Што такое турбакампрэсар?

Калі справа даходзіць да спалучэння прадукцыйнасці з паменшаным выдаткам паліва, інжынеры амаль змушаныя выбіраць турбодвигатель.

За межамі разрэджанага паветра свету суперкараў, дзе Lamborghini па-ранейшаму настойвае на тым, што безнаддувныя рухавікі застаюцца самым чыстым і італьянскім спосабам вытворчасці магутнасці і шуму, дні стварэння аўтамабіляў без турбанагнетальнікаў падыходзяць да канца.

Немагчыма, напрыклад, атрымаць Volkswagen Golf з атмасферным рухавіком. Пасля «Дызельгейта», вядома, гэта ці наўрад будзе мець значэнне, бо гуляць у гольф ужо ніхто не жадае.

Аднак факт застаецца фактам: гарадскія аўтамабілі, сямейныя аўтамабілі, гранд-турысты і нават некаторыя суперкары пакідаюць карабель у карысць будучыні з аквалангам. Ад Ford Fiesta да Ferrari 488 будучыня прыналежыць прымусовай індукцыі, збольшага з-за законаў аб выкідах, але таксама і таму, што тэхналогія развівалася не па днях, а па гадзінах.

Гэта выпадак эканоміі паліва невялікага рухавіка для плыўнага ваджэння і вялікай магутнасці рухавіка, калі вы гэтага хочаце.

Калі справа даходзіць да спалучэння больш высокай прадукцыйнасці з ніжэйшым выдаткам паліва, інжынеры амаль змушаныя праектаваць свае найноўшыя рухавікі з выкарыстаннем тэхналогіі турбанаддувам.

Як турба можа рабіць больш з меншымі выдаткамі?

Усё зводзіцца да таго, як працуюць рухавікі, так што давайце крыху пагаворым аб тэхніцы. Для бензінавых рухавікоў суадносіны паветра-паліва 14.7:1 забяспечвае поўнае згаранне за ўсё, што знаходзіцца ў цыліндры. Любая большая колькасць соку, чым гэта, з'яўляецца пустым марнаваннем паліва.

У безнаддувном рухавіку частковы вакуум, ствараны які апускаецца поршнем, уцягвае паветра ў цыліндр, выкарыстаючы адмоўны ціск усярэдзіне для ўсмоктвання паветра праз впускные клапаны. Гэта просты спосаб рабіць рэчы, але ён моцна абмежаваны з пункту гледжання падачы паветра, як у чалавека з апноэ ў сне.

У рухавіку з турбанаддувам збор правіл перапісаны. Замест таго, каб спадзявацца на вакуумны эфект поршня, рухавік з турбанаддувам выкарыстоўвае паветраную помпу, каб нагнятаць паветра ў цыліндр, сапраўды гэтак жа, як маска ад апноэ ў сне нагнятае паветра ў нос.

Хоць турбанагнетальнікі могуць сціскаць паветра пры ціску да 5 бар (72.5 фунтаў на квадратны цаля) вышэй стандартнага атмасфернага ціску, у дарожных аўтамабілях яны, як правіла, працуюць пры больш спакойным ціску ад 0.5 да 1 бар (ад 7 да 14 фунтаў на квадратны цаля) .

Практычны вынік складаецца ў тым, што пры ціску наддува ў 1 бар рухавік атрымлівае ў два разы больш паветра, чым калі б ён быў без наддува.

Гэта азначае, што блок кіравання рухавіком можа ўпырскваць у два разы больш паліва, захоўваючы пры гэтым ідэальныя суадносіны паветра-паліва, ствараючы значна большы выбух.

Але гэта толькі палова трукаў турбакампрэсара. Давайце параўнаем 4.0-літровы безнаддувный рухавік і 2.0-літровы рухавік з турбанаддувам з ціскам наддува 1 бар, мяркуючы, што ў астатнім яны ідэнтычныя з пункта гледжання тэхналогій.

4.0-літровы рухавік спажывае больш палівы нават на халастым ходу і пры невялікай нагрузцы на рухавік, тады як 2.0-літровы рухавік спажывае значна менш. Розніца ў тым, што пры цалкам адкрытай дросельнай засланцы рухавік з турбанаддувам будзе выкарыстоўваць максімальна магчымую колькасць паветра і паліва - у два разы больш, чым безнаддуўны рухавік таго ж аб'ёму, або роўна столькі ж, колькі атмасферны 4.0-літровы.

Гэта азначае, што рухавік з турбанаддувам можа працаваць на любым узроўні ад бедных 2.0 літраў да магутных чатырох літраў дзякуючы прымусовай індукцыі.

Так што гэта выпадак эканоміі паліва невялікага рухавіка для беражлівых кіравання і вялікай магутнасці рухавіка, калі вы гэтага хочаце.

Наколькі гэта разумна?

Як і пакладзена інжынернай срэбнай кулі, сам турбакампрэсар геніяльны. Калі рухавік працуе, выхлапныя газы праходзяць праз турбіну, прымушаючы яе круціцца з неверагоднай хуткасцю звычайна ад 75,000 150,000 да XNUMX XNUMX раз у хвіліну.

Турбіна прыкручана да паветранага кампрэсара, а гэта значыць, што чым хутчэй круціцца турбіна, тым хутчэй круціцца кампрэсар, усмоктваючы свежае паветра і нагнятаючы яго ў рухавік.

Турба працуе па слізгальнай шкале, у залежнасці ад таго, наколькі моцна вы націскаеце на педаль газу. На халастым ходу выхлапных газаў не хапае для таго, каб турбіна набрала колькі-небудзь значную хуткасць, але калі вы разганяецеся, турбіна раскручваецца і забяспечвае наддуў.

Калі вы ўпіраецеся правай нагой, выпрацоўваецца больш выхлапных газаў, якія сціскаюць максімальную колькасць свежага паветра ў цыліндры.

Такім чынам, які ўлоў?

Ёсць, вядома, некалькі чыннікаў, па якіх мы не ўсё гадамі ездзім на аўтамабілях з турбанаддувам, пачынальна са складанасці.

Як вы разумееце, стварыць нешта, што можа круціцца з хуткасцю 150,000 XNUMX аб/мін дзень за днём на працягу шматлікіх гадоў, не выбухаючы, няпроста, і для гэтага патрабуюцца дарагія дэталі.

Турбіны таксама маюць патрэбу ў спецыяльнай падачы алею і вады, што павялічвае нагрузку на сістэмы змазкі і астуджэнні рухавіка.

Паколькі паветра ў турбанагнетацелі награваецца, вытворцам таксама прыйшлося ўсталяваць прамежкавыя ахаладжальнікі, каб зменшыць тэмпературу паветра, які паступае ў цыліндр. Гарачае паветра менш шчыльнае, чым халоднае, што зводзіць на нішто перавагі турбакампрэсара, а таксама можа выклікаць пашкоджанне і заўчасную дэтанацыю паліўна-паветранай сумесі.

Самы сумна вядомы недахоп турбанаддувам, вядома ж, вядомы як запазненне. Як ужо гаварылася, вам трэба паскорыцца і стварыць выхлап, каб прымусіць турбанагнетальнік пачаць вырабляць значны ціск наддува, а гэта азначала, што раннія аўтамабілі з турбанаддувам былі падобныя выключальніку з затрымкай нічога, нічога, нічога, УСЕ.

Розныя ўдасканаленні ў тэхналогіі турбанаддува дазволілі ўтаймаваць горшую з павольных характарыстык ранніх Saab і Porsche з турбанаддувам, уключаючы рэгуляваныя лапаткі ў турбіне, якія перамяшчаюцца ў залежнасці ад ціску выхлапных газаў, а таксама лёгкія кампаненты з нізкім каэфіцыентам трэння для памяншэння інэрцыі.

Самы захапляльны крок наперад у вобласці турбанаддува можна знайсці па меншай меры, на дадзены момант толькі на гоншчыках F1, дзе невялікі электрарухавік падтрымлівае кручэнне турбанаддува, скарачаючы час, неабходнае для яго раскруткі.

Гэтак жа на чэмпіянаце свету па ралі сістэма, вядомая як антызапазненне, скідае паліўна-паветраную сумесь прама ў выхлап перад турбанагнетацелем. Цяпло выпускнога калектара прымушае яго выбухаць нават без свечкі запальвання, ствараючы выхлапныя газы і падтрымліваючы кіпенне турбанагнетальніка.

А як жа турбадызелі?

Калі справа даходзіць да турбанаддувам, дызелі - асаблівая парода. Гэта сапраўды выпадак рука ў руку, таму што без прымусовай індукцыі дызельныя рухавікі ніколі не былі б такімі распаўсюджанымі, як яны ёсць.

Безнаддуўныя дызелі могуць забяспечыць нядрэнны крутоўны момант на нізкіх абарачэннях, але на гэтым іх таленты сканчаюцца. Аднак з прымусовай індукцыяй дызелі могуць атрымаць выгаду са свайго крутоўнага моманту і карыстацца тымі ж перавагамі, што і іх бензінавыя субраты.

Дызельныя рухавікі пабудаваны Tonka Tough, каб спраўляцца з вялізнымі нагрузкамі і тэмпературамі, якія змяшчаюцца ўнутры, а гэта азначае, што яны могуць лёгка вытрымліваць дадатковы ціск турбанаддувам.

Усе дызельныя рухавікі - без наддува і з наддувам - працуюць за кошт спальвання паліва ў лішку паветра ў так званай сістэме збедненага гарэння.

Адзіны раз, калі безнаддувные дызельныя рухавікі набліжаюцца да ідэальнай паветрана-паліўнай сумесі, гэта пры поўным паскарэнні, калі паліўныя фарсункі шырока адчыненыя.

Паколькі дызельнае паліва меней лятучае, чым бензін, пры ім спальванні без вялікай колькасці паветра ўтворыцца велізарная колькасць сажы, таксама вядомай як дызельныя часціцы. Запаўняючы цыліндр паветрам, турбадызелі могуць пазбегнуць гэтай праблемы.

Такім чынам, у той час як турбанаддувам з'яўляецца дзіўным паляпшэннем для бензінавых рухавікоў, яго сапраўдны пераварот ратуе дызельны рухавік ад ператварэння ў дымны рэлікт. Хаця «Дызельгейт» у любым выпадку можа прывесці да таго, што гэта адбудзецца.

Як вы ставіцеся да таго, што турбакампрэсары знаходзяць сваё ўжыванне практычна ва ўсіх чатырохколавых аўтамабілях? Раскажыце нам у каментарах ніжэй.