Wat is een motor van een auto met turbocompressor?

Motor met turbocompressor

Turbo motor. De taak om het motorvermogen en koppel te vergroten is altijd relevant geweest. Het motorvermogen is direct gerelateerd aan de verplaatsing van de cilinders en de hoeveelheid lucht-brandstofmengsel die eraan wordt geleverd. Dat wil zeggen, hoe meer brandstof in de cilinders verbrandt, hoe meer vermogen wordt ontwikkeld door de krachtbron. De eenvoudigste oplossing is echter om het motorvermogen te vergroten. Een toename van het werkvolume leidt tot een toename van de afmetingen en het gewicht van de constructie. De hoeveelheid van het geleverde werkmengsel kan worden verhoogd door de rotatiesnelheid van de krukas te verhogen. Met andere woorden, de implementatie van meer werkcycli in cilinders per tijdseenheid. Maar er zullen ernstige problemen zijn in verband met een toename van traagheidskrachten en een sterke toename van mechanische belastingen op de onderdelen van de aandrijfeenheid, wat zal leiden tot een verkorting van de levensduur van de motor.

efficiëntie van de turbomotor

De meest efficiënte manier in deze situatie is macht. Stel je de inlaatslag van een verbrandingsmotor voor. De motor werkt destijds als een pomp en is bovendien erg inefficiënt. Het luchtkanaal heeft een luchtfilter, bochten in het inlaatspruitstuk en benzinemotoren hebben ook een gasklep. Dit alles vermindert natuurlijk het vullen van de cilinder. Om de druk voor de inlaatklep te verhogen, wordt er meer lucht in de cilinder geplaatst. Bijtanken verbetert het vullen van de cilinders met verse lading, waardoor ze meer brandstof in de cilinders kunnen verbranden en dus meer motorvermogen krijgen. Er worden drie soorten versterking gebruikt in een verbrandingsmotor. Resonantie, die de kinetische energie van het luchtvolume in de inlaatspruitstukken gebruikt. In dit geval is geen extra opladen/boosten vereist. Mechanisch, in deze uitvoering wordt de compressor aangedreven door een motorriem.

Gasturbine of turbomotor

Gasturbine of turbocompressor, de turbine wordt aangedreven door de stroom uitlaatgassen. Elke methode heeft zijn eigen voor- en nadelen, die de reikwijdte bepalen. Persoonlijk inlaatspruitstuk. Voor een betere vulling van de cilinder moet de druk voor de inlaatklep worden verhoogd. Ondertussen is verhoogde druk helemaal niet nodig. Het volstaat om het op te heffen op het moment dat de klep sluit en een extra portie lucht in de cilinder te laden. Voor een kortstondige drukverhoging is een compressiegolf die bij draaiende motor langs het inlaatspruitstuk gaat ideaal. Het volstaat om de lengte van de pijpleiding zelf te berekenen, zodat de golf die meerdere keren vanaf de uiteinden wordt gereflecteerd, op het juiste moment de klep bereikt. De theorie is eenvoudig, maar de implementatie ervan vereist veel vindingrijkheid. De klep gaat niet open bij verschillende krukassnelheden en maakt daarom gebruik van het effect van resonantieversterking.

Turbomotor - dynamisch vermogen

Met een kort inlaatspruitstuk loopt de motor beter bij hoge toerentallen. Terwijl bij lage snelheden een lange zuigweg efficiënter is. Variabele lengte van de aanzuigleiding kan op twee manieren worden gecreëerd. Ofwel door een resonantiekamer aan te sluiten, ofwel door over te schakelen naar of in te pluggen op het gewenste ingangskanaal. Deze laatste optie wordt ook wel dynamische kracht genoemd. De resonante en dynamische druk kan de stroom van de bemonsteringskolom versnellen. De versterkingseffecten veroorzaakt door drukschommelingen in de luchtstroom liggen in het bereik van 5 tot 20 mbar. Ter vergelijking: met een turbocompressor of mechanische boost kun je waarden halen in het bereik van 750 tot 1200 mbar. Om het plaatje compleet te maken, merken we op dat er ook een traagheidsversterker is. Waarbij de belangrijkste factor voor het creëren van overdruk voor de klep de opvoerhoogte met hoge stromingsdruk in de inlaatleiding is.

Verhogen van het vermogen van de turbomotor

Dit geeft een lichte vermogenstoename bij hoge snelheden boven de 140 kilometer per uur. Hoofdzakelijk gebruikt op motorfietsen. Mechanische vulstoffen maken een vrij eenvoudige manier mogelijk om het motorvermogen aanzienlijk te verhogen. Door de motor rechtstreeks vanaf de krukas van de motor aan te drijven, kan de compressor zonder vertraging lucht in de cilinders persen met minimale snelheid, waardoor de vuldruk strikt evenredig met het motortoerental toeneemt. Maar ze hebben ook nadelen. Ze verminderen de efficiëntie van de verbrandingsmotor. Omdat een deel van de stroom die door de voeding wordt opgewekt, wordt gebruikt om ze aan te drijven. Mechanische druksystemen nemen meer ruimte in beslag en vereisen een speciale aandrijving. Distributieriem of versnellingsbak en maak meer geluid. mechanische vulstoffen. Er zijn twee soorten mechanische aanjagers. Volumetrisch en centrifugaal. Typische bulkvullers zijn Roots-supergeneratoren en Lysholm-compressoren. Het ontwerp van Roots lijkt op een olietandwielpomp.

Kenmerken van de turbomotor

Het bijzondere van dit ontwerp is dat de lucht niet in de aanjager wordt gecomprimeerd, maar buiten in de pijpleiding en in de ruimte tussen de behuizing en de rotoren terechtkomt. Het grootste nadeel is de beperkte winst. Hoe nauwkeurig de vulonderdelen ook zijn ingesteld, wanneer een bepaalde druk wordt bereikt, begint er lucht terug te stromen, waardoor de efficiëntie van het systeem afneemt. Er zijn verschillende manieren om te vechten. Verhoog de rotorsnelheid of maak de supercharger twee of zelfs drie trappen. Het is dus mogelijk om de eindwaarden tot een acceptabel niveau te verhogen, maar ontwerpen met meerdere fasen hebben niet hun belangrijkste voordeel: compactheid. Een ander nadeel is de ongelijkmatige uitblaas van de uitlaat, omdat de lucht in gedeelten wordt aangevoerd. Moderne ontwerpen maken gebruik van driehoekige draaimechanismen en de in- en uitgangsramen zijn driehoekig van vorm. Dankzij deze technieken hebben omvangrijke superchargers het pulserende effect praktisch weggenomen.

Turbo motor installatie

De lage rotortoerentallen en daarmee de duurzaamheid van het ontwerp, in combinatie met het lage geluidsniveau, hebben ertoe geleid dat bekende merken als DaimlerChrysler, Ford en General Motors hun producten royaal uitrusten. Superchargers met positieve verplaatsing verhogen de vermogens- en koppelcurven zonder hun vorm te veranderen. Ze zijn al effectief bij lage tot gemiddelde snelheden en dit weerspiegelt het beste de acceleratiedynamiek. Het enige probleem is dat dergelijke systemen erg luxe zijn om te produceren en te installeren, wat betekent dat ze vrij duur zijn. Een andere manier om tegelijkertijd de luchtdruk in het inlaatspruitstuk te verhogen, werd voorgesteld door ingenieur Lysholm. Het ontwerp van Lysholm-armaturen lijkt enigszins op een conventionele vleesmolen. In de behuizing zijn twee extra vijzelpompen geïnstalleerd. Ze draaien in verschillende richtingen, vangen een deel van de lucht op, comprimeren het en plaatsen het in de cilinders.

Turbomotor - afstemming

Een dergelijk systeem wordt gekenmerkt door interne compressie en minimale verliezen door nauwkeurig gekalibreerde openingen. Bovendien werkt de propellerdruk in bijna het gehele toerentalbereik. Stil, zeer compact, maar extreem duur vanwege fabricageproblemen. Ze worden echter niet verwaarloosd door bekende tuningstudio's als AMG of Kleemann. Centrifugaalvullers zijn qua ontwerp vergelijkbaar met turbochargers. Door overdruk in het inlaatspruitstuk ontstaat ook een compressorwiel. De radiale bladen grijpen en duwen de lucht rond de tunnel met behulp van middelpuntvliedende kracht. Het verschil met een turbocompressor zit alleen in de aandrijving. Centrifugaalblazers hebben een soortgelijk, zij het minder opvallend traagheidsdefect. Maar er is nog een belangrijk kenmerk. In feite is de hoeveelheid gegenereerde druk evenredig met de vierkante snelheid van het compressorwiel.

Turbomotor

Simpel gezegd, hij moet heel snel draaien om de nodige lucht in de cilinders te pompen. Soms tien keer het motortoerental. Efficiënte centrifugaalventilator op hoge snelheden. Mechanische centrifuges zijn minder gebruiksvriendelijk en duurzamer dan gascentrifuges. Omdat ze werken bij lagere extreme temperaturen. De eenvoud en daarmee de lage prijs van hun ontwerp is populair geworden op het gebied van amateurtuning. Motor intercooler. Het mechanische controleschema voor overbelasting is vrij eenvoudig. Bij vollast is de bypassklep gesloten en de gasklep open. Alle luchtstroom komt de motor binnen. Tijdens deellastbedrijf sluit de smoorklep en gaat de leidingdemper open. Overtollige lucht wordt teruggevoerd naar de ventilatorinlaat. Koellucht voor opladen, opgenomen in het Intercooler-circuit, is een bijna onmisbaar onderdeel van niet alleen mechanische, maar ook gasturbine-boostersystemen.

Werking van de turbomotor

Perslucht wordt voorgekoeld in een intercooler voordat deze de motorcilinders binnenkomt. Door het ontwerp is dit een conventionele radiator, die wordt gekoeld door de inlaatluchtstroom of door het koelmiddel. Door de temperatuur van geladen lucht met 10 graden te verlagen, kunt u de dichtheid met ongeveer 3% verhogen. Hierdoor kunt u het motorvermogen met ongeveer hetzelfde percentage verhogen. Motor turbocompressor. Turbochargers worden op grotere schaal gebruikt in moderne automotoren. In feite is dit dezelfde centrifugaalcompressor, maar met een ander aandrijfschema. Dit is het belangrijkste, misschien wel fundamentele, verschil tussen mechanische aanjagers en turbolading. Het is de aandrijfketting die in grote mate de eigenschappen en toepassingen van diverse ontwerpen bepaalt.

Voordelen van een turbomotor

Bij een turbocompressor zit de waaier op dezelfde as als de waaier, de turbine. Die is ingebouwd in het uitlaatspruitstuk van de motor en wordt aangedreven door de uitlaatgassen. Het toerental kan oplopen tot boven de 200 tpm. Er is geen directe verbinding met de krukas van de motor en de luchttoevoer wordt geregeld door de uitlaatdruk. De voordelen van een turbocompressor omvatten. Verbetering van de efficiëntie en zuinigheid van de motor. De mechanische aandrijving krijgt stroom van de motor, dezelfde gebruikt de energie van de uitlaat, waardoor de efficiëntie wordt verhoogd. Verwar specifiek en algemeen motorrendement niet. De werking van een motor, waarvan het vermogen is vergroot door het gebruik van een turbocompressor, vergt uiteraard meer brandstof dan een vergelijkbare motor met minder vermogen met natuurlijke afzuiger.

Turbo motorvermogen

In feite is het vullen van de cilinders met lucht verbeterd, onthoud, om er meer brandstof in te verbranden. Maar de massafractie brandstof per eenheid vermogen per uur voor een motor die is uitgerust met een brandstofcel is altijd lager dan voor een vergelijkbaar ontwerp van een krachtige eenheid zonder versterking. Met de turbocompressor kunt u de gespecificeerde kenmerken van de krachtbron bereiken met kleinere afmetingen en gewicht. Dan bij gebruik van een atmosferische motor. Bovendien heeft de turbomotor de beste milieuprestaties. De druk in de verbrandingskamer leidt tot een verlaging van de temperatuur en daarmee tot een afname van de vorming van stikstofoxiden. Bij het tanken van benzinemotoren wordt een meer volledige verbranding van brandstof bereikt, vooral in tijdelijke omstandigheden. Bij dieselmotoren kunt u met extra luchttoevoer de grenzen van het uiterlijk van rook verleggen, d.w.z. strijd tegen de uitstoot van roetdeeltjes.

Diesel turbomotor

Diesels zijn veel geschikter voor forceren in het algemeen en turbolading in het bijzonder. In tegenstelling tot benzinemotoren, waar de vuldruk wordt beperkt door het risico op ontploffing, zijn ze zich niet bewust van dit fenomeen. De dieselmotor kan tot het uiterste worden belast door mechanische belastingen in zijn mechanismen. Bovendien resulteren de afwezigheid van een inlaatluchtsmoorklep en de hoge compressieverhouding in hogere uitlaatdrukken en koelere temperaturen in vergelijking met benzinemotoren. Turbocompressoren zijn gemakkelijker te vervaardigen, wat zijn vruchten afwerpt met een aantal inherente nadelen. Bij lage motortoerentallen is de hoeveelheid uitlaatgassen klein, respectievelijk is het compressorrendement laag. Bovendien heeft een turbomotor meestal een zogenaamde Turboyama.

Keramische metalen turborotor

De grootste moeilijkheid is de hoge temperatuur van de uitlaatgassen. Een turbinerotor van keramisch metaal is ongeveer 20% lichter dan die van hittebestendige legeringen. En het heeft ook een lager traagheidsmoment. Tot voor kort was de levensduur van het hele apparaat beperkt tot het kampleven. Het waren in wezen krukasachtige bussen die werden gesmeerd met olie onder druk. De slijtage van dergelijke conventionele lagers was natuurlijk groot, maar sferische lagers waren niet bestand tegen de enorme snelheden en hoge temperaturen. De oplossing werd gevonden toen het mogelijk was om lagers met keramische kogels te ontwikkelen. Het gebruik van keramiek is echter niet verrassend, de lagers zijn gevuld met een constante toevoer van smeermiddel. Door de tekortkomingen van de turbocompressor weg te werken, kan niet alleen de traagheid van de rotor worden verminderd. Maar ook het gebruik van extra, soms behoorlijk complexe laaddrukregelcircuits.

Het werkingsprincipe van een turbomotor

De belangrijkste taken in dit geval zijn het verlagen van de druk bij hoge motortoerentallen en verhogen bij lage toerentallen. Alle problemen kunnen volledig worden opgelost met een turbine met variabele geometrie, een turbine met een variabel mondstuk. Bijvoorbeeld met beweegbare schoepen, waarvan de parameters over een groot bereik kunnen worden gewijzigd. Het werkingsprincipe van de VNT-turbocompressor is het optimaliseren van de stroom uitlaatgassen die naar het turbinewiel wordt geleid. Bij lage toerentallen en lage uitlaatvolumes leidt de VNT-turbocompressor de volledige uitlaatgasstroom naar het turbinewiel. Zo vergroot hij zijn kracht en verhoogt hij de druk. Bij hoge snelheden en een hoge gasstroom plaatst de VNT-turbocompressor de beweegbare schoepen in de open stand. Het vergroten van de dwarsdoorsnede en het afleiden van een deel van de uitlaatgassen van de waaier.

Turbo motor bescherming

Bescherming tegen te hoge snelheden en handhaving van de vuldruk op het vereiste niveau van de motor, waardoor overbelasting wordt voorkomen. Naast enkelvoudige versterkingssystemen is tweetrapsversterking gebruikelijk. De eerste trap, die de compressor aandrijft, zorgt voor een effectieve boost bij lage motortoerentallen. En de tweede, de turbocompressor, gebruikt de energie van de uitlaatgassen. Zodra de aandrijfeenheid een snelheid bereikt die voldoende is voor de normale werking van de turbine, wordt de compressor automatisch uitgeschakeld en als ze vallen, start deze weer op. Veel fabrikanten installeren twee turbo's tegelijk op hun motoren. Dergelijke systemen worden biturbo of twinturbo genoemd. Er is geen fundamenteel verschil tussen hen, met één uitzondering. Biturbo omvat het gebruik van turbines met verschillende diameters, en dus prestaties. Bovendien kan het algoritme voor hun opname zowel parallel als sequentieel zijn.

Vragen en antwoorden:

Waar is turbolader voor? De verhoogde verse luchtdruk in de cilinder zorgt voor een betere verbranding van het lucht-brandstofmengsel, waardoor het motorvermogen toeneemt.

Wat is de betekenis van turbomotor? In het ontwerp van een dergelijke krachtbron is er een mechanisme dat zorgt voor een verbeterde stroom van verse lucht in de cilinders. Hiervoor wordt een turbocompressor of turbine gebruikt.

Hoe werkt turbocompressor in een auto? De uitlaatgassen laten de turbinewaaier draaien. Aan het andere uiteinde van de as is een drukwaaier geïnstalleerd in het inlaatspruitstuk.