Как работает турбонагнетатель?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбокомпрессора автомобиля. Один реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, выдавливает его в камеру где он горит с топливом, а затем взрывает горячий воздух из задней части. Как горячий воздух уходит, он ревет мимо турбины (немного похож на очень компактный металлический ветродвигатель), приводящий в действие компрессор (воздушный насос) на фронте из-за двигателя.Турбонагнетатель на автомобиле работает по аналогичному принципу. Он использует выхлопной газ в приводе турбины. Это закручивает компрессор воздуха который втягивает воздух (и кислород) в цилиндры, что позволяет им сжигать больше топлива. — подробнее на https://novosibirsk.remont-turbiny.ru/opel.html

Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (которая это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»). Нагнетатель (или «механический нагнетатель», чтобы дать ему свое полное название) очень похож на турбокомпрессор, но вместо того, чтобы приводиться в действие выхлопными газами с помощью турбины, он питается от вращающегося коленчатого вала автомобиля. Это обычно является недостатком: там, где турбокомпрессор питается от отработанной энергии в выхлопе, нагнетатель фактически крадет энергию из собственного источника питания автомобиля (коленчатый вал), что обычно бесполезно.

Валы и рабочие колеса от безмасляного турбокомпрессора NASA

Фото: сущность турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор) установлены на одном валу. Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается. Фото предоставлено NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как работает турбонаддув на практике? Турбокомпрессор-это эффективно два маленьких воздушных вентилятора (также называемых крыльчатками или бензонасосы) сидя на одном и том же металлическом валу так, что оба вращаются вокруг вместе. Один из этих вентиляторов, вызванный турбиной, сидит в поток выхлопных газов из цилиндров. По мере того как цилиндры дуют горячий газ мимолопасти вентилятора, они вращаются и вал, к которому они подключены (технически называется центральным ступицей вращающейся сборки или ЧРА) вращается также. Второй вентилятор называется компрессором и, поскольку он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому, когда он вращается, он рисует воздух поступает в машину и загоняет его в цилиндры.

Вот тут есть небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы делаете его более горячим (вот почему a велосипедный насос нагревается, когда вы начинаете надувать свои шины). Накаляться воздух менее плотный (именно поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и менее эффективный на помогать топливу сгореть, поэтому было бы очень лучше если воздух приходя от компрессора был охлажен прежде чем он вошел цилиндр. Чтобы охладить его, выход из компрессора проходит над теплообменным аппаратом который извлекает лишнее тепло и направляет его в другое место.

Как работает турбокомпрессор

Основная идея заключается в том, что выхлопная труба приводит в действие турбину (красный вентилятор), которая является непосредственно подключен к (и питает) компрессор (синий вентилятор), который таранит воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Вот тогда, вкратце, как все это работает:

Упрощенная схема, показывающая составные части турбокомпрессора и как они работают

  1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
  2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
  3. Компрессор сжимает и нагревает входящий воздух и снова выдувает его.
  4. Горячий, сжатый воздух от компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его вниз.
  5. Охлажденный, сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре с более высокой скоростью.
  6. В виду того что цилиндр горит больше топлива, он производит энергию более быстро и может послать больше силы к колесам через поршень, валы, и шестерни.
  7. Отработанный газ из баллона выходит через выпускной патрубок.
  8. Горячие выхлопные газы, дующие мимо вентилятора турбины, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
  9. Вращающаяся турбина установлена на том же валу, что и компрессор (показано здесь в виде бледно-оранжевой линии). Итак, когда турбина вращается, компрессор тоже вращается.
  10. Выхлопные газы покидают автомобиль, тратя меньше энергии, чем это было бы в противном случае.

На практике компоненты могут быть соединены примерно так. Турбина (Красная, правая) принимает в выхлопной воздух через свой вход, управляя компрессором (голубой, левый) который принимает в чистый внешний воздух и нагнетает его в двигатель. Эта определенная конструкция отличает электрической системой охлаждения (зеленым цветом) между турбиной и компрессором.

Упрощенная схема, показывающая составные части турбокомпрессора и как они работают

Художественное произведение: как турбина и компрессор соединены в электрически охлаженном турбонагнетателе. Из патента США №7,946,118: охлаждение электроуправляемого турбокомпрессора компанией Will Hippen et al, Ecomotors International, выданного 24 мая 2011 года. Художественное произведение любезно предоставлено бюро США по патентам и товарным знакам.

Откуда берется дополнительная энергия?

Турбокомпрессоры дают автомобилю больше мощности, но это дополнительная мощность не поступающий непосредственно из отработанного выхлопного газа-и это иногда сбивает с толку людей. С турбонагнетателем, мы обуздываем некоторую из энергии в вытыхании для того чтобы управлять компрессором, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо, где автомобиль имеет дополнительную мощность исходит от него. Весь выхлопной газ делает приводит турбонагнетатель в действие и,поскольку турбокомпрессор не подключен к коленчатому валу или колесам автомобиля, это не так напрямую добавление к мощности вождения автомобиля в любом случае. Это просто включение тот же двигатель сжигает топливо с более высокой скоростью, поэтому делает его более мощным.

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Если турбокомпрессор дает двигателю больше мощности, то больший, лучший турбокомпрессор даст это еще большая сила. Теоретически, вы можете продолжать совершенствовать свой турбокомпрессор чтобы сделать ваш двигатель все более и более мощным, но вы в конечном итоге попали в предел. Цилиндры такие большие, и топлива в них горит не так уж много. Там есть только столько воздуха, который вы можете ввести в них через вход определенного размера, и только столько выхлопных газов, которые вы можете удалить, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для привода вашего турбокомпрессора. Другими словами, есть и другие ограничивающие факторы, которые вступают в игру, которые вы должны принять во внимание счет также; вы не можете просто турбонаддув свой путь к бесконечности!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Вы можете использовать турбокомпрессоры с бензиновыми или дизельными двигателями и на более или менее любых вид транспортного средства (легковой автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получаете большую выходную мощность для такого же размера двигателя (каждый одиночный ход поршеня, в каждом одиночном цилиндре, производит больше силы чем он в противном случае сделал бы). Однако, больше силы значит больше выхода энергии в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вы также должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны сжигать соответственно больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем без него. Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, гораздо меньше и легче, чем двигатель, производящий ту же мощность без турбонагнетателя, поэтому турбонагнетатель автомобиля может дать лучшую экономию топлива в этом отношении. Производители теперь часто могут обойтись без установки гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь турбированные автомобили получают свое преимущество: работая хорошо, они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, производя меньше загрязнения воздуха .

Больше мощности для того же размера двигателя звучит замечательно, так почему же не все двигатели с турбонаддувом? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбонагнетателями, не всегда оказывались такими впечатляющими, как любили заявлять производители (стремящиеся захватить любое маркетинговое преимущество над своими конкурентами). Одно исследование 2013 года, по сообщениям потребителей, нашли небольшие двигатели с турбонаддувом, дающие значительно худшую экономию топлива, чем их «естественно-аспирированные» (обычные) аналоги, и пришли к выводу: «не принимайте ЭКО-хвастовства турбированных двигателей по номинальной стоимости. Есть лучшие способы сэкономить топливо, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии.»Надежность также часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один слой механической сложности к обычному двигателю-короче говоря, есть еще несколько вещей, которые могут пойти не так. Это может сделать обслуживание турбин значительно дороже. По определению, турбонаддув — это все о том, чтобы получить больше от той же самой базовой конструкции двигателя, и многие из компонентов двигателя должны страдать от более высоких давлений и температур, которые могут заставить части отказать раньше; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом не длятся так долго. Даже вождение может быть различным с турбинами: поскольку турбонагнетатель питается от выхлопных газов, часто существует значительная задержка («турбо-лаг») между тем, когда вы ставите ногу на акселератор и когда турбо включается, и это может сделать турбо-автомобили очень разными (и иногда очень сложными) для вождения.

admin

Добавить комментарий

Next Post

Немецкий бренд "Küppersbusch"

Вт Дек 3 , 2019
Немецкий бренд «Küppersbusch», с более чем 140-летней историей, входит в число премиальных фирм в более чем 40 странах. Он был удостоен премии German Brand Award 2017 и сочетает в себе промышленные технологии с вневременным и надежным дизайном, чтобы его продукты соответствовали самым сложным и индивидуальным потребностям клиентов. — куперсбуш сервисный […]
Декабрь 2019
ПнВтСрЧтПтСбВс
« Ноя  
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031 

Мета

Яндекс.Метрика