Turbocompressor in een auto

Sinds de ontwikkeling van de verbrandingsmotor staan ​​ingenieurs voor de taak om de vermogenskenmerken ervan te vergroten. Het oplossen van dit probleem door het plaatsen van meer cilinders leidt tot een aantal problemen, zoals een toename van de grootte en het gewicht van de motor, en is daarom niet optimaal.

Zelfs aan het begin van de auto-industrie, in 1905, werd een fundamenteel andere oplossing voorgesteld: het motorvermogen vergroten door extra lucht te forceren. Een van de opties voor een dergelijke oplossing is een turbolader.

Een beetje geschiedenis en algemene theorie over de turbine

Om de rol van een turbocompressor te begrijpen, volstaat het eraan te herinneren dat auto's met een verbrandingsmotor al in 200 snelheden tot 1909 km / u konden bereiken.

Het cijfer ziet er precies fantastisch uit totdat er een ander cijfer naast verschijnt: het volume van de motor die de auto zo'n snelheid gaf was ... 28 liter! Natuurlijk was er geen sprake van massaproductie van dergelijke monsters: het was eenvoudigweg onmogelijk om ze te repareren zonder speciale algemene uitrusting.

En om ervoor te zorgen dat het voertuig toegankelijk is voor de massa's consumenten en geen analoog wordt van een stoomlocomotief, is het noodzakelijk om de grootte van de motor te verkleinen, terwijl het maximaal mogelijke vermogen wordt benadrukt.

Het idee van een extra luchtstroomcompressor zorgde voor een vijftig procent toename van het motorvermogen. Het is niet moeilijk om de belangrijkste punten te begrijpen die de werking van een technische eenheid bepalen als u de werkingsprincipes van een automotor kent op basis van een verbrandingsmotor.

Voor de efficiënte werking van een verbrandingsmotor is het percentage lucht-brandstof in de verbrandingskamer van belang. Een natuurlijke beperking van het volume van het brandstof-luchtmengsel is het volume van de kamer waar dit mengsel binnenkomt als gevolg van de drukval in de brandstofinlaatslag en waar het ontbrandt.

Als u de hoeveelheid brandstofmengsel in de kamer verhoogt, wordt er meer vermogen verkregen wanneer het wordt verbrand, waardoor de mogelijkheden van de auto toenemen. Door het mengsel onder druk (compressie) in de kamer te brengen, kan dit worden bereikt.

Compressie methoden

Door de geschiedenis van de auto-industrie hebben ontwerpers verschillende apparaten gemaakt voor het comprimeren van lucht. Er bleef iets achter op de pagina's van de geschiedenis, iets ging door de smeltkroes van verbetering en overleefde tot op de dag van vandaag. Momenteel zijn er vier manieren om lucht in een interne verbrandingskamer te persen:

• mechanische aandrijving - geproduceerd door de werking van de krukas en is de stamvader van alle andere technische oplossingen;
• turbocompressor - een luchtblazer met luchtmenging, die werkt vanwege het drukverschil tussen de compressor en de uitlaatgassen;
• elektrische turbolader - een methode om lucht te forceren met een elektrische compressor;
• gecombineerde supercharger - een apparaat dat het werk van mechanische en turbocharger combineert.

De werkingsprincipes van een auto-turbocompressor

Er is een directe relatie tussen het luchtvolume in de motorcilinders en het brandstofvolume dat in de verbrandingskamer wordt verbrand. Tegelijkertijd geldt dat hoe meer energie de uitlaatgassen hebben, hoe meer koppel de turbinewielen ontvangen, en dus ook de compressor zelf.

Een bijzonder probleem bij de ontwikkeling van een turbocompressor is de materiaalkeuze waarvan deze is gemaakt. Turbinebladen draaien met meer dan tienduizend omwentelingen per minuut en kunnen tot duizend graden opwarmen. Het koelprobleem wordt gedeeltelijk opgelost door extra luchtstroom toe te voegen.

In de regel is een luchtturbocompressor uitgerust met een speciale schoepenring die niet alleen een vaste druk in de uitlaatgasmassa kan handhaven, maar ook de toestand van deze stroom kan regelen. Met andere woorden, tegenwoordig vervullen turbocompressoren de functie van het veranderen van de interne geometrie van de turbine.

Laten we het in meer detail uitleggen. Bij lage motortoerentallen en een laag verbruik van uitlaatgassen, verhoogt de turbine, die zijn interne sectie verkleint, de stroom uitlaatgassen naar het wiel. Bij hoge motortoerentallen neemt het rendement van de turbine toe als gevolg van een toename van het interne gedeelte, en bijgevolg neemt de stroomdichtheid van de uitlaatgassen die er doorheen gaan af.

Met deze "intelligente" besturing wordt het bereik waarin de turbocompressor effectief is aanzienlijk uitgebreid. Bovendien wordt de uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer verminderd en het brandstofverbruik verminderd.

Voor- en nadelen van een turbolader in een auto

Wat zijn de voordelen van turboladers?

In tegenstelling tot vroege mechanische superchargers, die werden aangedreven door de krukas en dus een deel van het motorvermogen gebruikten, gebruiken turbochargers voornamelijk energie die "ontvangen" wordt van de uitlaatgassen.

Om deze reden zijn turbocompressoren verreweg de meest efficiënte technische oplossing.

Bovendien wordt de turbocompressor gekenmerkt door verhoogde vermogenskenmerken. Uit één liter van de motor kun je tot driehonderd pk "uitknijpen".

Als de motor is uitgerust met een turbocompressor, verhoogt deze het vermogen met 40 procent. Dit resulteert in een aanzienlijke brandstofbesparing.

Als we het hebben over efficiëntie, dan gaat het werk van turbolader hier "meer": met een toename van het motorvermogen neemt de efficiëntie af als gevolg van wrijvingsverliezen en een afname van het thermische rendement; daarom, hoe kleiner de motorinhoud (die alleen de aanwezigheid van een turbocompressor aangeeft), hoe hoger het rendement.

Nadelen van turboladers

Er zijn ook nadelen aan dit ontwerp en de autobezitter moet hiervan op de hoogte zijn.

1. Bij lage motortoerentallen is de turbocompressor niet erg efficiënt. Dit is natuurlijk - de lage druk van de uitlaatgassen kan niet de vereiste hoeveelheid lucht in de kamer "drijven". Dit probleem wordt gedeeltelijk met succes opgelost door de functie van het veranderen van de geometrie van de turbine, afhankelijk van de intensiteit van de motor en de dichtheid van de uitlaatgasstroom.
2. Een ander "minder" significant is het zogenaamde "turbolag-effect", wanneer de bestuurder accelereert, maar de auto in eerste instantie niet lijkt te reageren. Lees in detail wat turbolag is en waarom het optreedt Het effect is te wijten aan het feit dat zonder een starre mechanische verbinding tussen de motor en de compressor onvermijdelijk een discrepantie ontstaat tussen de werking van de compressor en het vereiste vermogen, dat wordt ingesteld door de bestuurder bij het indrukken van het gaspedaal. Turbinetraagheid veroorzaakt een "afname" van het motortoerental.

   Specialisten bestrijden dit ongewenste effect door de motor af te stemmen met een extra elektrische boost of een tweede turbolader te installeren.

3. Nadat de turbine is uitgeschakeld, mag deze niet onmiddellijk stoppen. De hoge snelheid van de waaieromwentelingen vereist dat nadat de auto is gestopt, de turbine een tijdje op "stationair" toerental draait en afkoelt. Anders wordt het apparaat zeer snel onbruikbaar.Om dit te voorkomen is de turbocompressor uitgerust met een turbotimer, die is geprogrammeerd voor een bepaalde stationaire tijd van de turbine nadat het voertuig is gestopt.

   Als de auto met de hand is "afgemaakt" en is uitgerust met een turbine zonder turbotimer, moet de automobilist zorgen voor een goede koeling en stoppen nadat de motor is gestopt.

4. Ten slotte zijn turbocompressoren niet de goedkoopste technische eenheid in een auto, omdat ze grote precisie vereisen en de functie hebben om de geometrie van de turbine te veranderen, afhankelijk van de dichtheid van de uitlaatgasstroom.

Kenmerken van werk aan benzinemotoren

Een turbocompressor voor benzinemotoren is effectief in injectiemotoren. Als u deze montage op een motor met carburateur wilt installeren, zijn er een aantal upgrades nodig, van het aanpassen van het niveau van de vlotterkamer tot het vervangen van de jets door een groter gedeelte.

Als het apparaat op een injectiemotor wordt geplaatst, wordt het werk alleen beperkt tot de nieuwe firmware.

Turbochargers hebben hun waarde bewezen. Het is niet verrassend dat ze op de meeste sportwagens zijn geïnstalleerd. Deze technische eenheid wordt zowel gebruikt in het stadium van autoproductie als in een situatie waarin de autobezitter autotuning wil uitvoeren. Een hoog niveau van efficiëntie en een aantal oplossingen die zijn gevonden om het effect van een turbo-lag te elimineren, maken het gebruik van een turbo het meest effectief op het niveau van andere methoden om de druk in de interne verbrandingskamer te verhogen.