Introduksjon til turboladere
En turbolader er faktisk en luftkompressor som komprimerer luft for å øke luftinntaket. Den bruker treghetsmomentet til eksosgassen som slippes ut fra motoren til å drive turbinen i turbinkammeret. Turbinen driver på sin side koaksialhjulet. Impelleren setter luften som sendes fra luftfilterrøret under trykk for å sette den under trykk i sylinderen. Når motorhastigheten øker, øker også eksoshastigheten og turbinhastigheten samtidig. Impelleren komprimerer mer luft inn i sylinderen. Det økte trykket og tettheten til luften kan brenne mer drivstoff, noe som øker mengden drivstoff og justerer motorhastigheten deretter. Du kan øke motorens utgangseffekt.
Strukturelle prinsipper
Først, la oss snakke om det generelle strukturelle prinsippet til turboladeren. Eksosgassturboladeren er hovedsakelig sammensatt av et pumpehjul og en turbin, og det er selvfølgelig andre kontrollkomponenter. Pumpehjulet og turbinen er forbundet med en aksel, som er rotoren. Eksosgassen som slippes ut fra motoren driver pumpehjulet, som driver turbinen til å rotere. Etter at turbinen roterer, setter den inntakssystemet under trykk. Superladeren er installert på eksossiden av motoren, så arbeidstemperaturen til superladeren er veldig høy, og rotorhastigheten til superladeren er veldig høy når den jobber, noe som kan nå hundretusenvis av omdreininger per minutt. Så høy hastighet og temperatur Vanlige mekaniske nålruller eller kulelager kan ikke fungere for rotoren, så turboladere bruker vanligvis helt flytende lagre, som smøres av motorolje, og kjølevæske brukes til å kjøle superladeren. Tidligere ble turboladere mest brukt på dieselmotorer. Fordi forbrenningsmetodene for bensin og diesel er forskjellige, er også formen på turboladeren som brukes i motoren annerledes.
En bensinmotor er forskjellig fra en dieselmotor ved at det ikke er luft som kommer inn i sylinderen, men en blanding av bensin og luft. Hvis trykket er for høyt, vil det lett eksplodere. Derfor må installasjonen av en turbolader unngå banking. Det er to relaterte problemer involvert her, den ene er høytemperaturkontroll og den andre er tenningstidskontroll.
Etter tvungen superlading vil temperaturen og trykket under kompresjon og forbrenning av bensinmotoren øke, og tendensen til å banke vil øke. I tillegg er eksostemperaturen til bensinmotorer høyere enn for dieselmotorer, og det er ikke egnet å øke ventiloverlappingsvinkelen (tiden når inntaks- og eksosventilene åpnes samtidig) for å forbedre kjølingen av eksosen. Å senke kompresjonsforholdet vil føre til utilstrekkelig forbrenning. I tillegg er rotasjonshastigheten til bensinmotoren høyere enn dieselmotoren, og luftstrømmen endres kraftig, noe som lett kan få turboladeren til å reagere etterslep. Som svar på en rekke problemer som oppstår når bensinmotorer bruker turboladere, har ingeniører gjort målrettede forbedringer én etter én slik at bensinmotorer også kan bruke eksosgassturboladere.
Intercooler
Temperaturen øker, noe som ikke bare påvirker inflasjonseffektiviteten, men også lett forårsaker deflagrasjon. Derfor er det nødvendig å installere en enhet som reduserer inntaksluftens temperatur, som er en intercooler. Den er installert mellom turboladerens utløp og inntaksrøret for å avkjøle luften som kommer inn i sylinderen. Intercooleren er som en radiator, avkjølt av vind eller vann. Varmen fra luften slipper ut til atmosfæren gjennom avkjøling. I følge tester kan en intercooler med god ytelse ikke bare opprettholde motorens kompresjonsforhold på en viss verdi uten å forårsake banking, men også redusere temperaturen og øke inntakstrykket, og øke motorens effektive kraft ytterligere.
impeller
Siden bensinmotorens turtallsområde er bredt og luftstrømmen endres mye, er kompresjonshjulformen til turboladeren et komplekst tre-dimensjonalt buet ultra-tynnvegget impellerblad. Det er vanligvis 12 til 30 blader anordnet i en radiell kurve. Bladtykkelsen er mellom Under 0,5 mm, den er laget av aluminium ved hjelp av en spesiell støpemetode. Kvaliteten på bladformen påvirker direkte ytelsen til den turboladede motoren. Jo rimeligere formen og vinkelen på impelleren er, jo lettere massen er, jo mer følsom er oppstarten til impelleren, og jo mindre "reaksjonsforsinkelsen" er den iboende defekten til turboladeren.
Deflagrasjonssensor
I tillegg til å senke temperaturen for å redusere muligheten for deflagrering, må en deflagrasjonssensor brukes. Dens funksjon er at når deflagrering oppstår, vil sensoren umiddelbart gi tilbakemelding til motorens ECU (elektronisk kontrollenhet) kontrollsystem når den registrerer unormal vibrasjon, og vil tenne motoren. Utsett timingen litt, og gjenoppta deretter normal tenningstid når deflagrering ikke oppstår.
annen
Siden hastigheten til en bilbensinmotor er høyere enn for en dieselmotor, er luftstrømhastigheten høy og spekteret av endringer stort, så turboladeren har høyere krav. Moderne bilmotorer har generelt tatt i bruk elektroniske injeksjonssystemer. Med samarbeid med elektronisk kontrollteknologi og nye materialer, vil bruken av turboladere på bensinmotorer bli stadig mer vanlig.
Eksosgassturboladere som brukes i biler bruker alle et enkelt-innløpsturbinhus, noe som betyr at bare trykkenergien til eksosgassen brukes uten å bruke annen hjelpeenergi. Siden turtallsområdet til bilmotoren er stort, må eksosgassturboladeren ha en justeringsanordning slik at motoren kan oppnå et relativt konstant ladetrykk innenfor et visst turtallsområde. I tillegg bruker bensinmotoren gnist-tenning, og kompresjonsforholdet er begrenset til et visst område. Hvis det er for høyt, vil det forårsake deflagrasjon. Derfor er det nødvendig med en deflagrasjonsdeteksjons- og kontrollmekanisme for å justere tenningsfremføringsvinkelen når som helst.
Eksosgassturboladeren til en bil er vanligvis installert nær eksosrøret. Turbinen og impelleren er installert i henholdsvis turbinkammeret og kompressoren. De to er koaksialt stivt forbundet og roterer synkront.
Når superlading ikke er nødvendig, for eksempel ved tomgang eller når det er tegn på banking, vil en del av eksosgassen slippe ut gjennom bypass-ventilen og ikke komme inn i turboladeren. Når motorhastigheten når 2000 rpm, lukker magnetventilen bypass-ventilen for å lede eksosstrømmen til siden av turbinen, noe som får turbinen til å rotere. Det er også et design som justerer vinkelen på turbinbladene for å justere turbinhastigheten gjennom endringer i motstand, og dermed endre mengden av boost.
Avkjøling av luften kan krympe luften og øke densiteten, slik at mer luft kan stappes inn i samme volum og forhindre deflagrasjon. Derfor er turboladere til biler utstyrt med en intercooler. Denne intercooleren er vanligvis luft-avkjølt og installert foran, ved siden av eller i en separat posisjon av motorens radiator, ved å bruke bilens motgående luftstrøm eller dens egen vifte for kjøling.
Nøkkeldelen av turboladeren er lageret. Denne typen lager, som er navngitt etter smøreformen, kalles et "helt flytende lager". Den har ekstremt høy driftshastighet og tøft arbeidsmiljø. Derfor er det svært viktig å sørge for smøring. Hvis oljetilførselen er treg på grunn av lavt oljetrykk, kan det skade lagrene og føre til at turboladeren svikter. Denne typen feil vil ikke oppstå under normal motorstart, men hvis motoren startes for første gang etter at oljen og oljefilteret er skiftet, vil det oppstå sakte oljetilførsel, noe som gjør at lagrene mangler oljesmøring. I dette tilfellet er det nødvendig å gå på tomgang i omtrent 3 minutter etter start, og hastigheten kan ikke økes direkte til starthastigheten til turboladeren. På samme måte må du ikke stoppe motoren umiddelbart etter du har kjørt i høy hastighet eller i oppoverbakke. La motoren gå på tomgang i ca. 1 minutt slik at turboladerlagrene som fortsetter å gå på tomgang ikke mangler olje. Derfor må sjåfører som bruker turboladere følge produsentens anvisninger og ta stor hensyn til kvaliteten på motoroljen. Det er ikke tilrådelig å kjøre turboladere som vanlige biler.
Supercharger klassifisering
For at en bil skal kjøre fort, trenger den sterk kraft. For tiden kan kraftsystemet til biler grovt deles inn i to kategorier: naturlig luftinntakssystem og superladet luftinntakssystem. Blant europeiske sportsbiler, bortsett fra BMW, som fortsatt insisterer på å bruke naturlig aspirerte motorer, har andre bilselskaper tatt i bruk superladesystemer for å forbedre ytelsen til kjøretøyene sine. For eksempel bruker Mercedes-Benz sportsbiler superladingssystemer, og Shenbao Automobile bruker superladingssystemer. Opphavsmannen til turbolading. De siste årene har japanske biler også begynt å bruke turboladeteknologi i utstrakt grad. Det naturlig aspirerte systemet installerer ikke noen form for superlader, men bruker kun undertrykket som genereres av stempelets nedadgående bevegelse for å suge inn blandingen. Selv om det naturlig aspirerte systemet kan oppnå større hestekrefter gjennom det variable ventiltidssystemet, er effektforbedringen svært begrenset. For å effektivt øke utgangseffekten til motoren kan bruk av et superladesystem sies å være en effektiv måte.
Vanlige motoroverladingssystemer inkluderer mekanisk overlading og eksosgassturbolading.
Superladet
Motoren driver mekanisk en superlader til superlading, som kalles superlading. Når en motor er superladet, driver motorens veivaksel vanligvis superladeren gjennom et gir. Superladere bruker vanligvis sentrifugalkompressorer eller Roots-kompressorer, og noen bruker skruekompressorer. De siste årene har nye mekaniske scroll-superladere også begynt å tas i bruk i utlandet. Fordi kjøring av kompressoren forbruker en viss mengde motoreffekt, er den termiske effektiviteten til en superladet motor ikke nødvendigvis forbedret, og noen ganger er den til og med lavere enn for en ikke-overladet forbrenningsmotor. Når du velger ladetrykket, er det først og fremst nødvendig å sikre at det nødvendige gjennomsnittlige effektive trykket kan oppnås, og for det andre å oppnå lavest mulig drivstofforbruk. Disse to kravene er ofte motstridende for superlading. Hvis det gjennomsnittlige effektive trykket følges, vil det uunngåelig føre til en reduksjon i mekanisk effektivitet og en økning i drivstofforbruket. Derfor bør valget av ladetrykkverdien søke et godt kompromiss mellom kraft og drivstofforbruk. Supercharger-systemer er for tiden ofte brukt i europeiske biler. Fordi superladerens superlader kjører kontinuerlig drevet av veivakselen, forårsaker den ikke turboetterslep som en turbolader. Selv om superlading bare kan øke kraftuttaket med omtrent 10 % til 20 %, er jevnheten og kontinuiteten utenfor rekkevidden til turboladede motorer.
eksosgassturbolading
Bruken av motoreksosenergi for å drive en turbolader kalles eksosgassturbolading (referert til som turbolading). Som vist på figuren, er eksosgassturboladesystemet vist. Karakteristikken for eksosgassturbolading er at det ikke er noen mekanisk forbindelse mellom turboladeren og motoren. De er forbundet med luftvei. Fordi arbeidet som forbrukes av kompressoren er en del av energien som gjenvinnes av turbinen fra eksosgassen, kan den turboladede motoren ikke bare øke motorens kraft, men også forbedre dens termiske effektivitet og redusere drivstofforbruket. Hvis du ser Turbo- eller T-logoen bak på en bil, betyr det at motoren som brukes i bilen er turboladet. En turbolader er faktisk en luftkompressor. Den bruker tregheten til eksosgassen som slippes ut fra motoren til å drive en turbin. Turbinen driver på sin side et koaksialhjul for å komprimere luften som sendes fra luftfilterrøret, slik at luften settes under trykk og kommer inn i sylinderen. Når motorhastigheten øker, øker også eksoshastigheten og turbinhastigheten samtidig. Impelleren komprimerer mer luft inn i sylinderen. Det økte trykket og tettheten til luften kan brenne mer drivstoff. Øk derfor oljevolumet og juster motorhastigheten. Det kan øke motorens utgangseffekt.
