Fără îndoială, fiecare dintre noi, cel puțin o dată în viața mea, a observat mașina obișnuită cu plăcuța de identificare "turbo". Un pasager neinvitat nu-l va observa și nu va trece, iar o persoană înțelegătoare se va opri cu siguranță și va deveni interesată de o mașină.
Designerii de automobile de la nașterea acestei profesii sunt în mod constant preocupați de problema creșterii puterii motoarelor. Legile fizicii spun: puterea motorului depinde în mod direct de cantitatea de combustibil ars pe ciclul de funcționare. Cu cât consumăm mai mult combustibil, cu atât mai multă putere. Și, să zicem, am vrut să creștem numărul de "cai" sub capota - cum să o facem? Atunci ne confruntăm cu probleme.
Turbocompresorul constă din două "melci" - unul trece gazele de eșapament, iar al doilea "pompează" aerul în cilindri.
Lucrul este că oxigenul este necesar pentru a arde combustibilul. Astfel, în cilindri, nu arde combustibilul, ci amestecul combustibil-aer. Nu este necesar să se interfereze cu combustibilul cu aer, nu în ochi, ci într-un anumit raport. De exemplu, pentru motoare pe benzină, o parte a combustibilului ar trebui să aibă 14-15 părți de aer, în funcție de modul de funcționare, de compoziția combustibilului și de alți factori.
După cum vedem, este nevoie de aer foarte mult. Dacă vom crește cantitatea de combustibil (nu este o problemă), va trebui, de asemenea, să creștem semnificativ cantitatea de aer. Motoarele convenționale o suge pe cont propriu datorită diferenței de presiune în cilindru și în atmosferă. Dependența devine dreaptă - cu cât volumul cilindrului este mai mare, cu atât oxigenul va fi mai mare pe fiecare ciclu. La fel și americanii, eliberând motoare uriașe cu un consum de combustibil uluitor. Există vreo modalitate de a conduce mai mult aer în același volum?
Gazele de eșapament de la motor rotesc rotorul turbinei, care la rândul său acționează compresorul, care pompează aerul comprimat în cilindri. Înainte de aceasta, aerul trece prin intercooler și se răcește - astfel încât să puteți crește densitatea.
Există, și pentru prima dată inventat de maestrul său Gottlieb Wilhelm Daimler. Acest german era foarte bun la gândul la motoare și în 1885 a venit cu cum să conducă mai mult aer în ele. Este ghicit pompa de aer în cilindri prin turbocompresorul reprezintă suflanta (compresor) care este primită în mod direct prin rotirea axului motorului și unitatea de aer comprimat la cilindrii.
Ideea unui elvețian inteligent este simplă, ca și ingenioasă. Pe măsură ce vânturile rotesc aripile morii, gazele de eșapament rotesc și roțile cu lamele. Singura diferență este că roata este foarte mică și există o mulțime de lame. O roată cu lame este numită rotor de turbină și este plantată pe un ax cu roată compresor. Deci, în mod convențional, turbocompresorul poate fi împărțit în două părți - rotorul și compresorul. Rotorul primește rotația din gazele de eșapament, iar compresorul conectat la acesta, funcționând ca un "ventilator", injectează aer suplimentar în cilindri. Tot acest design complicat se numește un turbocompresor (de la cuvintele latine turbo-vortex și compressio-compresie) sau turbocompresor.
Într-un turbomotor, aerul care intră în cilindri trebuie adesea răcit - atunci presiunea sa poate fi crescută prin antrenarea mai multor oxigen în cilindru. Este mai ușor să strângeți aerul rece (deja în cilindrul ICE) decât la cald.
Aerul care trece prin turbină este încălzit prin comprimare, precum și din părțile turbo încălzite de gazele de eșapament. Aerul furnizat motorului este răcit prin intermediul unui așa-numit intercooler (intercooler). Acesta este un radiator instalat în traseul de aer de la compresor la cilindrii motorului. Trecând prin el, el dă atmosfera căldurii. Iar aerul rece este mai dens - înseamnă că poate fi condus chiar mai mult în cilindru.
Gazul de evacuare mai mare pătrunde turbina, cu atât mai repede se rotește și aerul mai suplimentar intra cilindrii, cu atât mai mare putere. Eficacitatea acestei soluții în comparație cu, de exemplu, pentru a conduce un turbocompresor este că, pentru a „auto“ motor aspirat natural uzat foarte putina energie - doar 1,5%. Faptul că rotorul turbinei este alimentat cu energie din gazele de eșapament nu sunt în detrimentul încetinind, dar din cauza lor rece - după turbina de gaze de eșapament sunt încă rapid, dar mai rece. În plus, energia liberă pe comprimarea aerului mărește eficiența motorului. Capacitatea de a scoate mai multă putere dintr-o capacitate mai mică înseamnă o pierdere mai mică de frecare, o mai mică greutate a motorului (și a mașinii ca întreg). Toate acestea fac ca mașinile cu încărcătură turbo să fie mai economice în comparație cu omologii lor atmosferici de putere egală. Se pare că este fericirea. Dar nu, nu e așa de simplu. Problemele tocmai au început.
În primul rând, viteza de rotație a turbinei poate atinge 200.000 rpm, în al doilea rând, temperatura gazelor strălucitoare ajunge, încercați să vă imaginați, 1000 ° C! Ce înseamnă toate acestea? Faptul că fabricarea unui turbocompresor care să reziste unei sarcini pe termen lung este foarte scumpă și nu este ușoară.
Din aceste motive, turbo-supraalimentarea a devenit larg răspândită doar în timpul celui de-al doilea război mondial, și chiar și atunci numai în aviație. In anii '50 compania americană Caterpillar a reușit să-l adapteze la tractoarele sale, și meșteșugari din Cummins proiectat primul turbo diesel pentru camioane lor. La mașinile de serie, turbo-motoarele au apărut și mai târziu. Sa intamplat in 1962, cand aproape aproape simultan a vazut lumina Oldsmobile Jetfire si Chevrolet Corvair Monza.
Dar complexitatea și costul ridicat al construcției nu sunt singurele dezavantaje. Faptul este că eficiența turbinei depinde în mare măsură de viteza motorului. La viteze scăzute de evacuare, rotorul se slăbește ușor, iar compresorul aproape nu suflă aer suplimentar în cilindri. Prin urmare, se întâmplă că până la trei mii de rotații pe minut motorul nu trage deloc, și numai atunci, după patru sau cinci mii, "împușcă". Această fly-fly este numită turbojam. Și cu cât este mai mare turbina, cu atât va fi mai lungă. Prin urmare, motoarele cu turbine de înaltă presiune foarte ridicate și turbine de înaltă presiune, de regulă, suferă de un turbojet în primul rând. Dar în turbinele care produc presiune scăzută, nu există aproape nici un fel de eșecuri, dar nici ele nu generează prea multă putere.
Aproape a scăpa de schema turboyamy ajută cu supraalimentare secvențială, când viteze reduse ale motorului are un mic turbocompresor cu emisii reduse de inerție, creșterea de tracțiune pe „clasele de jos“, în timp ce al doilea, mai mare, este comutată la viteză mare, cu creșterea presiunii asupra problemei. În presurizarea serial secolului trecut folosit pe Porsche 959 supercar, iar astăzi în cadrul schemei sunt aranjate, de exemplu, turbo diesel, BMW și Land Rover. În motoarele pe benzină ale Volkswagen, rolul unei mici "vânturi" este jucat de un compresor de conducere.
Motoarele de pe rând folosesc adesea un singur turbocompresor cu dublă scroll (o pereche de "melci") cu o unitate dublă de lucru. Fiecare dintre "melci" este umplut cu gaze de evacuare din diferite grupuri de cilindri. În același timp, aceștia furnizează gaze la o singură turbină, transformând-o efectiv atât în viteză mică, cât și înaltă
Dar, mai des, încă există o pereche de turbocompresoare identice, în paralel servind grupuri separate de cilindri. O schemă tipică pentru turbo-motoare în formă de V, în care fiecare bloc are un compresor propriu. Deși firma motor V8 M GmbH, a făcut debutul în automobile BMW X5 M si X6 M, echipat cu capul de evacuare, care permite schimbul de focuri compresor twin-scroll primesc gazele de eșapament de la cilindrii de unități diferite care lucrează în antifază.
Pentru a face turbocompresorul să funcționeze mai eficient în întreaga gamă de rotații, puteți schimba geometria piesei de lucru. În funcție de viteza din interiorul "melcului", se rotesc lame speciale, iar forma duzei variază. Rezultatul este o "super turbină" care funcționează bine în întreaga gamă de turații. Aceste idei au fost în aer de câteva decenii, dar au fost realizate relativ recent. Și primele turbine cu geometrie variabilă au apărut pe motoare diesel, bine, temperatura gazelor este mult mai mică. Și din mașinile pe benzină, primul a încercat pe o astfel de turbină Porsche 911 Turbo.
Construcția de motoare turbo a fost adusă în minte pentru o lungă perioadă de timp, iar recent popularitatea sa a crescut dramatic. În plus, turbocompresoare s-au dovedit a fi promițătoare nu numai în ceea ce privește creșterea motorului, ci și în ceea ce privește creșterea consumului de combustibil și curățenia evacuării. Acest lucru este valabil mai ales pentru motoarele diesel. Rare diesel astăzi nu poartă prefixul "turbo". Instalarea unei turbine pentru motoare pe benzină vă permite să transformați o mașină cu aspect normal într-o adevărată "brichetă". Același lucru, cu o etichetă "turbo" mică, puțin vizibilă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: