Úvod do turbodmychadel
Turbodmychadlo je vlastně vzduchový kompresor, který stlačuje vzduch, aby se zvýšil příjem vzduchu. Využívá setrvačnou hybnost výfukových plynů vypouštěných z motoru k pohonu turbíny v komoře turbíny. Turbína zase pohání koaxiální oběžné kolo. Oběžné kolo stlačuje vzduch odeslaný z potrubí vzduchového filtru, aby jej natlakoval do válce. Když se otáčky motoru zvyšují, současně se zvyšují také otáčky výfukových plynů a otáčky turbíny. Oběžné kolo stlačuje více vzduchu do válce. Zvýšený tlak a hustota vzduchu může spálit více paliva, což zvyšuje množství paliva a podle toho upravuje otáčky motoru. Můžete zvýšit výstupní výkon motoru.
Konstrukční principy
Nejprve si řekněme o obecném konstrukčním principu turbodmychadla. Turbodmychadlo výfukových plynů je složeno především z čerpacího kola a turbíny a samozřejmostí jsou další ovládací prvky. Oběžné kolo čerpadla a turbína jsou spojeny hřídelí, která je rotorem. Výfukové plyny vypouštěné z motoru pohání oběžné kolo čerpadla, které pohání turbínu do otáčení. Poté, co se turbína otočí, natlakuje sací systém. Kompresor je instalován na výfukové straně motoru, takže pracovní teplota dmychadla je velmi vysoká a otáčky rotoru dmychadla jsou při provozu velmi vysoké, což může dosáhnout stovek tisíc otáček za minutu. Taková vysoká rychlost a teplota Běžné mechanické jehlové válečky nebo kuličková ložiska nemohou pracovat pro rotor, takže turbodmychadla obecně používají plně plovoucí ložiska, která jsou mazána motorovým olejem a chladicí kapalina se používá k chlazení kompresoru. V minulosti se turbodmychadla používala převážně u dieselových motorů. Protože se způsoby spalování benzínu a nafty liší, liší se i forma použitého turbodmychadla v motoru.
Benzínový motor se od vznětového liší tím, že do válce nevstupuje vzduch, ale směs benzínu a vzduchu. Pokud je tlak příliš vysoký, snadno exploduje. Instalace turbodmychadla se proto musí vyvarovat klepání. Jedná se o dva související problémy, jedním je řízení vysoké teploty a druhým je řízení doby zapalování.
Po nuceném přeplňování se zvýší teplota a tlak při kompresi a spalování benzínového motoru a zvýší se tendence ke klepání. Kromě toho je teplota výfukových plynů u benzinových motorů vyšší než u vznětových motorů a není vhodné zvětšovat úhel překrytí ventilů (dobu, kdy se současně otevírají sací a výfukové ventily), aby se zlepšilo chlazení výfuku. Snížení kompresního poměru způsobí nedostatečné spalování. Kromě toho jsou otáčky benzinového motoru vyšší než u vznětového motoru a proudění vzduchu se velmi mění, což může snadno způsobit prodlevu reakce turbodmychadla. V reakci na řadu problémů, které vznikají, když benzínové motory používají turbodmychadla, provedli inženýři cílená vylepšení jedno po druhém, aby benzínové motory mohly používat také turbodmychadla na výfukové plyny.
Mezichladič
Zvyšuje se teplota, což ovlivňuje nejen účinnost nafukování, ale také snadno způsobuje deflagraci. Proto je nutné nainstalovat zařízení snižující teplotu nasávaného vzduchu, kterým je mezichladič. Je instalován mezi výstupem turbodmychadla a sacím potrubím pro chlazení vzduchu vstupujícího do válce. Intercooler je jako radiátor, chlazený větrem nebo vodou. Teplo vzduchu uniká ochlazením do atmosféry. Podle testů dokáže mezichladič s dobrým výkonem nejen udržet kompresní poměr motoru na určité hodnotě, aniž by způsoboval klepání, ale také snížit teplotu a zvýšit sací tlak, čímž dále zvýší efektivní výkon motoru.
oběžné kolo
Vzhledem k tomu, že rozsah otáček zážehového motoru je široký a proudění vzduchu se výrazně mění, tvar kompresního oběžného kola turbodmychadla je složitá trojrozměrná zakřivená ultra-tenkostěnná lopatka oběžného kola. Obecně je zde 12 až 30 lopatek uspořádaných v radiální křivce. Tloušťka čepele je mezi méně než 0,5 mm, je vyrobena z hliníku speciální metodou odlévání. Kvalita tvaru lopatek přímo ovlivňuje výkon přeplňovaného motoru. Čím rozumnější tvar a úhel oběžného kola, tím lehčí hmota, citlivější rozběh oběžného kola a menší "reakční prodleva", která je vlastní vadou turbodmychadla.
Deflační senzor
Kromě snížení teploty, aby se snížila možnost deflagrace, je nutné použít čidlo deflagrace. Jeho funkcí je, že když dojde k deflagraci, senzor okamžitě odešle informaci do řídicího systému ECU motoru (elektronická řídicí jednotka), když zaznamená abnormální vibrace, a zapálí motor. Trochu odložte časování a poté pokračujte v normálním časování zapalování, když nedojde k deflagraci.
ostatní
Vzhledem k tomu, že otáčky benzinového motoru automobilu jsou vyšší než u vznětového motoru, je rychlost proudění vzduchu vysoká a rozsah změn velký, takže jeho turbodmychadlo má vyšší požadavky. Moderní automobilové motory obecně přijaly elektronické vstřikovací systémy. Díky spolupráci elektronické řídicí techniky a nových materiálů bude aplikace turbodmychadel u benzínových motorů stále běžnější.
Všechna turbodmychadla na výfukové plyny používaná v automobilech používají jedinou -sací turbínovou skříň, což znamená, že se využívá pouze tlaková energie výfukových plynů bez použití další pomocné energie. Protože rozsah otáček motoru automobilu je velký, musí mít turbodmychadlo výfukových plynů seřizovací zařízení, aby motor mohl v určitém rozsahu otáček získat relativně konstantní plnicí tlak. Benzinový motor navíc využívá zážehové-zapalování a jeho kompresní poměr je omezen na určitý rozsah. Pokud je příliš vysoká, způsobí deflagraci. K nastavení úhlu předstihu zážehu je proto kdykoli zapotřebí detekční a kontrolní mechanismus vznícení.
Turbodmychadlo výfukových plynů automobilu je obvykle instalováno v blízkosti výfukového potrubí. Turbína a oběžné kolo jsou instalovány v komoře turbíny a kompresoru. Oba jsou koaxiálně pevně spojeny a otáčejí se synchronně.
Když není potřeba přeplňování, například při volnoběhu nebo při známkách klepání, část výfukových plynů unikne obtokovým ventilem a nevstoupí do turbodmychadla. Když otáčky motoru dosáhnou 2 000 ot./min., elektromagnetický ventil uzavře obtokový ventil, aby nasměroval proud výfukových plynů na stranu turbíny, což způsobí otáčení turbíny. K dispozici je také konstrukce, která nastavuje úhel lopatek turbíny tak, aby se upravila rychlost turbíny prostřednictvím změn odporu, čímž se mění velikost zesílení.
Chlazení vzduchu může vzduch zmenšit a zvýšit jeho hustotu, což umožní nacpat více vzduchu do stejného objemu a zabrání deflagraci. Proto jsou turbodmychadla automobilů vybavena mezichladičem. Tento mezichladič je obecně chlazen vzduchem-a instalován před, vedle nebo v samostatné poloze chladiče motoru, přičemž k chlazení využívá proudění vzduchu přicházející z vozu nebo vlastní ventilátor.
Klíčovou součástí turbodmychadla je ložisko. Tento typ ložiska, který je pojmenován podle své mazací formy, se nazývá "plné plovoucí ložisko". Má extrémně vysokou provozní rychlost a drsné pracovní prostředí. Proto je velmi důležité zajistit mazání. Pokud je dodávka oleje pomalá kvůli nízkému tlaku oleje, může dojít k poškození ložisek a selhání turbodmychadla. K tomuto typu poruchy nedojde při normálním startování motoru, ale pokud je motor nastartován poprvé po výměně oleje a olejového filtru, dojde k pomalému přívodu oleje, což způsobí nedostatek mazání ložisek. V tomto případě je nutné po nastartování cca 3 minuty běžet na volnoběh a otáčky nelze přímo zvýšit na startovací otáčky turbodmychadla. Stejně tak nevypínejte motor ihned po jízdě vysokou rychlostí nebo stoupání. Nechte motor běžet na volnoběh po dobu asi 1 minuty, aby ložiska turbodmychadla, která pokračují ve volnoběhu, neměla nedostatek oleje. Řidiči, kteří používají vozy s turbodmychadlem, se proto musí řídit pokyny výrobce a věnovat velkou pozornost kvalitě motorového oleje. Není vhodné provozovat vozy s turbodmychadlem jako běžné vozy.
Klasifikace kompresorů
Aby auto jelo rychle, potřebuje silný výkon. V současné době lze energetický systém automobilů zhruba rozdělit do dvou kategorií: systém přirozeného sání vzduchu a systém sání přeplňovaného vzduchu. Mezi evropskými sportovními vozy, kromě BMW, které stále trvá na používání atmosférických motorů, přijaly jiné automobilky systémy přeplňování, aby zlepšily výkon svých vozidel. Například sportovní vozy Mercedes{{3}Benz používají systémy přeplňování a Shenbao Automobile systémy přeplňování. Původce přeplňování turbodmychadlem. Japonská auta v posledních letech také začala hojně využívat technologii přeplňování turbodmychadlem. Atmosférický systém neinstaluje žádnou formu kompresoru, ale pouze využívá podtlak generovaný pohybem pístu směrem dolů k nasávání směsi. Přestože systém s přirozeným nasáváním může získat vyšší výkon v koňských silách prostřednictvím systému variabilního časování ventilů, zlepšení výkonu je velmi omezené. Pro efektivní zvýšení výstupního výkonu motoru lze použití systému přeplňování označit za efektivní způsob.
Mezi běžné systémy přeplňování motoru patří mechanické přeplňování a přeplňování výfukovými plyny.
Přeplňovaný
Motor mechanicky pohání kompresor k přeplňování, kterému se říká přeplňování. Když je motor přeplňovaný, klikový hřídel motoru obvykle pohání kompresor přes ozubené kolo. Kompresory obecně používají odstředivé nebo Rootsovy kompresory a některé používají šroubové kompresory. V posledních letech se také v zahraničí začínají používat nové mechanické spirálové kompresory. Protože pohon kompresoru spotřebovává určité množství výkonu motoru, tepelná účinnost přeplňovaného motoru se nutně nezlepší a někdy je dokonce nižší než u nepřeplňovaného spalovacího motoru. Při volbě plnicího tlaku je v prvé řadě nutné zajistit dosažení požadovaného průměrného efektivního tlaku a za druhé dosáhnout co nejnižší spotřeby paliva. Tyto dva požadavky jsou u přeplňování často protichůdné. Pokud je sledován průměrný efektivní tlak, nevyhnutelně to povede ke snížení mechanické účinnosti a zvýšení spotřeby paliva. Výběr hodnoty plnicího tlaku by proto měl hledat dobrý kompromis mezi výkonem a spotřebou paliva. Systémy kompresorů se v současnosti běžně používají v evropských automobilech. Vzhledem k tomu, že dmychadlo kompresoru nepřetržitě běží poháněno klikovým hřídelem, nezpůsobuje prodlevu turba jako turbodmychadlo. Přestože přeplňování může zvýšit výkon pouze o cca 10 % až 20 %, plynulost a plynulost je u přeplňovaných motorů mimo dosah.
přeplňování výfukovými plyny turbodmychadlem
Využití energie výfukových plynů motoru k pohonu turbodmychadla se nazývá přeplňování výfukovými plyny (označované jako přeplňování). Jak je znázorněno na obrázku, je znázorněn systém přeplňování výfukovými plyny. Charakteristikou přeplňování výfukovými plyny je, že mezi turbodmychadlem a motorem není žádné mechanické spojení. Jsou spojeny vzduchovou cestou. Protože práce spotřebovaná kompresorem je součástí energie rekuperované turbínou z výfukových plynů, může přeplňovaný motor nejen zvýšit výkon motoru, ale také zlepšit jeho tepelnou účinnost a snížit spotřebu paliva. Pokud na zádi auta vidíte logo Turbo nebo T, znamená to, že motor použitý ve voze je přeplňovaný. Turbodmychadlo je vlastně vzduchový kompresor. Využívá setrvačnosti výfukových plynů vypouštěných z motoru k pohonu turbíny. Turbína zase pohání koaxiální oběžné kolo ke stlačování vzduchu přiváděného z potrubí vzduchového filtru, takže vzduch je stlačen a vstupuje do válce. Když se otáčky motoru zvyšují, současně se zvyšují také otáčky výfukových plynů a otáčky turbíny. Oběžné kolo stlačuje více vzduchu do válce. Zvýšený tlak a hustota vzduchu mohou spálit více paliva. Podle toho zvyšte objem oleje a upravte otáčky motoru. Může zvýšit výstupní výkon motoru.
