Přeplňování umožňuje zvýšit výkon motoru zvýšením hustoty vzduchu na vstupu do válců, což umožňuje efektivně spálit více paliva. Automobilové motory využívají systémy přeplňování plynových turbín pomocí turbodmychadel (TCR) nebo mechanické přeplňování pomocí hnacích kompresorů (PD). V TCR je vzduch stlačován kompresorem poháněným turbínou a turbína se otáčí proudem výfukových plynů (viz obr. 7.22). PN, stlačený vzduch, je poháněn od klikového hřídele motoru.

Turbodmychadlo automobilového motoru (obr. 7.26) je jednotka sestávající ze skříně a rotoru (turbína a kompresor spojené hřídelí rotující v kluzných ložiskách). TKR může obsahovat ovládací prvky pro jeho provoz. Typicky je vnější průměr kol odstředivých kompresorů a radiálně-axiálních turbín TKR 35...90 mm, což zajišťuje poměrně vysokou účinnost. Kompresorová kola jsou vyrobena z hliníkové slitiny, turbínová pak z vysoce legované litiny, protože musí odolávat vysokým teplotám. Výfukové plyny vstupují do spirální skříně turbíny 6. Obsahuje jeden nebo dva zužující se vodicí kanály, ve kterých se zvyšuje rychlost výfukových plynů. Poté jsou přiváděny k lopatkám turbínového kola 7, což způsobuje jeho otáčení. Je přes šachtu 11 otáčí kolem kompresoru 2. Vzduch přes vstup kompresoru 1 vstupuje do kola kompresoru 2 , kde se vlivem odstředivých sil prudce zvyšuje jeho rychlost, a vystupuje z kola do difuzoru, kde se jeho otáčky snižují a hustota se zvyšuje. Pak vzduch 4 vstupuje do spirálového kolektoru skříně kompresoru, odkud je posílán do motoru.

Rýže. 7.26.

1 - skříň kompresoru; 2 - kolo kompresoru; 3 - přívod vzduchu; 4 - výstup vzduchu stlačeného v kompresoru; 5 - přívod oleje; 6 - skříň turbíny; 7- kolo turbíny; 8- výstup výfukových plynů za turbínou; 9- ložiskové pouzdro; 10- vstup výfukových plynů z motoru; 11 - hřídel rotoru; 12 - vypouštění oleje

Hnací kompresor typu „Rute“ ve formě dvou rotorů spojených ozubenými koly ve tvaru osmiček, otáčejících se v různých směrech, je znázorněn na Obr. 7.27. Rotory se střídavě přibližují k horním okrajům skříně a zachycují objem vzduchu PROTI, mající atmosférický tlak r 0. Toto množství vzduchu je prakticky beze změny tlaku vytlačováno do výstupní komory PN, kde je umístěna náplň se zvýšeným tlakem r k. Při hlášení objemu PROTI s výstupní komorou, přítomná náplň do ní vstupuje pod tlakem r k. Těsnění mezi rotory, stejně jako mezi rotory a stěnami skříně, je dosaženo vytvořením minimální mezery. Při vysokých plnicích tlacích při vysokých otáčkách se netěsnosti stávají významnými, což snižuje nárůst tlaku a účinnost kompresoru. Proto maximální stupeň nárůstu tlaku u takového kompresoru nepřesahuje 1,6... 1,7.

Porovnání pohonu turbodmychadla a kompresoru. TKR se mnohem více používá pro přeplňování automobilových vozidel než PN, protože poskytuje vyšší plnicí tlak a lepší účinnost, nižší hlučnost, menší hmotnost a rozměry.

Rýže. 7.27.

Horší účinnost PN na rozdíl od TKR poháněného energií výfukových plynů je způsobena tím, že PN pracuje od klikové hřídele. Pevně ​​připojený PN ke klikovému hřídeli poskytuje vyšší plnicí tlak při nízkých otáčkách a na rozdíl od TKR nemá zpoždění v otáčení rotoru s prudkým nárůstem zatížení motoru („turbo lag“). To zajišťuje lepší dynamiku vozů s PN, zejména v počáteční fázi zrychlení. Při nízké zátěži se výkon do pohonu PN nesnižuje, což činí použití PN obzvláště nerentabilním. PN, který se vypíná při nízkém zatížení a vysokých otáčkách, se obvykle používá u benzínových motorů osobních automobilů, pro které je důležitá dynamika zrychlení a zhoršení účinnosti nemá velký význam.

Chladiče plnicího vzduchu (CAC). U automobilových motorů je při stlačování vzduchu v kompresoru nárůst teploty obvykle 40... 180 °C. S mezichlazením vzduchu ve vzduchovém chladiči se zvyšuje hmotnostní plnění válců v důsledku zvýšení hustoty vzduchu, což poskytuje zvýšený výkon a zlepšenou účinnost motoru. Použití ONV také snižuje teplotu částí motoru a teplotu plynů před turbínou.

Automobilové motory používají vzduch-vzduch a kapalina-vzduch NVG. V prvním případě se plnicí vzduch ochlazuje profukováním ONV proudem protijedoucího vzduchu při pohybu vozu a prouděním vytvářeným ventilátorem a ve druhém se využívá především kapalina z chladicího systému motoru.

Kapalina-vzduch ONV je kompaktnější než vzduch-vzduch. To je způsobeno tím, že výměna tepla z horkého vzduchu do chladicí kapaliny probíhá intenzivněji než do chladicího vzduchu. Tento výměník tepla zajišťuje stabilní teplotu plnicího vzduchu bez ohledu na okolní teplotu. Instaluje se především na terénní vozy, traktory a speciální vozidla (těžební sklápěče, letištní technika atd.).

Vzduch-vzduch OH B poskytuje hlubší chlazení díky skutečnosti, že teplota okolního vzduchu je nižší než teplota kapaliny chladicího systému. Proto se používá při nízkých úrovních přeplňování a v přítomnosti proudícího vzduchu, což platí pro motory osobních automobilů a nákladních automobilů pro dálkovou přepravu.

Posilovací řídicí systémy. Se zvýšením otáček motoru se plnící tlak TKR zvýší 1,3...1,5krát. To je způsobeno rozdílem v hydraulických charakteristikách pístových (motorových) a lopatkových (TKR) strojů. V ideálním případě může být TCR nakonfigurován pouze pro jeden provozní režim motoru (obvykle se jedná o bod vnější charakteristiky otáček, který se nachází mezi režimem maximálního točivého momentu a jmenovitého výkonu), ve kterém bude poskytovat stanovený plnicí tlak a mít nejvyšší účinnost. Poté, když se rychlost otáčení sníží, plnicí tlak klesne vzhledem k optimálnímu tlaku, a když se rychlost otáčení zvýší, zvýší se. K vyřešení těchto problémů se na motorech používají různé metody řízení boostu.

bypass výfukových plynů, obtok turbíny je nejjednodušší způsob koordinace chodu motoru a TKR (obr. 7.28). TKR je nastaven tak, aby poskytoval vysoký plnicí tlak při nízkých a středních otáčkách vznětového motoru a při vysokých otáčkách je další růst tlaku omezen otevřením obtokového ventilu 5. Je instalován na vstupu do turbíny 8. Když se otevře, část plynu je nasměrována, obchází turbínu, do výfukového systému. Systém řízení motoru reguluje velikost otevření ventilů tak, aby poskytoval požadovaný plnicí tlak v každém provozním režimu. Když je však obtokový ventil otevřený, účinnost motoru klesá, protože se ztrácí část energie vynaložené na kompresi vzduchu v kompresoru TKR.

Změna průtokové plochy otáčením lopatek na vstupu výfukových plynů do turbínového kola. Na nízká frekvence rotační rotační nože 3 na vstupu do turbíny 1 při nízké rychlosti (obr. 7.29, A) otočený do maximálního úhlu, zajišťující minimální průtokovou plochu na vstupu výfukových plynů do turbínového kola 1. Potom se rychlost plynu na vstupu do kola zvýší, což zvýší rychlost otáčení rotoru TCR

Rýže. 7.28.

• 1 - elektromagnetický ventil; 2 - Vakuová pumpa; 3 - vakuová komora; 4 - TKR; 5 - obtokový ventil OT; 6 - vstup OT z motoru;
• 7 - výstup stlačený vzduch; 8 - turbína; 9 - kompresor

a v souladu s tím plnící tlak. Na vysoká frekvence otáčení motoru (obr. 7.29, b) lopatky 3 otočený do minimálního úhlu, poskytující maximální průtokovou plochu na vstupu výfukových plynů do turbínového kola 1. Poté se sníží otáčky plynu na vstupu do turbínového kola, což zabrání zvýšení plnicího tlaku. Současně se snižuje protitlak na výstupu z válců, což vede ke snížení vyhazovací práce a v důsledku toho ke zvýšení výkonu a účinnosti vznětového motoru. Při tomto způsobu řízení na malých TCR je účinnost turbíny výrazně snížena v důsledku zvýšení odporu vytvářeného lopatkami podél dráhy toku plynu a ztrát spojených s netěsnostmi mezerami mezi lopatkami a lopatkami. stěny skříně turbíny. Existují také potíže se zajištěním provozuschopnosti rotujících lopatek v podmínkách usazování sazí. Proto se TCR s tímto způsobem regulace používají na motorech osobních automobilů o zdvihovém objemu nad dva litry.

Změna průtokové plochy pro přívod kyslíku do turbínového kola pomocí posuvné objímky ve vodicím zařízení trysky turbíny. U TKR (obr. 7.30) může vodorovně se pohybující pouzdro uzavřít jeden ze dvou kanálů umístěných ve skříni turbíny a přivádět OT do jejího kola. Tím se mění plocha proudění a v souladu s tím i rychlost vstupu plynu na lopatky turbíny. Pokud je otevřeno

Rýže. 7.29. Nastavení turbíny TKR otáčením lopatek: A- uzavřená poloha lopatek, minimální průtoková plocha a maximální vstupní rychlost plynu do turbínového kola; b- otevřená poloha lopatek, maximální průtoková plocha a minimální vstupní rychlost plynu do turbínového kola; 1 - kolo turbíny;

2 - otočný kroužek; 3 - otočná čepel; 4 - páka pohonu; 5 - pneumatický regulátor; 6 - proud výfukových plynů je pouze jeden kanál 2 (obr. 7.30, A), průřez v dráze toku plynu je minimální, rychlost plynu je maximální a plnicí tlak se zvyšuje. Pokud jsou oba kanály otevřené 2 A 3 (obr. 7.30, b), pak je průtoková plocha maximální a rychlost plynu minimální. V tomto případě klesá plnicí tlak a klesá protitlak na výstupu z válců. Tento způsob řízení umožňuje použití TKR s malými průměry kol, které lze použít u motorů s malým zdvihovým objemem.

Rýže. 7:30. Nastavení turbíny TKR pomocí posuvné objímky: A- ve skříni turbíny je otevřen pouze jeden kanál přivádějící plyny; b- oba kanály přivádějící plyny jsou ve skříni turbíny otevřeny; 1 - kolo turbíny; 2 - první kanál ve skříni turbíny; 3 - druhý kanál ve skříni turbíny; 4 - posuvné pouzdro; 5 - bypass kanál; 6 - pohon posuvnou objímkou

Od doby, kdy se ukázala potřeba přeplňování motorů, se objevilo mnoho variant přeplňování. Hlavní typy přeplňování jsou následující:

Obrázek 1 - Typy přeplňování

Systémy přeplňování lze kvalifikovat podle:

1) způsob dodávání vzduchu bez dmychadla v důsledku setrvačnosti samotného sloupce vzduchu nebo plynu;

2) konstrukce kompresoru;

3) typ pohonu kompresoru;

4) typ spojení mezi přeplňovací jednotkou a motorem.

Inerciální nabíjení (bez kompresoru, nazývané také „rezonanční“, „vlnové“, „akustické“) se provádí v důsledku kolísání tlaku v sacím potrubí pístového motoru. Vlna poklesu tlaku v sacím potrubí na vstupu do válce během sacího zdvihu se pohybuje rychlostí zvuku k opačnému otevřenému konci potrubí, odráží se od něj a ve formě tlakové vlny se opět pohybuje rychlostí zvuku do sacího ventilu. Volbou délky potrubí tak, aby se tlaková vlna přiblížila ke konečné periodě sání, je možné zajistit, že náplň je dodávána do válce pod přetlakem, čímž dojde k přeplňování motoru (obrázek 2).

Obrázek 2 - Schéma sacího traktu 1 - pouzdro čističe vzduchu nebo speciální rezonátor

K tomu potřebnou délku potrubí l lze vypočítat z času f vlny procházející od ventilu k otevřenému konci potrubí a zpět.

Energie na „urychlení“ vzduchového sloupce v sacím potrubí je odebírána z dodatečné práce pístu, tzn. v důsledku zvýšeného čerpání a mechanických ztrát motoru.

Inerciální nabíjení jako nezávislý nabíjecí systém se používá v motorech osobních automobilů. Délka sacího potrubí se může měnit v závislosti na otáčkách motoru, čímž je zajištěno vysoké plnění válců motoru v široké škále režimů.

V kombinaci s přeplňováním s plynovou turbínou bylo u dieselových motorů nákladních vozidel použito inerciální přeplňování - Scherův kombinovaný systém přeplňování (obrázek 3).

Úroveň nárůstu plnicího tlaku při setrvačném plnění je relativně malá, proto se takové systémy obvykle nepoužívají pro zvýšení maximálního výkonu motoru, ale pro zlepšení toku momentové charakteristiky.

Obrázek 3 - Systém kombinovaného přeplňování navržený G. Sherem

Dalším známým způsobem dodávání vzduchu do válců motoru pod zvýšeným tlakem je použití tlakových vln výfukových plynů v plynodynamickém stroji „Comprex“ (název „Comprex“ pochází z anglických slov komprese a rozpínání) (obrázek 4). .

Princip činnosti tohoto systému je založen na tom, že tlaková vlna procházející kanálem potrubí se negativně odráží na volném konci, tzn. jako vlna ředění a na uzavřeném konci jako tlaková vlna, a naopak sací vlna na otevřeném konci se odráží jako tlaková vlna a na uzavřeném konci jako sací vlna.

Systém Kompreks se skládá z rotoru s axiálními kanály - buňkami lichoběžníkového průřezu, na koncích otevřenými. Rotor uložený v ložiskách a obklopený skříní je poháněn přes řemenový pohon od klikového hřídele motoru. Výkon potřebný k otáčení rotoru je malý, protože vynakládá se pouze na překonání tření v ložiskách a ventilačních ztrát.

Obrázek 4 - Schéma systému přeplňování Kompreks 1 - výfukové potrubí; 2 -- vstupní potrubí; VND - nízkotlaký vzduch; VVD - vysokotlaký vzduch; HPG - vysokotlaký plyn; GND - nízkotlaký plyn; R - rotor.

Vzduchové a plynové kanály se sbíhají na koncových stranách krytu. Axiální kanály - články rotoru - se střídavě shodují s koncovými stěnami skříně kompresoru, poté se vstupním nebo výstupním potrubím vedoucím buď k motoru nebo do atmosféry přes čistič vzduchu nebo tlumič.

Přeplňovací jednotky mohou být poháněny:

• 1) z klikového hřídele spalovacího motoru přímo nebo přes přepínatelné zařízení („hnací kompresory“);
• 2) z externího zdroje energie, např. tzv. „e-drive“ - z elektromotoru („elektricky podporované přeplňování“);

3) z turbíny, která využívá energii výfukových plynů spalovacího motoru (turbokompresory).

Jako hnací kompresory se používají buď objemové kompresory (pístové, rotační (Rootsův typ), rotační šroubové, rotační talířové (lopatkové)) nebo lopatkové (obvykle odstředivé). Kompresor Rootsova pohonu (obrázek 5) má dva speciálně tvarované rotory, jejichž osy jsou vzájemně propojené, spojené přes ozubená kola s hnacím ozubeným kolem kompresoru, které je zase připojeno k řemenici poháněné klikovým hřídelem přes řemenový pohon. Rotory rotující v opačných směrech doslova „nasávají“ vzduch přes vstup a tlačí proudy vzduchu do tzv. distribuční přihrádka.

Obrázek 5 - Kompresor Rootsova pohonu

Dalším zástupcem mechanických kompresorů je šroubový (Linholmův kompresor) svým tvarem a strukturou velmi podobný Rootsově kompresoru (obrázek 6), ve skutečnosti se však od něj radikálně liší.

Obrázek 6 - Linholm Driven Supercharger

Tvary rotorů šroubového kompresoru jsou špičatější a samy připomínají samořezné šrouby nebo šrouby mlýnku na maso. Když se rotory otáčí, vzduch vstupující do kompresoru je tlačen skrz tento spirálový dopravník a je již ve stlačeném stavu, když opouští skříň. Vzduch je navíc uvnitř zařízení již stlačen, což znamená, že nebude kde čelit silám, které tlačí vzduch zpět v Rootsově kompresoru.

Pohonná odstředivá dmychadla (obrázek 7) jsou vyrobena ve tvaru šneka a mají přibližně stejné vlastnosti jako turbíny.

Obrázek 7 - Poháněné odstředivé dmychadlo

Vzduch vstupující do skříně kompresoru je zachycován lopatkami oběžného kola a po odvíjení je přitlačován k vnějším stěnám skříně odstředivými silami. V této fázi proudění vzduchu dosahuje obrovské rychlosti, ale jeho tlak je stále příliš nízký. Pak je pomocí difuzoru dosaženo opačného efektu: při opuštění kompresoru se rychlost proudění vzduchu snižuje a tlak se naopak zvyšuje díky „tlačení“ vzduchu zezadu. Účinnost odstředivých kompresorů je úměrná otáčkám motoru. V nízkých otáčkách není nárůst výkonu prakticky cítit (ač je větší než u stejné turbíny), ale ve středních a vysokých otáčkách výkon stoupá.

Přeplňované motory s plynovou turbínou jsou často označovány jako „turbo-pístové motory“ nebo „kombinované motory“.

U turbodmychadla (obrázek 8) sedí kolo kompresoru a kolo turbíny na stejném hřídeli. Energie proudu výfukových plynů, která se u běžných motorů nevyužívá, se zde přeměňuje na točivý moment - výfukové plyny opouštějící válce motoru jsou přiváděny do turbínového kola, kde se jejich kinetická energie přeměňuje na mechanickou rotační energii (točivý moment). Kolečko kompresoru nasává čerstvý vzduch přes vzduchový filtr, stlačuje jej a dodává do válců motoru. Množství paliva, které lze smíchat se vzduchem, lze zvýšit, což motoru umožní vyvinout větší výkon. Existuje také mnoho dalších konstrukcí turbodmychadel.

Obrázek 8 - Turbodmychadlo

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

Úvod

2. Typy přeplňování

3. Výhody a nevýhody různých typů přeplňování

4. Meze pro zvýšení výkonu přeplňováním

Použité knihy

Úvod

Jedním z naléhavých problémů moderního globálního a domácího automobilového a traktorového stavitelství je otázka výroby v Rusku účinných a spolehlivých turbodmychadel nezbytných pro výrobu motorů, které splňují ekologické požadavky Euro-3 a vyšší.

V 90. letech byl zformován a plně testován předními světovými výrobci a vývojáři dieselové motory koncepce, že systém přeplňování je nedílnou součástí moderního motoru šetrného k životnímu prostředí. Přitom přeplňování turbodmychadlem na rozdíl od 70.-80. let přestalo být považováno za prostředek k posílení motorů a téměř 100 % moderních základních modelů je konstruováno a vyvíjeno pouze s přeplňováním. Rozhodující jsou ekologické priority při současném vývoji vznětových motorů a požadavky na plnění stále se zpřísňujících norem vedou k revizi již zavedených přístupů k vývoji motorů, ale i systémů a přeplňovacích jednotek. Tyto změny probíhají po celém světě velmi dynamicky a přístupy, které byly zavedeny po desetiletí, se nám hroutí před očima během přechodu z norem Euro-2 na Euro-3 a slibné ekologické požadavky na 10-15 let dopředu prudce zintenzivnily výzkum. o tvorbě a optimalizaci systémů a přeplňovacích jednotek.

zvýšit celkový výkon motoru

1. Přeplňování

Přeplňování - zvýšení množství čerstvé náplně hořlavé směsi dodávané do motoru s vnitřním spalováním v důsledku zvýšeného vstupního tlaku. Přeplňování se obvykle používá ke zvýšení výkonu (o 20-45%) bez zvýšení hmotnosti a rozměrů motoru, jakož i ke kompenzaci ztráty výkonu ve velkých nadmořských výškách. Ke snížení toxicity a kouřivosti výfukových plynů lze použít přeplňování s „kontrolou kvality“. Agregátní přeplňování se provádí pomocí kompresoru, turbodmychadla nebo kombinace. Nejpoužívanějším posilovačem je turbodmychadlo, které k pohonu využívá energii výfukových plynů.

Agregátní přeplňování se používá téměř u všech typů dopravních dieselových motorů (lodní, dieselová lokomotiva, traktor). Zesílit karburátorové motory omezena výskytem detonace. Mezi hlavní nevýhody přeplňování agregátů patří:

· zvýšené mechanické a tepelné namáhání motoru v důsledku zvýšeného tlaku a teploty plynů;

· snížení účinnosti;

· komplikace designu.

U dopravních spalovacích motorů se stále častěji objevuje dynamické přeplňování, které s drobnými změnami v konstrukci potrubí vede ke zvýšení koeficientu plnění až do širokého rozsahu změn otáček motoru. Nárůst při přeplňování umožňuje naftu posílit z hlediska energetických ukazatelů v případě současného zvýšení cyklické zásoby paliva nebo zlepšit ekonomické ukazatele při zachování výkonových ukazatelů (při stejné cyklické dodávce paliva). Dynamické přeplňování zvyšuje odolnost dílů válec-píst díky nižším tepelným podmínkám při provozu na chudé směsi.

2. Typy posílení

Od doby, kdy se ukázala potřeba přeplňování motorů, se objevilo mnoho variant přeplňování. Hlavní typy přeplňování jsou následující:

Obrázek 1 - Typy přeplňování

Systémy přeplňování lze kvalifikovat podle:

1) způsob dodávání vzduchu bez dmychadla v důsledku setrvačnosti samotného sloupce vzduchu nebo plynu;

2) konstrukce kompresoru;

3) typ pohonu kompresoru;

4) typ spojení mezi přeplňovací jednotkou a motorem.

Inerciální nabíjení (bez kompresoru, nazývané také „rezonanční“, „vlnové“, „akustické“) se provádí v důsledku kolísání tlaku v sacím potrubí pístového motoru. Vlna poklesu tlaku v sacím potrubí na vstupu do válce během sacího zdvihu se pohybuje rychlostí zvuku k opačnému otevřenému konci potrubí, odráží se od něj a ve formě tlakové vlny se opět pohybuje rychlostí zvuku do sacího ventilu. Volbou délky potrubí tak, aby se tlaková vlna přiblížila ke konečné periodě sání, je možné zajistit, že náplň je dodávána do válce pod přetlakem, čímž dojde k přeplňování motoru (obrázek 2).

Obrázek 2 - Schéma sacího traktu 1 - pouzdro čističe vzduchu nebo speciální rezonátor

K tomu potřebnou délku potrubí l lze vypočítat z času f vlny procházející od ventilu k otevřenému konci potrubí a zpět.

Energie na „urychlení“ vzduchového sloupce v sacím potrubí je odebírána z dodatečné práce pístu, tzn. v důsledku zvýšeného čerpání a mechanických ztrát motoru.

Inerciální nabíjení jako nezávislý nabíjecí systém se používá v motorech osobních automobilů. Délka sacího potrubí se může měnit v závislosti na otáčkách motoru, čímž je zajištěno vysoké plnění válců motoru v široké škále režimů.

V kombinaci s přeplňováním s plynovou turbínou bylo u dieselových motorů nákladních vozidel použito inerciální přeplňování - Scherův kombinovaný systém přeplňování (obrázek 3).

Úroveň nárůstu plnicího tlaku při setrvačném plnění je relativně malá, proto se takové systémy obvykle nepoužívají pro zvýšení maximálního výkonu motoru, ale pro zlepšení toku momentové charakteristiky.

Obrázek 3 - Systém kombinovaného přeplňování navržený G. Sherem

Dalším známým způsobem dodávání vzduchu do válců motoru pod zvýšeným tlakem je použití tlakových vln výfukových plynů v plynodynamickém stroji „Comprex“ (název „Comprex“ pochází z anglických slov komprese a rozpínání) (obrázek 4). .

Princip činnosti tohoto systému je založen na tom, že tlaková vlna procházející kanálem potrubí se negativně odráží na volném konci, tzn. jako vlna ředění a na uzavřeném konci jako tlaková vlna, a naopak sací vlna na otevřeném konci se odráží jako tlaková vlna a na uzavřeném konci jako sací vlna.

Systém Kompreks se skládá z rotoru s axiálními kanály - buňkami lichoběžníkového průřezu, na koncích otevřenými. Rotor uložený v ložiskách a obklopený skříní je poháněn přes řemenový pohon od klikového hřídele motoru. Výkon potřebný k otáčení rotoru je malý, protože vynakládá se pouze na překonání tření v ložiskách a ventilačních ztrát.

Obrázek 4 - Schéma systému přeplňování Kompreks 1 - výfukové potrubí; 2 -- vstupní potrubí; VND - nízkotlaký vzduch; VVD - vysokotlaký vzduch; HPG - vysokotlaký plyn; GND - nízkotlaký plyn; R - rotor.

Vzduchové a plynové kanály se sbíhají na koncových stranách krytu. Axiální kanály - články rotoru - se střídavě shodují s koncovými stěnami skříně kompresoru, poté se vstupním nebo výstupním potrubím vedoucím buď k motoru nebo do atmosféry přes čistič vzduchu nebo tlumič.

Přeplňovací jednotky mohou být poháněny:

1) z klikového hřídele spalovacího motoru přímo nebo přes přepínatelné zařízení („hnací kompresory“);

2) z externího zdroje energie, např. tzv. „e-drive“ - z elektromotoru („elektricky podporované přeplňování“);

3) z turbíny, která využívá energii výfukových plynů spalovacího motoru (turbokompresory).

Jako hnací kompresory se používají buď objemové kompresory (pístové, rotační (Rootsův typ), rotační šroubové, rotační talířové (lopatkové)) nebo lopatkové (obvykle odstředivé). Kompresor Rootsova pohonu (obrázek 5) má dva speciálně tvarované rotory, jejichž osy jsou vzájemně propojené, spojené přes ozubená kola s hnacím ozubeným kolem kompresoru, které je zase připojeno k řemenici poháněné klikovým hřídelem přes řemenový pohon. Rotory rotující v opačných směrech doslova „nasávají“ vzduch přes vstup a tlačí proudy vzduchu do tzv. distribuční přihrádka.

Obrázek 5 - Kompresor Rootsova pohonu

Dalším zástupcem mechanických kompresorů je šroubový (Linholmův kompresor) svým tvarem a strukturou velmi podobný Rootsově kompresoru (obrázek 6), ve skutečnosti se však od něj radikálně liší.

Obrázek 6 - Linholm Driven Supercharger

Tvary rotorů šroubového kompresoru jsou špičatější a samy připomínají samořezné šrouby nebo šrouby mlýnku na maso. Když se rotory otáčí, vzduch vstupující do kompresoru je tlačen skrz tento spirálový dopravník a je již ve stlačeném stavu, když opouští skříň. Vzduch je navíc uvnitř zařízení již stlačen, což znamená, že nebude kde čelit silám, které tlačí vzduch zpět v Rootsově kompresoru.

Pohonná odstředivá dmychadla (obrázek 7) jsou vyrobena ve tvaru šneka a mají přibližně stejné vlastnosti jako turbíny.

Obrázek 7 - Poháněné odstředivé dmychadlo

Vzduch vstupující do skříně kompresoru je zachycován lopatkami oběžného kola a po odvíjení je přitlačován k vnějším stěnám skříně odstředivými silami. V této fázi proudění vzduchu dosahuje obrovské rychlosti, ale jeho tlak je stále příliš nízký. Pak je pomocí difuzoru dosaženo opačného efektu: při opuštění kompresoru se rychlost proudění vzduchu snižuje a tlak se naopak zvyšuje díky „tlačení“ vzduchu zezadu. Účinnost odstředivých kompresorů je úměrná otáčkám motoru. V nízkých otáčkách není nárůst výkonu prakticky cítit (ač je větší než u stejné turbíny), ale ve středních a vysokých otáčkách výkon stoupá.

Přeplňované motory s plynovou turbínou jsou často označovány jako „turbo-pístové motory“ nebo „kombinované motory“.

U turbodmychadla (obrázek 8) sedí kolo kompresoru a kolo turbíny na stejném hřídeli. Energie proudu výfukových plynů, která se u běžných motorů nevyužívá, se zde přeměňuje na točivý moment - výfukové plyny opouštějící válce motoru jsou přiváděny do turbínového kola, kde se jejich kinetická energie přeměňuje na mechanickou rotační energii (točivý moment). Kolečko kompresoru nasává čerstvý vzduch přes vzduchový filtr, stlačuje jej a dodává do válců motoru. Množství paliva, které lze smíchat se vzduchem, lze zvýšit, což motoru umožní vyvinout větší výkon. Existuje také mnoho dalších konstrukcí turbodmychadel.

Obrázek 8 - Turbodmychadlo

3. Výhody a nevýhody různých typů přeplňování

Přeplňování hnacími objemovými kompresory zajišťuje rychlou reakci na změny podmínek otáček motoru.

Nevýhodou tohoto způsobu jsou velké mechanické ztráty při malém zatížení, relativně velké rozměry a hmotnost přeplňovacích jednotek, přítomnost mechanické převodovky a často obtížné umístění na motoru. To platí do značné míry také pro dmychadla s odstředivým pohonem. Pro co nejracionálnější využití pohonných objemových kompresorů je potřeba zařízení, které zajistí jejich odpojení od motoru při nízké zátěži, kdy není potřeba přeplňování. Mechanické kompresory navíc snižují účinnost. motoru, protože Na jejich pohon se spotřebuje část výkonu pohonné jednotky.

Mezi výhody objemového kompresoru Roots patří vysoká účinnost při nízkých a středních otáčkách, odolná konstrukce a nízká hlučnost. Po dosažení určitého tlaku však začne vzduch unikat zpět, což snižuje účinnost. systémy.

Šroubové kompresory typu Lysholm jsou účinné téměř v celém rozsahu otáček motoru, jsou skladné, tiché, ale velmi náročné na výrobu, a proto drahé.

Vlnové výměníky Kompreks sice poskytují rychlou odezvu na změny v režimu spalovacího motoru, ale nejsou schopné vývoje vysoký tlak přeplňování, objemné, vyžadují mechanický pohon.

Přeplňování plynovými turbínami se ukázalo jako nejúspěšnější v široké škále velikostí spalovacích motorů od motocyklů až po lodě o výkonu desítek tisíc kilowattů. Výhody tohoto typu přeplňování: úplnější využití energie paliva rozšířením užitečné oblasti termodynamického cyklu, automatické nastavení (i když ne vždy dostatečné pro dopravní motory) pro změnu provozního režimu spalovacího motoru, relativně malé rozměry a hmotnost, relativní volnost umístění na motoru. Nevýhody přeplňování turbodmychadlem - zhoršení odezvy motoru - jsou z velké části kompenzovány použitím speciálních opatření pro regulaci plnicího tlaku a snížení setrvačnosti rotujících částí turbodmychadel.

4. Meze výkonu se zvyšují přeplňováním

Snížení využití tepla a mechanické účinnosti znamená, že výkon roste pomaleji než plnicí tlak; zejména při přechodu z přirozeně nasávaného výkonu na 2 ata přeplňovaný výkon se výkon nezvýší o polovinu, ale přibližně o 80 %.

Nabízí se tak otázka, jaká je vhodná hranice pro zvýšení plnicího tlaku a zda přijde okamžik, kdy zlepšení plnění nebude schopno kompenzovat příkon kompresoru a zhoršení využití tepla.

Výsledky analytické studie tohoto problému tyto obavy potvrzují a lze je graficky znázornit (obr. 77).

Křivka ukazuje změnu průměrného efektivního tlaku v závislosti na plnicím tlaku, vynesenou na úsečce, bez zohlednění spotřeby energie pro pohon kompresoru. Říční křivka znázorňuje část průměrného efektivního tlaku vynaloženého na pohon; kompresor, také v závislosti na tlaku: boost. Jak je vidět z grafu, růst řek zpočátku zaostává za růstem p e a s dalším zvýšením plnicího tlaku se mezera mezi těmito hodnotami rychle zmenšuje. Pro získání průměrného efektivního tlaku odpovídajícího efektivnímu výkonu motoru stačí odečíst pořadnice křivky r od pořadnic křivky r. Poté získáme křivku p e. změn průměrného efektivního tlaku motoru v závislosti na plnicím tlaku. Inflexní bod a určuje nejpříznivější plnicí tlak - asi 5 ata, při kterém průměrný efektivní tlak a výkon dosahují svého maxima. Graf Obr. 77 je postavena na udržování konečného kompresního tlaku rovného 16,7 am při 4 různých plnicích tlacích; to odpovídá kompresnímu poměru e = 7,5 pro atmosféricky plněný motor. Zvýšené plnicí tlaky odpovídají sníženým kompresním poměrům; pro kritický plnicí tlak 5 atm je kompresní poměr e = 2,3. Kromě konečného kompresního tlaku je graf založen na dalších konkrétních datech. Proto nelze 5 atm považovat za nejpříznivější plnicí tlak pro všechny typy motorů. Přesné výpočty kritického plnicího tlaku jsou stěží možné, protože je velmi obtížné vzít v úvahu všechny provozní podmínky stroje, vlastnosti paliva a ještě více. Designové vlastnosti motor. Proto Obr. 77 je uveden pouze proto, aby ukázal existenci limitu zvýšení výkonu motoru vybaveného hnacím kompresorem. V současnosti se používají nižší plnicí tlaky oproti maximu; hodnota získaná v grafu.

Nutno podotknout, že i když nebereme v úvahu ztrátu výkonu pro pohon dmychadla, výkon motoru se stejně nezvýší donekonečna, jelikož čím více je hořlavá směs stlačena v dmychadle, tím nižší může být kompresní poměr používá se v motoru při určitém detonačním odporu paliva a tedy v limitním případě k veškerému stlačování směsi dochází v kompresoru a kompresní poměr (a expanzní poměr) motoru je roven jednotce; v tomto případě je výkon motoru nulový.

Zlepšení plnění při boostu tedy kompenzuje zhoršení tepelné účinnosti a příkonu dmychadla jen do určité hodnoty plnicího tlaku.

Závěr

Tedy: cílem přeplňování spalovacího motoru je zvýšit jeho měrný výkon (na jednotku pracovního objemu válce, hmotnosti, rozměrů) zvýšením zásoby paliva a tím i hmoty vzduchu potřebné k jeho spalování. Zvýšení měrného výkonu spalovacího motoru umožňuje zachovat jeho velikost a hmotnost, cenu a také velikost a hmotnost vozidla, na kterém je motor instalován, a zvýšit nosnost a rychlost.

Přeplňování spalovacího motoru se zážehovým zážehem, obvykle s chlazením plnicího vzduchu, zvyšuje měrný výkon spalovacího motoru a zlepšuje dynamické vlastnosti vozu.

V některých zemích platí pro vozy s přeplňovanými motory a válci o malém zdvihovém objemu nižší daně. Zvýšení koeficientu přebytku vzduchu při přeplňování vznětových motorů (zejména při chlazení plnicího vzduchu) umožňuje zvýšit efektivní účinnost. (snížit měrnou spotřebu paliva) motoru, a co je nejdůležitější - snížit škodlivé emise z výfukových plynů.

Plnění plynové turbíny snižuje hluk výfuku.

Reference

1.B.N. Davydkov V.N. Kaminsky Systémy a sestavy pro přeplňování dopravních motorů - učebnice Moskva 2011

2. wikipedia.org/wiki/Supercharging

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Zlepšení spotřeby paliva, energie a zdrojů v automobilových motorech. Charakteristika vznětového motoru D-245, zdůvodnění systému přeplňování. Stanovení ukazatelů a efektivních ukazatelů motoru. Schéma a provozní režimy systému přeplňování vznětového motoru.

práce, přidáno 18.11.2011


Výběr plnicího tlaku a okruhu přívodu vznětového motoru. Proces plnění válce. Millerův cyklus. Odhadovaný průměrný tlak indikátoru. Efektivní výkon motoru. Stanovení výkonu přeplňovacích jednotek. Klikový mechanismus.

práce v kurzu, přidáno 01.06.2017


obecné charakteristiky a princip fungování systému tlakování výfukových plynů vznětového motoru M-756, jeho konstrukce a hlavních prvků. Postup při demontáži, opravě a montáži turbodmychadla, sacího a výfukového potrubí. Bezpečnostní opatření při práci.

práce v kurzu, přidáno 19.05.2009


Obecná charakteristika lodních spalovacích motorů, popis konstrukce a technické údaje motoru L21/31. Výpočet pracovního cyklu a procesu výměny plynů, vlastnosti tlakovacího systému. Podrobná studie palivového vybavení lodních motorů.

práce v kurzu, přidáno 26.03.2011


Vlastnosti elektrického spouštění, jeho fáze, ovlivňující faktory, zařízení pro usnadnění. Analýza procesů uvnitř válce. Výpočty očekávaných parametrů na základě teploty na konci komprese. Funkční schéma a princip činnosti rozběhového boostu, jeho popis.

práce, přidáno 23.03.2012


Obecná informace o posilování dieselových motorů. Monitorování a diagnostika procesů přívodu vzduchu. Charakteristika přeplňování plynové turbíny čtyřdobého vznětového motoru. Úpravy, poruchy přeplňovaných vznětových motorů a způsoby jejich odstranění.

práce v kurzu, přidáno 09.01.2012


Obecné zásady provoz dieselových motorů lokomotiv. Ideální Carnotův cyklus. Schémata zařízení, principy činnosti a indikační schémata čtyřdobého vznětového motoru. Možnosti nabíjení nafty a válců. Složení ropy. Schéma rotačního dmychadla.

práce v kurzu, přidáno 27.07.2013


Zdůvodnění hlavních rozměrů D a S a počtu válců a vznětového motoru. Výpočet procesu plnění, spalování, komprese a expanze. Výpočet tlakových systémů a procesu výměny plynů. Orientační a efektivní ukazatele naftového motoru. Výběr počtu a typu turbodmychadla.

práce v kurzu, přidáno 25.03.2011


Historie problematiky a způsoby zdokonalování metod přímého spalování tuhých paliv v pístových spalovacích motorech. Teoretické aspekty vyhoření tuhého paliva v pracovním prostoru motoru při jeho objemovém a vrstveném spalování.

kniha, přidáno 17.04.2010


Způsoby zvýšení výkonu motoru: posílení, zvýšení kompresního poměru a zvýšení točivého momentu motoru posunutím vrcholu maximálního tlaku. Přestavba naftového motoru na benzinový spalovací motor s přímým vstřikováním.

Přeplňování - „Umělé dýchání“ pro motor

„Železné“ 20. století se chýlí ke konci. Naše oblíbené auto bylo svědkem a účastnilo se událostí tohoto století, vylepšovalo a proměňovalo spolu s lidskými představami o hmotnosti vozidlo. A v předvečer magického čísla 2000 má smysl mluvit o nejdůležitějších technických principech a řešeních používaných při konstrukci automobilu, připomenout si jejich historii a nahlédnout do budoucnosti. Jedním z takových témat je využití přeplňování pro přívod vzduchu do spalovacích motorů. Mluvit o přeplňování má kromě historického aspektu i ryze praktický význam – ostatně aut vybavených takovými zařízeními na našich silnicích přibývá.

Konstrukce a princip činnosti rotačního zubového kompresoru typu Roots

PŘEPLŇOVÁNÍ JAKO LÉK NA OSTRÉ

Jak funguje pístový spalovací motor, bylo známo již v minulém století. Směs vzduchu a paliva se po stlačení ve válci vznítí, při spalování expanduje, tlačí na píst a vykonává užitečnou práci a následně vylétá do výfukového potrubí ve formě výfukových plynů.

Jakmile se na silnicích světa objevily rachotící povozy bez koní s pístovými motory, začal boj konstruktérů o zvýšení výkonu motoru. Rozsáhlá metoda – spalování většího množství paliva ve válcích, zvyšování zdvihového objemu – vedla ke vzniku deseti a dvanáctilitrových víceválcových monster. A myšlenky o tom. jak zintenzivnit pracovní procesy a odstranit z motoru více Koňská síla, přivedl motoristy k myšlence přeplňování.

Faktem je, že množství paliva, které se může spálit ve válcích motoru, úzce souvisí s objemem vzduchu nasávaného motorem při sání. Hmotnostní poměr - přibližně 1 kg paliva ku 15 kg vzduchu - bylo nutné velmi přísně dodržovat, protože příliš obohacená směs vedla naopak k poklesu výkonu.

Jak toto omezení překonat? Myšlenka je zřejmá: dodávat více vzduchu do válců a pumpovat jeho jód přetlakem!

Nejprve se objevily hnací, nebo jinými slovy mechanické kompresory - rotační, šroubové, pístové, spirálové typy, poháněné do rotace mechanickým převodem od klikového hřídele motoru. S podobnými zařízeními experimentoval Gottlieb Daimler – jeho první pokusy s přeplňováním se datují do roku 1885 – a o něco později Rudolf Diesel. Jenže to se ukázalo jako tvrdý oříšek – a při realizaci vcelku jednoduchého nápadu museli konstruktéři čelit spoustě technických potíží.

Jak se často stává, armáda jako první použila mechanické přeplňování – u leteckých motorů, aby kompenzovalo zhoršení plnění válců při letech ve velkých výškách. Teprve po 1. světové válce získané zkušenosti umožnily vybavit benzinové motory hnacími kompresory nejprve v závodních vozech, poté i ve sportovních a cestovních vozech. V zámoří ve 20. letech 20. století vyráběla kompresory společnost Duesenberg. Auburn a Cord a mezi „Evropany“ vedl Bentley. Lancia, Alfa romeo, Fiat, Bugaiti a samozřejmě Daimler-Benz - sportovní „kompresor“ SS a SSK s přepínatelným pohonem rotačního kompresoru typu Roots se staly snem každého sběratele. Sedmilitrový šestiválcový motor závodního roadsteru SSKL z konce 20. let s mechanickým přeplňováním vyvinul 300 koní. E.! Mimochodem, tyto vozy navrhl sám Ferdinand Porsche, který byl v té době technickým ředitelem ve Stuttgartu.

Myšlenka přeplňování se ukázala jako velmi plodná. Zvýšíme tlak vzduchu o 30 % – dostaneme adekvátní nárůst výkonu motoru. Přidáme až 50 % – odebereme ještě více „koní“. A tak dále, dokud se... motor nerozpadne - ostatně komprese nyní začíná nikoli při atmosférickém tlaku uvnitř válců, ale při přetlaku a skutečná komprese při běžícím kompresoru bude vyšší. Zároveň se zvyšuje nejen výkon, ale také tepelné a mechanické zatížení částí motoru. A samozřejmě zvýšení plnicího tlaku benzínových motorů je omezováno detonační odolností paliva - pokud je komprese příliš vysoká, pak spalovací proces směsi nabude charakteru exploze se všemi následnými detonační "kouzla"...

Kompresor Roots byl namontován před 7litrovou „šestkou“ a jeho skříň a potrubí byly vybaveny žebry pro lepší chlazení

Nejběžnějším schématem výměny plynu v dnešní době je přeplňování turbodmychadlem a wastegate

Mechanické kompresory mají dvě hlavní výhody. Za prvé je to reakce téměř bez setrvačnosti na změny v dodávce paliva a za druhé široké spektrum otáček motoru, při kterém je takové posilování účinné. Moderní hnací kompresory jsou známé tím, že pracují odspodu, téměř od volnoběžných otáček, a zvyšují točivý moment tam, kde je jeho nedostatek nejsilněji pociťován.

Ale jsou tu i nevýhody. Srovnávací „vysoké otáčky“ hnacích kompresorů (až 20 000 otáček za minutu nebo více) způsobují technologické potíže ve výrobě a poměrně velké rozměry vedou k problémům s uspořádáním: v moderních motorových prostorech není kam spadnout jablko...

A hlavní nevýhodou takového schématu je, že energie pro provoz kompresoru je odebírána z klikového hřídele, čímž se odebírá malý, ale stále patrný, asi 10% podíl točivého momentu. To je samozřejmě kompenzováno zvýšením plnicího tlaku, ale přesto...

ENERGIE OD NIČKU

Hnací kompresory těch let byly velmi složité a nespolehlivé. Například kompresor legendárního MercedesBenz SSK.L musel být zapojen pouze při vysokých otáčkách (asi 4000 ot./min.) a vysokých otáčkách a pouze na 20 sekund - aby se odpoutal od soupeře nebo úplně předjel. Kompresor zároveň vydal srdceryvné ječení: jeho rotory se otáčely čtyřikrát rychleji než klikový hřídel, což rychle zkracovalo životnost motoru i jeho vlastní. Ne nadarmo Sir Bentley, jehož vozy byly tehdy hlavními soupeři výtvorů Porsche v závodech, neměl rád kompresory, ale proti jeho vůli byly na přání závodníků instalovány na 4,5litrové motory.

To je povaha změny točivého momentu a specifické spotřeby paliva motoru VAZ-2106 s turbodmychadlem NAMI (1 - standardní motor, 2 -možnost výkonu pro ladění turbodmychadla, 3 - ekonomická varianta)

Plynová turbína nebo jednoduše přeplňování turbodmychadlem tuto nevýhodu nemá. Je poháněn výfukovými plyny motoru, které obvykle jednoduše vyletí do komína, unesou s sebou a rozptýlí v atmosféře o něco méně než polovinu celkové energie spalování paliva.

Na rozdíl od hnacích kompresorů, jejichž konstrukce se velmi liší v závislosti na typu, všechna turbodmychadla fungují na stejném principu a mají podobnou konstrukci. Místo přijímací trubky je k výstupní přírubě výfukového potrubí motoru připevněna skříň turbíny - litý „šnek“, uvnitř kterého se pod vlivem proudu výfukových plynů otáčí kolo turbíny. Točivý moment se přenáší na kolo koaxiálního kompresoru, které se otáčí ve svém „hlemýždi“, nasává vzduch vstupující přes filtr a pod tlakem jej dodává do karburátoru nebo do sacího potrubí. To zlepšuje plnění válců a zvyšuje výkon motoru.

Jak jednoduché, jak je to geniální, myšlenka přeplňování turbodmychadlem se ukázala jako extrémně obtížně realizovatelná. Teplota výfukových plynů, které musí turbína odolat, je 900-950 °C a pracovní otáčky turbodmychadla jsou desítky až stovky tisíc otáček za minutu! Přeplňování plynové turbíny bylo zkoumáno na počátku století – první experimenty prováděl švýcarský inženýr Alfred Büchi již před první světovou válkou. Stejně jako kompresory pohonu se přeplňování turbodmychadlem poprvé objevilo u leteckých motorů. Například Francouz profesor Rato v roce 1919 vybavil motor letadla Breguet turbodmychadlem a mezichladičem (!) - a „přeplňovaný“ letoun okamžitě překonal výškový rekord a překonal hranici deseti kilometrů

Ale hlavní překážkou širokého používání turbodmychadla až do 60. let zůstával nedostatek levné technologie pro vysoce přesné lití z tepelně odolných materiálů.

Prvním sériovým vozem s benzínovým motorem vybaveným turbodmychadlem byl nechvalně známý Chevrolet Corvair s motorem vzadu – ten, který je „nebezpečný při jakékoli rychlosti“. Vzduchem chlazená protilehlá šestka, která ve své atmosférické verzi dávala ze svých 2300 ccm výkon 95 koní. To znamená, že v turbo verzi na spider Corvair Monza z roku 1961 vyvinul 140 a později 180 koní. E.!

Jenže přetáčivost, která byla zpočátku charakteristická pro tohoto mimořádného „Američana“, Corvair zničila – po uznávané knize právníka Ralpha Neidera „Nebezpečné v jakékoli rychlosti“ poptávka po voze prudce klesla a ani následné modernizace nedokázaly Corvair v očích rehabilitovat. konzervativních Yankees. Stín neslávy padl i na nevinné turbodmychadlo...

Rotor turbodmychadla: nahoře - úplně nový, dole - zničený nekvalitním mazáním

Axiální a axiální ložiska z olovnatého bronzu, jejichž životnost neopatrností majitelů předčasně skončila...

Křivky točivého momentu tří motorů Volkswagen: atmosféricky plněný 1,8litrový, 1,5litrový 16ventilový a 1,3litrový přeplňovaný (turbo) a mechanický kompresor (kompr.)

Rozdíly v latenci odezvy na krmivo se zvyšujípalivo (otáčky motoru - 2300 ot./min, 4. rychlostní stupeň). Turbodmychadlo „myslí“ o sekundu déle než hnací kompresor!

K dalšímu výskytu turbodmychadla na osobních vozech došlo až o deset let později v matce Evropě - 1600 vznětlivých turba BMW 2002 vyrobených společností v letech 1973 až 1974 příliš nezměnilo, ale ukázalo cestu ostatním. Éru sériově vyráběných turbomotorů zahájily vozy Porsche (911 turbo, 1974) a SAAB 99 turbo, 1978). No, po 980 gólech se zhroutily technologické bariéry a objevily se turbo verze modelová řada od téměř všech předních výrobců.

Přeplňování turbodmychadlem bylo zavedeno u dieselových motorů dříve, ale ne u osobních automobilů, ale u těžkých vozidel - lodí, tanků, nákladních automobilů... Faktem je, že adaptace turbojednotky na dieselový motor je jednodušší než na benzínový motor: u dieselových motorů energie výfukových plynů při nízkých rychlostech je větší. A pro turbínu je snazší pracovat - teplota výfukových plynů vznětového motoru nestoupá nad 650-700 °C. Iniciátorem masového používání turbodieselů na civilních nákladních vozidlech byl v roce 1958 DAF. osobní vozy Turbodiesely se začaly objevovat až počátkem 80. let, kdy mezi předními výrobci automobilů již naplno probíhal boj o snížení spotřeby paliva a znečištění ovzduší, živený palivovými krizemi a protesty „zelených“.

CO SE SKRÝVÁ V „PLNECHI“

Jak již bylo zmíněno, ačkoli je myšlenka jednoduchá, turbodmychadlo je velmi složité na konstrukci a výrobu. A to především u osobního vozu.

Protože požadavky na kompaktnost zvyšují náklady na proces odlévání. Výrobu turbodmychadel se proto zabývají pouze specializované firmy - Garrett (USA), KK (Německo), Holset (Anglie), IHI (Japonsko) - a pro automobilky je levnější agregáty od nich nakupovat. Výjimkou jsou Mitsubishi a Nissan, které si výrobu turbodmychadel osvojily na vlastní pěst a prodávají je i „venku“ (např. Mitsubishi vybavilo své motory SAAB agregáty).

Skříň turbodmychadla a „svitek“ turbíny jsou odlity ze speciální temperované litiny, která má vysokou tepelnou odolnost, ale bohužel může prasknout, pokud dojde k prudké změně teploty - například když se dovnitř dostane voda. Uvnitř skříně se v kluzných ložiskách z olověného bronzu otáčí osa, na jejíž jedné straně je navařené turbínové kolo ze žáruvzdorné slitiny a na druhém konci je připevněno oběžné kolo kompresoru - to je stejně jako jeho „šnek“ není tolik zatížen teplem, což umožňuje odlévat tyto díly ze slitin hliníku.

Hřídel je chráněna před axiálními pohyby axiálním ložiskem vytvořeným ve formě široké podložky s drážkou. Všechna ložiska jsou mazána motorový olej, který je pod tlakem z mazacího systému motoru - přívodní a vypouštěcí olejové potrubí je připojeno ke skříni turbodmychadla. Existují také vodou chlazené jednotky, ale zřídka

Hřídel s oběžnými koly je po sestavení pečlivě vyvážena - sebemenší nevyváženost způsobí vibrace rotoru a nevyhnutelně poškodí turbodmychadlo. Vždyť provozní otáčky hřídele mohou přesáhnout 200 000 otáček za minutu!

Turbodmychadla se zpočátku vyznačovala velmi velkými prodlevami v „odezvě“: plynový pedál jste již sešlápli, ale motor stále čeká a čeká... Jde o takzvanou prodlevu turba - turbolag. A také - odmítli pracovat při nízkých a středních otáčkách, když je tlak výfukových plynů nízký ("turbojam" - porucha charakteristiky točivého momentu motoru až do 2500-3500 ot / min). Například turbodmychadlo u Chevroletu Corvair začalo fungovat až poté, co se motor boxer roztočil na 5000 otáček za minutu – téměř na maximální otáčky. To bylo řešeno snížením hmotnosti a momentu setrvačnosti rotoru. Současně se zvýšil plnící tlak v zóně nízkých otáček, ale jak se zvýšil, vytvořil se přebytek, který je třeba „odvzdušnit“, aby motor nezažil „hypertenzní krizi“.

Křivky znázorňující „tepelný šok“ ložisek turbodmychadla při zastavení motoru. Teplota výfukových plynů -950 °C

Proto se všechna turbodmychadla benzinových, později i dieselových motorů začala vybavovat regulátorem plnicího tlaku. Zpravidla pracuje při určité prahové hodnotě plnicího tlaku v kompresoru - vzduch tlačí na membránu, překonává odpor kalibrované pružiny a mechanickým tahem mírně otevírá obtokový ventil ve skříni turbíny. , odvádějící část výfukových plynů kolem turbínového kola. Dříve se narážely na jiná regulační schémata – například na základě tlaku samotných výfukových plynů. A nyní to u moderních motorů řídí elektronika.

Při obtoku samozřejmě účinnost turbodmychadla klesá, ale tomu se zatím málokdo dokázal vyhnout regulací výkonu turbodmychadla jiným způsobem - např. změnou úhlu vlivu proudu výfukových plynů na lopatky turbíny v závislosti na otáčkách rotoru. Turbokompresory s proměnnou geometrií trysek, u kterých se úhel sklonu lopatek trysky nastavuje pomocí pneumomechanického pohonu, vyrábí pouze Garrett a několik dalších předních firem.

NEMOCI A PÉČE

Turbodmychadlo je konstruováno jako bezúdržbové, to znamená, že nevyžaduje žádnou specifickou údržbu ani seřizování a po uplynutí životnosti, která se obvykle rovná nebo překračuje životnost samotného motoru, je nutné jej vyměnit . Lze však zformulovat pár jednoduchých doporučení, která majitele vozu s turbomotorem vyzbrojí znalostí situací, do kterých je nežádoucí se dostávat.

Ložiska rotoru jsou hlavní součástí turbodmychadla, na které závisí především výkon celého agregátu. A potřebují hlavně vydatné a kvalitní mazání. Železným přikázáním pro majitele turbomotoru by se proto měla stát nejjednodušší rada - pravidelně podle návodu měnit filtr a olej v motoru a sledovat jeho hladinu. Olej může být syntetický nebo minerální - to není tak významné. Obecně platí, že při výběru typu maziva je lepší řídit se návodem výrobce a v žádném případě nemíchat oleje, byť stejného typu, ale různých jakostí. Hlavní je, že třída kvality oleje API musí být minimálně SG/CD. Právě tento index udává kvalitu balíčku aditiv, které musí být navrženo tak, aby fungovalo v nejintenzivnější zóně ložiskové sestavy turbodmychadla, kde mohou třecí podmínky i teplota oleje dosahovat extrémních hodnot.

Olej však nejen maže ložiska, ale také ochlazuje sestavu a udržuje teplotu na přijatelné úrovni. Pokud se podmínky mazání zhorší - například olej nebyl dlouho vyměněn a usazeniny se snížily propustnost vedení, pak začne olej v ložiskové sestavě stagnovat, což zvyšuje tepelné namáhání a to způsobuje koksování a ještě větší zanášení vedení. Ložiska tak dříve či později zůstanou suchá a následuje jejich odření a rozpad celé jednotky.

Dalším turbodmychadlem, jehož provozuschopnost ovlivňuje i „zdraví“ motoru, jsou plyno-olejová těsnění osy rotoru, obvykle vyrobená ve formě pružných ocelových kroužků, jako jsou pístové. Izolují mazací systém od sacích a výfukových dutin turbodmychadla, a když se opotřebují - a to obvykle následuje po radiálním házení rotoru nebo vůli jeho osy - olej se začne vtlačovat do dutiny kompresoru, vstupuje do válců a hoří charakteristickým namodralým kouřem. Majitel hřeší na „píst“, ale problém je v turbodmychadle!

Zpočátku se tento efekt projevuje při startování chlazeného motoru - obláček modrého kouře z výfukového potrubí může naznačovat začínající opotřebení ložiskové jednotky a těsnění. Stejně se ale projevuje i opotřebení, např. těsnění dříku ventilu nebo vedení ventilů samotného motoru...

Mimochodem, podobný obrázek může způsobit... ucpaný vzduchový filtr! Když vykazuje významný odpor sání, v potrubí, zejména při volnoběžné otáčky u benzinových motorů dochází ke zvýšenému podtlaku, na který prostě nejsou těsnění dimenzována.

Ovlivňuje výkon turbodmychadla a stav samotného motoru. Například při nošení pístní kroužky výsledný přetlak plynů z klikové skříně může bránit vytékání oleje z turbojednotky - s odpovídajícími důsledky. Stejný účinek je pozorován, když se zhorší ventilace klikové skříně. A porušení nastavení paliva - porucha vstřikovacího systému - může vést k tomu, že uhlíkové usazeniny vytvořené při neúplném spalování paliva se usadí na turbínovém kole a obtokovém ventilu, což způsobí nevyváženost rotoru a naruší normální operace regulátor tlaku.

Provozuschopnost turbodmychadla lze posuzovat jak podle dynamiky zrychlení, tak podle tlaku plnicího vzduchu. Všechny vozy s benzinovými turbomotory jsou zpravidla vybaveny číselníkovými manometry pro plnicí tlak v přístrojové desce. Na Volnoběh ručička přístroje ukazuje podtlak v sacím potrubí a na „únik plynu“ bez zatížení reaguje s mírnou odchylkou. Ale při akceleraci, řekněme na třetí rychlostní stupeň z nízkých rychlostí, je jasně vidět, jak po otevření plynu průtoková klapka "do podlahy" ano Plnicí tlak (a zrychlení vozidla) se nejprve zvyšuje pomalu a poté v oblasti 2000-2500 ot./min. moderní auta- šipka jde ostře doprava až na doraz, zpod kapoty se ozývá tlumený hvízdavý zvuk turbíny a auto se mocně řítí vpřed. Někomu se tento „turbo bzukot“ líbí, pro jiné je obtížné předvídat reakci vozu na změny v dodávce paliva – je to věc vkusu. Nakonec některé firmy (Opel, Citroen, SAAB) nabízejí nejvíce „nabité“ verze buď s „výbušnými“ čtyřválcovými turbomotory, nebo s „hladkými“ a točivějšími „šestkami“ v nízkých otáčkách...

A na závěr pár doporučení k jízdě. Na zahřívání turbomotorů nejsou žádné zvláštní požadavky - fungující mazací systém s běžným filtrem zajišťuje okamžitý přísun oleje do ložisek kompresoru. Když ale vypnete motor po tvrdé jízdě, kdy motor běžel delší dobu pod velkým zatížením vysoké otáčky, je lepší nechat minutku až dvě běžet na volnoběh. Faktem je, že zastavení cirkulace oleje po intenzivní práci způsobuje „tepelný šok“ - chlazení se náhle zastaví a olej v ložiskovém tělese turbojednotky se zahřeje na tři sta stupňů, koksuje a tvoří usazeniny. A v extrémních případech - například při zastavení po dlouhém uklouznutí v bahně, kdy je turbínový „šnek“ rozžhavený, se mohou ložiska rotoru zaseknout a dokonce roztavit...

Turbodmychadlo Garrett VNT25 s variabilní geometrií trysek. Od roku 1991 je instalován na dieselové auto Fiat Croma 2,5 TD

V laboratoři turbodmychadel NAMI je adaptace turbodmychadla na „osmičkový“ motor v plném proudu. Výsledky jsou hned za rohem...

A před překonáním vodních překážek musíte posoudit hloubku brodu - litinové pouzdro turbíny může po „vodních procedurách“ prasknout, zejména na benzinové motory, kde je tepleji.

VÝHODY A ZÁPORY TURBODOBÍJENÍ

Začněme zápory. Přeplňovaný motor (a přeplňovaný motor obecně) je složitější a nákladnější jak na výrobu, tak na provoz – vyžaduje nejvíce nejlepší olej a musíte častěji měnit mazivo. Stále se nelze vyhnout „turbo prodlevě“ a zpožděním spojeným s přeplňováním plynových turbín. Tyto jevy lze omezit použitím dvou turbodmychadel zapojených do série, „vyladěných“ různými způsoby - toto schéma se nazývá biturbo a bylo široce používáno v motoristickém sportu a v osobních automobilech bylo poprvé instalováno na stejnojmenný automobil. Maserati. Ale bohužel, „biturbo“ motor je ještě dražší.

A samozřejmě i samotný motor zažívá velké zatížení a nárůst tepelného namáhání a mechanického zatížení je úměrný nárůstu plnicího tlaku (a tedy výkonu). Proto je u sériových turbomotorů tlak omezen na 0,3-0,8 kg/cm2, což vystačí s velmi mírným zvýšením o 30-50 % podle sportovních standardů. To však umožňuje posílením částí motoru (píst, ojnice atd.) udržovat zdroj motoru na „atmosférické“ úrovni.

Intercooler, což je hliníkový chladič-výměník tepla zahrnutý v sacím traktu mezi kompresorem a rozdělovačem, umožňuje bezbolestně zvýšit tlak o dalších 10-20 procent. Poměrně účinně snižuje teplotu stlačeného vzduchu a tepelný tok motorem a umožňuje tak spálit více paliva ve válcích bez rizika detonace. Ale zase ne levné...

Výhody přeplňování turbodmychadlem - zvýšený litrový výkon, účinnost motoru, zlepšená dynamika zrychlení, elasticita a (ve srovnání s „nasávaným“ motorem stejného výkonu) spotřeba paliva - jsou zřejmé. Použití přeplňování navíc umožňuje snížit množství toxických emisí - CO a CH a při mezichlazení vzduchu i oxidů dusíku NOx. A v poslední době se objevují nové argumenty ve prospěch přeplňování.

XXI STOLETÍ - S PŘÍPLATKEM NEBO BEZ?

Od druhé poloviny 80. let investují přední světoví výrobci automobilů miliony dolarů do výzkumu a vývoje, aby snížili toxicitu a spotřebu paliva a zároveň se snažili zvýšit litrový výkon. Postupným zaváděním řešení, jako je výměna karburátoru za vstřikování, elektronická optimalizace provozních režimů, katalytická neutralizace, rezonanční sání a výfuk, nastavitelné fáze, dovedli inženýři Otto čtyřtaktní motor téměř k dokonalosti. Nezbývá než použít přímé vstřikování u benzínových motorů, což nyní mezi prvními dělá Mitsubishi a Subaru. Co bude dál?

Zdá se, že počátkem příštího století bude spalovací motor stále převládat nad ostatními alternativními elektrárnami. A aby byly splněny velmi přísné normy toxicity, známé jako Euro 3, budou muset konstruktéři hledat nové způsoby, jak radikálně modernizovat pístové motory. A s největší pravděpodobností nebudete moci zapomenout na přeplňování.

Jednou z cest je vytvoření motorů, které realizují cykly s vnitřním chlazením (Miller-Atkinsonovy cykly) s povinným použitím přeplňování, ať už mechanického nebo kombinovaného.

Druhým způsobem je přejít na... dvoutaktní cyklus! Teoreticky může poskytnout lepší výkon, a proto se dědicové vtipných motorů DKW nyní točí na zkušebních stolicích Fordu a Jaguaru. Opět vyzbrojeno přeplňováním...

Třetím směrem je použití, spolu s přímým vstřikováním, různých schémat přeplňování pro zajištění provozu benzinové motory na ultra chudé směsi. Některé nabízejí kombinaci přepínatelného dmychadla pro nízké otáčky a přeplňování turbodmychadlem pro střední a vysoké otáčky. No a někteří pokračují v práci na jiném typu přeplňovací jednotky – vlnovém tlakovém výměníku

Sotrgekh, kombinující výhody všech tradičních typů kompresorů, ale extrémně náročný na vývoj a výrobu.

Vylepšení se dočkalo i staré dobré přeplňování turbodmychadlem. Díky použití keramiky a speciálních plastů se snižuje hmotnost a moment setrvačnosti rotoru, plynem mazaná ložiska a nová těsnění sníží ztráty třením...

Jsme tedy na pokraji nových významných změn v designu motoru – a samozřejmě autoreview. bude věnovat pozornost jakýmkoli zajímavým inovacím. Škoda, že Rusko je v tomto závodě beznadějným outsiderem.

I když náš domácí vývoj by možná mohl konkurovat „drobům“ koncepčních vozů od slavných společností. Je hezké, že laboratoř turbodmychadel NAMI pokračuje ve vědeckém výzkumu a praktickém vývoji s čistým nadšením. Byla vyrobena a otestována například přeplňovací jednotka pro „klasické“ motory VAZ, připravuje se turbodmychadlo pro „osmé“ motory. Později vám o nich řekneme více. Mimochodem, budou se snažit pomoci těm ubohým dušičkám, které trpí vadným přeplňováním cizích aut...

A. AZBEL L. GOLOVANOV

Od nástupu spalovacího motoru stojí konstruktéři před úkolem zvýšit jeho výkon. A to je možné pouze jedním způsobem – zvýšením množství spáleného paliva.

Způsoby, jak zvýšit výkon motoru

K vyřešení tohoto problému byly použity dvě metody, jednou z nich bylo zvětšení objemu spalovacích komor. Ale v podmínkách neustále se zpřísňujících ekologických požadavků pro pohonné jednotky V automobilech se tento způsob zvyšování výkonu dnes prakticky nepoužívá, i když dříve byl prioritou.

Druhý způsob zvýšení výkonu spočívá v nuceném zvýšení množství hořlavé směsi. Díky tomu mohou i maloobjemové elektrárny výrazně zlepšit výkon.

Pokud nejsou problémy se zvyšováním množství paliva dodávaného do válců (systém přívodu paliva se snadno přizpůsobí požadovaným podmínkám), pak se vzduchem to není tak jednoduché. Elektrárna ho napumpuje samostatně kvůli podtlaku ve válcích a nelze ovlivnit objem vstřiku. A protože pro maximálně efektivní spalování ve válcích musí vzniknout směs paliva a vzduchu s určitým poměrem, samotné zvyšování množství paliva nedává žádný nárůst výkonu, ale naopak spotřeba roste a výkon klesá.

Východiskem ze situace je nucení vzduchu do válců, takzvané přeplňování motoru. Všimněte si, že první zařízení, která pumpují vzduch do spalovacích komor, se objevila téměř od okamžiku, kdy se objevil samotný stroj, ale na dlouhou dobu nebyly použity na vozidlech. Ale kompresory byly široce používány v letectví a na lodích.

Typy podle způsobu vytváření tlaku

Přeplňování motoru je teoreticky jednoduchá myšlenka. Jeho podstata spočívá v tom, že nucené vstřikování umožňuje výrazně zvýšit množství vzduchu ve válcích ve srovnání s objemem, který nasává samotný motor, a podle toho lze dodat více paliva. Díky tomu je možné zvýšit výkon elektrárny bez změny objemu spalovacích komor

Ale to vše je teoreticky jednoduché, ale v praxi nastává mnoho obtíží. Hlavní problém spočívá v určení, která konstrukce přeplňování je nejúčinnější a nejspolehlivější.

Obecně byly vyvinuty tři typy kompresorů, které se liší způsobem čerpání vzduchu:

1. Kořeny
2. Lysholm (mechanický kompresor)
3. Odstředivá (turbína)

Každý z nich má své vlastní konstrukční vlastnosti, výhody a nevýhody.

Kořeny

Kompresor ve stylu Roots byl původně představen jako konvenční zubové čerpadlo (něco podobného olejovému čerpadlu), ale postupem času se konstrukce tohoto kompresoru velmi změnila. Moderní Rootsův kompresor nahrazuje ozubená kola dvěma protiběžnými rotory uloženými ve skříni. Namísto zubů mají rotory vačky lopatek, které vzájemně zabírají s rotory.

Hlavním rysem Rootsova přeplňování je způsob jeho nabíjení. Tlak vzduchu se nevytváří v krytu, ale na výstupu z něj. Listy rotoru v podstatě jednoduše zachycují vzduch a tlačí ho do výstupního průchodu vedoucího k sacímu potrubí.

Konstrukce a provoz Rootsova kompresoru

Ale takový kompresor má několik významných nevýhod - tlak, který vytváří, je omezený a pulzace vzduchu je stále přítomná. Pokud však konstruktéři dokázali překonat druhý nedostatek (tím, že rotorům a výstupním kanálům dali speciální tvar), pak je problém s omezením vytvářeného tlaku vážnější - buď je nutné zvýšit rychlost otáčení rotorů, což negativně ovlivňuje životnost kompresoru, nebo k vytvoření několika stupňů vybíjení, a proto se zařízení stává designově velmi složité.

Lysholm

Přeplňovací motor typu Lysholm je konstrukčně podobný Rootsovi, ale místo rotorů používá spirálovité šneky (jako mlýnek na maso). V tomto provedení se tlak vytváří v samotném kompresoru a ne na výstupu. Myšlenka je jednoduchá - vzduch je zachycován šneky, stlačován během přepravy šneky od vstupu k výstupu a poté vytlačován. Díky spirálovitému tvaru je proces přívodu vzduchu kontinuální, takže nedochází k pulzaci. Tento kompresor vytváří větší tlak než Rootsova konstrukce, pracuje tiše a ve všech režimech motoru.

Kompresor typu Lysholm, jiný název je šroubový.

Hlavní nevýhodou tohoto přeplňování jsou vysoké výrobní náklady.

Odstředivý typ

Odstředivá dmychadla jsou dnes nejběžnějším typem zařízení. Je konstrukčně jednodušší než první dva typy, protože má jeden pracovní prvek - kompresní kolo (běžné oběžné kolo). Toto oběžné kolo instalované ve skříni zachycuje vzduch ze vstupního kanálu a vytlačuje jej ven do výstupního kanálu.

Odstředivé dmychadlo s pohonem plynové turbíny

Zvláštností činnosti tohoto kompresoru je, že pro vytvoření požadovaného tlaku je nutné, aby se kolo turbíny otáčelo velmi vysokou rychlostí. A to zase ovlivňuje zdroj.

Typy pohonů, jejich výhody a nevýhody

Druhým problémem je pohon kompresoru a může to být:

1. Mechanické
2. Plynová turbína
3. Elektrický

U mechanického pohonu je kompresor poháněn od klikového hřídele přes řemenový, nebo méně často řetězový převod. Tento typ pohonu je dobrý, protože boost začne fungovat ihned po spuštění elektrárny.

Má však významnou nevýhodu - tento typ pohonu „ubírá“ část výkonu motoru. Výsledkem je začarovaný kruh – kompresor sice zvýší výkon, ale hned ho odebere. Mechanický pohon lze použít u všech typů přeplňování.

Pohon plynovou turbínou je v současnosti nejoptimálnější. V něm je kompresor poháněn energií spálených plynů. Tento typ pohonu se používá pouze s odstředivým nabíjením. Přeplňování s tímto typem pohonu se nazývá turbodmychadlo.

Pro využití energie výfukových plynů konstruktéři v podstatě jednoduše vzali dva odstředivé kompresory a připojili jejich oběžná kola k jedné ose. Dále bylo k výfukovému potrubí připojeno jedno přeplňování. Výfukové plyny opouštějící válce se pohybují vysokou rychlostí, vstupují do kompresoru a roztáčí oběžné kolo (říká se mu turbínové kolo). A jelikož je připojeno k oběžnému kolu (kolu kompresoru) druhého kompresoru, začne plnit požadovaný úkol – pumpovat vzduch.

Přeplňování turbodmychadlem je dobré, protože neovlivňuje výkon motoru. Má však nevýhodu, a to významnou - při nízkých otáčkách motoru není kvůli malému množství výfukových plynů schopen efektivně pumpovat vzduch, je účinný pouze při vysokých otáčkách. Kromě toho při přeplňování turbodmychadlem existuje účinek jako „prodleva turbodmychadla“.

Podstata tohoto efektu spočívá ve skutečnosti, že přeplňování turbodmychadlem neposkytuje okamžitou reakci na akce řidiče. Dojde-li k náhlé změně pracovního režimu motoru, například při akceleraci, nestačí v první fázi energie výfukových plynů k tomu, aby posilovač napumpoval potřebné množství vzduchu, proces trvá dlouho. aby se odehrávaly ve válcích a množství výfukových plynů se zvýšilo. Výsledkem je, že když prudce sešlápnete pedál, auto „zakopne“ a nezrychlí, ale jakmile boost nabere rychlost, auto začne aktivně zrychlovat – „vystřelí“.

Existuje další nepříliš příjemný efekt - „turbo lag“. Jeho podstata je přibližně stejná jako u „turbo lag“, ale jeho povaha je poněkud odlišná. To se scvrkává na skutečnost, že přeplňování má zpožděnou reakci na jednání řidiče. To je způsobeno skutečností, že kompresor potřebuje čas, aby zachytil, napumpoval vzduch a dodal jej do válců.

Orientační grafy účinků „turbojam“ a „turbolag“ v závislosti na výkonu

„Turbojam“ se objevuje pouze u kompresorů poháněných energií výfukových plynů, ale u zařízení s mechanickým pohonem neexistuje, protože nabíjecí výkon je úměrný otáčkám motoru. Ale „turbo lag“ je přítomen ve všech typech kompresorů.

V moderní auta začínají se zavádět elektrické přeplňovací pohony, které jsou však teprve v plenkách. Prozatím se používají jako přídavný mechanismus k odstranění „prodlev turbodmychadla“ při provozu přeplňování turbodmychadlem. Je možné, že se brzy objeví vývoj, který nahradí kompresory, na které jsme zvyklí.

Elektrický kompresor od Valeo

Aby mohli efektivně pracovat, potřebují více vysokého napětí, takže je použita druhá síť s vlastní 48voltovou baterií. Koncern Audi obecně plánuje přesunutí veškeré výbavy na zvýšené napětí– 48 voltů, protože se zvyšuje počet elektronických systémů a v důsledku toho se zvyšuje zatížení sítě vozidla. Snad všechny automobilky v budoucnu přejdou na palubní sítě s vyšším napětím.

Jiné problémy

Kromě způsobu vstřikování a typu pohonu existuje mnohem více problémů, které se podařilo nebo konstruktérům podařilo vyřešit.

Tyto zahrnují:

• ohřívání vzduchu během stlačování;
• "turbojam";
• efektivní provoz kompresoru ve všech režimech.

Při vstřikování se vzduch velmi zahřívá, což vede ke snížení jeho hustoty a to následně ovlivňuje detonační práh směsi vzduch-palivo. Tento problém byl vyřešen instalací mezichladiče - chladiče vzduchového chlazení. Kromě toho může tato jednotka provádět chlazení různé způsoby– protiproudem vzduchu nebo v důsledku kapalinového chladicího systému.

Možnosti systémů přeplňování

Instalace mezichladiče však vyvolala další problém - zvýšení „prodlev turbo“. Kvůli chladiči se výrazně prodloužila celková délka vzduchového potrubí od kompresoru k sacímu potrubí, což ovlivnilo dobu čerpání.

Problém s „turbo lag“ řeší výrobci automobilů různými způsoby. Některé snižují hmotnost svých součástí, jiné využívají technologii variabilní geometrie pohonu turbodmychadla. V prvním řešení problému vede snížení hmotnosti oběžných kol ke skutečnosti, že k roztočení boostu je potřeba méně energie. To umožňuje, aby kompresor začal pracovat dříve a poskytoval tlak vzduchu i při nízkých otáčkách motoru.

Co se týče geometrie, díky použití speciálních oběžných kol poháněných akčním členem instalovaným ve skříni turbínového kola je možné přesměrovat proudění výfukových plynů v závislosti na provozním režimu motoru.

Někteří výrobci se rozhodnou zvýšit účinnost kompresoru ve všech provozních režimech instalací dvou nebo dokonce tří kompresorů. A tady se každá automobilka chová jinak. Někteří instalují dvě turbodmychadla, ale různých velikostí. „Malé“ dmychadlo pracuje při nízkých otáčkách motoru, čímž se snižuje efekt „prodlevy turbodmychadla“ a při zvýšení otáček se aktivuje „velký“ boost. Jiné automobilky používají kombinované schéma, ve kterém je za nízké otáčky zodpovědné mechanicky poháněné přeplňování, které zcela eliminuje prodlevu turba, a při vysokých rychlostech se aktivuje přeplňování turbodmychadlem.

Nakonec poznamenáváme, že výše uvedené jsou pouze některé z hlavních problémů spojených s nuceným přívodem vzduchu do válců, ve skutečnosti je jich více. Patří mezi ně přefouknutí a přepětí.

Zvýšení výkonu kompresorem je ve skutečnosti omezeno pouze jedním faktorem - silou komponentů elektrárny. To znamená, že výkonové charakteristiky lze zvýšit pouze na určitou úroveň, jejíž překročení povede ke zničení součástí motoru. Tento přebytek se nazývá přefouknutí. Aby k tomu nedocházelo, je systém nuceného vstřikování vzduchu vybaven ventily a kanály, které zabraňují otáčení oběžného kola nad nastavenou rychlost; ukazuje se, že výkon nabíjení má limit. Navíc, když jsou splněny určité podmínky, ECU napájecího zdroje upraví množství paliva dodávaného do válců.

Náraz lze popsat jako „reverzní pohyb vzduchu“. Efekt nastává při prudkém přechodu z vysokých do nízkých otáček. Výsledkem je, že kompresor již napumpoval velké množství vzduchu, ale kvůli poklesu rychlosti se stane nevyužitým, takže se začne vracet k posílení, což může způsobit jeho poruchu.

vypouštěcí ventil

Problém rázů je řešen použitím obtokových kanálů (bypass), kterými je stlačený nespotřebovaný vzduch čerpán do vstupního kanálu před dmychadlem, čímž dochází ke změkčení, ale ne eliminaci zátěže při rázu. Druhým systémem, který zcela řeší problém rázů, je instalace obtokového ventilu nebo odfuku, který v případě potřeby vypustí vzduch do atmosféry.

Instalace vzduchových dmychadel na elektrárny je stále nejoptimálnějším způsobem zvýšení výkonu.