Obsah článku:
- K čemu je turbodmychadlo?
- Konstrukce a princip činnosti turbodmychadla
- Výhody turbodmychadla
- Chyby
Motor automobilu musí mít takové vlastnosti, které by mu umožnily držet krok s moderní dobou. Technická vylepšení jsou každým rokem stále obtížnější, protože nikdo nechce vynaleznout kolo, ale je nutné zlepšit kvalitu motoru.
Proto je velmi dobrým řešením použít systém nuceného vstřikování vzduchu do spalovací komory. Nejnovější technické návrhy zahrnují nejen vylepšení nuceného vstřikování vzduchu do palivového systému, ale také instalaci stejného zařízení do výfukového systému.
K čemu je turbodmychadlo?
Abyste pochopili důležitost turbodmychadla a jeho fungování, musíte vědět, že motor nemůže spotřebovávat čisté palivo. Chcete -li blikat benzín v uzavřené nádobě, je zapotřebí vzduch, jinak motor nebude fungovat.
To znamená, že směs sestávající z paliva a vzduchu ve správném poměru musí vstoupit do spalovací komory. Tato směs se spaluje ve válci. Spaliny plní svou hlavní úlohu a jsou poté odváděny výfukovým systémem.
Konvenční turbodmychadlo umožňuje zvýšit výkon motoru vstřikováním dalšího tlaku vzduchu do válce. Kvůli tomu se mnohonásobně zvyšuje hořlavost směsi a samozřejmě se také zvyšuje výkon motoru.
Jednoduše řečeno, pomocí turbodmychadla je vzduch stlačen a do spalovací komory vstupuje ve větším množství než za atmosférického tlaku.
Konstrukce a princip činnosti turbodmychadla
Hlavní součástí dmychadla, které plní hlavní funkci, je oběžné kolo s lopatkami. Rotuje obrovskou rychlostí (200 tisíc ot / min) a působí jako kompresor a pumpuje vzduch do komory turbíny.
Poté je vzduch stlačen, čímž se sníží objem, který tento vzduch zaujímá. Již dlouho je však známo, že podle fyzikálních zákonů má vzduch při kompresi tendenci se zahřívat. A to je hlavní nevýhoda systému přeplňování.
Tento problém samozřejmě nemohl uniknout pozornosti designérů. Při řešení tohoto problému se specialisté pokusili použít přechodové vzduchové chlazení na cestě jeho přechodu na motor.
Výsledkem je mezichladič. Toto zařízení využívá efektu výměníku tepla, který má schopnost chladit vzduch pomocí chladiva. Mezichladič je schopen zvýšit výkon motoru až o 20%a současně snížit pravděpodobnost detonace výfukových plynů.
Mezi přeplňovanými zážehovými a vznětovými motory je velmi malý rozdíl. Jediným rozdílem je stupeň zesílení. Dieselové motory vyžadují větší tlak, a proto jsou vybaveny výkonnějšími dmychadly. V benzínových motorech jsou instalovány dmychadla s nižším výkonem, protože pokud je tlak ve spalovací komoře příliš vysoký, může dojít ke klepání.
Výhody turbodmychadla
„Zdarma“ přídavný výkon. Existuje obecné přesvědčení, že přítomnost další turbíny na výfukovém potrubí motoru generuje dodatečnou energii, která musí na vstupu otáčet přesně stejnou turbínou, v důsledku čehož se výfukové plyny stávají volným zdrojem energie pro kompresor.
Tento koncept je však velmi kontroverzní, protože existuje takzvaný odpor proti uvolnění. Automobiloví designéři pracovali po celá desetiletí na snížení tohoto odporu, protože zde se zvýší výkon motoru.
K tomu je v systému nainstalováno speciální generující zařízení, které výrazně snižuje výstupní impedanci. Proto by bylo špatné uvažovat o práci turbodmychadla na volné energii. „Levná dodatečná energie“ - to bude znít přesněji.
Technicky tento proces není obtížný. Přeplňovač je zařízení skládající se ze dvou kol - kompresoru a turbíny. Turbínové kolo zachycuje výfukové plyny, které jej pohánějí. V důsledku toho se také začne otáčet kolo kompresoru, které slouží ke stlačování vzduchu.
Kompresor musí být v kontaktu s chladicím systémem, protože během provozu jeho teplota stoupá poměrně vysoko. Síla foukání je regulována obtokovým ventilem. V případě potřeby může přenést část výfuku kolem turbíny, aby se snížil tlak uvnitř systému.
Zvýšení výkonu motoru bez zvýšení jeho objemu a hmotnosti. Technologie přeplňování umožňuje zvýšit výkon motoru, aniž by se zvýšil objem válců a jejich počet. Díky tomu získávají lehké a malé motory vynikající vlastnosti a navíc se snižuje celková hmotnost vozu, zkracuje se brzdná dráha a doba zrychlení.
Ziskovost. Spotřeba paliva motorů vybavených systémem přeplňování je několikanásobně nižší než spotřeba paliva motoru stejného výkonu s jednoduchým atmosférickým vstřikováním vzduchu. To je způsobeno skutečností, že v přeplňovaných válcích se spotřebuje mnohem méně paliva na jeden zdvih pístu kvůli jeho úplnému spalování. To znamená, že chudá směs je kompenzována dodatečným tlakem vzduchu, a v důsledku toho se zvyšuje výkon.
Chyby
Závislost na otáčkách. "Turboyama". Problém je v tom: při zrychlování při nízkých rychlostech nedochází k aktivnímu zrychlení. Dynamika zrychlení je slabá, horší než u automobilů s atmosférickým tlakem. A jde o to, že při nízkých rychlostech je energie výfukových plynů slabá, a proto se turbína kompresoru také slabě otáčí a vytváří minimální tlak směsi ve spalovací komoře. To znamená, že požadovaný účinek turbodmychadla nastává pouze při vysokých otáčkách motoru.
Kromě toho existuje ještě jeden problém: pomalost procesu vstřikování vzduchu. Skutečně, k vytvoření požadovaného vstupního tlaku to nějakou dobu trvá. Odborníci v této oblasti provádějí inženýrský výzkum a do určité míry bylo možné tento interval v dynamice provozu kompresoru zkrátit.
Přítomnost variátoru nebo automatické převodovky navíc umožňuje vozu během akcelerace automaticky přepnout na nižší rychlostní stupeň. Díky tomu jsou eliminovány škodlivé účinky inertnosti kompresoru.
Dnes existují následující řešení problému setrvačnosti turba:
- biturbocharging (dvojité přeplňování);
- turbína s adaptivní geometrií;
- kombinované přeplňování.
Přeplňování dvěma turbodmychadly využívá dvě malé turbíny, které společně běží mnohem rychleji než jedna z nominálních velikostí. Počet válců je rovnoměrně rozdělen mezi tyto turbíny. Analogem takového systému může být použití několika kompresorů, které se pohybují při různých otáčkách motoru, každý ve svém vlastním režimu.
Adaptivní geometrie turbíny je schopna změnit velikost sacího otvoru a tím regulovat tok výfukových plynů, což také zvyšuje účinnost systému.
Kombinované přeplňování se skládá z turbodmychadla a mechanického kompresoru.Přeplňovač vytváří požadovaný tlak v nízkých otáčkách, ale jakmile se otáčky zvýší na určitou hodnotu, zapne se turbodmychadlo.
Teplo. Jak již bylo zmíněno, stlačování vzduchu znamená jeho zahřívání, což se projevuje v chodu motoru ne zrovna nejlépe. Proto je často nutné připojit další chlazení a část energie je na to vynaložena.
Navzdory uvedeným nevýhodám je přeplňování turbodmychadlem vynikajícím nástrojem pro zvýšení výkonu a účinnosti spalovacího motoru a také jeho hospodárnosti. Dlouholeté zkušenosti specialistů navíc ukazují, že možnosti vylepšení tohoto systému ještě nebyly vyčerpány.
