Silnik wewnętrzne spalanie To bardzo stary wynalazek. Jednak prawie natychmiast inżynierowie zaczęli wymyślać, jak zwiększyć współczynnik przydatne działanie silnik bez nadmiernej ingerencji w jego urządzenie. W tym momencie wynaleziono dmuchawę powietrza. Zasada działania silnika polega na tym, że na wlocie do cylindrów silnika dostaje się mieszanina paliwa i tlenu, która spala się, tworząc rozprężające się gazy. Jednak do wysokiej jakości i wydajnego spalania paliwa wymagana jest pewna ilość tlenu. Z biegiem czasu obliczono, że optymalny stosunek tlenu do paliwa wynosi 1:14,7. Dmuchawa podwaja moc silnika.
Oznacza to, że w prostym języku rosyjskim, jeśli do ciśnienia jednej atmosfery doda się jeszcze jedną atmosferę, wówczas zostanie uwolniony dwukrotnie tlen wchodzący do butli. Na przykład, silnik konwencjonalny 1,5 litra przy ciśnieniu w sprężarce nieco wyższym niż atmosfera podniesie moc do poziomu 3 litrowy silnik bez kompresora. I to nigdy nie jest ostatni przystanek: skrzynię korbową i głowicę cylindra można rozwiercić do większej objętości, co oznacza większy przepływ tlenu i jeszcze większą moc. Jednak zazwyczaj sprężarka jest montowana w silnikach o małej objętości w celu zwiększenia mocy o mały silnik. Główne typy dmuchaw to:
- Odśrodkowy
- Korzenie
- Śruba
Trochę informacji historycznych
Ogólnie rzecz biorąc, pomysł wykorzystania sprężarki mechanicznej został wymyślony i rozwinięty niemal natychmiast po wynalezieniu samego silnika spalinowego, już w 1885 roku naukowiec Gottlieb Daimler złożył patent na swoją dmuchawę powietrza. Zewnętrznie jego pomysł różnił się nieco od naszego rozumienia istoty doładowania: zasugerował, że pewna pompa lub specjalny wentylator wpompuje do silnika więcej niż zwykle porcję tlenu. Wkrótce, zaledwie 7 lat później, w 1902 roku, Louis Renault otrzymał patent na projekt dmuchawy odśrodkowej. Renault wypuściło nawet małą serię samochodów z doładowaniem, ale później projekt zarzucono. Alfred Büchi również wynalazł własną turbosprężarkę w 1905 roku, która działała przy użyciu spaliny... Słynne korzenie noszą nazwisko ich wynalazców, wynalezione już w 1859 roku przez braci Roots. Roots to rotacyjne sprężarki zębate. Sprężarka śrubowa został wynaleziony znacznie później, w 1936 roku, patent należy do Alpha Lisholm, głównego inżyniera SRM. Wszystkie te urządzenia mają jeden punkt ogólny, kiedyś, a jest to prawie 100 lat temu, nie otrzymali właściwej dystrybucji z powodu zahamowania ogólnego proces techniczny... Ale teraz kompresor jest ważnym elementem nowoczesnego samochodu.
Dmuchawa odśrodkowa
Odśrodkowa sprężarka mechaniczna jest obecnie szeroko rozpowszechniona wśród fanów tuningu swoich samochodów. Strukturalnie najbardziej zbliżona do turbodoładowania jest dmuchawa odśrodkowa, ponieważ zasady ich konstrukcji są bardzo zbliżone. Podstawowa zasada działania jest następująca. Wirnik jest umieszczony wewnątrz obudowy, najważniejszej części sprężarki. Ogólnie rzecz biorąc, wirnik jest kołem z łopatkami, przypominającym nieco śrubę okrętową. Bo jak dobrze i poprawnie wykonane to koło zależy od tego, jak wydajna będzie dmuchawa. Ogólnie rzecz biorąc, powietrze dostaje się do „ślimaka” i jest wychwytywane przez łopatki wirnika. Uwięzione łopatki powietrza są skręcone i za pomocą siła odśrodkowa wrzuć go do odległych części obudowy, gdzie znajduje się dyfuzor, który wyłapuje to powietrze. Dyfuzor jest przeznaczony do pochłaniania powietrza dostarczanego przez wirnik, dzięki czemu generowane ciśnienie nie jest tracone. Co więcej, powietrze jest wprowadzane do pierścieniowego tunelu, który opływa całe ciało. To właśnie z powodu tego tunelu odśrodkowa dmuchawa powietrza nazywana jest ślimakiem. Taka konstrukcja stwarza warunki do wzrostu ciśnienia powietrza. Najważniejsze jest to, że powietrze poruszające się wzdłuż kanału porusza się szybko i ma niskie ciśnienie, a następnie koniec kanału gwałtownie się rozszerza. Z tego powodu prędkość powietrza nieco spada, ale ciśnienie znacznie wzrasta.
W rzeczywistości ciśnienie wytwarzane przez tę sprężarkę jest równe prędkości wirnika pomnożonej przez siebie. Prędkości mogą być różne, głównie od 40 000 obr./min. Sam mechanizm jest dość głośny, ponieważ napędzany jest paskiem z koła pasowego wał korbowy samochód. Niektórzy producenci instalują również w obudowie nadbieg, co pozwala zaoszczędzić zasoby turbiny nawet do 80 000 km i znacznie zmniejszyć hałas wytwarzany przez sprężarkę podczas pracy.
Kompresor Rootsa
Dmuchawa typu Roots jest przedstawicielem klasy dmuchaw wyporowych. Pod względem konstrukcji taka sprężarka mechaniczna jest bardzo prosta i przede wszystkim przypomina konwencjonalną olejową pompę zębatą. Ciało ma owalny kształt. W jej wnętrzu zamontowane są osie, na których się obracają przeciwne strony dwa wirniki. Pomiędzy wirnikami a obudową zachowana jest specjalna szczelina. Ta dmuchawa różni się od wszystkich innych tym, że powietrze nie jest sprężane w obudowie, ale w rurociągu zewnętrznym. Z tego powodu korzenie są często określane jako „zewnętrzna sprężarka mechaniczna”. Dzięki obrotom wirników powietrze jest wciągane i wtłaczane przez małe szczeliny między obudową a wirnikiem do rurociągu pod ciśnieniem. Jednak chociaż taki system ma fanów, jest to również główna wada. Ponieważ dmuchawa spręża się na zewnątrz obudowy, może to robić tylko do określonych wartości, po których powietrze zaczyna wypływać w przeciwnym kierunku. Moment ten można skorygować zwiększając prędkość wirnika, ale jest to również możliwe tylko w pewnych granicach. Sprężarka mechaniczna typu Roots ma jeszcze jedną wadę: gdy powietrze przedostaje się do rurociągu bez ciśnienia, powstaje turbulencja, dzięki której powietrze nagrzewa się jeszcze bardziej. Ponieważ temperatura powietrza już rośnie ze względu na to, że jest sprężone, a tutaj temperatura wzrasta jeszcze bardziej. Pozytywne aspekty można wymienić zauważalnie mniejszy hałas z pracy w porównaniu z „ślimakiem”; i brak charakterystycznego gwizdka: korzenie mają swoją własną, szczególną tonację. Jednak ze względu na zasada rotacji zwiększaniu ciśnienia towarzyszy pulsacja ciśnienia. Inżynierom udało się dość szybko poradzić sobie z pulsacją - wirnikom nadano kształt spiralny, a kształt wlotu i wylotu zmieniono na trójkątny. Za pomocą takich sztuczek udało się uzyskać mundur i cicha praca... Inne duży plus jest to, że taka dmuchawa wykazuje swoją skuteczność nawet przy niskich prędkościach obrotowych wału korbowego, w przeciwieństwie do dmuchawy odśrodkowej, co ma bardzo pozytywny wpływ na dynamikę przyspieszania pojazdu.
Dmuchawa śrubowa
Kompresor mechaniczny do tego typu auta ma niesamowite podobieństwo z niczym innym jak maszynką do mielenia mięsa, jedyną różnicą jest to, że są dwa ślimaki. Pod względem kształtu i podstawowej zasady te śrubowe przypominają „korzenie”, ale różnią się tym, że powietrze jest sprężone wewnątrz obudowy. Oba wirniki mają komplementarne łapy i otwory, zawsze obracają się w sprzężeniu, ale z niewielką przerwą między sobą. Śmigła zgarniają powietrze, które jest ściskane między wirnikami i dalej napędzane ruchem obrotowym śmigieł. Strata kompresji jest bardzo mała, a stopień kompresji jest bardzo wysoki. Jeśli jednak prędkość wirnika jest zbyt wysoka, może być wymagane zewnętrzne chłodzenie obudowy. Ale przy standardowych prędkościach obrotowych efekt wzrostu mocy pojawia się przy każdej prędkości wału korbowego samochodu. Również zalety można nazwać zwartością projektu z duża moc, trwałość i brak hałasu podczas pracy. Ta sprężarka mechaniczna ma wystarczająco dużo plusów, powinna mieć i minus dmuchawy śrubowe nie są powszechnie stosowane ze względu na ich wysoki koszt. Ich produkcja jest bardzo trudna, dlatego cena jest wysoka. Jednak niektóre studia tuningowe instalują w swoich samochodach kompresor śrubowy.
Podsumowanie doładowań
Jeśli chodzi o montaż doładowania do samochodu, wiele osób twierdzi, że kompresor znacznie skróci żywotność silnika. To nie do końca prawda.
Należy przestrzegać środka i rozumieć, kiedy sprężarka ma korzystny wpływ na silnik samochodu, a kiedy nie. Zbyt wysokie obroty mogą naprawdę doprowadzić do awarii silnika, ale użycie doładowania przy niskich obrotach w celu zwiększenia momentu obrotowego będzie miało pozytywny wpływ tylko na zasoby.
Jeśli jednak dmuchawa będzie używana do uzyskania duża moc z góry należy wymienić wiele części na bardziej wytrzymałe, aby nie obwiniać kompresora o awarię silnika.
Nie bardzo
Ci, którzy lubią wciskać jedną część w drugą, wiedzą, czym jest turbodoładowanie, czyli jesteśmy z Tobą. Niedawno pojawiły się opcje elektryczne dla turbiny i doładowania z napęd mechaniczny(lub doładowaniem). Jakie są wersje elektryczne tych sprężarek i jak działają?
Zanim przejdziemy do dyskusji, odświeżmy naszą wiedzę na temat działania turbin i doładowań. Zasadniczo oba te urządzenia zwiększają gęstość mieszanka paliwowo-powietrzna, który wchodzi do silnika spalinowego, gdzie mieszanina jest sprężana i zapalana. Im wyższa gęstość mieszanki paliwowo-powietrznej, tym silniejszy będzie skok tłoka i praca silnika, nawet bez zwiększania objętości fizycznej cylindrów silnika.
Dlatego małe silniki silniki z turbodoładowaniem są mocniejsze niż ich większe odpowiedniki: silnik otrzymuje większą moc z każdego skoku tłoka. Jak można zwiększyć tę gęstość? Sprężając napływające powietrze za pomocą dmuchawy. Jeżeli dmuchawa jest napędzana przez napęd pasowy silnika, jest to dmuchawa napędzana mechanicznie. Jeśli z turbiny, która pobiera energię ze strumienia spalin, to tak właśnie jest.
Wadą turbosprężarki jest to, że silnik potrzebuje trochę czasu, aby wytworzyć wystarczającą ilość spalin. Ten irytujący problem nazywa się turbo-lagiem. Sprężarka nie ma takiego opóźnienia, ale silnik potrzebuje też czasu na rozkręcenie turbiny, co wpływa na jej sprawność.
Można przypuszczać, że jeśli do tych systemów zostanie dodana funkcja „elektryczna”, to te wady przestaną istnieć. I to będzie prawda.
W rzeczywistości chcę opowiedzieć o trzech mechanizmach: elektrycznym ciśnieniu mechanicznym, elektryczne turbodoładowanie i bzdury sprzedawane w Internecie. Natychmiast pozbywamy się tego, co jest oferowane w Internecie. A co dokładnie jest oferowane, na przykład w serwisie eBay, możesz zobaczyć w linku.
Muszę od razu powiedzieć, że nie jest to opcja, aby twój PT Cruiser był jeszcze potężniejszy. Jest to sposób na podłączenie bezużytecznej pompy ściekowej lub wentylatora z komputera do wlotu powietrza bez wyraźnego powodu. I tak nie zobaczysz żadnych zmian. Wszystkie te rzeczy, które podłącza się do twojego 12-woltowego systemu elektrycznego, aby uruchomić „kompresor”, to kompletna bzdura.
V najlepszy przypadek, te cuda techniki połączą się z generatorem, aby uruchomić bezużyteczny wentylator, który wciąż nie ma wystarczającej mocy do normalnej kompresji. Wręcz przeciwnie, najprawdopodobniej stracisz trochę mocy z powodu ograniczonego przepływu powietrza wylotowego. Jak mówią, nie daj się zwieść.
Tak więc istnieją prawdziwe elektryczne dmuchawy mechaniczne i w rzeczywistości są to te same dmuchawy, do których jesteśmy przyzwyczajeni. Obracają również sprężarkę, aby zwiększyć gęstość powietrza, ale zamiast napędzania pasowego są napędzane silnikiem elektrycznym.
Ale silnik elektryczny to nie ta 12-woltowa atrapa z eBaya. Wymaga to co najmniej 48-woltowego systemu. Sprężanie powietrza pochłania dużo energii, dlatego trudno się rozwijać systemy elektryczne.
Większość akumulatorów i tradycyjnych systemów elektrycznych w samochodach po prostu nie jest w stanie zapewnić takiej ilości energii wystarczająco szybko, aby uruchomić elektryczną sprężarkę doładowującą. Z tego powodu doładowania elektryczne są zwykle wyposażone w superkondensatory o dużej pojemności, które mogą magazynować energię, a następnie bardzo szybko ją uwalniać. Takie kondensatory można również ładować, na przykład elektryczne i samochody hybrydowe zgodnie z zasadą hamowania regeneracyjnego.
Na przykład Mazda już stosuje superkondensator w swoim systemie i-eLoop. I choć nie jest to doładowanie elektryczne, to nadal jest to dość duży kondensator, który już jest produkowany i instalowany w samochodach. Daje to nadzieję, że ta technologia wkrótce stanie się wszechobecna.
Elektryczne turbosprężarki są mylące i sprawiają, że myślimy, że różnią się od elektrycznych doładowań. W rzeczywistości nie ma w nich zbyt wiele elektrycznej turbosprężarki. To tylko małe elektryczne doładowania, które są podłączone do konwencjonalnej turbosprężarki spalinowej.
Nawet z definicji turbosprężarka czerpie energię ze spalin, więc ukochany termin „elektryczna turbosprężarka” po prostu nie ma sensu.
Zasadniczo głównym zadaniem elektrycznej turbosprężarki jest pozbycie się turbosprężarki i pomoc konwencjonalnej turbosprężarce do momentu, gdy prędkość obrotowa silnika osiągnie punkt, w którym turbina jest najbardziej wydajna. W tym celu sprężarka elektryczna (która może znajdować się w tym samym miejscu co konwencjonalna turbosprężarka lub osobno, ale napędzana tym samym wirnikiem) kręci sprężarkę przy starcie i na niskich obrotach oraz gdy ilość spalin jest wystarczająca, przenosi pracę na konwencjonalną turbosprężarkę.
Chcę dzisiaj podnieść interesujący temat w zasadzie jest to logiczna kontynuacja artykułu. Jeśli trochę wyprzedzisz temat, okaże się, że teraz wszystkie silniki z turbodoładowaniem korzystają z mechanicznych sprężarek powietrza, takie podejście ma wiele zalet i wiele wad. Ale ostatnio wiele firm zaczęło o tym myśleć elektroturbiny, który nie będzie wykorzystywał spalin auta, a także nie będzie miał połączeń mechanicznych i napędów, a powietrze będzie pompowane silnikiem elektrycznym, który będzie „zasilany” z system pokładowy …
Niezły pomysł! W końcu można uniknąć wielu wad układów mechanicznych, zwłaszcza turbin pracujących na spalinach, takich jak:
2) Chłodzenie turbiny
3) Smarowanie olejem silnikowym
4) Zużycie oleju
5) OU i oczywiście zasób
Jeśli narysujesz linię, możesz to zrozumieć systemy mechaniczne są dalekie od ideału. Oczywiście będą bardziej niezawodne. Jednak mają też wady, jest to ten sam napęd, który wykorzystuje do pracy zwykły pasek, który z czasem się zużywa.
Ogólnie rzecz biorąc, programiści pomyśleli i zdali sobie sprawę, że mechanikę można zastąpić elektryką! Albo nie?
Zasada struktury
Należy zauważyć, że teraz niektórzy niemieccy producenci mają takie doładowania w swoich silnikach. I są one umieszczone, jak rozumiesz, w układzie dolotowym powietrza. Jako pierwsi używali takich dmuchaw Mercedes, BMW i AUDI.
Zasada jest tutaj prosta – zainstalowany jest potężny „wentylator”, który wytwarza ciśnienie około 0,5 atmosfery (a być może więcej). Zasilany przez układ elektryczny samochodu, pompuje dodatkowy tlen do silnika, aby zwiększyć moc. Dzięki ustawieniom podawania paliwa można osiągnąć znaczny wzrost - około 20 - 30%.
Turbina elektryczna również powinna być dostrojona do pewnych obrotów np. na biegu jałowym powinna pracować wolniej, a na wysokie obroty odpowiednio szybciej. Okazuje się, że jest to prawie idealny system! Ale w czym tkwi haczyk, gdzie są minusy? I wiesz, są.
Wady opcji elektrycznej
Wielu moich czytelników uważa, że wykonanie takiego systemu jest bardzo proste, trzeba wziąć jakąś chłodnicę i włożyć ją do rury wlotu powietrza i tu jest szczęście! Takie „cudowne chłodnice” są zwykle sprzedawane w chiński internet sklepy, omówimy te typy poniżej.
Jednak faceci tutaj nie są tacy prości. W trybie normalnym (jałowym) wolnossący silnik 1,6 litra zużywa około 300 - 400 litrów powietrza na godzinę pracy. A przy dużych prędkościach, powiedzmy 4000 - 5000, mnożymy tę liczbę przez 4 - 5, czyli 1200 - 1600 litrów. Wyobraź sobie ten tom! Jeśli obliczymy zużycie minutowe 300/60 = 5 litrów na minutę, czyli 20 przy wysokich obrotach.
A więc - turbina elektryczna powinna zwiększyć tę liczbę, a nie spowalniać! Jeśli umieścisz słaby silnik, nie będzie pompować odpowiedni nacisk, ale stworzy efekt” śluza powietrzna”, Oznacza to, że dzięki łopatkom spowolni przepływ powietrza do silnika - zakłóci normalne przejście.
Teraz wyobraź sobie, czego potrzebujesz opcja elektryczna silnik do pompowania takiej objętości! Powtarzam, aby zwiększyć wydajność, potrzebujesz co najmniej 6 - 7 litrów powietrza na biegu jałowym i 25 na wysokim, i to w przypadku wersji 1,6 litra, przy dużych objętościach potrzebujesz więcej.
Jeśli narysujemy analogię z niemieckimi producentami, to zastosowano tam co najmniej bezszczotkowy silnik elektryczny o mocy 0,5 kW, który obraca się z szaloną prędkością, może osiągnąć nawet 20 000, a jego ciśnienie wynosi od 1 do 5 atmosfer.
Więcej potężne samochody są nakładane na potężne silniki do 0,7 kW.
Jak staje się jasne, zwykły generator może nie być w stanie pozyskać takiego zużycia energii elektrycznej, więc zastępuje się go mocniejszym lub instaluje się dodatkowy.
I jak wiesz wysokie zużycie energia po prostu spowalnia generatory, co oznacza, że zwiększa hamowanie silnika, co wpływa na jego moc, a sprawność spada.
Jednak przeprowadzone eksperymenty wykazały wzrost wydajności o około 20 - 30%, co jest znaczące. Ale ze względu na złożoność i wysoki koszt urządzeń, zastosowanie w samochodach nie było jeszcze produkowane masowo.
Na przykład sprężarki mechaniczne są znacznie tańsze i wydajniejsze. Czasami różnica w cenie może wynosić nawet 5-7 razy.
Kilka słów o chińskich turbinach elektrycznych
Dosłownie 2 lata temu „auto-Internet” właśnie eksplodował z turbiny elektryczne z Chin. Zaproponowano mały „gadżet”, który zainstalowano w pęknięciu przewodu dolotowego powietrza, który rzekomo pompował powietrze pod ciśnieniem do silnika, obiecany wzrost mocy aż - 15%! Sam silnik był niezrozumiałą chłodnicą, ani zużycia energii elektrycznej, ani obrotów, ani pompowanego powietrza - nie było wskaźników. Jeśli zdemontujesz go nawet wizualnie, stanie się jasne - że to cooler na podobieństwo zaawansowanych komputerowych, no cóż, co może zwiększyć? NIC! Więc po prostu nie kupujemy - to ROZWÓD.
Teraz oczywiście na tych samych chińskich stronach zaczynają pojawiać się inne turbiny elektryczne, wiele jest nawet zrobionych w formie ślimaka - ala kompresora mechanicznego. Ale znowu nie ma wskaźników ciśnienia, zużycia, pompowania powietrza. Pomyśl przed zakupem. Oglądamy film edukacyjny.
Czy można zrobić opcję electro własnymi rękami?
Hipotetycznie jest to możliwe i wiele z nich jest zainstalowanych w ich samochodzie. Osobiście też myślałem o zamontowaniu go w swoim aucie, ale cena mnie powstrzymała.
Musisz rozwiązać punkty rad:
1) Zdecydowanie instalacja potężnego generatora, który jest już i tak drogi jak na samochód zagraniczny.
2) Mocny i kompaktowy silnik elektryczny, najlepiej bezszczotkowy, to on daje wysoka prędkość przy optymalnym zużyciu energii. Osobiście widziałem je od modele kompaktowe jednak przy mocy 0,5 kW lub większej też nie jest tania.
3) Wirnik i obudowa. Musisz też zrobić to sam lub kupić dla maksymalnego wtrysku powietrza. Również niełatwe zadanie.
4) I oczywiście stabilizator lub falowniki do zasilania silnika elektrycznego.
Zadania nie są łatwe, niektóre zagraniczne samochody nie mają potężnych generatorów, więc jest to bardzo trudne do wykonania!
Ale wielu rzemieślników instaluje w swoich samochodach w garażu, wzrost mocy można naprawdę osiągnąć do 20 - 30%.
I wielu włożyło dodatkowy czujnik zużycie powietrza w odgałęzieniu przed turbiną, „widzi” pompowaną objętość i automatycznie reguluje duży dopływ paliwa (podaje wartości do ECU), aby wzbogacić mieszanka paliwowa... Więc oprogramowanie układowe może nie być potrzebne.
Podsumowując, okazuje się - turbina elektryczna w samochodzie, jest to możliwe, powiem nawet więcej można zrobić własnymi rękami, ale nie wszystko jest takie proste i często „gra nie jest warta świeczki ”. W końcu musisz przerobić nie tylko instalację elektryczną samochodu, ale także układ zasilania paliwem, możesz tego potrzebować.
Myślę, że to było interesujące, z poważaniem Twój AUTOBLOGGER.
Jednym z głównych zadań stojących przed twórcami od momentu narodzin silnika spalinowego było zwiększenie jego mocy. Bezpośrednie rozwiązanie problemu - wzrost liczby cylindrów - prowadzi do wzrostu masy i wymiarów silnika, a także powoduje inne trudności. Niemniej jednak, nawet w przypadku pierwszych silników ustalono dość prostą opcję zwiększenia mocy do pięćdziesięciu procent, przy jednoczesnym zachowaniu wszystkich innych cech jednostka mocy... Można to osiągnąć dzięki doładowaniu, które dostarcza dodatkową ilość powietrza do silnika samochodu.
Dmuchawa powietrza - dlaczego jest potrzebna?
Aby zrozumieć miejsce i rolę dmuchawy powietrza, należy pamiętać o podstawach Praca na lodzie... Mieszanka paliwowo-powietrzna (FA) wchodzi do cylindrów silnika samochodu, której spalanie zapewnia pracę silnika. Stosunek benzyny do powietrza jest utrzymywany na pewnym poziomie i zależy od warunków pracy i obciążenia silnika. Liczba zespołów paliwowych w cylindrze przy normalne warunki jest ograniczona swoją objętością, dostaje się tam dzięki podciśnieniu wytworzonemu w suwie ssania, wtedy silnik samochodu zasysa wymaganą ilość mieszanki.
Tu kryje się subtelność, która pozwala na zwiększenie mocy silnika. Jeśli zespoły paliwowe zostaną do niego wprowadzone pod ciśnieniem, to znacznie więcej zmieści się w tej samej objętości, co oznacza, że w procesie spalania mieszanki zostanie uwolnione więcej energii i moc, którą jest w stanie rozwinąć jednostka napędowa zwiększać. Aby zwiększyć objętość powietrza wchodzącego do cylindrów silnika samochodowego, stosuje się sprężarkę (sprężarkę). Tak nazywa się mechanizm sprężania i dostarczania gazu pod ciśnieniem.
Dodatkową korzyścią może być oszczędność paliwa, ponieważ wymaganą moc można uzyskać z mniejszego silnika.
Dmuchawa powietrza w samochodzie - nie taka prosta
Okazało się jednak, że dość trudno było zastosować dmuchawę bezpośrednio w czole. Faktem jest, że chociaż moc silnika wzrosła w tym samym czasie, spowodowało to szereg nowych problemów, które wymagały ich rozwiązania, aby pomyślnie wprowadzić ciśnienie w samochodach. Jednym z nich był przydział znacznie jeszcze ciepło podczas spalania zespołów paliwowych, przez co wypaliły się zawory, tłoki, awaria układu chłodzenia.
Kolejną cechą było zwiększone prawdopodobieństwo detonacji silnika benzynowego. Gdy sprężarka dostarcza dodatkowe powietrze do silnika, wtedy podniesiona temperatura a ciśnienie może spowodować detonację, powodując awarię silnika lub przynajmniej przedwczesne znaczne zużycie silnika. Można tego uniknąć, stosując wysokooktanowe paliwa lub dekompresję, co jest inną nazwą zmniejszania stopnia sprężania.
Nowe rodzaje paliw są drogie, co zwiększa koszty eksploatacji auta, a dekompresja prowadzi do spadku mocy wyjściowej tj. efekt stosowania sprężonego powietrza zostaje utracony.
Dmuchawa w samochodzie - jak to jest
Możliwe jest doprowadzenie powietrza do silnika różne opcje gdzie używana jest zewnętrzna dmuchawa lub warunki występujące podczas jazdy. Na tej podstawie można określić następujące metody sprężania:
- mechaniczne, gdy w samochodzie zainstalowana jest mechaniczna sprężarka, napędzana wałem korbowym silnika;
- turbodoładowanie, gdy przewiduje się zastosowanie turbosprężarki napędzanej spalinami;
- elektryczny, w tym przypadku w samochodzie zastosowano elektryczną dmuchawę powietrza;
- "Comprex", przy tej metodzie brakuje dmuchawa napędowa, a powietrze jest dostarczane do butli za pomocą spalin;
- połączone, w których kilka różne schematy, z reguły łączy mechaniczne doładowanie i turbodoładowanie.
Istnieją inne metody dostarczania powietrza do silnika samochodu, ale najczęściej stosowane w samochodach wymieniono powyżej. Nawiasem mówiąc, w domach, w tym w rodzinie VAZ, takie urządzenia nie były instalowane seryjnie.
Sprężarka mechaniczna do samochodów gaźnikowych - opcje konstrukcyjne
Mechaniczna sprężarka była jedną z pierwszych, jakie stworzono niemal po pojawieniu się silnika spalinowego. Jest on podłączony bezpośrednio do wału korbowego silnika samochodu i zaczyna działać natychmiast po uruchomieniu, zapewniając dopływ powietrza proporcjonalnie do prędkości obrotowej silnika. To niewątpliwa zaleta, ale takie doładowanie zabiera część mocy silnika do jego pracy.
Istnieje kilka najczęstszych opcji budowania takich urządzeń, najbardziej znane z nich pokazano na zdjęciu. Ich cechy konstrukcyjne omówione poniżej:
- Korzenie doładowania. Początkowo były to dwa zwykłe koła zębate obracające się w różne strony umieszczony w zamkniętej obudowie. Z biegiem czasu zmieniły się na to, co widać na zdjęciu. Taka sprężarka działa po prostu - obracające się łopatki wirnika tworzą przepływ powietrza od wejścia do wyjścia. Główną wadą takich urządzeń jest nierównomierny dopływ powietrza, co prowadzi do pulsacji ciśnienia. Dodatkowo po przejściu przez urządzenie powstające turbulencje powietrza powodują jego nagrzewanie. Zalety to prostota, kompaktowość i niezawodność, niski poziom hałas.
- Dmuchawa LYSHOLM. Dotyczy urządzeń rodzaj śruby... Podobne urządzenie działa w podobny sposób – przepływ powietrza tworzą obracające się wirniki. Dzięki niewielkiej szczelinie między nimi zapewniona jest wymagana jakość przepływu powietrza. Główną różnicą między takim urządzeniem będzie kompresja powietrza wewnątrz obudowy. Jednak złożoność projektowania i wytwarzania takich produktów powoduje ich wysoki koszt, co ogranicza ich użycie w produkcja masowa automatyczny.
- Dmuchawa odśrodkowa. Jest to najczęstszy typ i jest używany zarówno samodzielnie, w postaci kompresora, jak i jako część urządzeń turbo. Obrotowe łopatki wychwytują powietrze i przenoszą je na obrzeża obudowy. Poruszając się wzdłuż obudowy, która ma kształt ślimaka, przepływ powietrza na wylocie uzyskuje wymagane ciśnienie.
Aby dmuchawa odśrodkowa działała wydajnie, jej wirnik musi obracać się z dużą prędkością. Zapewnienie takiego trybu pracy wiąże się z trudnościami w smarowaniu łożysk i stwarzaniu takich warunków. Jednak prostota i stosunkowo niska cena same urządzenia, sprawiły, że stały się najbardziej popularne wśród innych typów dmuchaw. Są one szczególnie często używane do tuningu samochodów, w tym rodziny VAZ.
Turbosprężarka powietrza
Takie podejście do dostarczania do silnika dodatkowego powietrza jest najbardziej popularne. Jest stosowany zarówno w silnikach wysokoprężnych, jak i silniki benzynowe... Zasada działania takiego doładowania jasno wynika z poniższego rysunku:
Zasadniczo jest to połączenie dwóch urządzeń – turbiny wykorzystującej energię ze spalin oraz sprężarki. Należy od razu zauważyć, że tryb turbo, służący do zwiększania mocy silników wysokoprężnych, jest stosowany znacznie częściej niż wtrysk powietrza w silnikach benzynowych. W nich wzrost ciśnienia jest ograniczany przez pojawienie się detonacji, a wprowadzenie trybu turbo wymaga zastosowania specjalnych środków ochronnych.
Wykorzystanie energii z gazów odlotowych wiąże się z całym szeregiem problemów, przede wszystkim z zastosowanymi materiałami. Łopatki turbin muszą wytrzymywać temperatury dochodzące do tysiąca stopni, a jednocześnie ich prędkość obrotowa często przekracza dziesięć tysięcy obrotów na minutę. Jednak tryb turbo, w którym dodatkowe powietrze dostaje się do oleju napędowego, ułatwia obsługę.
W oparciu o powyższe cechy, turbodoładowanie będzie realizowane w najlepszy sposób przy wysokich prędkościach obrotowych silnika, gdy turbina jest mocno kręcona. Inną cechą tego reżimu jest tzw. opóźnienie. W tym momencie mocne wciskanie pedałów, podczas gdy doładowanie jest wyzwalane w trybie turbo, zajmuje to trochę czasu, co powoduje awarię charakterystyki.
Aby to obejść, specjalne rozwiązania techniczne... Jeden z możliwe opcje będą dwie turbosprężarki, z których jedna pracuje na niskich obrotach, a druga na wysokich obrotach. Każdy z producentów samochodów rozwiązuje ten problem na swój sposób – ktoś używa potężnej sprężarki, która zapewnia nadmierny przepływ powietrza we wszystkich trybach i w razie potrzeby odprowadza jego nadmiar, ktoś używa kilku małych doładowań zamiast jednej dużej, ktoś wdraża różne kombinacje z dwóch pierwszych opcji.
Jeśli mówimy o trybie turbodoładowania w silnikach benzynowych, należy zauważyć, że jest on najbardziej wydajny w silnikach wtryskowych. Silnik gaźnika może działać w trybie turbo, ale wymaga dopracowania - montaż większych dysz, zmiana poziomu komora lewitująca oraz szereg innych środków. Podczas gdy dla silnik wtryskowy wszystko sprowadza się do korzystania z nowego oprogramowania.
Niemniej jednak tryb turbo jest często wdrażany w starych samochodach, w tym w rodzinie VAZ, jednak w tym przypadku najczęściej stosuje się doładowanie elektryczne.
Elektryczna sprężarka do silnika samochodowego
Takie systemy, które implementują tryb turbo, są połączone. Najczęściej używają silnika elektrycznego, który współpracuje z dmuchawą odśrodkową. Zaletą takiego podejścia, gdy napęd jest wykonany jako napęd elektryczny, jest jego uniwersalność. Nie jest to bezpośrednio związane z pracą silnika, jak mechaniczne doładowanie, a silnik elektryczny może być używany w każdych warunkach.
Dzięki takiemu napędowi jak elektryczny można uniknąć zapadnięcia się charakterystyki doładowania. Przy średnich i niskich obrotach silnika działa doładowanie elektryczne, przy wysokich obrotach turbina włącza się i jest zaimplementowana Tryb normalny turbo. Takie możliwości konstruowania doładowania z wykorzystaniem takiego napędu jak elektryczny, przyciągają uwagę coraz szerszego grona producentów samochodów.
Należy zauważyć, że elektryczna sprężarka jest atrakcyjna dla tuningu samochodów, w tym rodziny VAZ. Na tym rynku istnieje (inna niż już opisana) elektryczna doładowanie osiowe. W osi kanału umieszczony jest wentylator (elektryczny). Kiedy to działa, to zwiększony przepływ powietrze jest kierowane do kolektor dolotowy... W rzeczywistości w ten sposób wentylator (elektrycznie) zapewnia doładowanie.
Zaletami takiej elektrycznej doładowania jest prostota jej wykonania. Do stworzenia takiego układu ciśnieniowego nie są potrzebne żadne skomplikowane technicznie systemy i urządzenia, często zwykły domowy wentylator (elektryczny) poradzi sobie z dostarczeniem wymaganej dodatkowej ilości powietrza do cylindrów silnika.
Zastosowanie tej techniki umożliwia łatwe tuningowanie starych samochodów, na przykład takich jak VAZ z wczesnych lat produkcji.
Doładowanie dla VAZ
V w tym przypadku problem należy rozpatrywać nieco szerzej - często nie chodzi konkretnie o jakiś samochód z rodziny VAZ, ale ogólnie o poprawę silnik wolnossący... Jest to dość złożony problem i nie ma jednoznacznego rozwiązania. Oczywiście decydując się na poprawę właściwości starego samochodu, na przykład niektórych modeli VAZ lub Moskvich, przy użyciu standardowego silnika jego moc można zwiększyć tylko za pomocą ciśnienia.
Jednak nie jest to tak łatwe, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Wzrostowi mocy silnika VAZ, jak każdemu innemu, muszą towarzyszyć dodatkowe zmiany, które zapewniają prawidłowe użycie podobna poprawa. W przeciwnym razie zmodyfikowany silnik bardzo szybko ulegnie awarii.
Jednocześnie dzięki tuningowi silnika, stary vaz lub jakikolwiek inny podobny samochód, może uzyskać nowe życie, zwłaszcza, że wprowadzanie takich ulepszeń jest dość proste i niezbyt kosztowne. O wiele łatwiej jest poprawnie i poprawnie umieścić dmuchawę powietrza na VAZ, która zapewni wzrost o około trzydzieści procent mocy silnika, niż przeprowadzić całkowitą zmianę silnika w poszukiwaniu tych samych trzydziestu procent mocy .
Ale to zupełnie inny temat, w tym w odniesieniu do starych samochodów VAZ i choć nie mniej interesujący, należy go rozpatrywać niezależnie.
Wykorzystanie dodatkowej objętości powietrza w celu zapewnienia wzrostu mocy silnika, w tym rodziny VAZ, jest dość znaną i od dawna opanowaną techniką przez konstruktorów samochodów. Pozwala rozwiązać wiele kwestii związanych z uzyskaniem większej mocy ze stosunkowo niewielkich silników, jednak z zastrzeżeniem szeregu zasad. Niemniej jednak to podejście jest szeroko stosowane przez programistów. różne marki automatyczny.
Dlaczego turbodoładowanie elektryczne jest dobre?
Jaka jest koncepcja elektrycznego turbodoładowania, która jest coraz częściej spotykana w? najnowsze aktualizacje przemysł motoryzacyjny? Rozwiążmy to. Starając się, aby samochody były jak najbardziej oszczędne, producenci samochodów coraz częściej zmniejszają silniki, wyposażając je w technologię turbodoładowania. Rzeczywiście, aby kompaktowy silnik pozostał mocny, należy mu „pomóc” poprzez wymuszone dostarczanie powietrza do cylindrów pod ciśnieniem.
„Zmniejszenie rozmiaru silnika to jeden z głównych sposobów na zmniejszenie zużycia paliwa przez samochód” – mówi rzecznik Valeo, francuskiego dostawcy motoryzacyjnego. "Do silnik subkompaktowy może się rozwijać Wielka moc, producenci zwykle stosują turbiny spalinowe. Niestety, silniki z turbodoładowaniem mają słabą reakcję na niskich obrotach, co określa się jako „efekt turbodoładowania” lub „turbo lag”.
To „zagłębienie” w zestawie obrotów wywołane bezwładnością turbiny stało się „piętą achillesową” silników turbo. Częściowo problem został rozwiązany przez zastosowanie turbiny dwuwalcowej z zmienna geometria, lub za pomocą drugiej małej turbiny, aby pomóc pierwszej. W obu przypadkach turbiny pracują w większej ilości szeroki zasięg prędkość obrotowa silnika jednak nadal nie było możliwe całkowite wyeliminowanie „turbolagu”. Niestety, jednostkom z turbodoładowaniem bardzo trudno jest zapewnić natychmiastową reakcję na wciśnięcie pedału gazu, co jest naturalne w przypadku silników wolnossących.
A teraz przyszedł na ratunek nowy rodzaj turbodoładowanie - elektryczne. Co to za „bestia” i czy elektryczne turbodoładowanie może „zmienić reguły gry”?
Badając sposób działania pojazdów elektrycznych, producenci samochodów odkryli, że silniki elektryczne reagują natychmiast. Dziś przejście na transport elektryczny jest nierealne. Ze względu na duże rozmiary silniki i akumulatory pojazdów elektrycznych są drogie, a ograniczony przebieg samochodów elektrycznych na jednym ładowaniu akumulatora nie każdemu odpowiada.
Ale dlaczego nie użyć małego silnika elektrycznego do zasilania sprężarki? silnik z turbodoładowaniem? Przecież wtedy będzie można wpompować powietrze do silnika bez pomocy spalin! Na tym właśnie polega zasada działania dmuchawy elektrycznej.
Pomysł do użycia elektryczne turbodoładowanie nie nowy – firmy takie jak Mercedes-Benz, BMW i Ferrari informowały o rozwoju w tej dziedzinie kilka lat temu. Ale może bardziej niż inni dmuchawa elektryczna zainteresowany Koncern Volkswagena- Grupa VW intensywnie inwestuje obecnie w rozwój technologii turbodoładowania elektrycznego, lub elektryczne turbodoładowanie.
Marc Gilles, rozwój komunikacji technologicznej w Ameryce Północnej Dywizja Volkswagena, nazywa główną zaletę elektrycznego turbodoładowania „to, że zapewnia przyspieszenie przy niskich obrotach, podczas gdy konwencjonalne turbosprężarki, napędzane spalinami, wytwarzają pożądane ciśnienie powietrza przy minimum 1500 obr./min”.
„Silnik elektryczny jest w stanie natychmiast zareagować na pedał przyspieszenia (w ciągu 250 milisekund)”, mówi Valeo, dodając, że dzięki zastosowaniu elektrycznego turbodoładowania „zużycie paliwa można zmniejszyć o 7-20 procent”.
Audi, część koncernu Grupa Volkswagen, niedawno zademonstrował swoje ostatnie osiągnięcia w dziedzinie turbodoładowania elektrycznego na przykładzie koncepcji Clubsport TT Turbo. Samochód z napędem na cztery koła rozwija moc 600 KM. i moment obrotowy 649 Nm dzięki temu, że jego 2,5-litrowy pięciocylindrowy silnik jest wyposażony w dwie turbiny - tradycyjną i elektryczną.
Sprężarka elektryczna jest zasilana przez 48-woltowy podsystem w bagażniku i w przeciwieństwie do turbina konwencjonalna, zapewnia moment obrotowy „na żądanie”. Podsumowując, Clubsport TT Turbo przyspiesza do 100 km/hw zaledwie 3,6 sekundy.
„Sprężarka z napędem elektrycznym ma znaczne zalety”, mówi Brad Sterz, który zajmuje się elektrownie w północnoamerykańskim oddziale Audi. „Obraca się do maksimum szybko, bez zauważalnego opóźnienia i nadal wytwarza ciśnienie powietrza, gdy tradycyjna turbina nie ma energii wydechowej”.
„Ta zasada działania pozwala nam tworzyć tradycyjne turbosprężarki, specjalnie„ zaostrzone ”, aby dostarczać więcej wysokie ciśnienie i w związku z tym zapewnienie większej mocy silnika, podczas gdy sprężarka elektryczna będzie odpowiedzialna za natychmiastową reakcję i mocne szarpnięcia z niskie obroty w dowolnym momencie ”- dodaje Sturtz.
Nawiasem mówiąc, koncepcja Clubsport TT Turbo nie jest pierwszą próbą eksperymentowania Audi z elektryczną sprężarką. Ostatni rok niemiecki producent dostarczył sprężarkę elektryczną o pojemności 3,0 litra silnik wysokoprężny dodając go do tradycyjnej turbiny. Ten projekt został zainstalowany w dniu sportowe coupe RS5. Wyjście to samochód, który może „zmienić pierwszą setkę” w 4 sekundy, zużywając tylko 5 litrów paliwa na 100 kilometrów. Oznacza to, że elektronicznie doładowany RS5 okazał się zarówno szybszy, jak i dwukrotnie oszczędniejszy od swojego „zwykłego” odpowiednika.
Kiedy więc należy spodziewać się masowego doładowania elektrycznego? Następny rok! Według producenta dmuchawy elektrycznej Valeo, pierwsza samochód produkcyjny, który będzie realizowany Nowa technologia, będzie sportowy SUV Audi SQ7, w którym elektryczne turbodoładowanie otrzyma wysokoprężny silnik V8 o pojemności około 4 litrów. Moc tej jednostki napędowej ma wynieść ponad 400 KM, a przyspieszenie od zera do 100 km/h wynosi 5,5 sekundy. SQ7 trafi do sprzedaży w 2016 roku.
Firmy takie jak Volvo, Hyundai, Kia i Amerykański producent Honeywell.
Być może więc niedługo elektryczne turbodoładowanie stanie się normą, a właściciele samochodów z turbodoładowaniem zapomną o „turbo lagu”, ciesząc się doskonałą trakcją niemal z prędkość biegu jałowego i skromne dane dotyczące zużycia paliwa.