Bevezetés a turbófeltöltőkbe
A turbófeltöltő valójában egy légkompresszor, amely levegőt sűrít a levegőbeszívás növelése érdekében. A motorból kibocsátott kipufogógáz tehetetlenségi impulzusát használja fel a turbina meghajtására a turbinakamrában. A turbina viszont meghajtja a koaxiális járókereket. A járókerék nyomás alá helyezi a levegőszűrő csövéből kibocsátott levegőt, hogy nyomás alá helyezze azt a hengerbe. A motor fordulatszámának növekedésével a kipufogógáz-kibocsátási sebesség és a turbina fordulatszáma is egyszerre nő. A járókerék több levegőt présel a hengerbe. A levegő megnövekedett nyomása és sűrűsége több üzemanyagot égethet el, ami növeli az üzemanyag mennyiségét és ennek megfelelően állítja be a motor fordulatszámát. Növelheti a motor kimeneti teljesítményét.
Szerkezeti alapelvek
Először is beszéljünk a turbófeltöltő általános szerkezeti elvéről. A kipufogógáz-turbófeltöltő főként egy szivattyúkerékből és egy turbinából épül fel, és természetesen vannak más vezérlőelemek is. A szivattyú járókerekét és a turbinát egy tengely köti össze, amely a forgórész. A motorból kilépő kipufogógáz meghajtja a szivattyú járókerekét, amely a turbinát forogni hajtja. A turbina forgása után nyomás alá helyezi a szívórendszert. A feltöltő a motor kipufogó oldalára van felszerelve, így a kompresszor üzemi hőmérséklete nagyon magas, a kompresszor forgórész-fordulatszáma pedig működés közben igen magas, ami elérheti a percenkénti százezres fordulatszámot is. Az ilyen nagy sebességű és hőmérsékletű általános mechanikus tűgörgők vagy golyóscsapágyak nem működnek a forgórészen, ezért a turbófeltöltők általában teljesen lebegő csapágyakat használnak, amelyeket motorolajjal kennek, és hűtőfolyadékot használnak a kompresszor hűtésére. A múltban a turbófeltöltőket többnyire dízelmotorokhoz használták. Mivel a benzin és a dízel égési módja eltérő, a motorban használt turbófeltöltő formája is eltérő.
A benzinmotor abban különbözik a dízelmotortól, hogy nem levegő jut be a hengerbe, hanem benzin és levegő keveréke. Ha a nyomás túl magas, könnyen felrobban. Ezért a turbófeltöltő beszerelésénél kerülni kell a kopogást. Két kapcsolódó kérdésről van szó, az egyik a magas hőmérséklet szabályozása, a másik pedig a gyújtási idő szabályozása.
A kényszerített feltöltést követően a benzinmotor kompressziója és égése során a hőmérséklet és a nyomás megnő, és a kopogási hajlam. Ezenkívül a benzinmotorok kipufogógáz-hőmérséklete magasabb, mint a dízelmotoroké, és nem alkalmas a szelepek átfedési szögének növelése (a szívó- és kipufogószelepek egyidejű nyitásának ideje) a kipufogógáz hűtésének fokozása érdekében. A kompressziós arány csökkentése elégtelen égést okoz. Ráadásul a benzinmotor forgási sebessége nagyobb, mint a dízelmotoroké, és a légáramlás is nagymértékben megváltozik, amitől könnyen előfordulhat, hogy a turbófeltöltő késéssel reagál. A benzinmotorok turbófeltöltői használatakor felmerülő problémák sorozatára válaszul a mérnökök egyenként célzott fejlesztéseket hajtottak végre annak érdekében, hogy a benzinmotorok is használhassanak kipufogógáz-turbófeltöltőket.
Intercooler
A hőmérséklet növekszik, ami nem csak a felfújás hatékonyságát befolyásolja, hanem könnyen deflagrációt is okoz. Ezért be kell szerelni egy olyan eszközt, amely csökkenti a beszívott levegő hőmérsékletét, amely egy intercooler. A turbófeltöltő kimenete és a szívócső közé van felszerelve, hogy lehűtse a hengerbe belépő levegőt. Az intercooler olyan, mint egy radiátor, amelyet szél vagy víz hűt. A levegő hője hűtés útján távozik a légkörbe. A tesztek szerint egy jó teljesítményű intercooler nem csak a motor sűrítési arányát tudja fenntartani egy bizonyos értéken anélkül, hogy kopogást okozna, hanem csökkenti a hőmérsékletet és növeli a szívónyomást, tovább növelve a motor effektív teljesítményét.
járókerék
Mivel a benzinmotor fordulatszám-tartománya széles, és a légáramlás nagymértékben változik, a turbófeltöltő kompressziós járókerék alakja egy összetett, három-dimenziós ívelt ultra-vékony falú járókeréklapát. Általában 12-30 penge van elrendezve sugárirányú ívben. A penge vastagsága 0,5 mm alatti, speciális öntési eljárással alumíniumból készül. A lapát alakjának minősége közvetlenül befolyásolja a turbófeltöltős motor teljesítményét. Minél ésszerűbb a járókerék alakja és szöge, annál könnyebb a tömeg, annál érzékenyebb a járókerék indítása, és annál kisebb a "reakciókésés", ami a turbófeltöltő eredendő hibája.
Deflagrációs érzékelő
A hőmérséklet csökkentése mellett, hogy csökkentsék a tűzveszélyt, deflagrációs érzékelőt kell használni. Funkciója az, hogy ha fellángolás történik, az érzékelő azonnal visszacsatolja az információt a motor ECU (elektronikus vezérlőegység) vezérlőrendszeréhez, ha rendellenes vibrációt érzékel, és begyújtja a motort. Kissé késleltesse az időzítést, majd folytassa a normál gyújtási időzítést, ha nem történik lángolás.
más
Mivel az autóbenzin motor fordulatszáma nagyobb, mint a dízelmotoroké, a légáramlás sebessége gyors és a változási tartomány is nagy, így turbófeltöltőjére is nagyobb követelmények vonatkoznak. A modern autómotorok általában elektronikus befecskendező rendszereket alkalmaznak. Az elektronikus vezérléstechnika és az új anyagok együttműködésével egyre elterjedtebbé válik a turbófeltöltő alkalmazása a benzinmotorokon.
Az autókban használt kipufogógáz-turbófeltöltők mindegyike egyetlen{0}}bemeneti turbinaházat használ, ami azt jelenti, hogy csak a kipufogógáz nyomási energiáját használják fel, egyéb segédenergia nélkül. Mivel az autómotor fordulatszám-tartománya nagy, a kipufogógáz-turbófeltöltőnek rendelkeznie kell beállító berendezéssel, hogy a motor egy bizonyos fordulatszám-tartományon belül viszonylag állandó töltőnyomást tudjon elérni. Ezenkívül a benzinmotor szikragyújtást- használ, és a kompressziós aránya egy bizonyos tartományra korlátozódik. Ha túl magas, az lángolást okoz. Ezért a gyújtás előretolási szögének bármikor történő beállításához deflagráció-érzékelő és -vezérlő mechanizmusra van szükség.
Az autó kipufogógáz-turbófeltöltőjét általában a kipufogócső közelében szerelik fel. A turbina és a járókerék a turbinakamrába, illetve a feltöltőbe van beépítve. A kettő koaxiálisan mereven kapcsolódik és szinkronban forog.
Ha nincs szükség feltöltésre, például alapjáraton vagy kopogásra utaló jelek esetén, a kipufogógáz egy része a bypass szelepen keresztül távozik, és nem jut be a turbófeltöltőbe. Amikor a motor fordulatszáma eléri a 2000 ford./perc értéket, a mágnesszelep lezárja a bypass szelepet, hogy a kipufogógázt a turbina oldalára irányítsa, ami a turbina forgását okozza. Létezik olyan kialakítás is, amely beállítja a turbina lapátok szögét, hogy a turbina fordulatszámát az ellenállás változásai révén állítsa be, és ezáltal megváltozzon a löket mértéke.
A levegő hűtése csökkentheti a levegőt és növelheti a sűrűségét, így több levegő zsúfolható ugyanabba a térfogatba, és megelőzhető a lángok. Ezért az autók turbófeltöltői intercoolerrel vannak felszerelve. Ez az intercooler általában léghűtéses-, és a motorhűtő elé, mellé vagy külön pozícióba van felszerelve, az autó szembejövő légáramát vagy saját ventilátorát használva a hűtésre.
A turbófeltöltő legfontosabb része a csapágy. Ezt a típusú csapágyat, amelyet kenési formája szerint neveznek el, "teljes lebegő csapágynak" nevezik. Rendkívül nagy működési sebességgel és zord munkakörülményekkel rendelkezik. Ezért nagyon fontos a kenés biztosítása. Ha az olajellátás lassú az alacsony olajnyomás miatt, az károsíthatja a csapágyakat és a turbófeltöltő meghibásodását okozhatja. Ez a fajta meghibásodás nem fordul elő normál motorindításkor, de ha a motort az olaj és az olajszűrő cseréje után először indítják be, akkor lassú olajellátás következik be, ami miatt a csapágyak nem kenik az olajat. Ebben az esetben az indítás után kb. 3 percig alapjáraton kell járni, és a fordulatszámot nem lehet közvetlenül a turbófeltöltő indulási sebességére növelni. Hasonlóképpen, ne állítsa le közvetlenül a motort, miután nagy sebességgel haladt vagy felfelé halad. Körülbelül 1 percig hagyja a motort alapjáraton járni, hogy a továbbra is alapjáraton működő turbófeltöltő csapágyakban ne legyen kevés olaj. Ezért a turbófeltöltős autót használó vezetőknek be kell tartaniuk a gyártó utasításait, és nagy figyelmet kell fordítaniuk a motorolaj minőségére. A turbófeltöltős autókat nem célszerű közönséges autóként üzemeltetni.
Töltő besorolása
Ahhoz, hogy egy autó gyorsan fusson, erős erőre van szüksége. Jelenleg az autók energiaellátó rendszere nagyjából két kategóriába sorolható: természetes légbeszívó rendszerre és feltöltött levegőbeszívó rendszerre. Az európai sportautók közül, kivéve a BMW-t, amely továbbra is ragaszkodik a szívómotorok használatához, más autógyártó cégek is bevezették a feltöltőrendszereket, hogy javítsák járműveik teljesítményét. Például a Mercedes-Benz sportautók feltöltőrendszereket használnak, a Shenbao Automobile pedig feltöltőrendszereket. A turbófeltöltés ötletgazdája. Az elmúlt években a japán autók is széles körben kezdték el használni a turbófeltöltési technológiát. A szívórendszer nem szerel fel semmilyen feltöltőt, csak a dugattyú lefelé irányuló mozgása által generált negatív nyomást használja fel a keverék beszívására. Bár a szívórendszer a változtatható szelepvezérléssel nagyobb lóerőteljesítményre képes, a teljesítménynövekedés nagyon korlátozott. A motor kimenő teljesítményének hatékony növelése érdekében a feltöltőrendszer alkalmazása hatékony módszernek mondható.
A gyakori motorfeltöltő rendszerek közé tartozik a mechanikus feltöltő és a kipufogógáz-turbófeltöltés.
Feltöltött
A motor mechanikusan hajtja a kompresszort a feltöltésre, amit szupertöltésnek neveznek. Amikor egy motort feltöltenek, a motor főtengelye általában egy sebességfokozaton keresztül hajtja a kompresszort. A feltöltők általában centrifugális vagy Roots kompresszorokat használnak, és néhányan csavarkompresszort. Az elmúlt években külföldön is elkezdték használni az új mechanikus tekercses feltöltőket. Mivel a kompresszor vezetése bizonyos mennyiségű motorteljesítményt fogyaszt, a feltöltött motor termikus hatásfoka nem feltétlenül javul, sőt néha még alacsonyabb is, mint a nem-túltöltött belső égésű motoroké. A töltőnyomás kiválasztásakor elsősorban a szükséges átlagos effektív nyomás elérésére kell ügyelni, másodsorban pedig a lehető legalacsonyabb üzemanyag-fogyasztás elérésére. Ez a két követelmény gyakran ellentmond a feltöltéshez. Ha az átlagos effektív nyomást követjük, az elkerülhetetlenül a mechanikai hatásfok csökkenéséhez és az üzemanyag-fogyasztás növekedéséhez vezet. Ezért a töltőnyomás értékének kiválasztásánál jó kompromisszumot kell keresni a teljesítmény és az üzemanyag-fogyasztás között. A feltöltőrendszereket jelenleg általánosan használják az európai autókban. Mivel a kompresszor feltöltője folyamatosan működik a főtengely hajtásával, nem okoz turbó késést, mint egy turbófeltöltő. Bár a feltöltéssel csak körülbelül 10-20%-kal lehet növelni a kimenő teljesítményt, a simaság és a folyamatosság a turbófeltöltős motorok számára elérhetetlen.
kipufogógáz turbófeltöltés
A motor kipufogógázának turbófeltöltő meghajtására való felhasználását kipufogógáz-turbófeltöltésnek (turbófeltöltésnek) nevezik. Az ábrán látható módon a kipufogógáz-turbófeltöltő rendszer látható. A kipufogógáz-turbófeltöltés jellemzője, hogy nincs mechanikus kapcsolat a turbófeltöltő és a motor között. Légi út köti össze őket. Mivel a kompresszor által elfogyasztott munka része a turbina által a kipufogógázból visszanyert energiának, a turbófeltöltős motor nemcsak a motor teljesítményét tudja növelni, hanem javítja a hőhatékonyságát és csökkenti az üzemanyag-fogyasztást is. Ha egy autó hátulján látja a Turbo vagy T logót, az azt jelenti, hogy az autóban használt motor turbófeltöltésű. A turbófeltöltő tulajdonképpen egy légkompresszor. A motorból kibocsátott kipufogógáz tehetetlenségét használja fel egy turbina meghajtására. A turbina pedig egy koaxiális járókereket hajt meg, hogy összenyomja a levegőszűrő csövéből kibocsátott levegőt, így a levegő nyomás alá kerül és belép a hengerbe. A motor fordulatszámának növekedésével a kipufogógáz-kibocsátási sebesség és a turbina fordulatszáma is egyszerre nő. A járókerék több levegőt présel a hengerbe. A levegő megnövekedett nyomása és sűrűsége több üzemanyagot égethet el. Ennek megfelelően növelje az olaj mennyiségét és állítsa be a motor fordulatszámát. Növelheti a motor kimeneti teljesítményét.
