מהו מנוע מכונית טורבו?

מנוע טורבו

מנוע טורבו. המשימה של הגדלת כוח המנוע והמומנט הייתה תמיד רלוונטית. כוח המנוע קשור ישירות לתזוזה של הצילינדרים ולכמות תערובת האוויר-דלק המסופקת להם. כלומר, ככל שישרף יותר דלק בצילינדרים, כך מפתחת יחידת הכוח יותר כוח. עם זאת, הפתרון הפשוט ביותר הוא הגדלת כוח המנוע. עלייה בנפח העבודה שלו מביאה לעלייה במידות ומשקל המבנה. ניתן להגדיל את כמות תערובת העבודה המסופקת על ידי הגדלת מהירות הסיבוב של גל הארכובה. במילים אחרות, יישום של יותר מחזורי עבודה בגלילים ליחידת זמן. אבל יהיו בעיות רציניות הקשורות לעלייה בכוחות האינרציה ולעלייה חדה בעומסים מכניים על חלקי יחידת הכוח, מה שיוביל להפחתת חיי המנוע.

יעילות מנוע טורבו

הדרך היעילה ביותר במצב זה היא כוח. דמיין את פעולת הכניסה של מנוע בעירה פנימית. המנוע, בזמן שהוא עובד כמשאבה, גם מאוד לא יעיל. בצינור האוויר יש פילטר אוויר, כיפופי סעפת יניקה ולמנועי בנזין יש גם שסתום מצערת. כל זה, כמובן, מצמצם את מילוי הצילינדר. כדי להגביר את הלחץ במעלה הזרם של שסתום הכניסה, ימוקם יותר אוויר בצילינדר. תדלוק משפר את המטען הטרי בצילינדרים, מה שמאפשר להם לשרוף יותר דלק בצילינדרים וכך להשיג יותר כוח מנוע. שלושה סוגים של הגברה משמשים במנוע בעירה פנימית. תהודה המשתמשת באנרגיה הקינטית של נפח האוויר בסעפי הכניסה. במקרה זה, לא נדרש טעינה / הגברה נוספת. מכני, בגרסה זו המדחס מונע על ידי חגורת מנוע.

טורבינת גז או מנוע טורבו

טורבינת גז או מגדש טורבו, הטורבינה מונעת על ידי זרימת גזי הפליטה. לכל שיטה יתרונות וחסרונות משלה, הקובעים את תחום היישום. סעפת צריכה אישית. לצורך מילוי טוב יותר של הגליל, יש להגביר את הלחץ מול שסתום הכניסה. בינתיים, בדרך כלל אין צורך בלחץ מוגבר. מספיק להרים אותו ברגע סגירת השסתום ולהעמיס חלק נוסף של אוויר לצילינדר. עבור הצטברות לחץ לטווח קצר, גל דחיסה שעובר לאורך סעפת היניקה כשהמנוע פועל הוא אידיאלי. מספיק לחשב את אורך הצינור עצמו כך שהגל המשתקף מספר פעמים מקצותיו יגיע לשסתום בזמן הנכון. התיאוריה פשוטה, אך יישומה דורש הרבה כושר המצאה. השסתום אינו נפתח במהירויות גל ארכובה שונות ולכן משתמש באפקט הגברה מהדהד.

מנוע טורבו - כוח דינמי

עם סעפת יניקה קצרה, המנוע מבצע ביצועים טובים יותר בסיבובים גבוהים. ואילו במהירויות נמוכות, נתיב יניקה ארוך יעיל יותר. ניתן ליצור צינור כניסה באורך משתנה בשתי דרכים. או על ידי חיבור תא תהודה, או על ידי מעבר לערוץ הכניסה הרצוי או חיבורו. האחרון נקרא גם חוזק דינמי. לחץ מהדהד ודינמי יכול להאיץ את זרימת מגדל כניסת האוויר. השפעות ההגברה הנגרמות כתוצאה מתנודות בלחץ זרימת האוויר נעות בין 5 ל -20 מבאר. לשם השוואה, עם מגדש טורבו או דחיפה מכנית, אתה יכול לקבל ערכים בטווח של 750 עד 1200 mbar. להשלמת התמונה, שימו לב שיש עדיין מגבר אינרציאלי. הגורם העיקרי ליצירת לחץ עודף במעלה הזרם של השסתום הוא ראש הזרימה בלחץ גבוה בצינור הכניסה.

הגדלת ההספק של מנוע הטורבו

זה נותן עלייה קלה בכוח במהירויות גבוהות מעל 140 קילומטר לשעה. משמש בעיקר על אופנועים. חומרי מילוי מכניים מאפשרים דרך פשוטה למדי להגדיל משמעותית את כוח המנוע. על ידי הנעת המנוע ישירות מגל ארכובה המנוע, המדחס מסוגל להזרים אוויר לצילינדרים ללא דיחוי במהירות המינימלית, ולהגדיל את לחץ הדחיפה ביחס קפדני למהירות המנוע. אבל יש להם גם חסרונות. הם מפחיתים את היעילות של מנוע הבעירה הפנימית. מכיוון שחלק מהכוח שנוצר על ידי ספק הכוח משמש להנעתם. מערכות לחץ מכניות תופסות מקום רב יותר ודורשות מפעיל מיוחד. חגורת התזמון או תיבת ההילוכים משמיעים המון. חומרי מילוי מכניים. ישנם שני סוגים של מפוחים מכניים. נפחי וצנטריפוגלי. חומרי מילוי בתפזורת אופייניים הם מחוללי שורש ומדחס ליסולם. עיצוב השורשים דומה למשאבת הילוך שמן.

מאפייני מנוע טורבו

הייחודיות של עיצוב זה היא שהאוויר אינו דחוס במגדש העל, אלא בחוץ בצנרת, נכנס לחלל שבין הדיור לרוטורים. החיסרון העיקרי הוא כמות הרווח המוגבלת. לא משנה באיזו מידה מוגדרים חלקי המילוי, כאשר מגיעים ללחץ מסוים, האוויר מתחיל לזרום בחזרה, מה שמפחית את יעילות המערכת. יש כמה דרכים להילחם. הגדל את מהירות הרוטור או הפוך את המגדש לשני או אפילו שלושה שלבים. לפיכך, ניתן להגדיל את הערכים הסופיים לרמה מקובלת, אך לעיצובים רב-שלביים אין היתרון העיקרי שלהם - קומפקטיות. חסרון נוסף הוא פריקה לא אחידה של השקע, שכן האוויר מסופק במנות. עיצובים מודרניים משתמשים במנגנוני סיבוב משולשים, וחלונות הכניסה והיציאה משולשים בצורתם. הודות לטכניקות אלה, מגדשי-על מגושמים כמעט נפטרו מהאפקט הפועם.

התקנת מנוע טורבו

מהירויות רוטור נמוכות ומכאן עמידות, יחד עם רמות רעש נמוכות, הביאו למותגים מוכרים כמו דיימלר קרייזלר, פורד וג'נרל מוטורס לצייד את מוצריהם בנדיבות. מגדלי תזוזה מגדילים את עקומות העוצמה ומומנט מבלי לשנות את צורתם. הם כבר יעילים במהירויות נמוכות עד בינוניות וזה משקף בצורה הטובה ביותר את דינמיקת התאוצה. הבעיה היחידה היא שמערכות כאלה מפוארות מאוד לייצר ולהתקין, מה שאומר שהן די יקרות. דרך נוספת להגדיל בו זמנית את לחץ האוויר במעבר הכניסה הוצעה על ידי המהנדס לשולם. העיצוב של אביזרי Lysholm מזכיר במידה מסוימת מטחנת בשר קונבנציונאלית. בתוך המשק מותקנות שתי משאבות בורג נוספות. מסתובבים לכיוונים שונים, הם לוכדים חלק מהאוויר, דוחסים אותו ומניחים אותו בצילינדרים.

מנוע טורבו - כוונון

מערכת זו מאופיינת על ידי דחיסה פנימית ואובדן מינימלי עקב פינוי מכויל מדויק. בנוסף, לחץ המדחף יעיל כמעט בכל טווח מהירות המנוע. שקט, קומפקטי מאוד, אך יקר במיוחד בגלל מורכבות הייצור. עם זאת, הם לא מוזנחים על ידי אולפני כוונון ידועים כמו AMG או Kleemann. חומרי מילוי צנטריפוגלים דומים בעיצובם למגדשי טורבו. לחץ מוגזם בסעפת היניקה יוצר גם גלגל מדחס. הלהבים הרדיאליים שלה לוכדים ודוחפים אוויר סביב המנהרה באמצעות כוח צנטריפוגלי. ההבדל ממגדש טורבו הוא רק בכונן. למפוחים צנטריפוגלים יש פגם אינרציאלי דומה, אם כי פחות מורגש. אבל יש עוד תכונה חשובה. למעשה, הלחץ שנוצר הוא פרופורציונאלי למהירות המרובעת של גלגל המדחס.

מנוע טורבו

במילים פשוטות, עליו להסתובב במהירות רבה על מנת להזרים את מטען האוויר הנדרש אל הצילינדרים. לפעמים פי עשרה ממהירות המנוע. מאוורר צנטריפוגלי יעיל במהירות גבוהה. צנטריפוגות מכניות פחות ידידותיות למשתמש ועמידות יותר מצנטריפוגות גז. מכיוון שהם עובדים בטמפרטורות קיצוניות נמוכות יותר. הפשטות ובהתאם גם העלות הנמוכה של העיצוב שלהם זכו לפופולריות בתחום כוונון החובבים. מצנן בין-מנוע. מעגל בקרת העומס המכני פשוט למדי. בעומס מלא מכסה העוקף סגור והחנק פתוח. כל זרימת האוויר עוברת למנוע. במהלך פעולת עומס חלקי, שסתום המצערת נסגר ובולם הצינור נפתח. עודף אוויר מוחזר לכניסת המפוח. אוויר הקירור הטוען של המצנן הוא מרכיב חיוני כמעט לא רק למערכות הגברה מכניות של טורבינות גז.

הפעלת מנוע טורבו

האוויר הדחוס מקורר מראש במקרר אינטר לפני שהוא מוזן לתוך גלילי המנוע. לפי תכנונו, זהו רדיאטור קונבנציונאלי, שמקורר בזרימת אוויר הכניסה או על ידי נוזל קירור. הורדת טמפרטורת האוויר הטעון ב -10 מעלות מאפשרת להגדיל את צפיפותו בכ -3%. זה, בתורו, מאפשר להגדיל את כוח המנוע בערך באותו אחוז. מנוע מגדש טורבו. מגדשי טורבו נמצאים בשימוש נרחב יותר במנועי רכב מודרניים. למעשה, מדובר באותו מדחס צנטריפוגלי, אך עם מעגל כונן אחר. זהו ההבדל החשוב ביותר, אולי המהותי ביותר, בין מגדשים מכניים למגדשי טורבו. שרשרת הכונן היא שקובעת במידה רבה את המאפיינים והיישומים של עיצובים שונים.

יתרונות מנוע טורבו

במגדש טורבו, המדחף נמצא על אותו פיר כמו המדחף, הטורבינה. אשר מובנה בתוך סעפת הפליטה של ​​המנוע ומונע על ידי גזי הפליטה. המהירות יכולה לחרוג מ- 200 סל"ד. אין חיבור ישיר אל גל ארכובה המנוע ואספקת האוויר נשלטת על ידי לחץ גז הפליטה. היתרונות של מגדש טורבו כוללים. שיפור יעילות וחיסכון במנוע. הכונן המכני לוקח כוח מהמנוע, אותו משתמש באנרגיה מהפליטה, ומכאן שהיעילות מוגברת. אל תבלבלו בין יעילות ספציפית למנוע הכוללת. מטבע הדברים, הפעלת מנוע שכוחו גדל עקב שימוש במגדש טורבו דורש יותר דלק ממנוע דומה בעל הספק נמוך יותר עם שואב טבעי.

כוח מנוע טורבו

למעשה, מילוי האוויר של הגלילים משופר, כזכור, כדי לשרוף בהם יותר דלק. אבל שבריר המוני של דלק ליחידת כוח לשעה עבור מנוע המצויד בתא דלק הוא תמיד נמוך מזה של עיצוב דומה של יחידה חזקה ללא הגברה. מגדש הטורבו מאפשר לך להשיג את המאפיינים שצוינו של יחידת הכוח בגודל ומשקל קטנים יותר. מאשר במקרה של שימוש במנוע בעל שאיבה טבעית. בנוסף, מנוע הטורבו הוא בעל הביצועים הסביבתיים הטובים ביותר. הלחץ בתא הבעירה מוביל לירידה בטמפרטורה וכתוצאה מכך לירידה ביצירת תחמוצות חנקן. בעת תדלוק מנועי בנזין, מושגת בעירת דלק מלאה יותר, במיוחד בתנאים חולפים. במנועי דיזל, אספקת אוויר נוספת מאפשרת לך לפרוץ את גבולות מראה העשן, כלומר להילחם בפליטת חלקיקי פיח.

מנוע טורבו דיזל

דיזלים מתאימים הרבה יותר להעצמה בכלל ולהטענת טורבו בפרט. בניגוד למנועי בנזין, שם לחץ הדחיפה מוגבל על ידי סכנת דפיקות, הם אינם מודעים לתופעה זו. ניתן להפעיל לחץ על מנוע הדיזל עד הלחץ המכני הקיצוני במנגנוניו. בנוסף, היעדר מצערת אוויר יניקה ויחס הדחיסה הגבוה מספקים לחצי גז פליטה גבוהים יותר וטמפרטורות נמוכות יותר בהשוואה למנועי בנזין. מגדשי טורבו קלים יותר לייצור, מה שמשתלם עם מספר חסרונות טבועים. במהירויות מנוע נמוכות כמות גזי הפליטה נמוכה ולכן יעילות המדחס נמוכה. בנוסף, במנוע טורבו יש בדרך כלל מה שמכונה Turboyama.

רוטור טורבו ממתכת קרמית

הקושי העיקרי הוא הטמפרטורה הגבוהה של גזי הפליטה. רוטור טורבינת מתכת קרמי קל יותר בכ-20% מאלה העשויים מסגסוגות עמידות בחום. ויש לו גם מומנט אינרציה נמוך יותר. עד לאחרונה, חיי המכשיר כולו הוגבלו לחיי המחנה. הם היו בעצם תותבים דמויי גל ארכובה ששומנים בשמן בלחץ. הבלאי של מיסבים קונבנציונליים כאלה היה, כמובן, גדול, אבל מיסבים כדוריים לא עמדו במהירויות העצומות ובטמפרטורות הגבוהות. הפתרון נמצא כאשר ניתן היה לפתח מיסבים עם כדורי קרמיקה. השימוש בקרמיקה, לעומת זאת, אינו מפתיע, המסבים מלאים באספקה ​​מתמדת של חומר סיכה. היפטרות מהחסרונות של מגדש הטורבו מאפשרת לא רק להפחית את האינרציה של הרוטור. אבל גם שימוש במעגלי בקרת לחץ דחיפה נוספים, לפעמים מורכבים למדי.

איך עובד מנוע הטורבו

המשימות העיקריות במקרה זה הן הפחתת לחץ במהירויות מנוע גבוהות והגדלתו בנמוכות. ניתן לפתור את כל הבעיות באמצעות טורבינת הגיאומטריה המשתנה, טורבינת הזרבובית המשתנה. לדוגמה, עם להבים נידחים, שניתן לשנות את הפרמטרים שלהם בטווח רחב. עקרון הפעולה של מגדש הטורבו VNT הוא מיטוב זרימת גזי הפליטה המופנים לגלגל הטורבינה. במהירויות מנוע נמוכות ובנפחי פליטה נמוכים, מגדש הטורבו VNT מכוון את כל זרימת גז הפליטה לגלגל הטורבינה. כך, הגדלת כוחו והגברת הלחץ. במהירויות גבוהות ובקצב זרימת גז גבוה, מגדש הטורבו VNT שומר על הלהבים הנעים פתוחים. הגדלת שטח החתך והוצאת חלק מגזי הפליטה מהאימפלר.

הגנה על מנוע טורבו

הגנה על מהירות יתר והגברת תחזוקת הלחץ ברמת המנוע הנדרשת, חיסול עומס יתר. בנוסף למערכות הגברה בודדות, הגברה דו-שלבית נפוצה. השלב הראשון בהנעת המדחס מספק דחיפה יעילה במהירויות מנוע נמוכות. והשני, מגדש טורבו, משתמש באנרגיה של גזי הפליטה. ברגע שיחידת הכוח מגיעה למהירות המספיקה להפעלה רגילה של הטורבינה, המדחס נכבה אוטומטית, ואם הם נופלים, הוא מתחיל מחדש. יצרנים רבים מתקינים שני מגדשי טורבו על המנועים שלהם בבת אחת. מערכות כאלה נקראות ביטורבו או טווין טורבו. אין הבדל מהותי ביניהם, למעט חריג אחד. ביטורבו מניחה את השימוש בטורבינות בקטרים ​​שונים, ומכאן הביצועים. בנוסף, האלגוריתם להכללתם יכול להיות מקביל או רציף.

שאלות ותשובות:

בשביל מה יש טעינת טורבו? לחץ האוויר הצח המוגבר בצילינדר מבטיח בעירה טובה יותר של תערובת האוויר והדלק, מה שמגביר את כוח המנוע.

מה המשמעות של מנוע מוגדש טורבו? בתכנון של יחידת כוח כזו, יש מנגנון המספק זרימה משופרת של אוויר צח לתוך הצילינדרים. לשם כך, מגדש טורבו או טורבינה משמש.

איך עובדת טעינת טורבו במכונית? גזי הפליטה מסובבים את אימפלר הטורבינה. בקצה השני של הציר מותקן אימפלר לחץ בסעפת היניקה.