Bensiini- ja diiselmootorite turboülelaadimise tööpõhimõte ja omadused: turbiini 3 eelist

Turboülelaaduriga automootorid pole meil eriti populaarsed. Arvatakse, et need on töös liiga keerulised ja kapriissed, kütuse kvaliteedi suhtes liiga nõudlikud ja remondiks liiga kallid. Mitte midagi sellist. Nüüd näeme seda ise ja kaalume kõige lihtsama turbodiisli konstruktsiooni, mis on juba paigaldatud isegi kõige soodsamatele automudelitele.

Turbiini ressurss, reguleerimine ja diagnostika

Juba määrdesüsteemi ja turbiini konstruktsiooni pealiskaudne uurimine näitab, et tegemist on väga nõudliku mehhanismiga nii õli kvaliteedi kui ka tööreeglite osas. Need reeglid on lihtsad ja selged ning järgmistel tingimustel ei tohi turboülelaaduri kasutusiga olla väiksem kui diiselmootori eluiga:

• kasutage ainult sertifitseeritud õli ja vahetage see õigeaegselt;
• ärge laadige soojendamata mootorit;
• enne mootori seiskamist on vaja lasta sellel mõnda aega tühikäigul töötada;
• jälgige määrdesüsteemi puhtust, kuna turbiini õlitoru ummistumine võib selle eluiga märkimisväärselt lühendada.

On mitmeid sümptomeid, mis võivad viidata talitlushäirele, kuid kõige räigeim neist on suutmatus arendada mootori täisvõimsust ja paks must heitgaas.

See näitab, et õhufilter on ummistunud või sisselaskekollektor on kaotanud tiheduse. Kui õli siseneb turbiini kaudu kollektorisse, on väljalasketorust selgelt näha sinist suitsu.

Sel juhul võib osutuda vajalikuks võimenduse parandamine ja puhastamine.

Seega, kui järgite kõiki ülelaadimise hooldamise ja kasutamise reegleid, võib selle ressurss olla üsna võrreldav diiselmootori ressursiga. Laske turbiiniga seotud probleemidel teie mootorist mööda minna ja edu kõigile!

Kuidas turbiin bensiinimootoris töötab?

Tere, kallid lugejad ja ajaveebi Autogid.ru külastajad. Tänases artiklis käsitleme teiega ja uurime, kuidas turbiin bensiinimootoril töötab.

Teema on muidugi huvitav ja ennekõike bensiinimootoriga turboülelaaduriga autode omanikele.

Sageli on bensiinimootori turbiini tööpõhimõtte ja konstruktsiooni kohta vähe teavet või on see tavainimese tajumiseks liiga keeruline.

Turbiini kasutamine võimaldab igal väikese töömahuga mootoril suurendada võimsust ilma kütusekulu suurendamata ja kasutusiga vähendamata. Pärast turbiini ühendamist tundub, et mootor saab nähtamatu löögi ja töötab palju kiiremini. Turbiinidega varustatud bensiinimootorite kasutamisel on funktsioone.

Neid tuleb arvestada, et pikendada seadme eluiga ja kasutada masina mootorit maksimaalse efektiivsusega. Enne bensiinimootori turbiini tööpõhimõttest rääkimist peate teadma selle välimuse ajalugu ja autotootjate laialdast kasutamist.

Turboülelaaduriga bensiinimootori ilmumise ajalugu

Esimesed sisepõlemismootorid, nagu kõik tehnilised pioneerid, olid väga "toores" välimusega ja vajasid täiustamist. Aeg möödus ning turule ilmusid töökindlad ja vastupidavad bensiinimootorite mudelid, mis rõõmustasid autojuhte oma tagasihoidliku hoolduse ja vastupidavusega. Tarbijate nõuded mootoritele kasvasid ja reguleerivate asutuste kriteeriumid karmistusid.

Esialgu arendati bensiinimootoreid suures osas laialdaselt. Mootori võimsuse suurendamiseks suurenes selle maht lihtsalt.

Kõik oli hästi, kui poleks kütusekulu ja keskkonda sattuvate kahjulike heidete proportsionaalset kasvu.

See ei saanud enam nii jätkuda ning sisepõlemismootorite inseneride ja loojate ette seati väga raske ülesanne.

Saavutada sisepõlemismootori (sisepõlemismootori) võimsuse kasv ilma mootori mahtu ja kütusekulu suurendamata. Pakuti välja suur hulk lahendusi, kuid valiti mootorite arendamiseks ainuõige suund. Otsustati tegeleda kütuse-õhu segu moodustumise ja põlemise efektiivsuse tõstmisega auto mootoris.

Ainus kindel viis kütuse ja õhu segu põlemise efektiivsuse suurendamiseks on suurendada õhuvoolu mootori silindritesse. Sel juhul tuli tekitatud rõhu tõttu sisse suruda täiendav kogus õhku.

Täiendav õhuhulk suurendas oluliselt kütuse põlemist mootorisilindrites ja vabastas seeläbi lisavõimsust konstantse mahu juures. Idee on lihtne, kuid nõuab rakendamist seadme kujul, mis pumpab õhku mootori silindritesse.

Selle probleemi lahendamiseks otsustasid autoinsenerid tugineda lennundustööstuse arengutele. Ta on turbiine kasutanud väga pikka aega. Esimesed turboülelaaduriga bensiinimootorid ilmusid veoautodele eelmise sajandi kolmekümnendatel aastatel. Turbiine kasutavad veokid on lisanud võimsust ja optimeerinud kütusekulu.

Edukas kogemus turbiini kasutamisest veoautodesse õhumassi süstimise seadmena on autotööstuse disainerite ja inseneride saavutus, et kiirendada liikumist selles suunas. Esimesi turbiinidega varustatud bensiinimootoritega autosid hakati Ameerika Ühendriikides müüma eelmise sajandi 60ndatel.

USA autojuhid suhtusid esimestesse seda tüüpi autode mudelitesse ettevaatlikult ja kahtlustavalt. Alles 10 aastat hiljem, eelmise sajandi 70ndatel, hinnati neid ja hakati neid aktiivselt kasutama sportliku eelarvamusega autode loomiseks. Autode seeriamudelitele paigaldati turbiine väga väikestes kogustes.

See oli tingitud asjaolust, et esimesed turbiinidega mootorite mudelid osutusid väga "rähmakateks" ja neil oli palju muid väiksemaid vigu, mis rikkusid esmamulje.

Märkimisväärne kütusekulu ei võimaldanud luua laialdast turboülelaaduriga autode tootmist.

Turbiinide kasutuselevõttu mootoritesse pidurdas oluliselt naftakriis, mis päädis kütusehinna tõusuga. Inimesed hakkasid rohkem säästma.

Alles 90ndate lõpus, pärast turbiini ja kogu bensiinimootori konstruktsiooni olulist paranemist, oli võimalik olukorda muuta. Sellest sai alguse turboülelaaduriga bensiinimootorite arendamise ja kujunemise ajastu.

Bensiinimootori turbiin pumpab kompressori kasutamise tõttu sunniviisiliselt silindritesse õhumassi. Oluliselt suureneb kütuse-õhu segu hapnikuga rikastamine ja paraneb bensiini põlemine. Kasutegur suureneb oluliselt. Mootori efektiivsus suureneb konstantsel helitugevusel.

Mootori võimsus turbiini kasutamisel suureneb proportsionaalselt ajaühikus põletatud bensiini kogusega.

Kütuse maksimaalse kiire põlemise tagamiseks mootorisilindrites on vaja märkimisväärset kogust õhku. Just seda suunab turbiin kompressori töö tõttu piisavas koguses.

See surutakse silindritesse, rikastades kütuse-õhu segu.

Kui lõikate bensiinimootori turbiini mööda korpust, näete järgmisi tööelemente:

Laagri korpus

See on mõeldud rootori mahutamiseks, mida esindavad võlli laagriturbiin ja labadega varustatud kompressorirõngad. Just nemad püüavad pöörlemise ajal õhku ja suunavad selle mootori silindritesse.

Nafta kanalid

Tungivad turbiini korpust nagu veresooned inimkehale. Serveeri mootoriõli õigeaegseks tarnimiseks hõõrduvatele ja pöörlevatele elementidele. Seega väheneb bensiiniturbiini tööelementide kulumine.

Lihtlaager

Selle põhiülesanne on tagada turbiini rootori vaba ja sujuv pöörlemine oma labadega, et hõivata piisav kogus õhku. Selle määrimise ja jahutuse tagab turbiinis ringlev mootoriõli.

Raam

Teokujuline turbiini korpus kaitseb õhu sissepritseseadme tööelemente väliste mehaaniliste mõjude eest.

Bensiinimootori turbiini ajam toimub heitgaasi tarnimise tõttu, mille energia paneb rootori labad pöörlema. Disainis ja töös pole midagi keerulist, kõik on selge ja üsna lihtne.

Bensiinimootori käivitamisel suunatakse mootorisilindrite heitgaasid otse turbiini. Nad panevad rootori liikuma, andes sellele oma energiat. Lisaks sisenevad nad sisselasketoru kaudu summutisse ja suunatakse keskkonda.

Rootori võll keerutab kompressori ratast ja tera ratast. Nad püüavad keskkonnast õhku, mis siseneb mootori õhufiltri kaudu. See surutakse mootori silindritesse. Turbiinkompressor võib õhurõhku tõsta kuni 80%.

Bensiinimootori turbiini töö võimaldab hapnikuga rikastatud kütuse-õhu segul täita silindreid suurtes kogustes. Mootori maht jääb muutumatuks, kuid selle võimsus suureneb oluliselt. Keskmiselt võimaldab turbiini kasutamine tõsta masina elektrijaama võimsust 20-30%.

Mida peate teadma bensiiniturbiini nõuetekohaseks tööks?

Bensiinimootori turbiini pikaajalise töö tagamiseks ei ole vaja säästa mootoriõli koguse ja kvaliteedi arvelt. Need, kellele meeldib mootoris õlivahetusintervalle vahele jätta, puutuvad varem või hiljem kokku probleemide ja ebakorrapärasustega turbiini töös. See on kasutatava õli kvaliteedi suhtes väga tundlik. Odav õli ei suuda tagada tööelementide vajalikku hõõrdumist ja auto intensiivsel kasutamisel muutuvad need kiiresti kasutuskõlbmatuks ja vajavad väljavahetamist.

Turbiiniga autot ostes tuleb kindlasti vahetada mootoriõli ja puhastada kogu süsteem. Teise õli lisamist ei saa segada, kuna see kaotab oma omadused ja selle efektiivsus kipub nulli. Täielik õlivahetus väldib kahjulikke mõjusid ja suurendab bensiinimootori turbiini kaitset.

Turbiiniga varustatud mootoril on mõned funktsioonid. Pärast pikka autosõitu ei pea peatuse ajal mootorit kohe välja lülitama. On vaja anda talle aega tühikäigul töötada ja veidi jahtuda. Mootori järsk väljalülitamine põhjustab negatiivselt temperatuuri langust, mis mõjutab mootori turbiini tööelementide tugevust ja töökindlust.

Turboülelaaduriga mootori eelised ja puudused

Iga turbiiniga varustatud bensiinimootori peamine eelis on selle võimsuse suurenemine 20-30%. Traditsioonilise atmosfäärilise sisepõlemismootoriga sama mahuga on selle võimsus kolmandiku võrra suurem. Kütusesäästlikkus on oluliselt paranenud.

Kütuse-õhu segu põlemise maksimaalne tase võib oluliselt vähendada saasteainete eraldumist keskkonda. Turboülelaaduriga mootorite kasutamine kõikjal on keskkonnakaitsjate unistus. Siin lõpevad turboülelaaduriga mootori eelised.

Turboülelaaduriga mootorid on kasutatava kütuse ja mootoriõli kvaliteedi suhtes väga nõudlikud. Kõik see kokku toob pikemas perspektiivis kaasa auto kasutuskulude tõusu. Turboülelaaduriga mootori hooldus nõuab juhilt palju raha.

Turbiini remont nõuab spetsiaalsete seadmete ja materjalide kasutamist. Seda on väga raske iseseisvalt teha. Sageli on remonditud turbiini vanus lühike ja lõpuks tuleb see välja vahetada. See võib oluliselt tabada auto omaniku rahakotti.

Järeldus

Turboülelaaduriga mootorite ilmumine on järjekordne samm autoelektrijaamade arendamisel. Kaasaegsed nõuded mootori keskkonnakomponendile on oluliselt karmistuvad ja konkurents autotootjate vahel tiheneb.

Mis on turbiin autos ja kuidas see töötab

Tõenäoliselt on iga autojuht vähemalt korra elus kuulnud sõna "turboülelaadur". Veel vanal nõukogude ajal liikus garaažimeistrite seas palju uskumatuid kuulujutte turboülelaaduri antavast kolossaalsest võimsuse kasvust, kuid seda tüüpi mootoreid ei kohanud siis tõesti keegi sõiduautodes.

Tänapäeval on ülelaadimisega mootorid kindlalt meie reaalsusesse sisenenud, kuid tegelikult ei oska kõik öelda, kuidas turbiin autos töötab ja mis on turbiini kasutamisest tegelik kasu või kahju.

Noh, proovime sellest probleemist aru saada ja teada saada, mis on turboülelaaduri põhimõte ning millised on selle eelised ja puudused.

Autoturbiin – mis see on

Lihtsamalt öeldes on auto turbiin mehaaniline seade, mis varustab balloonidesse rõhu all olevat õhku. Turboülelaadimise ülesanne on suurendada jõuallika võimsust, säilitades samal ajal mootori töömahu samal tasemel.

See tähendab, et tegelikult saate turboülelaaduriga võrreldes sama suurusega vabalthingava mootoriga saavutada viiskümmend protsenti (ja isegi rohkem) võimsuse kasvu. Võimsuse tõusu tagab see, et turbiin varustab balloonidesse rõhu all olevat õhku, mis aitab kaasa kütusesegu paremale põlemisele ja sellest tulenevalt ka väljundvõimsusele.

Puhtalt konstruktsiooniliselt on turbiin mehaaniline tiivik, mida käitavad mootori heitgaasid. Põhimõtteliselt aitab turboülelaadimine heitgaaside energiat kasutades koguda ja varustada ümbritsevast õhust mootori jaoks "elutähtsat" hapnikku.

• Tänapäeval on turboülelaadimine tehniliselt kõige tõhusam süsteem mootori võimsuse suurendamiseks, samuti madala kütusekulu ja heitgaaside mürgisuse saavutamiseks.
• Video – kuidas auto turbiin töötab:

Turbiini kasutatakse võrdselt laialdaselt nii bensiinimootoritel kui ka diiselmootoritel. Samas on viimasel juhul turboülelaadimine kõige efektiivsem tänu kõrgele surveastmele ja madalale (bensiinimootorite suhtes) väntvõlli pöörlemissagedusele.

Lisaks piirab bensiinimootorite turboülelaadimise tõhusust nii detonatsiooni võimalus, mis võib tekkida mootori pöörlemiskiiruse järsu tõusuga, kui ka heitgaasi temperatuur, mis on umbes tuhat kraadi Celsiuse järgi võrreldes diislikütuse kuuesaja kraadiga. mootor. On ütlematagi selge, et selline temperatuurirežiim võib viia turbiini elementide hävimiseni.

Disaini omadused

Hoolimata asjaolust, et erinevate tootjate turboülelaadurisüsteemidel on oma erinevused, on mitmeid komponente ja kooste, mis on kõigile konstruktsioonidele ühised.

Eelkõige on igal turbiinil õhu sisselaskeava, otse selle taha paigaldatud õhufilter, drosselklapp, turbolaadur ise, vahejahuti ja sisselaskekollektor. Süsteemi elemendid on omavahel ühendatud vastupidavatest kulumiskindlatest materjalidest valmistatud voolikute ja harutorudega.

Nagu auto disainiga kursis olevad lugejad kindlasti märkavad, on oluline erinevus turboülelaaduri ja traditsioonilise sisselaskesüsteemi vahel vahejahuti, turboülelaaduri ja ka võimenduse juhtimiseks mõeldud konstruktsioonielementide olemasolu.

Turboülelaadur või, nagu seda nimetatakse ka turboülelaaduriks, on turboülelaaduri põhielement. Just tema vastutab õhurõhu suurendamise eest mootori sisselasketorus.

Struktuuriliselt koosneb turboülelaadur paarist rattast – turbiinist ja kompressorist, mis asetatakse rootori võllile. Lisaks on kõigil neil ratastel oma laagrid ja need on suletud eraldi vastupidavasse korpusesse.

Kuidas turboülelaadur autos töötab

Mootori heitgaaside energia suunatakse ülelaaduri turbiinirattale, mis gaaside mõjul pöörleb selle korpuses, millel on eriline kuju heitgaaside läbipääsu kinemaatika parandamiseks.

Siin on temperatuur väga kõrge ning seetõttu on korpus ja turbiini rootor ise koos selle tiivikuga valmistatud kuumakindlatest sulamitest, mis taluvad pikaajalist kokkupuudet kõrgel temperatuuril. Viimasel ajal on nendel eesmärkidel kasutatud ka keraamilisi komposiite.

Turbiini energial pöörlev kompressori ratas imeb õhku, surub selle kokku ja pumpab seejärel jõuallika silindritesse. Sel juhul toimub kompressori ratta pöörlemine ka eraldi kambris, kuhu õhk siseneb pärast õhu sisselaskeava ja filtri läbimist.

Video – milleks turbolaadur ja kuidas see töötab:

Nii turbiini kui ka kompressori rattad, nagu eespool mainitud, on rootori võllile jäigalt kinnitatud. Sel juhul toimub võlli pöörlemine liugelaagrite abil, mis on määritud põhimootori määrimissüsteemist pärit mootoriõliga.

Õli tarnimine laagritesse toimub kanalite kaudu, mis asuvad otse iga laagri korpuses. Võlli tihendamiseks õli sattumise eest süsteemi kasutatakse spetsiaalseid kuumakindlast kummist valmistatud tihendusrõngaid.

Kahtlemata on inseneride peamine projekteerimisraskus turboülelaadurite projekteerimisel nende tõhusa jahutuse korraldamine.

Selleks kasutatakse mõnes bensiinimootoris, kus soojuskoormus on kõige suurem, sageli ülelaaduri vedelikjahutust.

Sel juhul on korpus, milles laagrid asuvad, kaasatud kogu jõuallika kaheahelalisse jahutussüsteemi.

Teine oluline turboülelaadimissüsteemi element on vahejahuti. Selle eesmärk on jahutada sissetulevat õhku. Kindlasti mõtlevad paljud selle materjali lugejad, miks jahutada "välist" õhku, kui selle temperatuur on juba madal?

Vastus peitub gaaside füüsikas. Jahutatud õhk suurendab selle tihedust ja selle tulemusena suureneb selle rõhk. Samal ajal on vahejahuti struktuurselt õhu- või vedelikuradiaator. Seda läbides alandab õhk selle temperatuuri ja suurendab tihedust.

Auto turboülelaaduri oluliseks osaks on ülelaadimisrõhu regulaator, milleks on möödavooluklapp. Seda kasutatakse mootori heitgaaside energia piiramiseks ja suunab osa neist turbiinirattalt eemale, mis võimaldab reguleerida ülelaadimisrõhku.

Klapiajam võib olla pneumaatiline või elektriline ning selle töö toimub tänu ülelaadimisrõhuandurilt saadud signaalidele, mida töötleb sõiduki mootori juhtseade. See on elektrooniline juhtseade (ECU), mis saadab signaale klapi avamiseks või sulgemiseks, sõltuvalt rõhuandurile vastuvõetud andmetest.

Lisaks ülelaadimisrõhku reguleerivale ventiilile saab vahetult pärast kompressorit (kus rõhk on maksimaalne) õhuteele paigaldada kaitseklapi. Selle kasutamise eesmärk on kaitsta süsteemi õhurõhu tõusude eest, mis võivad tekkida mootori gaasihoova järsu väljalülitamise korral.

Süsteemis tekkiv ülerõhk juhitakse nn blue-off ventiili abil atmosfääri või suunatakse möödavooluklapi abil kompressori sisendisse.

Auto turbiini tööpõhimõte

Nagu eespool mainitud, põhineb auto turboülelaadimise põhimõte mootori heitgaasidest vabaneva energia kasutamisel. Gaasid pööravad turbiini ratast, mis omakorda edastab pöördemomendi läbi võlli kompressori rattale.

Video – turboülelaaduriga mootori tööpõhimõte:

See omakorda surub õhu kokku ja pumpab selle süsteemi. Vahejahutis jahutades siseneb suruõhk mootori silindritesse ja rikastab segu hapnikuga, tagades mootori tõhusa "tagasi".

Tegelikult peituvad just auto turbiini tööpõhimõttes selle plussid ja miinused, mida inseneridel on väga raske kõrvaldada.

Turboülelaaduri plussid ja miinused

Nagu lugeja juba teab, puudub autos oleval turbiinil jäik ühendus mootori väntvõlliga. Loogiliselt võttes peaks selline lahendus neutraliseerima turbiini kiiruse sõltuvuse viimase kiirusest.

Kuid tegelikkuses sõltub turbiini kasutegur otseselt mootori pöörlemissagedusest. Mida rohkem on drosselklapp avatud, seda suurem on mootori pöörlemiskiirus, seda suurem on turbiini pöörlevate heitgaaside energia ja sellest tulenevalt seda suurem on kompressori poolt jõuallika silindritesse pumbatav õhukogus.

Tegelikult viib "kaudne" seos turbiini pöörete ja kiiruse vahel mitte väntvõlli, vaid heitgaaside kaudu turboülelaaduri "krooniliste" puudusteni.

Nende hulgas on mootori võimsuse kasvu viivitus, kui gaasipedaali järsult vajutada, kuna turbiin peab üles pöörlema ​​ja kompressor peab andma silindritele piisava koguse suruõhku. Seda nähtust nimetatakse "turbo lagiks", see tähendab hetkeks, mil mootori tagasitulek on minimaalne.

Selle puuduse põhjal tuleb kohe välja teine ​​- järsk rõhuhüpe pärast seda, kui mootor "turbo lag" ületab. Seda nähtust nimetatakse "turbo pikapiks".

Ja ülelaadimisega mootoreid loovate mootoriinseneride peamine ülesanne on need nähtused ühtlase tõukejõu tagamiseks "nivelleerida". Lõppude lõpuks on "turbo lag" oma olemuselt põhjustatud turboülelaaduri süsteemi suurest inertsist, sest tõuke "täielikuks valmisolekuks" viimiseks kulub teatud aeg.

Selle tulemusena põhjustab juhi vajadus konkreetses olukorras selleni, et mootor ei suuda kõiki oma omadusi korraga "välja anda". Päriselus on need näiteks raskete möödasõitude ajal kaotatud sekundid …

Muidugi on tänapäeval mitmeid insenerinippe, mis võimaldavad ebameeldivat mõju minimeerida ja isegi täielikult kõrvaldada. Nende hulgas:

• muutuva geomeetriaga turbiini kasutamine;
• järjestikku või paralleelselt paigutatud turboülelaadurite paari kasutamine (nn twin-turdo või bi-turdo skeemid);
• kombineeritud võimendusskeemi kasutamine.

Muutuva geomeetriaga turbiin optimeerib jõuallika heitgaaside voolu, muutes reaalajas sisselaskekanali pindala, mille kaudu need sisenevad. Sarnane turbiini paigutus on turboülelaaduriga diiselmootorite puhul väga levinud. Eelkõige töötavad sellel põhimõttel Volkswageni TDI-seeria turbodiislid.

Paralleelsete turboülelaadurite paariga skeemi kasutatakse reeglina V-kujulise skeemi järgi ehitatud võimsates jõuallikates, kui iga silindrite rida on varustatud oma turbiiniga. "Turbo lag" efekti minimeerimine saavutatakse tänu sellele, et kahel väikesel turbiinil on palju väiksem inerts kui ühel suurel.

Paari järjestikuse turbiiniga süsteemi kasutatakse mõnevõrra harvemini kui kahte loetletud, kuid see tagab ka suurima efektiivsuse, kuna mootor on varustatud kahe erineva jõudlusega turbiiniga.

See tähendab, et "gaasi" pedaali vajutamisel hakkab tööle väike turbiin ning kiiruse ja kiiruse suurenemisega ühendatakse teine ​​ja need töötavad kokku. Samal ajal kaob "turbo-lag" efekt praktiliselt ja võimsus suureneb süstemaatiliselt vastavalt pöörete kiirenemisele ja kasvule.

Samal ajal ei kasuta paljud autotootjad isegi mitte kahte, vaid kolme turboülelaadurit, näiteks BMW kolme turboga skeemis. Kuid Bugatti superauto konstrueerinud insenerid varustasid jõuallika üldiselt nelja järjestikuse kompressoriga, mis võimaldas tavalistes sõidurežiimides saavutada ainulaadseid võimsusomadusi mootori täiesti "tsiviilse" käitumisega.

Niinimetatud kombineeritud ülelaadimise või, nagu autotootjad seda nimetavad, twinchargeri skeem eeldab mehaanilise ja turboülelaadimise ühist kasutamist.

Mootori madalatel pööretel tagab ülelaadimise mehaaniline ülelaadur ja turbiin hakkab tööle pöörete arvu suurenemisega. Sel juhul on mehaaniline ülelaadija välja lülitatud.

Volkswagen TSI ülelaadimisega mootorid töötavad selle skeemi järgi.

Nagu näete, on turboülelaadimise põhimõtted üsna lihtsad ja arusaadavad. Samal ajal toetuvad autotootjad tänapäeval igal võimalikul viisil väikese töömahuga turboülelaaduritele, mis tagavad piisava võimsuse heitgaaside suhtelise keskkonnapuhtusega.

Kuid me ei tohiks unustada veel üht tõsist puudust – turboülelaaduriga mootor kogeb palju suuremaid koormusi ja loomulikult on selle mootori tööiga väiksem kui vabalthingaval mootoril. Seetõttu tuleks pärast kõigi eeliste ja puuduste kaalumist valida üks või teine ​​jõuallikas.

Vaadake auto mootori hüdroklapi kompensaatori tööpõhimõtet.

Lugege artiklit Binari mootori eelsoojendi kohta.

Mis on antifriis ja antifriis https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/obsluzhivanie/avtoximiya/antifriz/ili-tosol-raznica.html mis neil vahet on.

Video – mis on turbiin:

Võib pakkuda huvi:

Turboülelaadimine – eesmärk, seade ja tööpõhimõte

Turboülelaadimine on agregaatide suurendamise meetod, mille käigus juhitakse mootori silindritesse rõhu all õhku, mida pumbatakse heitgaaside energia toimel. Tänapäeval on see meetod kõige tõhusam, mis on mõeldud mootori võimsuse suurendamiseks, suurendamata selle silindrite mahtu ja väntvõlli kiirust.

Lisaks tagab turboülelaaduri kasutamine kütusesäästu tarbimise ja võimsuse suhtes ning vähendab heitgaaside toksilisust, viies läbi kütuse täielikuma põlemise.

Turbo rakendus

Turboülelaadurisüsteemi kasutatakse mõlemat tüüpi mootoritel – nii bensiini- kui ka diiselmootoritel. Viimastel on see aga palju tõhusam tänu nende suuremale surveastmele ja suhteliselt madalale väntvõlli pöörete arvule.

Bensiinimootorite turboülelaaduri kasutamist piirab esiteks detonatsiooni tõenäosus mootori pöörlemiskiiruse olulise suurenemise tõttu ja teiseks turboülelaaduri ülekuumenemine heitgaasi temperatuuri tõusust – umbes 1000 ° C, diiselmootorite puhul. see on umbes 600 ° C.

Seade

Peamine osa turboülelaaduri komponentidest on tüüpilised sisselaskesüsteemi elemendid. Turboülelaaduri, vahejahuti ja struktuurselt uute juhtseadiste olemasolu süsteemis muutub turboülelaaduri eripäraks.

Kuigi üksikute turboülelaadurisüsteemide konstruktsioonid erinevad, on võimalik tuvastada nende ühised komponendid. Siia kuuluvad lisaks eelpool loetletud turboülelaadurile, vahejahutile ja juhtseadmetele õhuvõtuava koos õhufiltriga, drosselklapp, sisselaskekollektor, survevoolikud ja ühendustorud ning mõnel süsteemil ka sisselaskeklapid.

Turboülelaadur või turboülelaadur on turboülelaadurisüsteemi peamine konstruktsioonikomponent. See surub õhu sisselaskesüsteemi.

Tema seade näeb välja selline:

Turboülelaaduri seade: 1 – kompressori korpus; 2 – rootori võll; 3 – turbiini korpus; 4 – turbiini ratas; 5 – tihendusrõngad; 6 – liugelaagrid; 7 – laagrikorpus; 8 – kompressori ratas.

Spetsiaalses kuumakindlas korpuses asuv turbiiniratas muudab heitgaasivoolu energia pöörlemisenergiaks ja suunab selle ümber kompressori rattale.

Tema abiga imetakse õhku sisse, surutakse kokku ja juhitakse mootori silindritesse. Mõlemad rattad on jäigalt kinnitatud rootori võllile, mis pöörleb ujuvatel liugelaagritel. Vahejahuti on vedeliku või õhu tüüpi radiaator.

See jahutab suruõhku, suurendades selle tihedust ja rõhku.

Turboülelaadimissüsteemi peamine juhtelement on ülelaadimisrõhu regulaator, see on tegelikult möödaviiguventiil (wastegate).

Selle ülesanne on piirata heitgaaside energiat ja suunata osa nende voolust ümber turbiini ratta. Sel viisil saavutatakse optimaalne ülelaadimisrõhk. Möödaviikklapi ajam – elektriline või pneumaatiline.

Selle aktiveerimiseks saadab mootori juhtimissüsteem ülelaadimisrõhuandurilt signaali.

Kuidas turboülelaadur töötab

Turboülelaadimise põhimõte põhineb heitgaasidest saadava energia kasutamisel. Nende joa paneb turbiini ratta pöörlema, mis edastab pöörlemise läbi rootori võlli kompressori rattale. Viimase abil surutakse õhku kokku ja süstitakse süsteemi.

Turboülelaaduri tööpõhimõte

Vahejahuti jahutab kokkusurumisel kuumutatud õhku, misjärel see juhitakse mootori silindritesse.

Kuigi turboülelaaduri süsteem ei ole väntvõlliga jäigalt ühendatud, sõltub selle kasutegur otseselt mootori pöörete arvust. Väntvõlli kiiruse suurenemine suurendab heitgaaside energiat ja vastavalt ka turbiini kiirust, mis toob kaasa intensiivsema õhuvoolu mootori silindritesse.

Turboülelaaduri negatiivsetest omadustest

Turboülelaadurisüsteemi konstruktsioon põhjustab mõningaid negatiivseid omadusi, mis ilmnevad selle töö ajal.

Üks neist on "turbolaagi" efekt: kui vajutate järsult gaasipedaali, suureneb mootori võimsus viivitusega.

Selle põhjuseks on süsteemi inerts: gaasi järsu vajutamise korral kulub ülelaadimisrõhu suurendamiseks teatud aeg.

Seda olukorda on võimalik vältida kas muutuva geomeetriaga turbiini või kahe paralleelselt või järjestikku töötava turboülelaaduriga (bi-turbo või twin-turbo) või kombineeritud võimendusega.

Teine ebameeldiv hetk on "turbo pikap": pärast "turbo viivituse" ületamist suureneb tõukerõhk järsult.

Muutuva geomeetriaga turbiin ehk VNT turbiin suudab heitgaaside voolu optimeerida, muutes sisselaskeava suurust. Sellised turbiinid on enim levinud tuntud autotootjate (näiteks Volkswageni TDI) diiselmootorite seeriaturboülelaadimissüsteemides.

Kahe paralleelse turboülelaaduriga turboülelaadimine leiab rohkem kasutust võimsatele V-mootoritele. Samas on igal mootorisilindrite real oma turbolaadur. Võimendus saadakse inertsi jaotamisel ühelt suurelt turbiinilt kahele väikesele.

Kahe turbiini järjestikuse paigaldamise korral saavutatakse jõudluse suurenemine erinevate turboülelaadurite käitamisega erinevatel mootoripööretel. Mõnikord on juhtumeid, kus paigaldatakse kolm turboülelaadurit seeriaviisiliselt (kolme turboga, näiteks BMW-l), veelgi harvemini – neli (Bugattis nelja turboga).

Kombineeritud ülelaadimine (twincharger) ühendab turboülelaadimise ja mehaanilise ülelaadimise. Väntvõlli madalatel pööretel õhu kokkusurumine toimub mehaanilise ülelaaduri abil. Kiiruse suurenemisega lülitatakse turboülelaadur sisse ja kui need jõuavad teatud sageduseni, peatub mehaanilise ülelaaduri töö (näiteks Volkswageni TSI).

Video – kuidas turbiin töötab:

Turboülelaaduri kasutamine on eriti tõhus võimsate veoautode diiselmootorite puhul: kütusekulu palju ei suurene, kuid mootori võimsus ja pöördemoment kasvavad märgatavalt.

Diiselvedurite jaoks kasutatakse turboülelaadureid, mis on mootori võimsuse suhtes kõige võimsamad. Absoluutarvudes on kõige võimsamad turbolaadurid paigaldatud laevamootoritesse (kuni kümneid tuhandeid kilovatte).

(Hinnuseid pole veel) Laadimine…

Autoturbiinid ja turboülelaadurid – kuidas need töötavad

TOIMIMISPÕHIMÕTE

Turboülelaaduri tööpõhimõttest selgema ettekujutuse saamiseks on vaja end kurssi viia sisepõlemismootori tööga. Tänapäeval on enamik diiselmootoriga sõiduautosid ja veoautosid varustatud 4-taktiliste kolbmootoritega, tööd juhitakse sisse- ja väljalaskeklappide abil. Iga töötsükkel koosneb neljast löögist väntvõlli kahel täispöördel.

• Sisselaske – kui kolb liigub allapoole, siis õhk (diiselmootoril) või kütuse ja õhu segu (bensiinimootoril) läbib avatud sisselaskeklapi.

• Kokkusurumine – põlevmass surutakse kokku. • Paisumine – õhu ja kütuse segu süüdatakse süüteküünaldest (bensiinimootor), diislikütust pritsitakse rõhu all ja süttimine toimub spontaanselt. • Heitgaas – kui kolb liigub üles, eralduvad heitgaasid.

Need tööpõhimõtted pakuvad mootori efektiivsuse suurendamiseks järgmisi võimalusi:

1. Mahu suurendamine 2. Mootori pöörete arvu suurendamine 3. Turbo kompressioon

Helitugevuse suurenemine

Mahu suurenemine suurendab mootori võimsust, kuna põlemiskambri suurendamine võimaldab sissepritsida rohkem õhku ja rohkem põletatud kütust.

Mahu suurenemist saab saavutada silindrite arvu suurendamise või iga silindri mahu suurendamisega. Üldiselt põhjustab mahu suurenemine mootori massi suurenemist.

See meetod ei anna heitgaaside ja kütusekulu osas olulisi eeliseid.

Mootori kiiruse suurendamine

Teine võimalus mootori võimsuse suurendamiseks on mootori pöörlemissageduse suurendamine. Kiiruse suurendamine toimub kolvikäikude arvu suurendamisega ajaühikus.

Kuid tehnilistel põhjustel on sellel meetodil tõsised piirangud.

Mootori pöörlemiskiiruse suurendamine toob kaasa pumba ja muude toimingute ajal tekkivate kadude suurenemise, mis põhjustab efektiivsuse languse.

Turbo kompressioon

Kahe esimese meetodi kasutamisel on mootor varustatud ainult oma sissepritsega. Põlemisõhk siseneb sisselasketakti ajal otse silindrisse. Turboülelaaduri kasutamisel on põlemiskambrisse sisenev õhk eelpressitud.

Mootorisse siseneb sama kogus õhku, kuid kõrgem rõhk laseb läbi rohkem õhku, mis võimaldab põletada rohkem kütust.

Seega turboülelaaduri kasutamisel suureneb mootori võimsus võrreldes selle mahu ja tarbitava kütuse kogusega. 

Sundõhu jahutamine.

Kokkusurumisel soojeneb sundõhk kuni 180 C. Jahtumisel suureneb õhu tihedus, mis võimaldab suurendada sundõhu mahtu.

Õhkjahutus on üks väheseid sisepõlemismootorite jõudlust suurendavaid meetmeid, millel on positiivne mõju kütusekulule ja heitgaasidele. Sisendõhu temperatuuri alandamine alandab põlemistemperatuuri ja vähendab seega tekkiva NO(x) kogust. Õhutiheduse suurendamine vähendab kütusekulu ja saastet.

Turbokompressiooni on kahte tüüpi – mehaaniline turbokompressioon ja heitgaasikompressioon.

Mehaaniline turbolaadur

Mehaanilise turboülelaadimise korral surub õhk kokku mootoriga töötava kompressori abil. Osa sellest tulenevast võimsuse kasvust läheb aga kompressori ajamile.

Sõltuvalt mootori suurusest on kompressori käitamiseks vajalik võimsus vahemikus 10–15% mootori koguvõimsusest.

Seega, võrreldes sama võimsusega tavalise mootoriga, on mehaanilisel turbomootoril kütusekulu suurem.

Heitgaasi turbolaadur

Heitgaasi kompressiooni kasutamisel suunatakse turbiini käitamiseks gaasi energia, mida tavatingimustes ei kasutata. Kompressor asub turbiiniga samal võllil ja tagab põlemiskambrisse sisselaske, kompressiooni ja õhu juurdevoolu. Sel juhul puuduvad mootoriga mehaanilised ühendused.

Heitgaaside turbokompressiooni eelised.

• Võrreldes sama võimsusega tavalise mootoriga on turbomootoril väiksem kütusekulu, kuna osa heitgaasides leiduvast energiast aitab kaasa mootori võimsuse kasvule. Väiksem mootori suurus vähendab soojus- ja muid kadusid.

• Turbomootoril on palju parem kaalu ja võimsuse suhe st. kw / kg. • Turbomootori mootoriruumi vajalik pindala on väiksem kui tavalisel mootoril. • Turbomootori kasutamisel on võimalik pöördemomendi karakteristikute edasine parandamine hoida võimsust maksimumi lähedal mootori väga madalatel pööretel, vältides nii sagedast käiguvahetust mägisel maastikul sõites. • Turbomootoritel on oluliselt parem jõudlus kõrgmäestiku tingimustes. Alandatud rõhu tingimustes kaotab tavaline mootor märkimisväärselt võimsust. Seevastu turbomootori jõudlust parandab turbiini ühenduste ülesvoolu püsiva rõhu ja turbiini sisselaskeava vähendatud välisrõhu erinevuse suurendamine. Madal õhutihedus sisselaskeava juures kompenseeritakse, mille tulemuseks on peaaegu null võimsuskadu. • Kuna turbomootoril on väiksemad mõõtmed ja seega ka väiksem mürapind, on selle müratase parem kui tavamootoritel. Sel juhul toimib turboülelaadur lisasummutina.

TURBIINI RIKKE NELI PÕHJUST

Turbiin ebaõnnestus? See juhtub ja see ei pruugi tingimata olla turbiini enda sõlmede talitlushäiretega seotud probleemid. Praktika näitab, et turbiini rikke põhjuseid on mitmeid ja need seisnevad välistegurites. Vaatame ja arutleme turbiini rikke põhjuste üle.

TURBIINI RIKE ÜKS PÕHJUS ON ÕLI SAASTUS

Juhtub, et õli saastub väikeste osakestega. Silma jaoks on need osakesed nii väikesed, et me ei näe neid. Need poleerivad laagrite pindu ja seega ümardavad nende välisservi, mis põhjustab kompressoripoolse laagri välisläbimõõdu kulumist.

Suuremad osakesed võivad põhjustada suuremahulisi kahjustusi, kriimustusi ja kriimustusi. Reeglina on laagri sisepind vähemal määral kahjustatud, see, nagu võll ja laagrite keskkorpus, on valmistatud tugevamatest materjalidest.

Teine laagrite kulumisprobleem on keemiline rünnak õlile. Rikke tunnused on sarnased vajaliku koguse määrimise puudumisega. See on tingitud mootoriõli lahjendamisest kütusega. Sellest tulenevalt halvenevad õli määrdeomadused.

TEINE PÕHJUS TURBIINI LUKUMISEKS ON EBAPIISAV MÄÄRIMINE.

Juhtub, et turbiinile antava õli kogus võib väheneda. See juhtub näiteks siis, kui tihendi materjal kattub veidi sisselaskeava või väljalaskeääriku avaga. Määrdeaine puudumine ilmneb visuaalselt võlli pindade värvimuutusest.

Samuti võib turbiini kehva määrimise põhjuseks olla õlipump, mis ei tekita süsteemis õiget rõhku. Viimasel ajal on sagenenud juhtumid, kui klapp “kleepub” õlitoitetoru polti.

Ja määrdeaine täieliku puudumise tõttu tekivad kahjustused väga kiiresti!

TURBIINI VÄLJUMISE KOLMAS PÕHJUS ON SELLE TÖÖ ERAKORDSED TINGIMUSED

"Apelsinikoore" mõju tagaküljele ilmneb lubatud kiirusega liialdamise tulemusena. Sel juhul tekib pindade ülekuumenemine. Määrdeaine süttib ja tekib koksistumine ning seejärel tahma. Need turbiini väänamise märgid mõjutavad selgelt selle jõudlust tulevikus.

Samuti võib turbiini suurenenud töö avalduda ka turbiini ratta tiiviku osade lahtirebimises. Visuaalselt sarnaneb see võõrkehade sissepääsuga. See võib tunduda ka turbiiniratta mõradena, võib liigse keerdumise tõttu isegi kokku kukkuda.

Selle ratta hävimise tsükkel meenutab aritmeetilist progressiooni, mida rohkem töötab pragudega, seda kiiremini turbiin ebaõnnestub. Selle töötamine hävinud rattaga pole ju võimalik.

NELJAS VÄLJUMISE PÕHJUS ON VÕIMALUSTE OBJEKTIDE KAHJUD

Kahjustuse korral on 2 võimalust. Kahjustused kõva esemega ja kahjustused pehme esemega. Sool, liiv erodeerub ja põhjustab korrosiooni. Tahked esemed, mis sisenevad düüsi avasse ja liiguvad kompressori sisselaskeava poole, võivad kahjustada.

Ja sellised esemed nagu hommikumantli osad või kaltsud (pabersalvrätikud) jne on pehmed esemed. Need võivad abaluudele nii mõjuda, et võivad tagasi painduda, mõnel juhul tuleb isegi tükke lahti, sest metall kipub võõraste pehmete esemetega töötades väsima.

Turbiini tungiv kõva objekt hävitab tiiviku labade esiservad. Isegi väikesed roosteosakesed väljalaskekollektorist võivad komponente suurel kiirusel pöörlemisel tõsiselt kahjustada.