Túlevés
Több évtizede megjelennek a kompresszoros rendszerek a sorozatgyártású járművekben. A kezdetben megbízhatatlan turbófeltöltők ma már az autóipar részét képezik, és szinte az összes dízelmotort és a benzinmotorok kis (növekvő) részét felszerelik.
A kompresszor szintén F1 a 80-as években, itt a Williams FW11
Mire jó a túlevés? Milyen eszközöket használnak? Mik a határok ?
1. A túlevés céljai
A feltöltés célja egyszerű: a motor teljesítményének növelése az általa nyújtott nyomaték növelésével.
A motor nyomatékának növelése érdekében meg kell növelni a hengerben elégetett üzemanyag tömegét. Tudjuk azonban, hogy egy bizonyos tüzelőanyag-tömeg elégetéséhez a hengerbe be kell vezetni egy adott levegőtömeget (amelyet a híres sztöchiometriai állapot eredményez). Ha növeljük az üzemanyag mennyiségét, akkor arányosan növelnünk kell a levegő tömegét. Két megoldás áll rendelkezésünkre:
- növelje a motor lökettérfogatát
- nagyobb tömegű levegőt hozzon be azonos elmozdulással
A hengerbe jutó levegő mennyisége mindig azonos, ez egy jellemző. A feltöltőrendszer célja tehát a levegő tömegének növelése egy adott térfogatnál: arra törekszünk növelje a levegő sűrűségét.
Az ideális gáztörvény (legyen óvatos!) Megadja nekünk: P.V = m.r.T ezért m/V (sűrűség) = P/(r.T)
Ezért könnyen belátható, hogy a levegő sűrűségének növelése érdekében szükséges:
- P növekszik
- A T nem növekszik, hogy ne fordítsa meg a trendet
A levegő összenyomódását azonban a hőmérséklet emelkedése kíséri: az optimális teljesítmény elérése érdekében a feltöltőrendszerből szükség van egy rendszer, amely csökkenti a levegő hőmérsékletét (csomópont).
Számos technológia létezik ma egy ilyen funkció ellátására. Javaslom, keresse fel a turbófeltöltőt, amely manapság a legszélesebb körben használt megoldás
2. A turbófeltöltő működési elve
Az alábbiakban egy ábra ismerteti az ilyen vadállatok működését. Kövesse a levegő útját.
- A fő szennyeződéseket eltávolító szűrőn való áthaladás után a levegő a kompresszor bemeneténél van. A levegő nagyjából légköri nyomáson és szobahőmérsékleten van.
- A turbina hajtja, amelyet nem sokkal később tárgyalok, a centrifugális kompresszor összenyomja a levegőt. A nyomása nőtt, de a hőmérséklete is nőtt.
- Itt van a levegő/légcserélő.
- A levegő továbbra is ugyanazon a nyomáson van, mint a 3. pontban, de a hőmérsékletét csökkentették. Készen áll a hengerbe engedésre, azzal az üzemanyagmennyiséggel, amelyre nehéz küldeni lehet !
- Itt van, a Joule-kat adományozták, de nem mindet! A kipufogógázokat bizonyos nyomáson és magas hőmérsékleten kiszorítják az égéstérből.
- A turbina hasznosítani fogja ezt az energiát (vagy pontosabban az entalpiát). Forgatásával a turbina közvetlenül hajtja a kompresszort. És igen, ott van a trükk.
- A gázok ellazultak, és ma már szinte légköri nyomáson és alacsonyabb hőmérsékleten vannak.
A kipufogógázban elveszett energiát nagyobb üzemanyag-tömeg bevitelére használják. Ezután több energiát bocsátunk ki a kipufogógázba. Egyensúlyban tehát a főtengelyen visszanyerhető munka fontosabb lesz, mint ugyanaz a motor, feltöltés nélkül.
Legyen óvatos, azonban az a benyomása lehet, hogy ez az energia szabad, mivel a kipufogógázokból származik. Nem teljesen, mivel a turbina jelenléte a kipufogógázban többé-kevésbé fontos ellennyomást okoz, amely nem befolyásolja a motor levegővel való feltöltését.
Az alábbi metszetnézet a turbófeltöltő belsejét mutatja: jobbra a centrifugális kompresszor rész, balra pedig a centripetális turbina. Megjegyezzük egy kenőkör jelenlétét, ami nagyon fontos a gép forgási sebessége (akár 300 000 fordulat/perc) miatt. Később magyarázatokat adok a „Waste-gate” részről.
Sok nehézség merül fel azonban, tekintve, hogy a turbófeltöltő turbohajtómű. Ez utóbbi tökéletesen működik stabilizált körülmények között, amikor a légáramlás folyamatos, például egy repülőgéphez vagy villamos energia előállításához! A motor teljesen ellentétes ezzel: felfelé és lefelé haladó hengerek, amelyek impulzusos kipufogógáz-áramlást, fordulatszámot és folyamatosan változó terhelést eredményeznek ...