog plina koji se ispušta iz motora. Turbina zauzvrat pokreće koaksijalni rotor za komprimiranje zraka koji se šalje iz cijevi filtra za zrak, tako da je zrak pod tlakom i ulazi u cilindar. Kada se broj okretaja motora povećava, brzina ispuštanja ispušnih plinova i brzina turbine također se povećavaju istovremeno. Propeler komprimira više zraka u cilindar. Povećani tlak i gustoća zraka mogu sagorjeti više goriva. U skladu s tim povećajte količinu ulja i prilagodite brzinu motora. Može povećati izlaznu snagu motora.
