jak włączyć eksplozje do pchania?

nazwa gry spalania wewnętrznego to przekształcanie energii cieplnej w ruch. Wewnątrz silnika zapalamy paliwo jak benzyna, a gorące, rozszerzające się gazy paliwowo-powietrzne spychają się na tłoki. Tłoki w górę i w dół są połączone z obracającym się wałem korbowym w dolnej części silnika, obracając ten ruch pionowy w ruch posuwisto-zwrotny. Podłącz wszystko do skrzyni biegów połączonej z kołami i ruszaj!

jak zrobić większe wybuchy dla większego ciągu?

jeśli kiedykolwiek rozpalałeś ognisko, aby zrobić S 'mores, prawdopodobnie pamiętasz trzy części „trójkąta ognia”: powietrze, paliwo i źródło zapłonu. Jest tak samo przy ognisku, jak w silniku, z powietrzem napływającym do wlotu, połączonym z paliwem z wtryskiwaczy paliwa i zapłonem ze świec zapłonowych.

jeśli chcemy zwiększyć moc, musimy upewnić się, że mamy wystarczająco dużo wszystkich trzech elementów naszego trójkąta ognia. W silniku oznacza to, że jeśli wstrzykniemy więcej paliwa, musimy również upewnić się, że otrzymujemy więcej powietrza (a tym samym więcej tlenu), aby spalić całe paliwo, ponieważ dodatkowe paliwo nie spali się, chyba że ma więcej tlenu, z którym można się połączyć i spalić.

Chemia ma słowo na idealną ilość reagentów w równaniu, aby zrównoważyć się bez resztek: Stechiometria. W silniku benzynowym stosunek stechiometryczny powietrza zawierającego tlen do paliwa wynosi 14,7 części (masowo) powietrza do 1 części benzyny.

wprowadź wymuszoną indukcję

„nie ma wymiany wyporności” to fraza z big block V8 days, gdzie większa moc oznaczała fizycznie większe silniki, które pochłaniały więcej powietrza i paliwa. Większe cylindry mogą zasysać nie tylko więcej paliwa, ale więcej powietrza, aby całkowicie spalić paliwo, a to dało więcej mocy.

niestety, większy rozmiar oznacza również większą wagę, więc niektórzy inżynierowie zamiast tego wpadli na pomysł, aby uzyskać więcej powietrza do silnika, pompując go: zamiast fizycznie powiększać silnik, aby zasysać więcej powietrza, wciśnij więcej powietrza do tego samego rozmiaru silnika. Pompowane do silnika powietrze pod ciśnieniem nazywa się boost, przy czym wzrost ciśnienia w porównaniu z ciśnieniem powietrza z otoczenia mierzony jest w PSI lub bar/kilopaskale.

te pierwsze pompy powietrza z wymuszoną indukcją nazywane były doładowaniami, a ich łopatki napędzane były przez sam silnik za pomocą pasów lub przekładni napędzanych z wału korbowego silnika. Stechiometria oznacza, że każda odrobina dodatkowego paliwa wymaga 14.7X więcej powietrza, więc nic dziwnego, że doładowania zużywają ogromną ilość energii (czasem nawet 20% całkowitej mocy silnika!) pompować całe to powietrze.

więcej oomph przy mniejszej ilości odpadów-turbosprężarka

rozmiar i waga to złe rzeczy w samochodach i gorsze rzeczy w samolotach, co było dużo wczesnym wymuszonym rozwojem indukcji. Nie tylko ciężki silnik tworzy ciężki samolot, ale fizycznie duży silnik tworzy również nieporęczny, nie aerodynamiczny kadłub. W samolotach dodano zachętę do zwiększania ciśnienia powietrza przychodzącego, aby skompensować cieńsze powietrze na dużych wysokościach, zapobiegając spadaniu mocy silnika na dużej wysokości.

przy takiej mocy i masie w samolotach szwajcarski konstruktor lotniczy Alfred Büchi miał falę mózgową, aby pozbyć się utraty mocy 20% doładowania: zamiast wykorzystywać moc silnika za pomocą pasa/przekładni do obracania sprężarki, podłącz koło sprężarki do pasującego koła turbiny w układzie wydechowym, wychwytywając energię z inaczej zmarnowanego przepływu spalin, jak wiatrak przechwytuje energię z wiatru.

te wczesne „turbosprężarki” lub „turbosprężarki” ostatecznie weszły do zasilania wielu samolotów wyścigowych, bombowców i myśliwców w latach 30.i 40. XX wieku i były uważane za zaawansowaną technologię lotniczą w tym czasie, z częściami obracającymi się z prędkością setek tysięcy obrotów na minutę, a koła turbin wystawione na działanie temperatur spalin tak wysokich, jak 1800°F/1000°C. przyjęcie tak drogiego sprzętu w samochodach było na początku powolne i eksperymentalne, z garstką modeli takich jak Chevrolet Corvair pojawiający się od lat 50. XX wieku z opcjonalnym silnikiem turbo.

rozwój turbosprężarki szedł ramię w ramię z rozwojem turbiny gazowej (silnika odrzutowego) w latach 50. i 60. XX wieku. oprócz lepszych materiałów, które są w stanie wytrzymać wysokie temperatury i ciśnienia w gorącej stronie turbosprężarki, ogólny układ turbosprężarki ostatecznie ustandaryzował:

• obudowa zimnej strony, która kieruje powietrze wlotowe do turbosprężarki
  • koło sprężarki, które zwiększa ciśnienie powietrza
  • obejście sprężarki, które otwiera się po podniesieniu gazu, aby utrzymać powietrze doładowujące przed gromadzeniem się za zamkniętą płytą przepustnicy i powodując przeciągnięcie sprężarki
• • wał, na którym są przymocowane koła sprężarki i turbiny
  • łożyska wału, aby umożliwić swobodny obrót wału
  • olejowanie i chłodzenie
• Obudowa z gorącą stroną, która kieruje powietrze z kolektora wydechowego do turbo
  • koło turbiny, które przechwytuje energię z wydechu
  • Wastegate, która otwiera się, gdy turbo osiągnie docelowy boost i wysyła dodatkowy wydech obok turbiny, aby nie obracać się szybciej

to właśnie kryzysy energetyczne Lat 70. skłoniły producentów samochodów do poważnego spojrzenia na turbosprężarki jako sposób na zmniejszenie rozmiaru silników (i poprawę emisji spalin i oszczędności paliwa) bez utraty mocy.

moc i sterowanie

lata 70.i 80. również zbiegły się w czasie z rewolucją komputerową, a te zaawansowane technologie sterowania paliwem i silnikiem okazały się dobrze dostosowane do wydajności i trwałości turbosprężarki. Od pierwszych analogowych czujników temperatury i natężenia przepływu w latach 70-tych po wiele połączonych w sieć jednostek sterujących w latach 2000-tych i późniejszych, systemy rozwinęły się, aby nadążyć za zapotrzebowaniem na wyciskanie jak największej ilości energii z kropli paliwa:

• System sond Lambda (oxygen sensor), Z Volvo jako pierwszym producentem samochodów, który użył tej kombinacji czujników do pomiaru paliwa:
  • masowe czujniki przepływu powietrza, do pomiaru ilości powietrza wchodzącego do silnika
  • Elektroniczny wtrysk paliwa, do pomiaru właściwego stosunku paliwa do znanej ilości powietrza
  • czujniki tlenu (lambda) mierzące dowolną ilość resztki paliwa lub tlenu w spalinach, aby zobaczyć, jak blisko 14,7:1 stechiometryczny silnik pracuje
• Czujniki Knock do pomiaru stanu i czasu zdarzeń spalania
• bezpośredni zapłon cewki na wtyczce, aby wyregulować czas świecy zapłonowej, aby zapobiec zapłonowi
• Cyfrowe Jednostki Sterujące silnikiem (ECU), aby stale mierzyć wszystkie te wejścia i regulować wyjścia
• Systemy Zarządzania momentem obrotowym silnika, do
  • a: dowiedz się dokładnie, ile mocy kierowca (za pomocą prawej stopy kierowcy na pedale gazu) prosi kierowcę o dla
  • B: „pracuj do tyłu”, obliczając najmniejszą ilość otwartej przepustnicy, paliwa i doładowania potrzebną do trafienia w cel mocy kierowcy

precyzyjnie kontrolowane obciążenie i temperatury silnika, mniejsze tolerancje obróbki i wyważenie oraz bardziej zaawansowane stopy przyczyniły się do poprawy niezawodności i wydajności turbosprężarki. Wraz z postępem lat 80. i 90. Turbodoładowanie stało się bardziej popularne, z przewidywalną mocą wyjściową i czasem między przeglądami turbodoładowania sięgającym 100 000 mil lub więcej.

projekt turbosprężarki też się zmieniał, najpierw z sterowanymi komputerowo elektromagnesami próżniowymi otwierającymi i zamykającymi wastegate, aby kontrolować ogólny boost, a także z fundamentalnymi zmianami w samym turbo, takimi jak twin-scroll i zmienna geometria obudów turbin zwiększających wydajność turbosprężarki poprzez pobieranie jak największej ilości energii ze strumienia spalin.

w miarę zbliżania się do XXI wieku turbosprężarki są kluczem do wyciśnięcia maksymalnej wydajności z silników spalinowych, zanim pojazdy elektryczne będą gotowe do przejęcia w samochodach głównego nurtu. Turbo jest z nami prawie tak długo, jak samo auto, ale wciąż ma trochę pracy.

aby uzyskać więcej szczegółowych informacji na temat komponentów turbosprężarki i serwisu systemu, zobacz nasz artykuł na temat typowych problemów z turbosprężarką.