Знакомство с турбокомпрессорами
Турбокомпрессор на самом деле представляет собой воздушный компрессор, который сжимает воздух для увеличения забора воздуха. Он использует инерционный момент выхлопных газов, выбрасываемых двигателем, для приведения в движение турбины в турбинной камере. Турбина, в свою очередь, приводит в движение коаксиальную крыльчатку. Крыльчатка создает давление в воздухе, поступающем из трубки воздушного фильтра, и подает его в цилиндр. Когда частота вращения двигателя увеличивается, скорость выпуска выхлопных газов и частота вращения турбины также увеличиваются одновременно. Крыльчатка сжимает больше воздуха в цилиндр. Повышенное давление и плотность воздуха могут сжигать больше топлива, что увеличивает количество топлива и соответствующим образом регулирует частоту вращения двигателя. Вы можете увеличить выходную мощность двигателя.
Структурные принципы
Сначала поговорим об общем конструктивном принципе турбокомпрессора. Турбокомпрессор выхлопных газов в основном состоит из насосного колеса и турбины, и, конечно же, имеются другие компоненты управления. Крыльчатка насоса и турбина соединены валом, который является ротором. Выхлопные газы, выбрасываемые из двигателя, приводят в движение крыльчатку насоса, которая приводит во вращение турбину. После вращения турбина создает давление во впускной системе. Нагнетатель установлен на выпускной стороне двигателя, поэтому рабочая температура нагнетателя очень высока, а скорость ротора нагнетателя во время работы очень высока и может достигать сотен тысяч оборотов в минуту. Такая высокая скорость и температура. Обычные механические игольчатые ролики или шарикоподшипники не могут работать на роторе, поэтому в турбокомпрессорах обычно используются полностью плавающие подшипники, которые смазываются моторным маслом, а для охлаждения нагнетателя используется охлаждающая жидкость. Раньше турбокомпрессоры в основном использовались на дизельных двигателях. Поскольку методы сгорания бензина и дизельного топлива различны, форма турбонагнетателя, используемого в двигателе, также различна.
Бензиновый двигатель отличается от дизеля тем, что в цилиндр попадает не воздух, а смесь бензина и воздуха. Если давление слишком высокое, он легко взорвется. Поэтому установка турбокомпрессора должна избегать стуков. Здесь возникают две взаимосвязанные проблемы: одна — контроль высокой температуры, а другая — контроль времени зажигания.
После принудительного наддува температура и давление при сжатии и сгорании бензинового двигателя возрастут, увеличится склонность к детонации. Кроме того, температура выхлопа у бензиновых двигателей выше, чем у дизельных, и увеличивать угол перекрытия клапанов (время, когда впускной и выпускной клапаны открываются одновременно) для усиления охлаждения выхлопных газов нецелесообразно. Снижение степени сжатия приведет к недостаточному сгоранию. Кроме того, скорость вращения бензинового двигателя выше, чем у дизельного, а расход воздуха сильно меняется, что легко может привести к запаздыванию реакции турбокомпрессора. В ответ на ряд проблем, возникающих при использовании турбокомпрессоров в бензиновых двигателях, инженеры одно за другим внесли целенаправленные улучшения, чтобы в бензиновых двигателях также можно было использовать турбокомпрессоры для выхлопных газов.
Интеркулер
Температура повышается, что не только влияет на эффективность инфляции, но и легко вызывает дефлаграцию. Поэтому необходимо установить устройство, снижающее температуру всасываемого воздуха, которым является интеркулер. Он устанавливается между выпускным отверстием турбокомпрессора и впускным патрубком для охлаждения воздуха, поступающего в цилиндр. Интеркулер похож на радиатор, охлаждаемый ветром или водой. Тепло воздуха уходит в атмосферу посредством охлаждения. Согласно тестам, интеркулер с хорошей производительностью способен не только поддерживать степень сжатия двигателя на определенном значении, не вызывая детонации, но и снижать температуру и повышать давление на впуске, еще больше увеличивая эффективную мощность двигателя.
рабочее колесо
Поскольку диапазон скоростей бензинового двигателя широк, а поток воздуха сильно меняется, форма крыльчатки сжатия турбокомпрессора представляет собой сложную трехмерную изогнутую сверх-лопасть крыльчатки с тонкими стенками. Обычно имеется от 12 до 30 лопастей, расположенных по радиальной кривой. Толщина лезвия составляет менее 0,5 мм, оно изготовлено из алюминия специальным методом литья. Качество формы лопаток напрямую влияет на работу двигателя с турбонаддувом. Чем разумнее форма и угол наклона крыльчатки, тем легче масса, тем чувствительнее запуск крыльчатки и тем меньше «запаздывание реакции», которое является присущим турбокомпрессору дефектом.
Датчик дефлаграции
Помимо снижения температуры для уменьшения возможности дефлаграции, необходимо использовать датчик дефлаграции. Его функция заключается в том, что при возникновении дефлаграции датчик немедленно передает информацию в систему управления ЭБУ двигателя (электронный блок управления), когда он обнаруживает ненормальную вибрацию, и запускает двигатель. Немного задержите момент зажигания, а затем возобновите нормальный момент зажигания, когда горения не произойдет.
другой
Поскольку скорость автомобильного бензинового двигателя выше, чем у дизельного, скорость воздушного потока высокая, а диапазон изменений большой, поэтому к его турбокомпрессору предъявляются более высокие требования. В современных автомобильных двигателях обычно используются электронные системы впрыска. Благодаря сотрудничеству технологий электронного управления и новых материалов применение турбокомпрессоров на бензиновых двигателях станет все более распространенным.
Все турбонагнетатели выхлопных газов, используемые в автомобилях, имеют один-впускной корпус турбины, что означает, что используется только энергия давления выхлопных газов без использования другой вспомогательной энергии. Поскольку диапазон скоростей двигателя автомобиля велик, турбокомпрессор выхлопных газов должен иметь регулировочное устройство, чтобы двигатель мог получать относительно постоянное давление наддува в определенном диапазоне скоростей. Кроме того, в бензиновом двигателе используется искровое-зажигание, а степень сжатия ограничена определенным диапазоном. Если он слишком высок, это приведет к дефлаграции. Следовательно, необходим механизм обнаружения и контроля дефлаграции для регулировки угла опережения зажигания в любое время.
Турбокомпрессор выхлопных газов автомобиля обычно устанавливается рядом с выхлопной трубой. Турбина и рабочее колесо установлены в турбинной камере и нагнетателе соответственно. Они соосно жестко соединены и вращаются синхронно.
Когда наддув не требуется, например, на холостом ходу или при наличии признаков детонации, часть выхлопных газов выходит через перепускной клапан и не попадает в турбонагнетатель. Когда частота вращения двигателя достигает 2000 об/мин, электромагнитный клапан закрывает перепускной клапан, направляя поток выхлопных газов в сторону турбины, заставляя турбину вращаться. Существует также конструкция, которая регулирует угол лопаток турбины для регулирования скорости турбины за счет изменения сопротивления, тем самым изменяя величину наддува.
Охлаждение воздуха может сжать воздух и увеличить его плотность, позволяя поместить больше воздуха в тот же объем и предотвращая дефлаграцию. Поэтому турбокомпрессоры автомобилей оснащены интеркулером. Этот интеркулер обычно имеет воздушное-охлаждение и устанавливается перед радиатором двигателя, рядом с ним или в отдельном месте, используя для охлаждения встречный поток воздуха автомобиля или собственный вентилятор.
Ключевой деталью турбокомпрессора является подшипник. Этот тип подшипника, названный в соответствии с формой смазки, называется «полностью плавающим подшипником». Он имеет чрезвычайно высокую рабочую скорость и суровые рабочие условия. Поэтому обеспечение смазки очень важно. Если подача масла медленная из-за низкого давления масла, это может привести к повреждению подшипников и выходу из строя турбокомпрессора. Этот тип неисправности не возникает при обычном запуске двигателя, но если двигатель запускается в первый раз после замены масла и масляного фильтра, произойдет медленная подача масла, что приведет к недостаточной смазке подшипников. В этом случае после запуска необходимо поработать на холостом ходу около 3 минут, и скорость не может быть увеличена непосредственно до пусковой скорости турбокомпрессора. Аналогичным образом, не выключайте двигатель сразу после движения на высокой скорости или подъема в гору. Оставьте двигатель работать на холостом ходу примерно 1 минуту, чтобы в подшипниках турбокомпрессора, продолжающих работать на холостом ходу, не было недостатка масла. Поэтому водители, эксплуатирующие автомобили с турбонаддувом, должны следовать инструкциям производителя и уделять большое внимание качеству моторного масла. Не желательно эксплуатировать автомобили с турбонаддувом как обычные автомобили.
Классификация нагнетателей
Чтобы машина ехала быстро, ей нужна мощная мощность. В настоящее время систему питания автомобилей можно условно разделить на две категории: система естественного впуска воздуха и система впуска воздуха с наддувом. Среди европейских спортивных автомобилей, за исключением BMW, которая по-прежнему настаивает на использовании безнаддувных двигателей, другие автомобильные компании внедрили системы наддува для улучшения энергетических характеристик своих автомобилей. Например, спортивные автомобили Mercedes-Benz используют системы наддува, а компания Shenbao Automobile использует системы наддува. Создатель турбонаддува. В последние годы японские автомобили также начали широко использовать технологию турбонаддува. В безнаддувной системе не устанавливается какой-либо нагнетатель, а используется только отрицательное давление, создаваемое движением поршня вниз, для всасывания смеси. Хотя безнаддувная система может обеспечить большую выходную мощность за счет системы изменения фаз газораспределения, улучшение мощности очень ограничено. Можно сказать, что для эффективного увеличения выходной мощности двигателя эффективным способом является использование системы наддува.
Распространенные системы наддува двигателя включают механический наддув и турбонаддув выхлопных газов.
Заряженный
Двигатель механически приводит нагнетатель в наддув, который называется наддувом. Когда двигатель работает с наддувом, коленчатый вал двигателя обычно приводит в движение нагнетатель через шестерню. В нагнетателях обычно используются центробежные компрессоры или компрессоры Рутса, а в некоторых — винтовые компрессоры. В последние годы за рубежом стали использоваться и новые механические спиральные нагнетатели. Поскольку приведение в действие компрессора потребляет определенную мощность двигателя, тепловой КПД двигателя с наддувом не обязательно улучшается, а иногда даже ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания без-наддува. При выборе давления наддува, во-первых, необходимо обеспечить достижение необходимого среднего эффективного давления, во-вторых, получить минимально возможный уровень расхода топлива. Эти два требования часто противоречат друг другу для наддува. Если стремиться к среднему эффективному давлению, это неизбежно приведет к снижению механического КПД и увеличению расхода топлива. Поэтому при выборе значения давления наддува следует искать хороший компромисс между мощностью и расходом топлива. Системы нагнетания в настоящее время широко используются в европейских автомобилях. Поскольку нагнетатель постоянно работает от коленчатого вала, он не вызывает турбо-задержки, как турбокомпрессор. Хотя наддув может увеличить выходную мощность примерно на 10–20%, плавность и непрерывность работы недоступны двигателям с турбонаддувом.
турбонаддув выхлопных газов
Использование энергии выхлопных газов двигателя для приведения в действие турбонагнетателя называется турбонаддувом выхлопных газов (называемым турбонаддувом). Как показано на рисунке, показана система турбонаддува выхлопных газов. Особенностью турбонаддува выхлопных газов является отсутствие механической связи между турбокомпрессором и двигателем. Они соединены воздушным путем. Поскольку работа, потребляемая компрессором, является частью энергии, извлекаемой турбиной из выхлопных газов, двигатель с турбонаддувом может не только увеличить мощность двигателя, но также улучшить его тепловой КПД и снизить расход топлива. Если вы видите логотип Turbo или T на задней части автомобиля, это означает, что двигатель, используемый в автомобиле, оснащен турбонаддувом. Турбокомпрессор на самом деле является воздушным компрессором. Он использует инерцию выхлопных газов, выбрасываемых двигателем, для приведения в движение турбины. Турбина, в свою очередь, приводит в движение коаксиальную крыльчатку, которая сжимает воздух, поступающий из трубки воздушного фильтра, так что воздух сжимается и поступает в цилиндр. Когда частота вращения двигателя увеличивается, скорость выпуска выхлопных газов и частота вращения турбины также увеличиваются одновременно. Крыльчатка сжимает больше воздуха в цилиндр. Повышенное давление и плотность воздуха могут привести к сжиганию большего количества топлива. Соответственно увеличьте объем масла и отрегулируйте обороты двигателя. Это может увеличить выходную мощность двигателя.
