A turbófeltöltés hatékony rendszer a motor teljesítményének növelésére. Fontolja meg a turbófeltöltős autómotorokat, az előnyöket és hátrányokat, a turbókomplex motor működési elvét.
Miből áll
A turbófeltöltős motor jellemzője: turbófeltöltő, intercooler, töltőnyomás-szabályozó, biztonsági szelep és egyéb elemek. A turbófeltöltő a turbófeltöltés fő eleme, és növeli a légnyomást a szívórendszerben.
Az intercooler sűrített levegő hűtésére szolgál. A levegő hűtése növeli a sűrűségét és növeli a nyomást. Az intercooler egy levegő vagy folyadék típusú radiátor.
A turbófeltöltő rendszer fő vezérlőeleme a töltőnyomás-szabályozó – bypass szelep. Korlátozza a kipufogógázok energiáját azáltal, hogy egy részt a turbina kereke köré irányít, optimális töltőnyomást biztosítva. A szelep pneumatikus vagy elektromos hajtású. A bypass szelep a töltőnyomás-érzékelő jelei alapján aktiválódik.
Egy biztonsági szelep is fel van szerelve. Védelmet nyújt a légnyomás-emelkedés ellen, amely a fojtószelep hirtelen zárásakor léphet fel. A túlnyomás egy lefúvató szelep segítségével kivezethető a légkörbe, vagy egy bypass szelep segítségével a kompresszor bemenetére kerülhet.
A motor turbófeltöltésének nincs merev kapcsolata a főtengellyel és a rendszer hatékonysága a fordulatszámtól függ. Minél nagyobb a motor fordulatszáma, minél több a kipufogógáz, minél gyorsabban forog a turbina, annál több sűrített levegő jut a motor hengereibe.
A két párhuzamos turbófeltöltővel rendelkező rendszert erős V-alakú motorokhoz használják. A működési elv azon alapul, hogy két kis turbinának kisebb a tehetetlensége, mint egy nagynak. Ha két turbinát sorba szerelnek a motorra, a maximális teljesítményt különböző turbófeltöltők különböző motorfordulatszámon történő használatával érik el. Egyes gyártók három szekvenciális turbófeltöltőt telepítenek – hármas turbó, sőt négy – négy turbó.
A kombinált autófeltöltés egyesíti a mechanikus és a turbófeltöltést. Alacsony sebességnél a légkompressziót mechanikus feltöltő biztosítja. A sebesség növekedésével a turbófeltöltő felveszi, és a mechanikus feltöltő kikapcsol.
Mi az a turbóvegyület
A turbókomplex motor az újrahasznosítás klasszikus példája. Ahelyett, hogy "hulladékenergiát" dobna a légkörbe, a turbófeltöltő mögé szerelt, kipufogógázokkal működő második turbina további hőt von ki belőlük.
A turbóösszetett turbina 55 000 ford./perc sebességgel forog. Ez a mozgás a turbina fogaskerekein és a hidraulikus tengelykapcsolón, majd az időzítő fogaskerekeken keresztül a főtengelyre jut. A forgás átadása rájuk hasznos nyomatéknövekedést eredményez, ami a lendkerék nyomatékának változásában is megmutatkozik. Ez a további tolóerő az üzemanyag-fogyasztás növelése nélkül jelentkezik.
Munka séma
- A kipufogógázok a motor kipufogócsonkjából 700°C-hoz közeli hőmérsékleten származnak.
- A kipufogót egy hagyományos turbófeltöltő meghajtására használják, amely energiát használ fel az üzemanyag-hatékonyság, a motorteljesítmény és a nyomaték javítására. Ezután a kipufogógázból származó gázok ahelyett, hogy a légkörbe kerülnének, a turbóvegyület blokkba kerülnek.
- A turbókomplex blokk bemeneténél a kipufogógázok magas hőmérsékletet tartanak fenn (körülbelül 600 °C); energiájukat a második turbina 55 000 fordulat/percre való felgyorsítására használják fel. Ennek a turbinának a kimenetén a gázok hőmérséklete 500 ° C-ra csökken, majd a hagyományos kipufogórendszeren és hangtompítón keresztül távoznak.
- A turbina forgó mozgását több redukciós fogaskerék – mechanikus fogaskerekek és hidraulikus tengelykapcsoló – továbbítják.
- Mire a forgási mozgás átkerül a lendkerékre, a forgási sebesség körülbelül 1900 ford./percre csökken.
- A lendkerék forgatónyomatéka megnő, és a lendkerék forgása stabilabbá és egyenletesebbé válik.
A turbófeltöltés előnyei és hátrányai
Ellentétben a mechanikus feltöltőkkel, amelyeket a főtengely hajt meg, és közvetlenül a motortól veszik fel az energiát, a turbófeltöltők szabad energiát használnak, amely a motor kipufogócsövén keresztül távozik. Ezáltal a turbófeltöltők hatékonyabbak, mint a mechanikusak.
Ugyanakkor a turbófeltöltés nagy teljesítmény elérését teszi lehetővé – 250 liter felett. Val vel. egy liter térfogattól. A turbófeltöltős motor 40%-kal nagyobb teljesítményű, mint anélkül. Furcsa módon gazdaságosabbak is. A motor alacsony hatásfoka a súrlódási veszteségeknek és az alacsony termikus hatásfoknak köszönhető. A motor méretének növekedésével ezek a veszteségek meredeken nőnek. A kis turbófeltöltős motorok hatékonyabbak.
A turbófeltöltőknek számos problémás területük van. A legszembetűnőbb a "turbó lag" effektus. A mechanikus kapcsolat hiánya a kompresszor és a motor között eltéréshez vezet a vezető által a "gáz" pedállal beállított teljesítmény és a kompresszor teljesítménye között.
A turbófeltöltők hátránya az alacsony motorfordulatszámon mutatott alacsony hatásfok. De vannak megoldások. Két vagy több párhuzamosan (bi-turbó rendszer) vagy változó geometriájú turbina beépítése növelheti a rendszer hatékonyságát.
A turbófeltöltőknek ugyanazok a hátrányai, mint a centrifugális feltöltőknek. A hatékony működés érdekében nagyon nagy sebességgel kell forogniuk. Plusz magas fűtés (kb. 1000 °C), kenési nehézségek, hőelvonás. Az emelkedett hőmérséklet nemcsak a turbófeltöltő alkatrészeinek kenését, hanem a töltőlevegőt is befolyásolja: hűtése kritikus kérdés. A hatékony hűtés érdekében az intercooler kiszámítása és kiválasztása nagy körültekintéssel történik.
Mint minden feltöltőnél, a turbófeltöltőnek is szüksége van egy szelepre a túlnyomás enyhítésére. A turbinák még nehezebbek. Itt nemcsak a töltőnyomás figyelésére van szükség, hanem a kipufogógázok megkerülésére is, hogy csökkentsük a kipufogócsonk túlnyomását, és nagy fordulatszámon kiküszöböljük a túlzottan magas fordulatszámot.
Az autó motorjának turbófeltöltési erőforrása több mint 100 000 km. A javítás és helyreállítás költsége nem olcsó, és sok autós számára ez komoly hátrányt jelenthet. Főleg, ha használt autót vásárol, és nem tudja, meddig bírja a turbina.
