Блог за сепукисти

Съзнателен избор

МасТурбоДизел

turbochargerwhiteАз не че съм особен автомобилен маниак. Колата ми е трошка и ако не е баща ми да дава вещи съвети и да му мрънкам, като почне да трака(ама не от дамаджаните в багажника) тоз автомобил щеше да е склад за резервни части. Обаче бидейки любопитко, аз изчетох едно известно количество статии за Турбо и Механичните компресори и виждам, че точно тази част от автомобила е гледана с едно особено възхищение. Възхищение от неразбиране. А всъщност, като всяко елегантно решение тия технически старовъведения(патент на Алфред Бюхи, 1905-а година) са доволно прости. Тъпче се повече въздух в цилиндрите, което обогатява горивната смес и така се вдига мощността. Нека почнем от “турбото”, тъй като в Европа е по-популярно и се прилага по-широко.

Турбо компресор, надлъжен срез

Турбо компресорите представляват това отдясно. В най-общи линии има следното. Два ротора върху една ос. Всеки ротор е в ръкав. Всеки ръкав е свързан с въздуховод. Двата въздуховода са свързани с различни части на двигателя.

Както можете да видите, ротора отдясно през удобния отвор отгоре загребва студен въздух в големи количества и го тъпче в синята тръба. Тя е свързана с горивната система(всмукателения колектор) и подава компресиран въздух(ценното в него е кислорода). Екстра количеството кислород прави сместа по-експлозивна, повишава налягането на разширяващите се газове в цилиндъра и съответно мощта на двигателя.

Какво кара комресора да работи?

Това което придава въртеливо движение на ротора отдясно(всмукателен), е ротора отляво(задвижващ). Неговия кожух е свързан с колектора за отходни газове на двигателя. Те задвижват левия ротор. Той, споделяйки една ос с този отдясно пък го върти. Задвижването става за сметка на понижаване на температурата на отходните газове, а не за сметка на скоростта на потока им, затова и турбо компресора е един вид печалба, поне погледнато от тази гледна точка.

Погледнато от една друга гледна точка отходните газове задвижват самия компресор при натрупване на определено налягане(за да се преодолее инертността). За това съществуват и така наречените “турбо ями” при които компресора не работи и двигателя работи само с въздух при атмосферно налягане. За да може двигателя да ползва предимството на компресора през цялото време са измислени различни подходи:

  • Twin Turbo – използват се два различни по големина компресора, единия действа при по-ниско налягане(по-ниски обороти на двигателя, по-малко количество отходни газове), а другия при по-високо(по-високи обороти и т.н.). Включват се последователно.
  • Biturbo – използват се две по-малки еднакви по размер турбини работещи независимо една от друга. Идеята е такава: колкото по-малка е турбината, толкова по-малко количество отходни газове са нужни за да я развъртят и е толко по-отзивчива в целия диапазон обороти. По правило такава конфигурация се ползва при V-образните двигатели, по една турбина за всеки блок цилиндри.
  • Twinscroll – при нея общия брой компресори е 3. Имаме 2 турбини които подават сгъстен въздух в общ ръкав. Едната от тях е малко по-малко другата малко по-голяма. Всяка се захранва с изходните газове от половината от цилиндрите. Сгъстения въздух в общия ръкав отива към 3-ти компресор който вече помпа въздух в цилиндрите. Така на практика третия компресор е задвижен в целия диапазон обороти.

Дотук с функционалните подобрения. Качеството се подобрява по един малко по-различен начин. В процеса на сгъстяване и преминаване през турбината(компресора), входящия възхдух се нагрява. По две причини. Първо всмукателния компресор се върти с около 20 000 до 100 000 оборота в минута. Триенето загрява въздуха. Второ този ротор бивайки не идеално изолиран(термално) от задвижващия, се нагрява от последния. А той-от изгорелите газове+триене. Решението?

Междинен охладител(intercooler)

Това всъщност си е един простичък радиатор който охлажда сгъстения въздух по пътя му от компресора до входящия колектор на двигателя. По-студен, по-плътен, повече.

Нека да приключа с Турбо Компресорите генерализирайки предимствата и недостатъците им.

Предимства

  • По-голяма мощност в сравнение с атмосферен двигател. При един и същи обем турбирания двигател е по-мощен.
  • По-добра ефективност. КПД на двигателя се повишава, като се използва енергията на отходните газове. При атмосферните двигатели тя се губи.
  • По-малки размери и по-ниско тегло, по-лесна инсталация в сравнение с механичните компресори.
  • Икономия на гориво. Самото добавяне на компресор не пести гориво, но позволява на по-малки и икономични двигатели да достигат много по-големи мощности, правейки ги по-ефективни.

Недостатъци

  • Ситема за турбо компресорЛипса на отизвчивост при несъразмерно подбран компресор.
  • Праг на ефективност. Тъй като компресора действа само при определено налягане на изходните газове, покачването на мощността(въртящия момент) е нелинейно. Внезапното покачване на мощността може да доведе до загуба на сцепление на гумите и свръх или недозавиване в зависимост от окачването и предавката.
  • Цена. Турбо компресорите са скъпи и за да се сложат на атмосферен двигател са нужни скъпи добавки.
  • Сложност. За да бъде разумна инсталацията на компресора и за да не повреди той двигателя са нужни множество допълнителни елементи(на снимката) . За циркулация на маслото през компресора, специфичен изходен колектор, регулатор на налягането, дори измервателен уред(манометър).

Това мисля, че е достатъчно да вдигне поне малко от мъглата върху турбо компресорите. Не съм писал за всички системи(с променлива геометрия) и добавки(предпазни вентили и т.н.) или приложения. Има доста информация, ако ви е интересно ще напиша и още.

Очаквайте: Механични компресори(Superchargers).

  1. thedog каза :

    мн. добра статиика ама нямаще да е лошо да поговориш за “лага” иначе излиза че е перфектно.
    Съответно за анти лаг системите, и за клапаните които се ползват

  2. sepuko каза :

    Ами аз наричам “отзивчивост” или “турбо яма” закъснението, което се получава за вдигане на нужното налягане. Иначе системата като цяло е много сложна, да не говорим за това, че дори лагеруването на самия ротор е тема заслужаваща отделна статия. На мен електрически автомобил ми дай…ще ми се нещо да ме залепи за седалката и да ме натиска там докато не достигне максималната си скорост. Двигателите с вътрешно горене са отживелица, така и така 🙂

Добави коментар