Kas yra turbokompresorius?

Kai reikia derinti našumą su mažesnėmis degalų sąnaudomis, inžinieriai yra beveik priversti rinktis turbo variklį.

Netoli superautomobilių pasaulio, kur Lamborghini vis dar tvirtina, kad atmosferiniai varikliai išlieka švariausiu ir itališkiausiu būdu gaminti galią ir triukšmą, automobilių be turbokompresorių laikai eina į pabaigą.

Pavyzdžiui, neįmanoma gauti atmosferinio „Volkswagen Golf“. Žinoma, po Dieselgate tai vargu ar bus svarbu, nes niekas nebenori žaisti golfo.

Tačiau faktas lieka faktu, kad miesto automobiliai, šeimos automobiliai, grandioziniai keliautojai ir net kai kurie superautomobiliai palieka laivą, siekdami akvalango ateities. Nuo „Ford Fiesta“ iki „Ferrari 488“ ateitis priklauso priverstinei indukcijai, iš dalies dėl išmetamųjų teršalų įstatymų, bet taip pat ir dėl to, kad technologija vystėsi nepaprastai greitai.

Tai mažo variklio degalų taupymo atvejis, užtikrinantis sklandų vairavimą ir didele variklio galia, kai to norite.

Kai reikia derinti didesnį našumą su mažesnėmis degalų sąnaudomis, inžinieriai yra beveik priversti kurti naujausius variklius su turbokompresoriumi.

Kaip turbo gali padaryti daugiau su mažiau?

Viskas priklauso nuo to, kaip veikia varikliai, todėl pakalbėkime šiek tiek apie techniką. Benzininiams varikliams 14.7:1 oro ir degalų santykis užtikrina visišką visko, kas yra cilindre, sudegimą. Daugiau sulčių, nei tai, yra kuro švaistymas.

Natūralaus įsiurbimo variklyje dalinis vakuumas, kurį sukuria besileidžiantis stūmoklis, įtraukia orą į cilindrą, naudodamas viduje esantį neigiamą slėgį, kad oras būtų įtrauktas per įsiurbimo vožtuvus. Tai paprastas būdas atlikti veiksmus, tačiau oro tiekimas labai ribotas, pavyzdžiui, žmogus, sergantis miego apnėja.

Variklyje su turbokompresoriumi taisyklių knyga buvo perrašyta. Užuot pasikliavę stūmoklio vakuuminiu efektu, variklis su turbokompresoriumi naudoja oro siurblį, kad stumtų orą į cilindrą, kaip miego apnėjos kaukė stumia orą į nosį.

Nors turbokompresoriai gali suspausti orą iki 5 barų (72.5 psi) didesniu už standartinį atmosferos slėgį, kelių automobiliuose jie paprastai veikia esant laisvesniam 0.5–1 baro (7–14 psi) slėgiui.

Praktinis rezultatas – esant 1 barui pripūtimo slėgiui, variklis gauna dvigubai daugiau oro, nei būtų natūralaus įsiurbimo.

Tai reiškia, kad variklio valdymo blokas gali įpurkšti dvigubai daugiau degalų, išlaikydamas idealų oro ir degalų santykį, sukurdamas daug didesnį sprogimą.

Bet tai tik pusė turbokompresoriaus gudrybių. Palyginkime 4.0 litrų atmosferinį variklį ir 2.0 litrų turbokompresorinį variklį, kurio slėgis yra 1 baras, darant prielaidą, kad pagal technologiją jie yra identiški.

4.0 litrų variklis sunaudoja daugiau degalų net tuščiąja eiga ir esant nedideliam variklio apkrovimui, o 2.0 litrų variklis – daug mažiau. Skirtumas tas, kad esant plačiai atidarytam droseliui, variklis su turbokompresoriumi naudos didžiausią įmanomą oro ir degalų kiekį – dvigubai daugiau nei to paties darbinio tūrio atmosferinis variklis arba lygiai tiek pat, kiek ir 4.0 litrų atmosferinis variklis.

Tai reiškia, kad dėl priverstinės indukcijos variklis su turbokompresoriumi gali veikti nuo menkų 2.0 litrų iki galingų keturių litrų.

Taigi tai yra mažo variklio degalų taupymo atvejis, kad vairavimas būtų švelnus, ir didelė variklio galia, kai to norite.

Kaip tai protinga?

Kaip ir pridera inžinerinei sidabrinei kulkai, pats turbokompresorius yra išradingas. Kai variklis veikia, išmetamosios dujos praeina per turbiną, todėl ji sukasi neįtikėtinu greičiu – paprastai nuo 75,000 150,000 iki XNUMX XNUMX kartų per minutę.

Turbina yra prisukama varžtais prie oro kompresoriaus, o tai reiškia, kad kuo greičiau sukasi turbina, tuo greičiau sukasi kompresorius, įsiurbdamas gryną orą ir priversdamas jį į variklį.

Turbo veikia slenkančia skale, priklausomai nuo to, kaip stipriai spaudžiate dujų pedalą. Tuščiąja eiga nėra pakankamai išmetamųjų dujų, kad turbina pasiektų reikšmingą greitį, tačiau greitėjant turbina sukasi aukštyn ir suteikia impulsą.

Jei stumiate dešine koja, susidaro daugiau išmetamųjų dujų, kurios į cilindrus suspaudžia maksimalų gryno oro kiekį.

Taigi, koks laimikis?

Žinoma, yra keletas priežasčių, kodėl mes ne visi vairuojame automobilius su turbokompresoriumi daugelį metų, pradedant nuo sudėtingumo.

Kaip galite įsivaizduoti, sukurti kažką, kas daugelį metų kasdien suktųsi 150,000 XNUMX aps./min, nesprogtų, nėra lengva, be to, tam reikia brangių dalių.

Turbinoms taip pat reikalingas specialus alyvos ir vandens tiekimas, o tai labiau apkrauna variklio tepimo ir aušinimo sistemas.

Kai oras turbokompresoriuje įkaista, gamintojams teko įrengti ir tarpinius aušintuvus, kurie sumažintų į cilindrą patenkančio oro temperatūrą. Karštas oras yra mažiau tankus nei šaltas, o tai neigiamai veikia turbokompresoriaus pranašumus, be to, gali sugadinti ir per anksti detonuoti degalų ir oro mišinį.

Liūdniausias turbokompresoriaus trūkumas, žinoma, žinomas kaip atsilikimas. Kaip minėta, jums reikia pagreitinti ir sukurti išmetimą, kad turbina pradėtų gaminti reikšmingą padidinimo slėgį, o tai reiškė, kad ankstyvieji turbininiai automobiliai buvo tarsi atidėtas jungiklis – nieko, nieko, nieko, VISKAS.

Įvairios turbo technologijos pažangos sutramdė blogiausias ankstyvųjų turbokompresorinių „Saab“ ir „Porsche“ lėtaeigių charakteristikas, įskaitant reguliuojamas turbinos mentes, kurios juda pagal išmetamųjų dujų slėgį, ir lengvus, mažos trinties komponentus, mažinančius inerciją.

Įspūdingiausią žingsnį į priekį turbokompresoriaus srityje galima rasti tik – bent jau kol kas – F1 lenktynininkams, kur mažas elektros variklis palaiko turbinos sukimąsi ir sumažina laiką, reikalingą jai pasukti.

Panašiai pasaulio ralio čempionate sistema, žinoma kaip anti-lag, išleidžia oro ir degalų mišinį tiesiai į išmetamąsias dujas prieš turbokompresorių. Dėl išmetimo kolektoriaus šilumos jis sprogsta net ir be uždegimo žvakės, todėl susidaro išmetamosios dujos ir turbokompresorius verda.

Bet kaip su turbodyzeliniais varikliais?

Kalbant apie turbokompresorių, dyzeliniai varikliai yra ypatinga veislė. Tai tikrai ranka rankon dėklas, nes be priverstinės indukcijos dyzeliniai varikliai niekada nebūtų tokie įprasti kaip yra.

Natūralaus įsiurbimo dyzeliniai varikliai gali užtikrinti tinkamą žemos klasės sukimo momentą, tačiau čia jų talentai ir baigiasi. Tačiau naudojant priverstinę indukciją, dyzeliniai varikliai gali išnaudoti savo sukimo momentą ir mėgautis tokiais pat pranašumais kaip ir benzininiai.

Dyzelinius variklius sukūrė Tonka Tough, kad atlaikytų didžiules apkrovas ir viduje esančią temperatūrą, o tai reiškia, kad jie gali lengvai atlaikyti papildomą turbinos slėgį.

Visi dyzeliniai varikliai – atmosferiniai ir kompresiniai – veikia degindami kurą oro pertekliumi vadinamojoje liesoje degimo sistemoje.

Vienintelis atvejis, kai atmosferiniai dyzeliniai varikliai priartėja prie „idealaus“ oro ir degalų mišinio, yra pilnai atsukti degalų purkštukai.

Kadangi dyzelinas yra mažiau lakus nei benzinas, jį deginant be daug oro susidaro didžiulis kiekis suodžių, dar vadinamų dyzelino dalelėmis. Pripildę cilindrą oro, turbodyzeliniai varikliai gali išvengti šios problemos.

Taigi, nors turbokompresorius yra nuostabus benzininių variklių patobulinimas, jo tikrasis apsivertimas apsaugo dyzelinį variklį nuo dūmų relikto. Nors „Dieselgate“ bet kokiu atveju gali tai sukelti.

Kaip vertinate tai, kad turbokompresoriai atsiduria beveik visose keturratėse transporto priemonėse? Papasakokite mums toliau pateiktuose komentaruose.