hogyan kapcsoljuk be a robbanásokat tolóerőbe?

a belső égésű játék neve a hőenergia mozgássá alakítása. A motor belsejében olyan üzemanyagot gyújtunk, mint a benzin, és a forró, táguló üzemanyag/levegő gázok lenyomják a dugattyúkat. A Fel-Le dugattyúk a motor alján lévő forgó főtengelyhez vannak csatlakoztatva, ezt a függőleges mozgást oda-vissza mozgatva. Akaszd fel az egészet egy váltóra, ami a kerekekhez van csatlakoztatva, és mehetsz!

hogyan hajthatunk végre nagyobb robbanásokat a nagyobb tolóerő érdekében?

ha valaha is gyújtottál tábortüzet s ‘ mores készítéséhez, valószínűleg emlékszel a “tűzháromszög” három részére: levegő, üzemanyag és gyújtóforrás. Ugyanaz a tábortűznél, mint a motor belsejében, a levegő beáramlik a szívóba, kombinálva az üzemanyag-befecskendezők üzemanyagával, és gyújtást kap a gyújtógyertyáktól.

ha növelni akarjuk az energiát, meg kell győződnünk arról, hogy elegendő a tűzháromszögünk mindhárom alkotóeleme. Egy motorban ez azt jelenti, hogy ha több üzemanyagot fecskendezünk be, akkor azt is meg kell győződnünk arról, hogy több levegőt (és így több oxigént) kapunk az összes üzemanyag elégetéséhez, mivel az extra üzemanyag nem fog égni, hacsak nincs több oxigénje, amellyel összekapcsolódhat és éghet.

a kémiának van egy szava a reagensek ideális mennyiségére az egyenletben, hogy egyensúlyba kerüljön maradék nélkül: sztöchiometria. Benzinmotorban az oxigéntartalmú levegő sztöchiometrikus aránya az üzemanyaghoz 14,7 rész (tömeg szerint) levegő / 1 rész benzin.

Enter forced induction

a”nincs helyettesítés az elmozdulásra” egy kifejezés a big block V8 napokból, ahol a nagyobb teljesítmény fizikailag nagyobb motorokat jelentett, amelyek több levegőt és üzemanyagot nyeltek. A nagyobb hengerek nem csak több üzemanyagot szívhatnak be, hanem több levegőt is, hogy teljesen égjenek az üzemanyaggal, és ez több energiát adott.

sajnos a nagyobb méret nagyobb súlyt is jelent, ezért néhány mérnök inkább arra gondolt, hogy több levegőt juttasson a motorba azáltal, hogy beszivattyúzza: ahelyett, hogy fizikailag nagyobbá tenné a motort, hogy több levegőt szívjon be, toljon több levegőt az azonos méretű motorba. A motorba pumpált nyomás alatt álló levegőt boostnak nevezzük, a nyomás növekedésével a környezeti levegő nyomásához képest psi-ben vagy bar/kilopascalban mérve.

ezeket az első kényszerindukciós légszivattyúkat kompresszoroknak hívták, lapátos kompresszor kerekeiket maga a motor hajtotta a motor főtengelyéről hajtott öveken vagy fogaskerekeken keresztül. Sztöchiometria azt jelenti, minden kis extra üzemanyag igényel 14.7X annyi levegő, így nem meglepő, hogy a kompresszorok hatalmas mennyiségű energiát használnak (néha akár a motor teljes teljesítményének 20% – át is!) pumpálni az összes levegőt.

több oomph kevesebb hulladékkal – a turbófeltöltő

a méret és a súly rossz dolgok az autókban és rosszabb dolgok a repülőgépekben, ami sok korai kényszerített indukciós fejlesztés zajlott. Nem csak egy nehéz motor, hogy egy nehéz repülőgép, de a physcally nagy motor is teszi a terjedelmes, nem aerodinamikai törzs. A repülőgépekben ösztönzést adtak a bejövő levegő nyomás alá helyezésére, hogy kompenzálják a nagy magasságokban elvékonyodó levegőt, megakadályozva a motor teljesítményének nagy magasságban történő leesését.

a teljesítmény és a súly egy ilyen prémium Repülőgép, Svájci légiforgalmi engineer Alfred B ons volt egy agyhullám, hogy megszabaduljon a 20% – os kompresszor teljesítmény veszteség: ahelyett, hogy a kompresszor forgatásához övön/fogaskerekeken keresztül használná a motor teljesítményét, csatlakoztassa a kompresszorkereket a kipufogórendszer megfelelő turbinakerékéhez, így az egyébként elpazarolt kipufogógáz-áramlásból energiát gyűjt, mint egy szélmalom.

ezek a korai “turbina Kompresszorok” vagy “turbó-Kompresszorok” végül ment a hatalom sok verseny repülőgépek, bombázók, vadászgépek, az 1930-as, 1940-es években, és tartották a fejlett repülőgép-technológia abban az időben, a részek forgó több százezer fordulatszámon, turbina kerekek kitéve kipufogógáz hőmérséklet olyan magas, mint 1800 Ft/1000 Ft C. elfogadása egy ilyen drága berendezés az autók így lassú, kísérleti először, egy maroknyi modellek, mint a Chevrolet a Corvair az 1950-es évektől kezdve opcionális turbómotorral jelenik meg.

turbófeltöltő fejlesztési menetelt kéz a kézben gázturbina (sugárhajtású motor) fejlesztése az egész 1950-es és 1960-as években. amellett, hogy a jobb anyagok képesek ellenállni a magas hőmérséklet és nyomás a forró oldalon a turbó, az általános elrendezés a turbófeltöltő végül szabványosított:

• hideg oldalsó ház, amely a belépő levegőt a turbóba vezeti
  • Kompresszor kerék, amely nyomást gyakorol a levegőre
  • Kompresszor bypass, amely akkor nyílik meg, amikor felemeli a gázt, hogy megakadályozza a levegő felhalmozódását a zárt fojtószelep mögött, és a kompresszor leállását okozza
• CRA (középső ház forgó szerelvény, más néven “patron”)
  • tengely, amelyen a kompresszor és a turbina kerekek egyaránt kapcsolódnak
  • tengelycsapágyak, hogy a tengely szabadon foroghasson
  • olajozás és hűtés
• forró oldalsó ház, amely a levegőt a kipufogócsonkból a turbóba irányítja
  • turbina kerék, amely a kipufogógázból energiát gyűjt
  • Wastegate, amely akkor nyílik meg, amikor a turbó eléri a célnövelést, és extra kipufogógázt küld a turbina mellett, hogy ne forogjon gyorsabban

az 1970-es évek energiaválságai valóban arra késztették az autógyártókat, hogy komolyan vegyék a turbófeltöltőket, mint a motorok csökkentésének módját (és a károsanyag-kibocsátás és az üzemanyag-fogyasztás javítását) az energia feláldozása nélkül.

teljesítmény és vezérlés

az 1970-es és 1980-as évek is egybeestek a számítógépes forradalommal, és ezek a fejlett üzemanyag-és motorvezérlő technológiák jól illeszkedtek a turbófeltöltő teljesítményéhez és hosszú élettartamához. Az 1970-es évek első analóg hőmérséklet-és áramlási sebesség-érzékelőitől a 2000-es években és azon túl több hálózati vezérlőegységig a rendszerek fejlődtek, hogy lépést tartsanak azzal a kereslettel, hogy a lehető legtöbb energiát préseljék ki egy csepp üzemanyagból:

• a Lambda Sond (oxigénérzékelő) rendszer, a Volvo, hogy az első autógyártó, hogy használja ezt a kombinációt érzékelők mérő üzemanyag:
  • tömeg légáramlás érzékelők, hogy mérje a levegő mennyisége megy a motor
  • elektronikus üzemanyag-befecskendezés, hogy a mérő ki a megfelelő arány az üzemanyag, hogy menjen az ismert mennyiségű levegő
  • oxigén (lambda) érzékelők mérési bármely maradék üzemanyag vagy oxigén a kipufogógázban, hogy megnézze, milyen közel van a 14,7-hez:1 sztöchiometrikus a motor jár
• Kopogásérzékelők az égési események állapotának és időzítésének mérésére
• Coil-on-plug közvetlen gyújtás, a gyújtógyertya időzítésének beállításához, hogy megakadályozza a kopogást
• digitális motorvezérlő egységek (ECU-k) ezen bemenetek folyamatos mérésére és a kimenetek beállítására
• nyomaték kérés motorvezérlő rendszerek,
  • A: pontosan határozza meg, hogy a vezető (a vezető jobb lábával a gázpedálon keresztül) pontosan mennyi energiát kér
  • B esetében: “visszafelé”, kiszámítva a legkisebb nyitott fojtószelepet, üzemanyagot és lendületet, amely a vezető teljesítménycéljának eléréséhez szükséges

a finoman szabályozott motorterhelés és hőmérséklet, a szigorúbb megmunkálási tűrések és egyensúly, valamint a fejlettebb ötvözetek mind szerepet játszottak a turbófeltöltő megbízhatóságának és teljesítményének javításában. A 80-as és 90-es évek előrehaladtával a turbófeltöltés egyre inkább elterjedt, kiszámítható teljesítmény-kimenettel és turbó-idő-a nagyjavítások között-elérte a 100 000 mérföldet vagy annál többet.

a turbó kialakítása is megváltozott, először a számítógép által vezérelt vákuum mágnesszelepek nyitották és zárták a wastegate-et, hogy ellenőrizzék az Általános lendületet, és a turbó alapvető változásai, mint például a twin-scroll és a változó geometriájú turbinaházak, fokozták a turbó hatékonyságát azáltal, hogy a lehető legtöbb energiát kinyerték a kipufogóáramból.

ahogy haladunk a 21.század felé, a turbófeltöltők kulcsfontosságúak ahhoz, hogy a belső égésű motorok maximális hatékonyságát kiszorítsák, mielőtt az elektromos járművek készen állnak a mainstream autók átvételére. A turbó majdnem olyan régóta van velünk, mint maga az autó, de még van néhány tennivalója.

a turbófeltöltő alkatrészeivel és a rendszer szervizelésével kapcsolatos részletesebb információkért lásd a gyakori turbóproblémákról szóló cikkünket.