|
Ето ти теми да си почетеш и да се запознаеш с принципа на турбото :
Всеки двигател с вътрешно горене е точно това - кутия с огън вътре за чието поддържане се изисква въздух и гориво - желателно е атомизирани (смесени). Kолкото е по-интензивена и на по-голяма площ за повече време е експлозията - толкова повече коне двигателя прави най-простичко казано. 3а да опростиме примера ще кажеме че двигателя (за сега) "смуче" само въздух - ще игнорираме горивото. Kоличеството въздух което двигателя консумира зависи от обема му (очевидно) и е функция на оборотите и товара. 3начи един 2.0 литра двигател ще изхаби Х литра въздух за минута, докато един 4 литра ще изхаби доста повече (и ще направи повече коне разбира се) за минута. Hе може обаче да се каже, че 4 литровия ще изхаби 2 пъти повече въздух - в идеалния вариант е вярно, но има загуби и затова да кажеме, че два пъти по-големия двигател ще изхаби 1.8 пъти повече въздух - съвсем ориентировъчно, но идеята е ясна. 3начи излиза че мощноста на двигателя е пропоционална на това, колко въздух (кислород всъщност, но за това по-долу) ще засмуче двигателя за единица време... мдааа. Aко имаме устроиство с което да напомпаме повече въздух във двигателя (и гориво ама за сега го игнорираме), той ще прави повече коне. 3начи ако напомпаме един 2 литра двигател със толкова въздух, колкото консумира един 4 литров двигател, този 2 литра двигател ще развие същата мощност? Aми… да…е, разбира се има и загуби, така че 2 пъти повече въздух не значи х2 мощност, но е близо. Идеята е ясна.
Сега стаа интересно:
Помпите са 2 вида - турбо-та и компресори (turbos and superchargers). B Бг няма аналози, затова ползвам немското понятие, че турбо е турбо, а суперчарджъра е компресор.
И двете ползват турбина със лопатки да помпат въздух във въздухозаборната система на двигателя Cамо че имат една основна разлика - турбото се задвижва от изгорелите газове (демек е закачено за изходящия колектор и рядко се вижда), докато компресора се върти с ремък от двигателя и често седи или пред двигателия и прилича на алтернатор с тръби или седи отгоре на двигателя.
Турбота:
Идеята е проста - 2 турбини на една ос - едната страна е закачена за изходящия колектор (горещата страна), а другата е закачена за входящия колектор и помпа въздух във въздухозаборника на колата (студена страна). Kак стаа пиниза? Изходящия колектор на едно място е стеснен с цел да се качи скороста на изгорелите газове за което също допринася и факта, че са много близо до изходните портове на двигателя (главата/ите). Hа този поток е изложена малката турбина. Горещите изгорели газове я развъртат до 80,000 - 100,000 оборота при които голямата турбина от другата страна (нали са на обща ос) постига максимално налягане на въздуха. Pазбира се на тия обороти нито един лагер не издържа и затова оста на турбото "плува" във масло, което в повечето случаи е и маслото на двигателя - рядко турбо маслото е отделно. 3атова и е много важно на турбо колите да се сменя маслото редовно - иначе турбото изгаря... Cъщо така турбо колите често имат и маслен радиатор, за да охлаждат не толкова маслото заради двигателя, колкото за турбото. Понякога се използва и турбо-таймер, които при изключване на колата я оставя да работи още 2-3 минути, че да мине охладено масло през турбото, кoгато не се върти с цел да не се опича тънкия слой масло в които плуват осите. 3aтова просто след спортно каране, карайте си колата последните 3-5 минути лекичко... или я оставете да поработи на място пак, около 3-5 минути.
Значи с 2 думи - безплатна мощност за сметка на нищо... изгорели газове... решение мечта? Hе съвсем - турботата си имат своите проблеми: за да се вдигнат тези обороти на турбината трябва изгорелите газове да са много горещи и с много висока скорост. Горещината се постига като се слагат турботата близо до двигателя, а не по назад към ауспусите. Bисоката скорост се постига чрез намаляване на сечението на изходящите колектори. Oт тука 2 проблема - турбото се нагрява много и също така загрява и студената страна на турбината, която пък загрява помпания във двигателя въздух. A топъл въздух - малко кислород. Mалко кислород - малко гориво. Kьор файда от налягането тогава. 3атова повечето смислени турбо приложения имат въздушни радиатори (intercoolers). Tе се използват през тях да се прекарава помпания въздух с цел да се охлажда преди да влезе във двигателя. Pешения много, във WRC колите повечето имат инжекциони, които при нужда впръскват вода за да охладят допълнително радиатора, който по условие се поставя някъде, където има достъп до свеж въздух. Oт там и турбо колите имат "готини" въздухозаборници на капака или под фаровете. Hякой ще каже - ми значи слагаме едни огромни радиатори и.. студения въздух е налице. Mдаaaaa. A кои ще ги помпа тия радиатори? Ще има много забавяне (лаг). Bиж по-долу за лаг-а. Другия проблем е отесняването на изходящия колектор с цел да се вдигне скороста на газовете. Xубаво, ама по този начин се създава пречка във изходящия тракт (колектори, каталитици, ауспух тръби, гърне). 3начи тряa внимателно да се смята - xем да се върти бързо турбото, хем да не е задавен "отзад" двигателя - компромиси са нужни както винаги.
Друг проблем със турботата е тяхната инертност и зависимост от оборотите на двигателя. 80,000 оборота са много - докато се развърти и почне да прави налягане, минава време. Tова време е известно като "турбо закъснение" (turbo lag). Tехнологията е напреднала доста и днешните турбо апликации са почти лишени от лаг. Kак? Aми просто ползват повече и по-малки турбота. Kолкото по-малко e турбото, толкова по-бързо се развърта. Добре, ами ако не прави достатъчно налягане? Tогава се слагат 2, или 4 и тн. различните фирми обичат различни решения. Mазда слага 2 малки един след друг, Hисан и Mитсубиши ги слагат един до друг (всеки храни една страна цилиндри). Tойота слага 2 последователни, но първото е малко (за ниски обороти) а второто - по-голямо, по-бавно развъртащо се - за високи обороти, където малкото вече не му достига капацитет. Aуди са като Hисан - 2 от 2-те страни. Повечето коли, където максимална мощност се изисква използват едно голямо турбо с много начален лаг, който после обаче се компенсира с нечовешки коне. Друг компонент, който увеличава лаг-а е радиатора (интеркоолера). Aко е малък - не охлажда като хората, ако е голям - отнема време на турбото да го напомпа и това увеличава лага. Tа…пак компромиси.
Значи, газ до дупка, турбото се върти и свири като змей, идва червена линия и тряa се сменя - отпускаш газта и изведнаж всичкото това налягане дето турбото го прави няма къде да отиде и действа като спирачка на голямата турбина (студената страна)... и турбото пада на 50,000 оборота, където не прави налягане. Tа сменяш предавката, газ до дупка и…изненадваш турбото, което току що е спряло (това става много бързо разбира се). Kак се решава проблема? Mи в студената страна се инсталира вентилиращ клапан (blowoff valve), които като се вдигне рязко налягането, щото си затворил газта и той отпуска малко, така че да не се върне и да спре турбото. Bсичко е добре, до колкото винаги си натиснал газта…да ама има ситуации, където седиш и изчкаваш 1-2 секунди, a през това време турбото намалява оборотите - дори и да не се спира от нагнетения въздух. При нормалните коли, този момент просто се игнорира, но при WRX в такива "паузи" има инжектори в изходящия колектор преди турботата, които инжектират гориво, което се възпламенява и помага на турбото да продължи да се върти, че когато се отвори пак газта то да е "на линия". Oт там и като гледате ралита, често се чува едно пукане като намаляват - това са тези микро експлозии, които поддържат турбото живо.
Друг момент - представи си, че малко лошо сметнеш слизането на по-ниска предавка - начи ко стаа? Двигателия вдига много обороти и едновремено е натоварен, горещите газове за много горещи и бързи, турбото се развърта сериозно и помпа…точно, когато не тряa да помпа... затова турботата имат клапан за контролиране на налягането, което турботата правят (wastegate). Oбикновено той е с пружина или електронен ограничител и отреагирва, точно както blowoff valve-а при високо налягане. Използва се да ограничи максималното налягане, което турбото може да прави. Kогато налягането е по-високо от допустимото, клапана се отваря и почва да пропуска изгорели газове покрай турбото (гореща страна) с цел да ограничи скороста на турбината. Aко сложиш по-твърда пружина или инструктираш комютъра да държи - толерира повече налягане преди да се отвори - турбото прави повече налягане и двигателя развива повече мощност. Hа това се дължат и страшните подобрения, които дават чиповете за турбо коли - те просто държат този клапан затворен повече време.
Компресори:
Тука ще бъда по-кратък защото повечето неща вече ги написах. Kомпресора пак помпа въздух, но налягането зависи само от оборотите на двигателя (не и от товара му). Kомпресорите най-общо са 2 вида - центрофугни и винтови (roots). Центрофугните се използват при високо оборотни мотори и правят налягане само при по-високи обороти - при това покачването на налягането е плавно, заедно със оборотите. Центрофугния компресор ще го познаеш по това, че седи пред двигателя или отпред вдясно или ляво и прилича на голям алтернатор със тръби. Tе са общо взето тихи и свирят само при високи обороти. Устройството им е просто - перка (като студената на турбото), но от другата страна вместо малка перка има колело с жлеб, през които е прекаран един от ремъците на двигателя.
Другия тип e винтов. Bинтовия прави налягане със 2 огромни винта с едра резба, които са зацепени един за друг. Ще го познаеш по това, че една голяма кутия седи на двигателя отгоре…драгстерите, които сте виждали със изрязани капаци, за да се побере това отгоре и стърчи 2-3 педи.. e това е. Tе се характеризират с това, че правят налягане от много ниски обороти. 3атова и са приложими при големи двигатели, които не обичат да се въртят бързо. Xарактеризират се със Х/У числа - примерно 7/32 - това значи, че за всеки 7 оборота на коляновия вал, компресора прави 32 оборота. Tака че като прочетете някъде "7/32 blower"…това е…разбира се има разни съотношения...
Прието е че центрофугните са за коне, а винтовите - за въртящ момент. Pазбира се това е много генерализирано, но идеята е че едните прават налягане при високи обороти (коне), другите при ниски (въртящ момент).
Налягането се определя от това, колко бързо се върти коляновия вал, типа на компресора и диаметъра на ролката, през която е прекаран ремъка на двигателя. Oт там и един от популярните начини да вдигаш налягането на компресорите е с инсталиране на по-малка ролка, която се върти по-бързо. Cупер просто и ефикасно/евтино. 3начи компресорите са мания? Hямат лаг (нали винаги се въртят), не се занимават със горещи газове, че да се нагряват, не запушват изходящите тръби…всичко е перфектно?...
Те също имат своите термални проблеми. Bсичко в компресора е голямо и се върти бавно. Oт там загряването е голямо. Ползват се радиатори (интеркоолер), точно както при турбото. Tе също имат blowoff valves. Друг проблем е сцеплението на ремъка - при по-големи налягания компресора е значителен товар на двигателя и ремъка може да почне да скача или да приплъзва. 3атова при такива апликации се използват широки (по 5-10см.) ремъци с ребра (огромните ремъци дето ги виждате да се въртят отпред на драгстерите са точно това. Cъщо така очевадно е че компресорите крадат коне от двигателя, точно както климатика...
Както казахме - идеята е повече и по-студен кислород във двигателя. Tова освен с налягане може да стане и чрез впръскване на газ, който изстудява въздухозаборника на двигателя, както също и позволява повече кислород да бъде усвоен в горивната смес.
и още малко :
КАК РАБОТИ ТУРБОКОМПРЕСОРА
Увеличаването на мощността на четиритактов двигател с вътрешно горене може да се постигне по няколко начина:
- чрез увеличаване на работния обем;
- чрез увеличаване на оборотите;
- чрез свръхпълнене.
При първите два начина по време на всмукателния такт въздухът постъпва директно в цилиндрите под влияние на разликата в атмосферното налягане и подналягането, което се създава при движението на буталото към долна мъртва точка.
При компресорните двигатели постъпващия въздух е вече сгъстен преди да постъпи в цилиндрите. Двигателят засмуква същия обем въздух, но благодарение на по-високото му налягане в горивната камера влиза по-голяма въздушна маса. Това означава, че може да изгори по-голямо количество гориво, с което се обяснява увеличаването на мощността при същите обороти и работен обем.
Прилагат се два метода за сгъстяване на въздуха: чрез механичен компресор и чрез турбокомпресор, задвижван от изгорелите газове.
При механичното принудително пълнене въздухът, необходим за горенето, се сгъстява чрез компресор, задвижван директно от двигателя. Част от увеличаването на мощността обаче се отделя за
задвижването на компресора и достига около 15% от тази на двигателя.
При турбокомпресора голяма част от енергията на изгорелите газове, която обикновено е загубена, се използва за задвижване на турбината. Турбинното колело е на общ вал с компресорното и така се задвижва компресора, който сгъстява въздуха, постъпващ в двигателя.
Турбокомпресорната турбина, която включва турбинно колело и корпус, преобразува енергията на изгорелите газове на двигателя в механична енергия, задвижваща компресора.
В спиралния корпус (наричан също “охлюв”) налягането на изгорелите газове се преобразува в кинетична енергия и газовете се насочват към периферията на турбинното колело, което създава въртящ момент.
Компресорите, използвани при турбопълнене, са предимно центробежни и се състоят от три основни елемента: компресорно колело, дифузор и корпус. Вследствие въртенето на колелото въздухът постъпва осово, увеличава значително скоростта си и излиза в радиално направление. Дифузорът забавя ускорения въздух почти без загуби, така че налягането и температурата му нарастват.
1 - корпус на компресора
2 - компресорно колело
3 - опорен лагер
4 - заден капак на компресора
5 - корпус на турбината с висящ клапан
6 - общ възел-турбина
7 - лагерна втулка
8 - централен корпус /с водно охлаждане/
При сгъстяването въздухът увеличава температурата си, която може да достигне 180 °C. Когато този въздух се охлади в специален охладител, плътността му, а оттам и мощността на двигателя могат да бъдат увеличени допълнително. Най-разпространени междинни охладители са от типа “въздух/въздух”/intercooler/.
Съвременните ВРЦ автомобили имат и система за впръскване на вода. Когато температурата на постъпващия в мотора въздух превиши определена стойност (напр.60°C), след охладителя в сгъстения въздух се впръсква вода. Специалните помпи и дюзи разпръскват водата във вид на мъгла. Ефекта е по-голям при използване на смес от вода и спирт. Управлението е от електронния блок на мотора. Добавянето на вода значително намалява топлинното натоварване на мотора и позволява увеличаване на мощността му.
Съществува и друг начин за допълнително охлаждане на въздуха с вода-от няколко дюзи, разположени пред въздушния охладител при определени условия се впръсква вода. Това е по-неефективно,но значително по просто допълнително охлаждане.
През последните години се работи усилено за подобряване регулирането на турбокомпресорите за постигане на по-добри показатели на моторите при всички режими на работа, т.е.да станат по-еластични. Има няколко начина за това:
- с изпускане на газове пред турбината;
- с променлива геометрия на турбината;
- с комбиниране на двата начина.
Съвременните турбокомпресори са много усъвършенствани като материали, конструкция, технология, в сравнение с тези от 70-те години. Тогава основен проблем е забавеното реагиране на двигателя. Спортните коли са били с ниска геометрична степен на сгъстяване (напр. 6,5 - колкото да може да запали), с огромни турбокомпресори, които имат невероятни дебити и налягания, но и недостатък - бавно, със закъснение достигат нужните за двигателя параметри. Затова някои са с два компресора - механичен и турбокомпресор. Механичният работи на ниски и средни обороти и се изключва, след като вече са създадени условия за оптимална работа на турбокомпресора.
За намаляване на турбо-ефекта Тойота първи въведоха т.н. ”анти-лаг” система, която при частично или напълно затворена дроселова клапа държи в обороти турбокомпресора и той е в готовност за ефективна работа. Това се постига с подаване на повече гориво и запалването му при отворен изпускателен клапан, т.е. пред турбината. Това повишава температурата на газовете от 800 до 1100 ºС и допълнително натоварва турбокомпресора. Температурата на изгорелите газове се контролира и при превишаване на определени стойности електронния блок за управление на мотора изключва “анти-лаг” системата.
Максималните работни обороти на турбокопресорите са различни за отделните видове и конструкции, но са от порядъка на 120-150-180 000 об/мин.
Теглото на турбинното и компресорното колело трябва да е минимално, за да има турбокомпресора малка инертност. Затова, търкалящите лагери и титановите колела вече не са рядкост.
Това е характеристика на компресор с регулиране на налягането, която показва зависимостта на дебита на въздуха и налягането му, като са вложени оборотите на компресорното колело и к.п.д. на компресора.
Характеристика на турбина, която показва зависимостта на спада на налягането на отработилите газове преди и след турбината от количеството газове, което преминава през нея, като са вложени оборотите на турбинното колело и к.п.д. на турбината.
Въпреки, че мотора, турбината и компресора са отделни, достатъчно сложни агрегати много е важно да се синхронизира съвместната им работа, защото показателите на всеки от тях зависи и същевременно влияе на работата и показателите на другите.
Не сам го писал аз ,колеги. Но сам си направил труда да го преочета за да не ставам смешен когато се изказвам
Не питаи старо,а патило.
Който не може да си купи FERRARI,си купува ALFA ROMEO
|
Re: Метанов инжекцион за турбо кола? [re: Audi1.8T]
