Turboladdad motor För- och nackdelar

Vad består den av

En egenskap hos en turboladdad motor är närvaron av: en turboladdare, en intercooler, en laddtrycksregulator, en säkerhetsventil och andra element. Turboladdaren är huvudelementet i turboladdningen och ger en ökning av lufttrycket i insugningssystemet.

Intercoolern är designad för att kyla tryckluft.
Kylning av luften ökar dess densitet och ökar trycket. En intercooler är en kylare av luft- eller vätsketyp.

Det huvudsakliga kontrollelementet i turboladdningssystemet är laddtrycksregulatorn – bypassventil. Den begränsar energin i avgaserna genom att rikta en del runt turbinhjulet, vilket ger optimalt laddtryck. Ventilen har en pneumatisk eller elektrisk drivning. Bypassventilen aktiveras baserat på signalerna från laddtrycksgivaren.

En säkerhetsventil är också installerad. Det skyddar mot den ökning av lufttrycket som kan uppstå när gasreglaget stänger plötsligt. Övertryck kan ventileras till atmosfären med hjälp av en avblåsningsventil eller förbikopplas till kompressorns inlopp med hjälp av en bypassventil.

Motorns turboladdning har inte en stel koppling till vevaxeln och systemets effektivitet beror på antalet varv. Ju högre motorvarvtal desto mer avgaser, desto snabbare roterar turbinen, desto mer tryckluft kommer in i motorcylindrarna.

Systemet med två parallella turboladdare används på kraftfulla V-formade motorer. Funktionsprincipen bygger på att två små turbiner har mindre tröghet än en stor. När två turbiner installeras i serie på motorn uppnås maximal prestanda genom att använda olika turboladdare vid olika motorvarvtal. Vissa tillverkare installerar tre sekventiella turboladdare – trippelturbo och till och med fyra – fyrturbo.

Kombinerad bilöverladdning kombinerar mekanisk och turboladdning. Vid låga hastigheter tillhandahålls luftkompression av en mekanisk överladdare. Med en ökning av hastigheten tar turboladdaren upp och den mekaniska kompressorn stängs av.

Vad är en turboförening

Turbocompoundmotorn är ett klassiskt exempel på återvinning. Istället för att kasta ut "spillenergi" i atmosfären, utvinner en andra turbin bakom turboladdaren, som drivs av avgaser, ytterligare värme från dem.

Turbocompound-turbinen roterar med 55 000 rpm. Denna rörelse överförs genom turbinväxlarna och den hydrauliska kopplingen och sedan genom kugghjulen till vevaxeln. Att överföra rotation till dem skapar en användbar ökning av vridmomentet, vilket återspeglas i förändringen i vridmomentet på svänghjulet. Denna extra dragkraft sker utan att bränsleförbrukningen ökar.

Arbetsschema

• Avgaserna kommer från motorns avgasgrenrör vid temperaturer nära 700°C.
• Avgaserna används för att driva en traditionell turboladdare, som använder energi för att förbättra bränsleeffektiviteten, motoreffekten och vridmomentet. Sedan skickas gaserna från avgaserna, istället för att slösas ut i atmosfären, till turboföreningsblocket.
• Vid inloppet till turbocompound-blocket håller avgaserna en hög temperatur (ca 600°C); deras energi används för att accelerera den andra turbinen till 55 000 rpm. Vid utloppet av denna turbin sänks gasernas temperatur till 500 ° C, varefter de släpps ut genom ett konventionellt avgassystem och ljuddämpare.
• Turbinens rotationsrörelse överförs genom flera reduktionsväxlar – mekaniska växlar och en hydraulisk koppling.
• När rotationsrörelsen överförs till svänghjulet reduceras rotationshastigheten till cirka 1900 rpm.
• Vridmomentet på svänghjulet ökar, och svänghjulets rotation blir mer stabil och smidig.

För- och nackdelar med turboladdning

Till skillnad från mekaniska kompressorer, som drivs av vevaxeln och tar kraft direkt från motorn, använder turboladdare gratis energi, som släpps ut från avgasröret i motorn. Detta gör turboladdare mer effektiva än mekaniska.

Samtidigt gör turboladdningen att du kan få hög effekt – över 250 liter. Med. från en liter volym. En motor med turboladdare har 40 % mer effekt än utan. Märkligt nog är de också mer ekonomiska. Motorns låga verkningsgrad beror på friktionsförluster och låg termisk verkningsgrad. Med ökande motorstorlek ökar dessa förluster kraftigt. Små turboladdade motorer är mer effektiva.

Turboladdare har ett antal problemområden. Det mest märkbara är "turbolag"-effekten. Avsaknaden av mekanisk koppling mellan kompressorn och motorn leder till en diskrepans mellan den erforderliga effekten som ställts in av föraren med "gas"-pedalen och kompressorns prestanda.

Nackdelen med turboladdare anses vara låg verkningsgrad vid låga motorvarvtal. Men det finns lösningar. Installation av två eller flera turbiner som arbetar parallellt (bi-turbosystem) eller med variabel geometri kan öka systemets effektivitet.

Turboladdare har samma nackdelar som centrifugalkompressorer. För att fungera effektivt måste de rotera med mycket hög hastighet. Plus hög uppvärmning (ca 1000 ° C), svårigheter med smörjning, värmeavlägsnande. Förhöjda temperaturer påverkar inte bara smörjningen av turboladdarens delar, utan även laddluften: dess kylning är en kritisk fråga. För effektiv kylning är intercoolern beräknad och vald med stor omsorg.

Som med alla kompressorer behöver en turboladdare en ventil för att avlasta övertrycket. Turbiner är ännu svårare. Här är det nödvändigt att inte bara övervaka laddtrycket, utan också att kringgå avgaserna för att minska övertrycket i avgasgrenröret och för att eliminera alltför hög rotationshastighet vid höga hastigheter.

Bilmotorns turboladdningsresurs är mer än 100 000 km. Kostnaden för reparation och restaurering är inte billig och för många bilister kan detta vara en allvarlig nackdel. Speciellt om du köper en begagnad bil och inte vet hur länge turbinen håller.