موتور اتومبیل توربوشارژ چیست؟

موتور توربوشارژ

موتور توربو. وظیفه افزایش قدرت و گشتاور موتور همیشه مطرح بوده است. قدرت موتور به طور مستقیم با جابجایی سیلندرها و مقدار مخلوط هوا و سوخت عرضه شده به آنها مرتبط است. یعنی هر چه سوخت بیشتر در سیلندرها بسوزد، قدرت بیشتری توسط واحد نیرو تولید می شود. با این حال، ساده ترین راه حل افزایش قدرت موتور است. افزایش حجم کاری آن منجر به افزایش ابعاد و وزن سازه می شود. مقدار مخلوط کاری عرضه شده را می توان با افزایش سرعت چرخش میل لنگ افزایش داد. به عبارت دیگر، اجرای چرخه های کاری بیشتر در سیلندر در واحد زمان. اما مشکلات جدی مرتبط با افزایش نیروهای اینرسی و افزایش شدید بارهای مکانیکی روی قطعات واحد قدرت وجود خواهد داشت که منجر به کاهش عمر موتور می شود.

راندمان موتور توربو

موثرترین راه در این شرایط قدرت است. سکته مغزی موتور احتراق داخلی را تصور کنید. موتور در حالی که به عنوان پمپ کار می کند نیز بسیار ناکارآمد است. مجرای هوا دارای فیلتر هوا ، خم شدن منیفولد ورودی است و موتورهای بنزینی نیز دارای دریچه گاز هستند. البته همه اینها پر شدن سیلندر را کاهش می دهد. برای افزایش فشار در بالادست شیر ​​ورودی ، هوای بیشتری در سیلندر قرار می گیرد. سوخت گیری مجدد باعث بهبود بار تازه در سیلندرها می شود که به آنها اجازه می دهد سوخت بیشتری را در سیلندرها بسوزانند و در نتیجه قدرت بیشتری از موتور به دست می آورند. سه نوع تقویت در موتور احتراق داخلی استفاده می شود. تشدیدی که از انرژی جنبشی حجم هوا در منیفولدهای ورودی استفاده می کند. در این حالت ، هیچ شارژ / تقویت اضافی مورد نیاز نیست. مکانیکی ، در این نسخه کمپرسور توسط کمربند موتور هدایت می شود.

توربین گاز یا موتور توربو

توربین گاز یا توربوشارژر ، توربین توسط جریان گازهای خروجی هدایت می شود. هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد که زمینه کاربرد را تعیین می کند. منیفولد مصرف شخصی. برای پرکردن بهتر سیلندر ، فشار مقابل دریچه ورودی باید افزایش یابد. در همین حال ، افزایش فشار به طور کلی مورد نیاز نیست. کافی است آن را در لحظه بسته شدن شیر بالا آورده و قسمت اضافی هوا را در سیلندر بارگیری کنید. برای افزایش فشار کوتاه مدت ، یک موج فشرده سازی که هنگام کار موتور در امتداد منیفولد ورودی حرکت می کند ایده آل است. کافی است طول خط لوله خود را محاسبه کنید تا موج چند بار منعکس شده از انتهای آن در زمان مناسب به دریچه برسد. این تئوری ساده است اما اجرای آن به زیرکی زیادی احتیاج دارد. سوپاپ در سرعت های مختلف میل لنگ باز نمی شود و بنابراین از اثر تقویت تشدید استفاده می شود.

موتور توربو - قدرت پویا

با یک منیفولد ورودی کوتاه ، موتور در دورهای بالا عملکرد بهتری دارد. در حالی که در سرعت های پایین ، یک مسیر مکش طولانی کارآمدتر است. لوله ورودی با طول متغیر را می توان به دو روش ایجاد کرد. یا با اتصال محفظه تشدید ، یا با سوئیچ کردن به کانال ورودی مورد نظر یا اتصال آن. به مورد اخیر قدرت دینامیکی نیز گفته می شود. فشار تشدید و دینامیکی می تواند جریان برج ورودی هوا را تسریع کند. اثرات تقویت شده ناشی از نوسانات فشار جریان هوا از 5 تا 20 mbar است. برای مقایسه ، با توربوشارژر یا تقویت مکانیکی می توانید مقادیری را در محدوده 750 تا 1200 mbar بدست آورید. برای تکمیل تصویر ، توجه داشته باشید که یک تقویت کننده اینرسی نیز وجود دارد. که در آن عامل اصلی ایجاد فشار اضافی در بالادست شیر ​​، هد جریان فشار زیاد در لوله ورودی است.

افزایش قدرت موتور توربو

این امر باعث افزایش اندکی قدرت در سرعتهای بالای 140 کیلومتر در ساعت می شود. بیشتر در موتورسیکلت استفاده می شود. پرکننده های مکانیکی یک روش نسبتاً ساده را برای افزایش قابل توجه قدرت موتور فراهم می کنند. با رانندگی مستقیم موتور از میل لنگ موتور ، کمپرسور قادر است هوا را بدون تأخیر در حداقل سرعت در سیلندرها پمپاژ کند و فشار بوست را کاملاً متناسب با دور موتور افزایش دهد. اما معایبی هم دارند. آنها راندمان موتور احتراق داخلی را کاهش می دهند. زیرا مقداری از برق تولید شده توسط منبع تغذیه برای هدایت آنها استفاده می شود. سیستم های فشار مکانیکی فضای بیشتری را اشغال می کنند و به محرک خاصی نیاز دارند. تسمه تایم یا گیربکس سر و صدای زیادی ایجاد می کند. پرکننده های مکانیکی دو نوع دمنده مکانیکی وجود دارد. حجمی و گریز از مرکز. پرکننده های فله ای معمولی ابر تولید کننده های Roots و کمپرسور Lysholm هستند. طراحی Roots شبیه پمپ دنده روغن است.

ویژگی های موتور توربو

ویژگی این طراحی این است که هوا در سوپرشارژر فشرده نمی شود، بلکه در خارج از خط لوله، وارد فضای بین محفظه و روتورها می شود. نقطه ضعف اصلی مقدار محدود سود است. مهم نیست که قطعات پرکننده چقدر دقیق تنظیم شده باشند، با رسیدن به یک فشار معین، هوا شروع به برگشت به عقب می کند و کارایی سیستم را کاهش می دهد. چندین راه برای مبارزه وجود دارد. سرعت روتور را افزایش دهید یا سوپرشارژر را دو یا حتی سه مرحله ای کنید. بنابراین، می توان مقادیر نهایی را تا حد قابل قبولی افزایش داد، اما طرح های چند مرحله ای مزیت اصلی خود - فشردگی را ندارند. یکی دیگر از معایب تخلیه ناهموار خروجی است، زیرا هوا در قسمت هایی تامین می شود. در طراحی های مدرن از مکانیزم های چرخشی مثلثی استفاده می شود و پنجره های ورودی و خروجی مثلثی شکل هستند. به لطف این تکنیک ها، سوپرشارژرهای حجیم عملاً از شر اثر ضربان دار خلاص شدند.

نصب موتور توربو

سرعت پایین روتور و در نتیجه دوام ، همراه با سطح نویز پایین ، باعث شده است که مارک های معروف مانند DaimlerChrysler ، Ford و General Motors محصولات خود را با سخاوتمندی تجهیز کنند. سوپرشارژرهای جابجایی بدون تغییر شکل منحنی های قدرت و گشتاور را افزایش می دهند. آنها در حال حاضر در سرعتهای کم تا متوسط ​​م areثر هستند و این به بهترین نحو پویایی شتاب را نشان می دهد. تنها مشکل این است که چنین سیستم هایی برای ساخت و نصب بسیار شیک هستند ، به این معنی که آنها بسیار گران هستند. روش دیگری برای افزایش همزمان فشار هوا در منیفولد ورودی توسط مهندس لیشولم پیشنهاد شد. طراحی اتصالات لیشولم تا حدودی یادآور چرخ گوشت معمولی است. دو پمپ پیچ اضافی در داخل محفظه نصب شده است. با چرخش در جهات مختلف ، بخشی از هوا را گرفته ، فشرده کرده و در استوانه ها قرار می دهند.

موتور توربو - تیونینگ

این سیستم با فشرده سازی داخلی و حداقل تلفات ناشی از ترخیص دقیق کالیبره شده مشخص می شود. علاوه بر این ، فشار پروانه تقریباً در تمام محدوده دور موتور موثر است. آرام ، بسیار جمع و جور ، اما به دلیل پیچیدگی تولید بسیار گران است. با این حال ، آنها توسط استودیوهای معروف معروف مانند AMG یا Kleemann غافل نمی شوند. پرکننده های سانتریفیوژ از نظر طراحی مشابه توربوشارژ هستند. فشار بیش از حد در منیفولد ورودی باعث ایجاد چرخ کمپرسور نیز می شود. پره های شعاعی آن با استفاده از نیروی گریز از مرکز ، هوا را در اطراف تونل گرفته و فشار می دهند. تفاوت آن با توربوشارژر فقط در محرک است. دمنده های گریز از مرکز دارای نقص اینرسی مشابه ، البته کمتر قابل توجه هستند. اما یک ویژگی مهم دیگر نیز وجود دارد. در واقع فشار ایجاد شده متناسب با سرعت مربع چرخ کمپرسور است.

موتور توربو

به زبان ساده ، برای پمپاژ بار مورد نیاز هوا به داخل سیلندرها باید خیلی سریع بچرخد. بعضی اوقات ده برابر دور موتور. فن گریز از مرکز کارآمد در سرعت های بالا. سانتریفیوژهای مکانیکی کاربرپسندتر و دوام بیشتری نسبت به سانتریفیوژهای گازی دارند. زیرا در دمای شدید پایین کار می کنند. سادگی و بر این اساس ، ارزان بودن طراحی آنها در زمینه تنظیم آماتور محبوبیت پیدا کرده است. اینترکولر موتور. مدار کنترل اضافه بار مکانیکی نسبتاً ساده است. با بار کامل ، درب بای پس بسته شده و چوک باز است. تمام جریان هوا به سمت موتور می رود. در حین کار با بار نیمه ، شیر پروانه بسته می شود و میراگر لوله باز می شود. هوای اضافی به ورودی دمنده باز می گردد. هوای خنک کننده شارژ کننده اینترکولر عملاً جز ind ضروری سیستم های تقویت توربین گاز بلکه مکانیکی است.

عملکرد موتور توربوشارژ

هوای فشرده شده قبل از اینکه وارد سیلندرهای موتور شود ، در داخل کولر از قبل سرد می شود. با طراحی آن ، این یک رادیاتور معمولی است که یا با جریان هوای ورودی و یا با یک مایع خنک کننده خنک می شود. کاهش درجه حرارت هوای شارژ شده به میزان 10 درجه باعث می شود تا چگالی آن حدود 3٪ افزایش یابد. این ، به نوبه خود ، اجازه می دهد تا قدرت موتور تقریباً به همان درصد افزایش یابد. موتور توربوشارژر. توربوشارژرها در موتورهای مدرن اتومبیل بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع ، این همان کمپرسور گریز از مرکز است ، اما با یک مدار درایو متفاوت. این مهمترین ، شاید اساسی ترین تفاوت بین سوپرشارژهای مکانیکی و توربوشارژ است. این زنجیره محرک است که تا حد زیادی خصوصیات و کاربردهای طراحی های مختلف را تعیین می کند.

مزایای موتور توربو

برای یک توربوشارژر ، پروانه در همان شافت پروانه ، توربین قرار دارد. که در منیفولد اگزوز موتور تعبیه شده است و توسط گازهای خروجی رانده می شود. سرعت می تواند از 200 دور در دقیقه فراتر رود. اتصال مستقیمی به میل لنگ موتور وجود ندارد و جریان هوا توسط فشار گاز خروجی کنترل می شود. از مزایای توربوشارژر می توان به موارد زیر اشاره کرد. بهبود کارایی و صرفه جویی در موتور. درایو مکانیکی نیرو را از موتور می گیرد ، همان انرژی اگزوز را مصرف می کند ، بنابراین بازده افزایش می یابد. کارایی خاص و کلی موتور را اشتباه نگیرید. طبیعتاً کارکرد موتوری که به دلیل استفاده از توربوشارژر قدرت آن افزایش یافته است ، به سوخت بیشتری نسبت به موتور مشابه با قدرت کمتر با مایع هواکش طبیعی نیاز دارد.

قدرت موتور توربو

در حقیقت ، همانطور که یادآوری می کنیم ، پر شدن سیلندرها با هوا بهبود می یابد تا سوخت بیشتری در آنها سوزانده شود. اما کسر انبوه سوخت در واحد قدرت در ساعت برای یک موتور مجهز به سلول سوختی همیشه کمتر از طراحی مشابه یک واحد قدرتمند و بدون تقویت است. توربوشارژر به شما این امکان را می دهد تا با اندازه و وزن کمتری به مشخصات مشخص شده واحد قدرت دست پیدا کنید. در مورد استفاده از موتور تنفس طبیعی. علاوه بر این ، موتور توربو بهترین عملکرد محیطی را دارد. فشار در محفظه احتراق منجر به کاهش دما و در نتیجه کاهش تشکیل اکسیدهای نیتروژن می شود. هنگام سوخت رسانی به موتورهای بنزینی ، احتراق کامل تری به ویژه در شرایط گذرا حاصل می شود. در موتورهای دیزلی ، تأمین هوای اضافی به شما امکان می دهد مرزهای ظاهر دود را فشار دهید ، یعنی با انتشار ذرات دوده مبارزه کنید.

موتور توربو دیزل

دیزل ها برای تقویت به طور کلی و به طور خاص توربوشارژ بسیار مناسب ترند. برخلاف موتورهای بنزینی ، که در اثر خطر کوبیدن ، فشار تقویت کننده محدود می شود ، آنها از این پدیده بی اطلاع هستند. موتور دیزلی می تواند در مکانیسم های خود تحت فشار شدید مکانیکی قرار گیرد. علاوه بر این ، عدم وجود دریچه گاز هوای ورودی و نسبت فشرده سازی زیاد ، فشار گازهای خروجی بالاتر و دمای پایین تری را در مقایسه با موتورهای بنزینی فراهم می کنند. ساخت توربوشارژرها آسان تر است که با یکسری معایب ذاتی نتیجه می دهد. در دور موتور پایین ، میزان گازهای خروجی کم است و بنابراین راندمان کمپرسور کم است. علاوه بر این ، یک موتور توربوشارژر معمولاً دارای اصطلاحاً Turboyama است.

روتور فلزی سرامیکی توربو

مشکل اصلی دمای بالای گازهای خروجی است. روتور توربین فلزی سرامیکی حدود 20 درصد سبک تر از آنهایی است که از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ساخته شده اند. و همچنین گشتاور اینرسی کمتری دارد. تا همین اواخر عمر کل دستگاه به عمر کمپ محدود می شد. آنها اساسا بوش های میل لنگ مانندی بودند که با روغن تحت فشار روغن کاری می شدند. ساییدگی چنین بلبرینگ های معمولی البته بسیار عالی بود، اما یاتاقان های کروی نمی توانستند سرعت های بسیار زیاد و دمای بالا را تحمل کنند. راه حل زمانی پیدا شد که امکان ساخت بلبرینگ با توپ های سرامیکی وجود داشت. استفاده از سرامیک، با این حال، تعجب آور نیست، بلبرینگ ها با عرضه ثابت روان کننده پر می شوند. خلاص شدن از کاستی های توربوشارژر نه تنها باعث کاهش اینرسی روتور می شود. اما همچنین استفاده از مدارهای کنترل فشار تقویت کننده اضافی، گاهی اوقات بسیار پیچیده.

موتور توربو چگونه کار می کند

وظایف اصلی در این مورد کاهش فشار در دور موتور زیاد و افزایش آن در دور کم است. تمام مشکلات را می توان با توربین هندسه متغیر ، توربین نازل متغیر حل کرد. به عنوان مثال ، با تیغه های متحرک ، پارامترهای آن را می توان در محدوده وسیعی تغییر داد. اصل عملکرد توربوشارژ VNT بهینه سازی جریان گازهای خروجی هدایت شده به چرخ توربین است. در دور موتور کم و حجم اگزوز کم ، توربوشارژر VNT کل جریان گاز خروجی را به سمت چرخ توربین هدایت می کند. بنابراین ، افزایش قدرت آن و افزایش فشار. در سرعت های بالا و جریان های زیاد گاز ، توربوشارژر VNT پره های متحرک را باز نگه می دارد. افزایش سطح مقطع و حذف برخی از گازهای خروجی از پروانه.

محافظت از موتور توربو

محافظت بیش از حد و افزایش فشار در سطح موتور مورد نیاز ، حذف اضافه بار. علاوه بر سیستم های تک تقویت ، تقویت دو مرحله ای معمول است. مرحله اول رانندگی کمپرسور باعث افزایش کارآمد در دور موتور پایین می شود. و دوم ، توربوشارژر ، از انرژی گازهای خروجی استفاده می کند. به محض رسیدن واحد قدرت به سرعتی که برای عملکرد عادی توربین کافی است ، کمپرسور به طور خودکار خاموش می شود و در صورت افتادن ، دوباره شروع می شود. بسیاری از تولیدکنندگان همزمان دو توربوشارژ را بر روی موتورهای خود نصب می کنند. به چنین سیستم هایی biturbo یا twin-turbo گفته می شود. تفاوت اساسی بین آنها وجود ندارد ، به استثنای یک مورد. Biturbo استفاده از توربین های با قطرهای مختلف و از این رو عملکرد را فرض می کند. علاوه بر این ، الگوریتم درج آنها می تواند موازی یا متوالی باشد.

سوالات و پاسخ ها:

توربو شارژ برای چیست؟ افزایش فشار هوای تازه در سیلندر احتراق بهتر مخلوط هوا و سوخت را تضمین می کند که باعث افزایش قدرت موتور می شود.

موتور توربوشارژ به چه معناست؟ در طراحی چنین واحد نیرو، مکانیزمی وجود دارد که جریان هوای تازه را به داخل سیلندرها افزایش می دهد. برای این کار از توربو شارژر یا توربین استفاده می شود.

توربوشارژ روی خودرو چگونه کار می کند؟ گازهای خروجی، پروانه توربین را می چرخاند. در انتهای دیگر شفت، یک پروانه فشاری در منیفولد ورودی نصب شده است.