Introducere în turbocompresoare
Un turbocompresor este de fapt un compresor de aer care comprimă aerul pentru a crește admisia de aer. Acesta utilizează impulsul inerțial al gazelor de eșapament evacuate din motor pentru a antrena turbina în camera turbinei. La rândul său, turbina antrenează rotorul coaxial. Rotorul presurizează aerul trimis de la conducta filtrului de aer pentru a-l presuriza în cilindru. Când turația motorului crește, viteza de evacuare a gazelor de eșapament și viteza turbinei cresc, de asemenea, simultan. Rotorul comprimă mai mult aer în cilindru. Presiunea și densitatea crescută a aerului pot arde mai mult combustibil, ceea ce crește cantitatea de combustibil și ajustează turația motorului în consecință. Puteți crește puterea de ieșire a motorului.
Principii structurale
Mai întâi, să vorbim despre principiul structural general al turbocompresorului. Turbocompresorul cu gaze de eșapament este compus în principal dintr-o roată de pompă și o turbină și, desigur, există și alte componente de control. Rotorul pompei și turbina sunt conectate printr-un arbore, care este rotorul. Gazele de evacuare evacuate din motor antrenează rotorul pompei, care antrenează turbina să se rotească. După ce turbina se rotește, presurizează sistemul de admisie. Supraalimentatorul este instalat pe partea de evacuare a motorului, astfel încât temperatura de lucru a supraalimentatorului este foarte mare, iar viteza rotorului supraalimentatorului este foarte mare atunci când funcționează, ceea ce poate atinge sute de mii de rotații pe minut. O astfel de viteză și temperatură ridicată rolele mecanice cu ace sau rulmenții cu bile obișnuiți nu pot funcționa pentru rotor, astfel încât turbocompresoarele folosesc în general rulmenți complet flotanți, care sunt lubrifiați cu ulei de motor, iar lichidul de răcire este utilizat pentru răcirea supraalimentatorului. În trecut, turbocompresoarele erau folosite mai ales pe motoarele diesel. Deoarece metodele de ardere ale benzinei și motorinei sunt diferite, forma de turbocompresor utilizată în motor este, de asemenea, diferită.
Un motor pe benzină este diferit de un motor diesel prin faptul că nu este aerul care intră în cilindru, ci un amestec de benzină și aer. Dacă presiunea este prea mare, va exploda ușor. Prin urmare, instalarea unui turbocompresor trebuie să evite ciocănirea. Există două probleme conexe implicate aici, una este controlul temperaturii ridicate și cealaltă este controlul timpului de aprindere.
După supraalimentare forțată, temperatura și presiunea în timpul compresiei și arderii motorului pe benzină vor crește, iar tendința de detonare va crește. În plus, temperatura de evacuare a motoarelor pe benzină este mai mare decât cea a motoarelor diesel și nu este potrivită creșterea unghiului de suprapunere a supapelor (momentul în care supapele de admisie și de evacuare sunt deschise în același timp) pentru a îmbunătăți răcirea evacuarii. Scăderea raportului de compresie va cauza ardere insuficientă. În plus, viteza de rotație a motorului pe benzină este mai mare decât cea a motorului diesel, iar debitul de aer se modifică foarte mult, ceea ce poate determina cu ușurință turbocompresorul să răspundă decalajului. Ca răspuns la o serie de probleme care apar atunci când motoarele pe benzină folosesc turbocompresoare, inginerii au făcut îmbunătățiri direcționate una câte una, astfel încât motoarele pe benzină să poată utiliza și turbocompresoare cu gaz de eșapament.
Intercooler
Temperatura crește, ceea ce nu numai că afectează eficiența inflației, ci și provoacă ușor deflagrație. Prin urmare, este necesar să instalați un dispozitiv care reduce temperatura aerului de admisie, care este un intercooler. Este instalat între ieșirea turbocompresorului și conducta de admisie pentru a răci aerul care intră în cilindru. Intercooler-ul este ca un radiator, răcit de vânt sau apă. Căldura aerului scapă în atmosferă prin răcire. Conform testelor, un intercooler cu performanțe bune nu numai că poate menține raportul de compresie al motorului la o anumită valoare, fără a provoca loviri, ci și să reducă temperatura și să crească presiunea de admisie, crescând și mai mult puterea efectivă a motorului.
rotor
Întrucât intervalul de turații al motorului pe benzină este larg și debitul de aer se modifică foarte mult, forma rotorului de compresie a turbocompresorului este o paletă complexă de rotor cu perete ultra-curbat tridimensional tri{-. Există în general 12 până la 30 de lame dispuse într-o curbă radială. Grosimea lamei este între Sub 0,5 mm, este realizată din aluminiu folosind o metodă specială de turnare. Calitatea formei lamei afectează direct performanța motorului turbo. Cu cât forma și unghiul rotorului sunt mai rezonabile, cu atât masa este mai ușoară, cu atât pornirea rotorului este mai sensibilă și „întârzierea de reacție” este mai mică, care este defectul inerent al turbocompresorului.
Senzor de deflagrare
Pe lângă scăderea temperaturii pentru a reduce posibilitatea deflagrației, trebuie utilizat un senzor de deflagrație. Funcția sa este că atunci când are loc deflagrația, senzorul va transmite imediat informațiile către sistemul de control al ECU (unității de control electronice) a motorului atunci când detectează vibrații anormale și va aprinde motorul. Întârzieți puțin sincronizarea și apoi reluați sincronizarea normală a aprinderii atunci când nu are loc deflagrația.
alte
Deoarece viteza unui motor pe benzină de mașină este mai mare decât cea a unui motor diesel, viteza fluxului de aer este rapidă și intervalul de modificări este mare, astfel încât turbocompresorul său are cerințe mai mari. Motoarele mașinilor moderne au adoptat în general sisteme electronice de injecție. Cu ajutorul tehnologiei de control electronic și al noilor materiale, aplicarea turbocompresoarelor pe motoarele pe benzină va deveni din ce în ce mai comună.
Toate turbocompresoarele cu gaz de eșapament utilizate în mașini folosesc o singură-carcasă de turbină de admisie, ceea ce înseamnă că numai energia de presiune a gazelor de eșapament este utilizată fără a utiliza altă energie auxiliară. Deoarece intervalul de turație al motorului mașinii este mare, turbocompresorul cu gaze de eșapament trebuie să aibă un dispozitiv de reglare, astfel încât motorul să poată obține o presiune de supraalimentare relativ constantă într-un anumit interval de viteză. În plus, motorul pe benzină folosește aprindere-prin scânteie, iar raportul său de compresie este limitat la un anumit interval. Dacă este prea mare, va provoca deflagrație. Prin urmare, este necesar un mecanism de detectare și control al deflagrației pentru a regla oricând unghiul de avans al aprinderii.
Turbocompresorul cu gaz de eșapament al unei mașini este în general instalat lângă țeava de evacuare. Turbina și rotorul sunt instalate în camera turbinei și, respectiv, în compresor. Cele două sunt conectate rigid coaxial și se rotesc sincron.
Când nu este necesară supraalimentarea, cum ar fi la ralanti sau când există un semn de bătaie, o parte din gazele de eșapament vor scăpa prin supapa de bypass și nu vor intra în turbocompresor. Când turația motorului atinge 2.000 rpm, supapa solenoidală închide supapa de bypass pentru a direcționa fluxul de evacuare în partea laterală a turbinei, determinând turbina să se rotească. Există, de asemenea, un design care ajustează unghiul palelor turbinei pentru a regla viteza turbinei prin modificări ale rezistenței, modificând astfel cantitatea de impuls.
Răcirea aerului poate micșora aerul și crește densitatea acestuia, permițând mai mult aer să fie înghesuit în același volum și prevenind deflagrația. Prin urmare, turbocompresoarele mașinilor sunt echipate cu un intercooler. Acest intercooler este, în general, răcit cu aer-și instalat în fața, lângă sau într-o poziție separată a radiatorului motorului, folosind fluxul de aer din sens opus al mașinii sau propriul ventilator pentru răcire.
Partea cheie a turbocompresorului este rulmentul. Acest tip de rulment, care este denumit în funcție de forma sa de lubrifiere, este numit „rulment complet flotant”. Are viteză de operare extrem de mare și mediu de lucru dur. Prin urmare, asigurarea lubrifierii este foarte importantă. Dacă alimentarea cu ulei este lentă din cauza presiunii scăzute a uleiului, se poate deteriora rulmenții și poate cauza defectarea turbocompresorului. Acest tip de defecțiune nu va apărea în timpul pornirii normale a motorului, dar dacă motorul este pornit pentru prima dată după înlocuirea uleiului și a filtrului de ulei, va avea loc alimentarea lentă a uleiului, ceea ce duce la lipsa de lubrifiere a rulmenților. În acest caz, este necesar să ralanti aproximativ 3 minute după pornire, iar viteza nu poate fi mărită direct la viteza de pornire a turbocompresorului. În mod similar, nu opriți motorul imediat după ce conduceți cu viteză mare sau urcați în deal. Țineți motorul în funcțiune la ralanti timp de aproximativ 1 minut, astfel încât rulmenții turbocompresorului care continuă să funcționeze la ralanti să nu fie lipsiți de ulei. Prin urmare, șoferii care folosesc mașini cu turbocompresor trebuie să respecte instrucțiunile producătorului și să acorde o mare atenție calității uleiului de motor. Nu este recomandabil să folosiți mașinile cu turbocompresor ca mașini obișnuite.
Clasificarea supraalimentatorului
Pentru ca o mașină să meargă rapid, are nevoie de putere puternică. În prezent, sistemul de alimentare al automobilelor poate fi împărțit aproximativ în două categorii: sistem natural de admisie a aerului și sistem de admisie a aerului supraalimentat. Dintre mașinile sport europene, cu excepția BMW, care încă insistă să folosească motoare aspirate, alte companii auto au adoptat sisteme de supraalimentare pentru a îmbunătăți performanța de putere a vehiculelor lor. De exemplu, mașinile sport Mercedes-Benz folosesc sisteme de supraalimentare, iar Shenbao Automobile utilizează sisteme de supraalimentare. Inițiatorul turboalimentării. În ultimii ani, mașinile japoneze au început să folosească pe scară largă tehnologia turboalimentării. Sistemul cu aspirație naturală nu instalează nicio formă de supraalimentare, ci folosește doar presiunea negativă generată de mișcarea în jos a pistonului pentru a aspira amestecul. Deși sistemul cu aspirație naturală poate obține o putere mai mare prin sistemul de sincronizare variabilă a supapelor, îmbunătățirea puterii este foarte limitată. Pentru a crește eficient puterea de ieșire a motorului, se poate spune că utilizarea unui sistem de supraalimentare este o modalitate eficientă.
Sistemele obișnuite de supraalimentare a motorului includ supraalimentarea mecanică și turboalimentarea gazelor de eșapament.
Supraalimentat
Motorul conduce mecanic un compresor la supraalimentare, care se numește supraalimentare. Când un motor este supraalimentat, arborele cotit al motorului conduce de obicei compresorul printr-o treaptă de viteză. Supraalimentatoarele folosesc în general compresoare centrifuge sau Roots, iar unele folosesc compresoare cu șurub. În ultimii ani, noi supraalimentatoare mecanice scroll au început să fie folosite și în străinătate. Deoarece acționarea compresorului consumă o anumită putere a motorului, eficiența termică a unui motor supraalimentat nu este neapărat îmbunătățită și, uneori, este chiar mai mică decât cea a unui motor cu ardere internă fără-supraalimentare. La selectarea presiunii de supraalimentare, în primul rând, este necesar să se asigure că poate fi atinsă presiunea medie efectivă necesară și, în al doilea rând, să se obțină cel mai mic consum posibil de combustibil. Aceste două cerințe sunt adesea contradictorii pentru supraalimentare. Dacă se urmărește presiunea medie efectivă, aceasta va duce inevitabil la o reducere a eficienței mecanice și la o creștere a consumului de combustibil. Prin urmare, selectarea valorii presiunii de supraalimentare ar trebui să caute un compromis bun între putere și consumul de combustibil. Sistemele de supraalimentare sunt utilizate în mod curent în mașinile europene. Deoarece compresorul supraalimentatorului funcționează continuu condus de arborele cotit, nu provoacă întârziere turbo ca un turbocompresor. Deși supraalimentarea poate crește puterea de ieșire doar cu aproximativ 10% până la 20%, netezimea și continuitatea sunt dincolo de atingerea motoarelor turbo.
turboalimentarea gazelor de eșapament
Utilizarea energiei de evacuare a motorului pentru a antrena un turbocompresor se numește turboalimentare a gazelor de eșapament (denumită turboalimentare). După cum se arată în figură, este prezentat sistemul de turboalimentare a gazelor de eșapament. Caracteristica turboalimentării gazelor de eșapament este că nu există nicio legătură mecanică între turbocompresor și motor. Ele sunt conectate prin calea aerului. Deoarece munca consumată de compresor face parte din energia recuperată de turbină din gazele de eșapament, motorul turbo nu numai că poate crește puterea motorului, dar poate și îmbunătăți eficiența termică a acestuia și reduce consumul de combustibil. Dacă vedeți sigla Turbo sau T pe spatele unei mașini, înseamnă că motorul folosit în mașină este turbo. Un turbocompresor este de fapt un compresor de aer. Utilizează inerția gazelor de eșapament evacuate din motor pentru a antrena o turbină. Turbina la rândul ei antrenează un rotor coaxial pentru a comprima aerul trimis din conducta filtrului de aer, astfel încât aerul să fie presurizat și să intre în cilindru. Când turația motorului crește, viteza de evacuare a gazelor de eșapament și viteza turbinei cresc, de asemenea, simultan. Rotorul comprimă mai mult aer în cilindru. Presiunea și densitatea crescută a aerului pot arde mai mult combustibil. În consecință, creșteți volumul de ulei și reglați turația motorului. Poate crește puterea de ieșire a motorului.
