Какво е турбокомпресор
- Клуб на феновете на Subaru Legacy Outback (Subaru Legacy Outback)
- Новини-Статии
- Subaru Legacy Club Subaru Legacy Club
- Статии
- Материал: Какво е турбо
- Правила на форума
- Преглед на новите публикации във форума
| Търся защита за задвижващи ремъциЦена:500 рубли |
Категории Subaru Legacy Club
Търсене на новини
Последни новини
- ' />Subaru намекна за външния вид на n.
- ' />
- ' />Subaru ще говори в Женева за.
- ' />Subaru предложи купето BRZ.
- ' />Subaru изтегля 630 000 км.
- ' />Доклад за пробно шофиране на Subaru.
Последни публикации от форума
Клубни снимки
Какво е турбокомпресор
12 дек 2011 20:18 AlexUnit в Статии
Автомобилните дизайнери (от раждането на тази професия) постоянно се занимават с проблема за увеличаване на мощността на двигателите. Законите на физиката гласят, че мощността на двигателя зависи пряко от количеството гориво, изгорено за един работен цикъл. Колкото повече гориво изгаряме, толкова повече мощност. И, да речем, искахме да увеличим "броя на конете" под капака - как да го направим? Тук ни чакат проблеми.
Турбокомпресорът се състои от два "охлюва" - през единия преминават изгорелите газове, а вторият "изпомпва" въздух в цилиндрите.
Това е така, защото за изгаряне на гориво е необходим кислород. Така че в цилиндрите не гори горивото, а горивно-въздушната смес. Необходимо е горивото с въздуха да се смесва не на око, а в определено съотношение. Например при бензиновите двигатели 14–15 части въздух зависят от една част от горивото в зависимост от режима на работа, състава на горивото и други фактори.
Както виждаме, изисква се много въздух. Ако увеличим подаването на гориво (това не е проблем), ще трябва да увеличим значително и подаването на въздух. Конвенционалните двигатели го засмукват сами поради разликата в налягането в цилиндъра и в атмосферата. Зависимостта е пряка - колкото по-голям е обемът на цилиндъра, толкова повече кислород ще постъпва в него при всеки цикъл. Това направиха американците, пускайки огромни двигатели със спиращ дъха разход на гориво. Има ли начин да накарате повече въздух в същия обем?
Отработените газове от двигателя въртят ротора на турбината, който от своя страна задвижва компресора, който изпомпва сгъстен въздух в цилиндрите. Преди това да се случи, въздухът преминава през междинния охладител и се охлажда - по този начин можете да увеличите плътността му.
Да, и то за първи пътизобретен от неговия господин Готлиб Вилхелм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Познато фамилно име? Все пак именно тя се използва в името DaimlerChrysler. И така, този германец беше много добър в мисленето за двигатели и през 1885 г. той измисли как да вкара повече въздух в тях. Той предположи да изпомпва въздух в цилиндрите с помощта на компресор, който беше вентилатор (компресор), който получаваше въртене директно от вала на двигателя и принуждаваше сгъстен въздух в цилиндрите.
Идеята за умен швейцарец е проста, като всичко гениално. Точно както ветровете въртят крилата на мелницата, така изгорелите газове въртят колелото с остриета. Единствената разлика е, че колелото е много малко и има много остриета. Колелото с лопатки се нарича ротор на турбината и е монтирано на същия вал като колелото на компресора. Така че условно турбокомпресорът може да се раздели на две части - ротор и компресор. Роторът получава въртене от изгорелите газове, а свързаният с него компресор, работещ като "вентилатор", изпомпва допълнителен въздух в цилиндрите. Цялата тази сложна конструкция се нарича турбокомпресор (от латинските думи turbo - вихър и compressio - компресия) или турбокомпресор.
Аналог на турбокомпресора - задвижващ компресор - е твърдо свързан с двигателя и изразходва част от мощността си за работата си.
При турбо двигател въздухът, който влиза в цилиндрите, често трябва да бъде допълнително охладен - тогава налягането му може да се повиши чрез вкарване на повече кислород в цилиндъра. В крайна сметка е по-лесно да се компресира студен въздух (вече в цилиндъра на двигателя с вътрешно горене), отколкото горещ въздух.
Въздухът, преминаващ през турбината, се нагрява чрез компресия, както и от частите на турбокомпресора, нагрети от отработените газове. Въздухът, подаван към двигателя, се охлажда от така наречения междинен охладител (intercooler). Това е радиатормонтиран на пътя на въздуха от компресора към цилиндрите на двигателя. Преминавайки през него, той отдава топлината си на атмосферата. А студеният въздух е по-плътен, което означава, че може да се вкара още повече в цилиндъра.
А ето как изглежда интеркулера.
Колкото повече отработени газове влизат в турбината, толкова по-бързо се върти и колкото повече допълнителен въздух навлиза в цилиндрите, толкова по-висока е мощността. Ефективността на това решение в сравнение например с компресор за задвижване е, че много малко енергия на двигателя се изразходва за компресор на „самообслужване“ - само 1,5%. Факт е, че роторът на турбината получава енергия от отработените газове не като ги забавя, а като ги охлажда - след турбината отработените газове все още се движат бързо, но по-студени. В допълнение, безплатната енергия, изразходвана за компресиране на въздуха, повишава ефективността на двигателя. А способността да се отнема повече мощност от по-малък работен обем означава по-малко загуби от триене, по-малко тегло на двигателя (и машината като цяло). Всичко това прави автомобилите с турбокомпресор по-икономични в сравнение с техните атмосферни събратя с еднаква мощност. Изглежда, че тук е щастието. Но не, не е толкова просто. Проблемите тепърва започват.
При Mitsubishi Lancer Evolution междинният охладител е разположен в предната броня пред радиатора. И Subaru Impreza WRX STI го има над двигателя.
Първо, скоростта на въртене на турбината може да достигне 200 хиляди оборота в минута, и второ, температурата на горещите газове достига, опитайте се да си представите, 1000°C! Какво означава всичко това? Много е скъпо и трудно да се направи турбокомпресор, който да издържа толкова силни натоварвания за дълго време.
Отработените газове загряват както изпускателната система, така и турбокомпресора до много високи температури.
Поради тези причини, турбостана широко разпространен едва през Втората световна война и дори тогава само в авиацията. През 50-те години американската компания Caterpillar успява да го адаптира към своите трактори, а майстори от Cummins проектират първите турбодизели за своите камиони. На серийните леки автомобили турбо двигателите се появиха още по-късно. Това се случи през 1962 г., когато Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza бяха пуснати почти едновременно.
Но сложността и високата цена на строителството не са единствените недостатъци. Факт е, че ефективността на турбината силно зависи от оборотите на двигателя. При ниски обороти има малко отработени газове, роторът се върти слабо и компресорът почти не издухва допълнителен въздух в цилиндрите. Следователно се случва до три хиляди оборота в минута двигателят изобщо да не дърпа и едва тогава, след четири или пет хиляди, той „стреля“. Тази муха в мехлема се нарича турбо лаг. Освен това, колкото по-голяма е турбината, толкова по-дълго ще се върти. Следователно, двигатели с много висока плътност на мощността и турбини с високо налягане са склонни да страдат от турбо забавяне на първо място. Но турбините, които създават ниско налягане, почти нямат откази на тягата, но и не вдигат много мощността.
Схемата за последователно компресиране помага почти да се отървете от турбо закъснението, когато малък турбокомпресор с ниска инерция работи при ниски обороти на двигателя, увеличавайки сцеплението в „дъното“, а вторият, по-голям, се включва при високи скорости с увеличаване на налягането на отработените газове. През миналия век последователното компресиране е използвано на суперавтомобила Porsche 959, а днес, например, турбодизелите на BMW и Land Rover са подредени по тази схема. В бензиновите двигатели на Volkswagen ролята на малък „водач“ се играе от задвижващ компресор.
Често се използва при редови двигатели.единичен двоен скрол турбокомпресор (чифт "охлюви") с двоен работен апарат. Всеки от "охлювите" е пълен с изгорели газове от различни групи цилиндри. Но в същото време и двете подават газове към една турбина, като ефективно я въртят както при ниски, така и при високи скорости.
Но по-често все още се среща двойка идентични турбокомпресори, обслужващи паралелно отделни групи цилиндри. Типична схема за V-образни турбо двигатели, където всеки блок има собствен компресор. Въпреки че V8 двигателят от M GmbH, който дебютира в BMW X5 M и X6 M, е оборудван с напречен изпускателен колектор, който позволява на компресора с двойна спирала да получава отработени газове от цилиндри на различни блокове, работещи в противофаза.
Twin-scroll турбината има двоен "охлюв" на турбината - единият работи ефективно при високи обороти на двигателя, а вторият - при ниски
За да направите турбокомпресора да работи по-ефективно в целия диапазон на оборотите, можете също да промените геометрията на работната част. В зависимост от скоростта вътре в „охлюва“ се въртят специални остриета и формата на дюзата варира. Резултатът е "супертурбина", която се представя добре в целия диапазон на оборотите. Тези идеи се носят във въздуха от повече от дузина години, но са приложени сравнително наскоро. И отначало на дизеловите двигатели се появиха турбини с променлива геометрия, за щастие температурата на газовете там е много по-ниска. И от бензиновите автомобили той беше първият, който пробва такава турбина Porsche 911 Turbo.
Турбина с променлива геометрия.
Дизайнът на турбодвигателите е бил припомнен от дълго време и напоследък тяхната популярност се е увеличила драстично. Освен това турбокомпресорите се оказаха обещаващи не само по отношение на форсирането на двигателите, но и по отношение на повишаване на ефективността и емисиите на отработени газове. Това е особено актуалноза дизелови двигатели. Рядък дизел днес не носи префикса "турбо". Е, инсталирането на турбина на бензинови двигатели ви позволява да превърнете обикновена кола в истинска „запалка“. Този с малка, едва забележима табелка "турбо".