Was ist ein turbogeladener Automotor?

Turbomotor

Turbo-Motor. Die Aufgabe, Motorleistung und Drehmoment zu steigern, war schon immer relevant. Die Motorleistung steht in direktem Zusammenhang mit dem Hubraum der Zylinder und der Menge des ihnen zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches. Das heißt, je mehr Kraftstoff in den Zylindern verbrennt, desto mehr Leistung entwickelt das Triebwerk. Die einfachste Lösung besteht jedoch darin, die Motorleistung zu erhöhen. Eine Erhöhung seines Arbeitsvolumens führt zu einer Erhöhung der Abmessungen und des Gewichts der Struktur. Durch Erhöhung der Drehzahl der Kurbelwelle kann die Menge des zugeführten Arbeitsgemisches erhöht werden. Mit anderen Worten, die Umsetzung von mehr Arbeitszyklen in Zylindern pro Zeiteinheit. Es wird jedoch ernsthafte Probleme geben, die mit einer Zunahme der Trägheitskräfte und einer starken Zunahme der mechanischen Belastungen der Teile des Triebwerks verbunden sind, was zu einer Verkürzung der Motorlebensdauer führen wird.

Wirkungsgrad des Turbomotors

Der effektivste Weg in dieser Situation ist Macht. Stellen Sie sich den Saughub eines Verbrennungsmotors vor. Der Motor arbeitet zu dieser Zeit wie eine Pumpe und ist auch sehr ineffizient. Der Kanal hat einen Luftfilter, Biegungen im Ansaugkrümmer und Benzinmotoren haben auch eine Absperrklappe. All dies reduziert natürlich die Füllung des Zylinders. Um den Druck vor dem Einlassventil zu erhöhen, wird mehr Luft in den Zylinder gegeben. Das Tanken verbessert das Befüllen der Zylinder mit einer frischen Ladung, wodurch sie mehr Kraftstoff in den Zylindern verbrennen und somit eine höhere Motorleistung erzielen können. In einem Verbrennungsmotor werden drei Arten der Verstärkung verwendet. Resonanz, die die kinetische Energie des Luftvolumens in den Ansaugkrümmern nutzt. In diesem Fall ist keine zusätzliche Ladung / Aufladung erforderlich. Mechanisch wird in dieser Ausführungsform der Kompressor von einem Motorriemen angetrieben.

Gasturbine oder Turbomotor

Bei einer Gasturbine oder einem Turbolader wird die Turbine von einem Abgasstrom angetrieben. Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile, die den Umfang bestimmen. Persönlicher Ansaugkrümmer. Zum besseren Befüllen des Zylinders sollte der Druck vor dem Einlassventil erhöht werden. In der Zwischenzeit ist ein erhöhter Druck überhaupt nicht erforderlich. Es reicht aus, es beim Schließen des Ventils anzuheben und einen zusätzlichen Teil Luft in den Zylinder zu laden. Für einen kurzfristigen Druckanstieg ist eine Kompressionswelle ideal, die bei laufendem Motor entlang des Ansaugkrümmers läuft. Es reicht aus, die Länge der Rohrleitung selbst zu berechnen, damit die von ihren Enden mehrmals reflektierte Welle zum richtigen Zeitpunkt das Ventil erreicht. Die Theorie ist einfach, aber ihre Umsetzung erfordert beträchtlichen Einfallsreichtum. Das Ventil öffnet nicht bei unterschiedlichen Drehzahlen der Kurbelwelle und nutzt daher den Effekt der Resonanzverstärkung.

Turbomotor - dynamische Kraft

Mit einem kurzen Ansaugkrümmer arbeitet der Motor bei hohen Drehzahlen besser. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist ein langer Saugweg effizienter. Die variable Einlassrohrlänge kann auf zwei Arten erstellt werden. Entweder durch Anschließen einer Resonanzkammer oder durch Umschalten auf den gewünschten Eingangskanal oder durch Anschließen. Die letztere Option wird auch als dynamische Leistung bezeichnet. Resonanter und dynamischer Druck kann den Fluss der Einlasssäule beschleunigen. Die durch Luftdruckschwankungen verursachten Verstärkungseffekte liegen im Bereich von 5 bis 20 mbar. Zum Vergleich können Sie mit einem Turbolader oder einer mechanischen Verstärkung Werte im Bereich von 750 bis 1200 mbar erhalten. Um das Bild zu vervollständigen, stellen wir fest, dass es noch einen Trägheitsverstärker gibt. Der Hauptfaktor für die Erzeugung von Überdruck vor dem Ventil ist der Kopf mit einem hohen Durchflussdruck im Einlassrohr.

Leistungssteigerung des Turbomotors

Dies führt zu einer leichten Leistungssteigerung bei hohen Geschwindigkeiten von mehr als 140 Stundenkilometern. Wird hauptsächlich für Motorräder verwendet. Mechanische Füllstoffe ermöglichen eine relativ einfache Möglichkeit, die Motorleistung erheblich zu steigern. Der Kompressor bringt den Motor direkt von der Motorkurbelwelle und kann ohne Verzögerung mit einer Mindestdrehzahl Luft in die Zylinder pumpen, wodurch der Ladedruck in einem strengen Verhältnis zur Motordrehzahl erhöht wird. Sie haben aber auch Mängel. Sie reduzieren den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Weil ein Teil der von der Stromversorgung erzeugten Energie verwendet wird, um sie anzutreiben. Mechanische Drucksysteme nehmen mehr Platz ein und erfordern einen speziellen Antrieb. Der Zahnriemen oder das Getriebe machen ein lautes Geräusch. Mechanische Füllstoffe. Es gibt zwei Arten von mechanischen Kompressoren. Volumetrisch und zentrifugal. Typische Füllstoffe sind Roots-Supergeneratoren und ein Lysholm-Kompressor. Das Design von Roots ähnelt einer Ölzahnradpumpe.

Mit Turbomotor

Die Besonderheit dieser Konstruktion besteht darin, dass die Luft nicht im Lader komprimiert wird, sondern außerhalb in der Rohrleitung und in den Raum zwischen dem Gehäuse und den Rotoren gelangt. Der Hauptnachteil ist der begrenzte Gewinn. Egal wie genau die Füllteile eingestellt sind, ab einem bestimmten Druck beginnt Luft zurückzuströmen, wodurch die Effizienz des Systems sinkt. Es gibt mehrere Möglichkeiten zu kämpfen. Erhöhen Sie die Rotordrehzahl oder machen Sie den Lader zwei- oder sogar dreistufig. Somit ist es möglich, die Endwerte auf ein akzeptables Niveau zu erhöhen, aber mehrstufige Designs haben nicht ihren Hauptvorteil - Kompaktheit. Ein weiterer Nachteil ist die ungleichmäßige Abgabe des Auslasses, da die Luft portionsweise zugeführt wird. Moderne Designs verwenden dreieckige Schwenkmechanismen, und die Ein- und Ausgangsfenster haben eine dreieckige Form. Dank dieser Techniken haben sperrige Kompressoren den pulsierenden Effekt praktisch beseitigt.

Installation des Turbomotors

Niedrige Rotordrehzahlen und damit Langlebigkeit bei gleichzeitig niedrigem Geräuschpegel haben dazu geführt, dass namhafte Marken wie DaimlerChrysler, Ford und General Motors ihre Produkte großzügig ausstatten. Hubraumlader erhöhen die Leistungs- und Drehmomentkurven, ohne ihre Form zu verändern. Sie sind bereits bei niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten wirksam und spiegeln die Beschleunigungsdynamik am besten wider. Das einzige Problem ist, dass solche Systeme sehr aufwendig herzustellen und zu installieren sind, was bedeutet, dass sie ziemlich teuer sind. Eine andere Möglichkeit, gleichzeitig den Luftdruck im Ansaugkrümmer zu erhöhen, wurde vom Ingenieur Lisholm vorgeschlagen. Das Design der Lysholm-Armaturen erinnert ein wenig an einen herkömmlichen Fleischwolf. Im Inneren des Gehäuses sind zwei zusätzliche Schraubenspindelpumpen eingebaut. Sie drehen sich in verschiedene Richtungen, fangen einen Teil der Luft ein, verdichten sie und legen sie in Zylinder ab.

Turbomotor - Tuning

Ein solches System zeichnet sich durch interne Kompression und minimalen Verlust aufgrund genau kalibrierter Abstände aus. Darüber hinaus wirkt der Druck der Schraube in nahezu dem gesamten Bereich der Motordrehzahlen. Leise, sehr kompakt, aber aufgrund von Herstellungsschwierigkeiten extrem teuer. Sie werden jedoch von so bekannten Tuning-Studios wie AMG oder Kleemann nicht vernachlässigt. Fliehkraftfüllstoffe erinnern im Design an Turbolader. Übermäßiger Druck im Ansaugkrümmer erzeugt auch ein Kompressorrad. Seine Radialschaufeln fangen Luft ein und drücken sie mit Zentrifugalkraft durch den Tunnel. Der Unterschied zum Turbolader liegt nur im Antrieb. Radialgebläse weisen einen ähnlichen, wenn auch weniger auffälligen Trägheitsfehler auf. Aber es gibt noch ein anderes wichtiges Merkmal. Tatsächlich ist die Größe des erzeugten Drucks proportional zur Quadratgeschwindigkeit des Kompressorrads.

Turbomotor

Einfach ausgedrückt, muss es sich sehr schnell drehen, um die erforderliche Luftladung in die Zylinder zu pumpen. Manchmal die zehnfache Motordrehzahl. Effizienter Radialventilator bei hohen Drehzahlen. Mechanische Zentrifugen sind weniger bequem zu verwenden und langlebiger als Gaszentrifugen. Weil sie bei niedrigeren extremen Temperaturen arbeiten. Die Einfachheit und dementsprechend die Billigkeit ihres Designs haben im Bereich des Amateur-Tunings an Popularität gewonnen. Ladeluftkühlermotor. Die mechanische Überlastregelschaltung ist recht einfach. Bei Volllast ist die Bypassabdeckung geschlossen und der Induktor geöffnet. Der gesamte Luftstrom tritt in den Motor ein. Während des Teillastbetriebs schließt die Drosselklappe und die Rohrklappe öffnet sich. Überschüssige Luft wird zum Einlass des Laders zurückgeführt. Die im Ladeluftkühlerkreis enthaltene Ladeluft ist ein nahezu unverzichtbarer Bestandteil nicht nur mechanischer, sondern auch von Gasturbinenverstärkungssystemen.

Turbomotor

Druckluft wird im Ladeluftkühler vorgekühlt, bevor sie in die Motorzylinder geleitet wird. Aufgrund seiner Konstruktion handelt es sich um einen herkömmlichen Kühler, der entweder durch den Ansaugluftstrom oder durch die Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Wenn Sie die Temperatur der geladenen Luft um 10 Grad senken, können Sie ihre Dichte um etwa 3% erhöhen. Auf diese Weise können Sie die Motorleistung um etwa den gleichen Prozentsatz steigern. Turboladermotor. In modernen Automotoren werden Turbolader häufiger eingesetzt. Tatsächlich ist dies der gleiche Radialkompressor, jedoch mit einem anderen Antriebskreis. Dies ist der wichtigste, vielleicht der grundlegende Unterschied zwischen mechanischen Ladern und Turboaufladung. Dies ist die Ansteuerschaltung, die weitgehend die Eigenschaften und Anwendungen verschiedener Konstruktionen bestimmt.

Die Vorteile eines Turbomotors

Der Turbolader hat ein Laufrad, das sich auf derselben Welle befindet wie das Laufrad, eine Turbine. Welches in den Abgaskrümmer des Motors eingebaut ist und von Abgasen angetrieben wird. Die Drehzahl kann 200 U / min überschreiten. Es besteht keine direkte Verbindung zur Motorkurbelwelle und die Luftzufuhr wird durch den Abgasdruck gesteuert. Die Vorteile eines Turboladers umfassen. Verbesserung der Motoreffizienz und Wirtschaftlichkeit. Ein mechanischer Antrieb erhält Leistung vom Motor, der gleiche verbraucht Abgasenergie, daher steigt der Wirkungsgrad. Verwechseln Sie nicht die spezifische und allgemeine Motorleistung. Natürlich erfordert der Betrieb eines Motors, dessen Leistung aufgrund der Verwendung eines Turboladers zugenommen hat, mehr Kraftstoff als ein ähnlicher Motor mit weniger Leistung mit einem natürlichen Aspirator.

Turbomotorleistung

Wie wir uns erinnern, verbessert sich das Befüllen der Zylinder mit Luft, um mehr Kraftstoff in ihnen zu verbrennen. Der Massenanteil an Kraftstoff pro Leistungseinheit pro Stunde für einen Motor mit Brennstoffzelle ist jedoch immer geringer als der eines ähnlichen Designs einer leistungsstarken Einheit ohne Verstärkung. Mit dem Turbolader können Sie die angegebenen Eigenschaften des Aggregats mit kleineren Abmessungen und geringerem Gewicht erreichen. Als bei Verwendung des atmosphärischen Motors. Darüber hinaus weist der Turbomotor die beste Umweltleistung auf. Der Druck in der Brennkammer führt zu einer Abnahme der Temperatur und infolgedessen zu einer Abnahme der Bildung von Stickoxiden. Beim Betanken von Benzinmotoren wird eine vollständigere Verbrennung des Kraftstoffs erreicht, insbesondere unter Übergangsbedingungen. Bei Dieselmotoren können Sie durch eine zusätzliche Luftzufuhr die Grenzen des Rauches verschieben, d. H. Umgang mit Rußpartikelemissionen.

Dieselturbomotor

Dieselmotoren eignen sich viel besser zum Boosten im Allgemeinen und zum Aufladen im Besonderen. Im Gegensatz zu Benzinmotoren, bei denen der Ladedruck durch die Gefahr einer Detonation begrenzt ist, sind sie sich dieses Phänomens nicht bewusst. Ein Dieselmotor kann in seinen Mechanismen bis an die Grenzen mechanischer Beanspruchungen unter Druck gesetzt werden. Darüber hinaus sorgen das Fehlen einer Ansaugluftdrossel und ein hohes Maß an Kompression im Vergleich zu Benzinmotoren für einen höheren Abgasdruck und eine niedrigere Temperatur. Turbolader sind einfacher herzustellen, was sich mit einer Reihe von inhärenten Nachteilen auszahlt. Bei niedrigen Motordrehzahlen ist die Abgasmenge gering bzw. der Kompressorwirkungsgrad gering. Darüber hinaus hat ein Turbomotor normalerweise ein sogenanntes Turboyama.

Turbo-Rotor aus Keramikmetall

Die Hauptschwierigkeit ist die hohe Temperatur der Abgase. Ein Turbinenrotor aus Keramikmetall ist etwa 20 % leichter als solche aus hitzebeständigen Legierungen. Und es hat auch ein geringeres Trägheitsmoment. Bis vor kurzem war die Lebensdauer des gesamten Geräts auf das Lagerleben beschränkt. Sie waren im Wesentlichen kurbelwellenähnliche Buchsen, die mit Drucköl geschmiert wurden. Der Verschleiß solcher konventioneller Lager war natürlich groß, aber Kalottenlager konnten den enormen Drehzahlen und hohen Temperaturen nicht standhalten. Die Lösung war gefunden, als es gelang Lager mit Keramikkugeln zu entwickeln. Die Verwendung von Keramik ist jedoch nicht verwunderlich, die Lager sind mit einer ständigen Schmierstoffzufuhr gefüllt. Durch die Beseitigung der Mängel des Turboladers kann nicht nur die Trägheit des Rotors verringert werden. Aber auch der Einsatz zusätzlicher, teilweise recht aufwendiger Ladedruckregelkreise.

Das Funktionsprinzip eines Turbomotors

Die Hauptaufgabe in diesem Fall besteht darin, den Druck bei hohen Motordrehzahlen zu verringern und bei niedrigen zu erhöhen. Alle Probleme können mit Hilfe einer Turbine mit variabler Geometrie, einer Turbine mit variabler Düse, vollständig gelöst werden. Zum Beispiel bei beweglichen Schaufeln, deren Parameter über einen weiten Bereich geändert werden können. Das Funktionsprinzip des VNT-Turboladers besteht darin, den Abgasstrom zum Turbinenrad zu optimieren. Bei niedrigen Motordrehzahlen und geringen Abgasmengen leitet der VNT-Turbolader den gesamten Abgasstrom zum Turbinenrad. Dadurch wird die Leistung erhöht und der Druck erhöht. Bei hohen Geschwindigkeiten und hohen Gasdurchflussraten bringt der VNT-Turbolader die beweglichen Schaufeln in die geöffnete Position. Eine Vergrößerung der Querschnittsfläche und die Entfernung bestimmter Abgase aus dem Laufrad.

Turbomotorschutz

Schutz vor zu hoher Drehzahl und Halten des Ladedrucks auf dem erforderlichen Motorniveau, um Überlastung zu vermeiden. Neben Einzelverstärkungssystemen ist eine zweistufige Verstärkung üblich. Die erste Stufe, die den Kompressor antreibt, bietet eine effektive Verstärkung bei niedrigen Motordrehzahlen. Und der zweite, ein Turbolader, nutzt die Energie von Abgasen. Sobald das Aggregat eine Drehzahl erreicht, die für den normalen Betrieb der Turbine ausreicht, schaltet sich der Kompressor automatisch ab und startet beim Herunterfallen erneut. Viele Hersteller bauen zwei Turbolader gleichzeitig in ihre Motoren ein. Solche Systeme werden Biturbo oder Twinturbo genannt. Es gibt keinen grundlegenden Unterschied zwischen ihnen, mit einer Ausnahme. Bei Biturbo werden Turbinen mit unterschiedlichen Durchmessern und damit Produktivität eingesetzt. Darüber hinaus kann der Algorithmus für ihre Aufnahme sowohl parallel als auch sequentiell sein.

Fragen und Antworten:

Wozu dient die Turboaufladung? Der erhöhte Frischluftdruck im Zylinder sorgt für eine bessere Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, was die Motorleistung erhöht.

Was bedeutet Turbomotor? Bei der Konstruktion eines solchen Aggregats gibt es einen Mechanismus, der für einen verbesserten Frischluftstrom in die Zylinder sorgt. Dazu wird ein Turbolader oder eine Turbine verwendet.

Wie funktioniert die Turboaufladung bei einem Auto? Die Abgase drehen das Turbinenrad. Am anderen Ende der Welle ist ein Drucklaufrad im Saugrohr verbaut.