Turbosprarka



Informacje, które udało nam się zgromadzić na temat Turbosprarka, zostały starannie sprawdzone i uporządkowane, aby były jak najbardziej przydatne. Prawdopodobnie trafiłeś tutaj, aby dowiedzieć się więcej na temat Turbosprarka. W Internecie łatwo zgubić się w gąszczu stron, które mówią o Turbosprarka, a jednocześnie nie podają tego, co chcemy wiedzieć o Turbosprarka. Mamy nadzieję, że dasz nam znać w komentarzach, czy podoba Ci się to, co przeczytałeś o Turbosprarka poniżej. Jeśli informacje o Turbosprarka, które podajemy, nie są tym, czego szukałeś, daj nam znać, abyśmy mogli codziennie ulepszać tę stronę.

.

Turbosprarki (zwane Turbo, w jzyku potocznym) jest jednym z trzech gównych znanych doadowujcego systemach zazwyczaj stosowanych w zapon i wybuch silników (benzynowych lub wysokoprnych), przeznaczone do zwikszenia gstoci mocy - dwa inne bdcymi kompresor mechaniczny i gaz iniekcja.

Rol turbosprarki jest zwikszenie poziomu tlenu (O 2) w kadym cylindrze poprzez sprenie powietrza dolotowego.

Zasad jest zwikszenie cinienia dopuszczonych gazów, co pozwala na lepsze napenienie cylindrów mieszank paliwowo-powietrzn (stosunek stechiometryczny ), pozwalajc albo na zwikszenie mocy silnika wolnosscego, albo na zmniejszenie zuycia przy silniku niszym przemieszczenie.

Ten typ sprarki napdzany jest przez turbin (std jej nazwa) napdzana prdkoci spalin opuszczajcych blok silnika , które wykorzystuj cz swojej energii kinetycznej do obracania turbiny, bez zuywania mocy na wale silnika.

Historia

XX th  century

Zasada turbodoadowania z silników spalinowych i eksplozji zosta zaproponowany we wczesnym rozwoju tych silników. Louis Renault zoy w 1902 r. patent na zasad doadowania przez wentylator lub sprark, której uywa w konkurencji, ale która nie zostaa jeszcze zdefiniowana jako turbosprarka.

, patent na zasad dziaania turbosprarki zosta przyznany szwajcarskiemu inynierowi Alfredowi Büchi przez Deutsches Reichspatent (DRP) oraz, inny do zastosowania w silniku spalinowym. Bya to sprarka odrodkowa napdzana tym razem spalinami. Jednym z pierwszych zastosowa bya adaptacja turbosprarki przez inyniera Auguste Rateau na silniku Renault 12 Fe , V12 o mocy 320  KM, montowanym w samolocie rozpoznawczym Breguet XIV A2 podczas I wojny wiatowej .

W czasie II wojny wiatowej nastpi znaczny rozwój turbosprarek, gdzie turbo byo niezbdne, aby samoloty z silnikami tokowymi mogy lata na duych wysokociach. Rzeczywicie, powietrze staje si rzadsze od 3000 do 4000 metrów, silnik atmosferyczny traci moc i ganie z powodu maej iloci tlenu zawartego w powietrzu.

W 1962 roku Oldsmobile F-85 Turbo Jetfire by pierwsz komercyjn wersj turbodoadowanego silnika z doadowaniem. Tym silnikiem by Turbo-Rocket, silnik V8 z turbosprark Garrett T5 o maej rednicy .

Technika doadowania jest bardzo czsto stosowana w silnikach samochodów wycigowych . Na przykad w Formule 1 zrewolucjonizowaa motoryzacj od 1977 r. wraz z Renault i osigna wiele sukcesów, zanim zostaa zakazana w 1989 r. Sezon mistrzostw 2014 przyniós powrót do dyscypliny, z silnikiem V6 o pojemnoci 1600  cm 3 z turbodoadowaniem.

Oprócz fenomenu mody zapocztkowanego gównie przez Renault w latach 80. [ref. konieczne] ( R5 Turbo , Alpine turbo , R5 GT Turboitp. ), inny wygld udowadnia, e turbo suy nie tylko do napompowania maych lekkich samochodów taszym kosztem. Rzeczywicie, pojawienie si grzmicego Porsche 911 Turbo 3.0  L (typ 930) [nie neutralne] z kolei zapocztkuje cae pokolenie entuzjastów samochodów Grand Touring (GT), przy czym ten ostatni by praktycznie bezkonkurencyjny w momencie jego premiery. dziki imponujcej jak na tamte czasy wydajnoci [ref. konieczne] .

XXI th  century

W XXI th  wieku, zasada ta jest szeroko stosowana na silnikach wysokoprnych nowoczesnych i, w mniejszym stopniu, silniki benzynowe ze wzgldu na ryzyko samozaponu , gdy cinienie wzrasta mieszanki paliwowo-powietrznej. Jednak lepsza kontrola wtrysku i zaponu umoliwia zaprojektowanie turbodoadowanych silników benzynowych m.in. w kontekcie downsizingu .

Operacja

Sprawno silnika tokowego jest funkcj jego stopnia sprania , stopnia sprania wewntrz cylindra. Im wyszy, tym lepszy plon.

Limit dla silnika benzynowego zwizany jest z ryzykiem samozaponu (lub stukania ), który po przekroczeniu pewnego cinienia powoduje spadek wydajnoci. Turbodoadowaniem silnik spalinowy jest zazwyczaj zaprojektowany w stosunku sprania mniej ni 10 / 1 , lecz niektóre bloki silnikowe nawet nisza ni 7 / 1 bloków znamionowych wyj powyej 100  KM / L i cinienia doadowania w - ponad 1  bara wzgldem cinienia. Optymaln wydajnoci dla projektanta silników z doadowaniem byoby uzyskanie wysokiego stopnia sprania przy równie wysokim cinieniu doadowania, aby unikn w jak najwikszym stopniu szkodliwych prdkoci poniej dodatniego adunku turbosprarki, co równie jest trudne do osignicia ze wzgldu na obecne paliwa. e grzechotanie , próg tego ostatniego, wci mona wykry i leczy dziki postpowi technologicznemu w komputerach pokadowych.

Turbiny umieszczony w strumieniu gazów spalinowych z silnika jest napdzany z du prdkoci (czerwona cz na fotografii). Jest on poczony waem ze sprark umieszczon w kanale dolotowym silnika (cz niebieska). Ta sprarka typu odrodkowego zasysa i spra powietrze z otoczenia, przesya je do cylindrów, ewentualnie przechodzc przez wymiennik powietrze/powietrze (w jzyku angielskim intercooler ) lub rzadziej powietrze/woda, aby je schodzi, z nastpujcych trzech powodów:

  1. kompresja podgrzewa gazy, a temperatura tych gazów jest równie jednym z gównych czynników prowadzcych do samozaponu;
  2. gorcy gaz jest mniej gsty ni zimny gaz, zawiera mniej czsteczek tlenu przy tej samej objtoci. Dziki temu bdziemy mogli spala mniej paliwa, a zyski zwizane z turbodoadowaniem bd mniejsze;
  3. Sprawno silnika zaley czciowo od rónicy temperatur midzy powietrzem wlotowym a temperatur spalin. Im wiksza rónica midzy tymi temperaturami, tym lepsze bd osigi silnika. Wzrost temperatury wlotowej obnia zatem wydajno silnika.

Fakt doprowadzenia spronego powietrza do cylindrów pozwala na popraw napenienia tych ostatnich, które, jeli nie, s wypeniane przez podcinienie wytworzone przez opadajcy tok, a tym samym pozwala na znaczne zwikszenie iloci spronego powietrza. powietrze/mieszanka paliwo, co pozwala poprawi gsto mocy i uzyska tak sam moc jak silnik o wikszej pojemnoci skokowej, przy jednoczesnym zmniejszeniu strat mechanicznych zwizanych z du pojemnoci.

Rosnce wzgldy ekologiczne powoduj, e coraz czciej obserwujemy zjawisko   downsizingu   w projektowaniu silników samochodowych przez najwikszych producentów. Zasada ma na celu zmniejszenie emisji i zuycia zanieczyszcze poprzez zmniejszenie pojemnoci silnika. Poniewa silnik o maej pojemnoci skokowej jest z koniecznoci sabszy, strat t kompensuje turbosprarka.

Zalety i wady

Korzyci :

Niedogodnoci:

  • energia zuywana przez turbosprark nie jest cakowicie darmowa, poniewa utrudnia przepyw spalin opuszczajcych cylindry;
  • Turbosprarka traci duo mocy przy wysokich obrotach, poniewa otwiera si brama odpadów, chronic silnik przed zbyt duym cinieniem, wywoujc charakterystyczny syk silnika turbodoadowanego. Tylko niektóre silniki zaprojektowane do dugiej pracy na bardzo wysokich obrotach (takie jak te montowane w samochodach F1 z 2014 roku i póniej) naprawd zachowuj znaczn sprawno przy wysokich obrotach.
  • Klasyczna turbosprarka jest wydajna tylko powyej okrelonej prdkoci obrotowej silnika, w przeciwiestwie do sprarki mechanicznej, której sprawno zaczyna si przy najniszych prdkociach, ale jest mniej wydajna przy duych prdkociach;
  • Podczas kopnicia akceleratora turbosprarka ma czas reakcji ze wzgldu na swoj bezwadno, okres, w którym ilo spalin nie jest jeszcze wystarczajca, aby turbina turbosprarki przyspieszaa i obracaa si z idealn prdkoci. W argonie motoryzacyjnym czsto mówimy o lagach . Ta wada nie wystpuje w przypadku sprarek mechanicznych. W wycigach samochodowych w latach 80. niektóre samochody z silnikami o maej pojemnoci skokowej z bardzo mocnymi turbosprarkami miay tak due opónienie, e nie byo niczym niezwykym, e kierowca naciska peda przyspieszenia jeszcze przed rozpoczciem skrtu, tak e turbosprarka czas na odrodzenie podczas przechodzenia krzywej. Praktyka ta nastpnie wymagaa od pilota hamowania lew nog, przy jednoczesnym utrzymywaniu obrotów silnika z praw nog na pedale gazu.

Ostatnie dwie przytoczone wady s prawie rozwizane za pomoc nowoczesnych turbosprarek, zwanych turbosprarkami o zmiennej geometrii, które s bardziej wydajne przy niskich prdkociach [ref. konieczne] .

Zastosowania specjalne

Renault 9 Turbo  : samochód sportowy z lat 80-tych.

Gównym problemem turbosprarki jest opónienie rozruchu spowodowane bezwadnoci jej turbiny, istnieje wiele samochodów sportowych wyposaonych w silniki bi-turbo (lub twin-turbo sekwencyjne). turbosprarka do adowania wlotu na niskich obrotach, a nastpnie przekazywana przez wiksz, aby napeni cylindry, gdy silnik jest ju na obrotach. Zalet tego typu montau jest praktycznie brak czasu reakcji oraz brak szarpni na skrzyni biegów spowodowanych doadowaniem pojedynczej duej turbosprarki, przy bardziej równomiernym rozoeniu zakresu momentu obrotowego. Ale ten system zajmuje wicej miejsca w komorze silnika i wymaga powanej konserwacji, aby zachowa niezawodno przez dugi czas. Ten tak zwany sekwencyjny monta jest wyposaeniem Mazdy RX-7 FD3S lub Porsche 959 . Istnieje równie bardziej klasyczny system bi-turbo , taki jak w Nissanie 300ZX Z32 i jego silniku 24S V6 , w którym kada turbosprarka doadowuje zestaw tylko trzech cylindrów, a turbosprarki s zamontowane po obu stronach V6. Ten monta jest bardzo powszechny w silnikach V. Zauwa, e inni producenci, tacy jak BMW, stosuj t zasad, ale instalujc turbosprarki wewntrz V, a wlot znajduje si na zewntrz.

Od czasu ich zainstalowania w silnikach wysokoprnych w 1997 roku, niektóre turbosprarki s nazywane zmienn geometri. To rozwizanie pozwala na znacznie bardziej liniowe zachowanie silnika i reakcj turbosprarki od 1500  obr./min zamiast odpowiedzi czsto midzy 3 a 4000  obr./min w przypadku konwencjonalnych turbosprarek. Na przykad o samochodach takich jak seryjny Peugeot 205 Turbo 16 czy Ferrari F40 mówi si, e s puste przy niskich obrotach, a caa moc pojawia si nagle po osigniciu okrelonej prdkoci obrotowej silnika. I odwrotnie, Porsche 911 Turbo typ 997 (od 2006 r.) wyposaone w zmienn geometri natychmiast rozdziela moc na peda przyspieszenia przy najmniejszym zapotrzebowaniu. Turbosprarki w silnikach wysokoprnych montowane s blisko silnika, aby droga spalin i spronego powietrza bya jak najkrótsza. W wikszoci przypadków znajduje si nawet bezporednio na bloku silnika.

Produkcyjny Peugeot 405 Turbo 16 by jednym z pierwszych samochodów wyposaonych standardowo w turbosprark o zmiennej geometrii. [ref. niezbdny]

rodki ostronoci dotyczce stosowania

W turbosprarce wystpuj dwa gówne obcienia: tarcie wau turbiny i temperatura spalin.

Aby zabezpieczy ten element przed zuyciem i schodzi go, turbosprarka korzysta z tego samego ukadu smarowania olejowego , co silnik . Ta cecha ma t wad, e zatrzymuje smarowanie turbosprarki po zatrzymaniu silnika, poniewa pompa olejowa nie jest ju napdzana, co na dusz met uszkodzi urzdzenie. W rzeczywistoci olej znajdujcy si wtedy midzy osi a oyskiem turbiny zaczyna si nadmiernie nagrzewa, poniewa temperatura w turbinie moe wzrosn do 1000  °C , a nawet wicej. Powstaje wtedy szkodliwa pozostao, skadajca si z bardzo ciernych cia staych, które z czasem bd powodowa nadmierne luzy (jest to okrelane jako koksowanie oleju). Ponadto turbina, nadal napdzana swoj bezwadnoci , nie jest ju smarowana ani chodzona, a nastpnie moe pkn z powodu nadmiernych napre termicznych i mechanicznych. Aby rozwiza ten problem, dobrze jest pozostawi silnik na biegu jaowym przez okoo jedn do trzech minut, w zalenoci od modelu, przed wyczeniem zaponu, aby wewntrzna turbina zauwaya spadek prdkoci obrotowej. Smarowanie silnika, a tym samym turbosprarki, nadal odbywa si i odprowadza ciepo z ukadu. Innym sposobem na ochodzenie mechanizmu jest, jeli wycieczka na to pozwala, jecha powoli z umiarkowan prdkoci przez kilka kilometrów. To zalecenie jest równie ogólnie zalecane dla silników, nawet wolnosscych, lub hamulców, które byy wanie intensywnie uywane. Jeli ta procedura, tak czsto zapominana przez neofit, czasami nie moe by przeprowadzona, choby ze wzgldu na czas potrzebny na jej wykonanie, wyposaenie aftermarketowe moe zainstalowa specjalista od akcesoriów samochodowych: timer turbo , który bdzie mia tylko zadanie zatrzymania silnika po prawidowym ostygniciu turbosprarki, nawet jeli zapon jest wyczony kluczykiem. Poniewa jednak wikszo obecnych pojazdów jest wyposaona w turbosprark, producenci zazwyczaj wyposaaj swoje pojazdy w dedykowane pompy oleju, które zagwarantuj smarowanie oysk w czasie niezbdnym do zatrzymania obrotów osi turbo po wyczeniu silnika pojazdu w celu aby zagwarantowa dugowieczno systemu, jednoczenie czynic wymagania tej technologii cakowicie przejrzystymi dla przyzwyczaje uytkownika.

Niektórzy producenci samochodów, m.in. BMW czy PSA, wyposaaj swoje silniki w system, który umoliwia prac elektrycznej pompy wodnej nawet po wyczeniu silnika. Dotyczy to w szczególnoci Peugeota 405 T16 (wersja produkcyjna) z 1992 roku, a take Renault 21 2  L Turbo lub od niedawna w pojazdach wyposaonych w silnik 1,6 L PSA / BMW maych samochodów sportowych, takich jak Mini Cooper S , czyli Peugeot 207 RC .  

Niektóre modele charakteryzuj si tym, e opieraj swoj o na oyskach kulkowych, co zapewnia wiksz niezawodno w czasie.

Zagroenia

Awaria turbosprarki powodujca wzrost temperatury silnika moe spowodowa zapalenie si pojazdu.

Inne znaczenie

Turbosprarka to sprarka, odrodkowa lub osiowa, napdzana turbin napdzan par (turbina parowa) lub innym gazem (turbina gazowa) lub rozpraniem gazu ( turbina rozprna ).

Prdko turbosprarki

Turbosprarka moe osign prdko obrotow okoo 250 000  obr/min, ale jej rednia prdko wynosi od 100 000 do 200 000  obr/min [ ref.  dany] . Obecnie najwysza osigana prdko to 280 000  obr./min w Smart Diesel.

Przyspieszenie odrodkowe dowiadczaj obwodzie dwóch ostrzem koa turbo zwykle przekracza 100000  g . Przyspieszenie to generuje znaczne ograniczenia, które wymagaj rygorystycznej produkcji tych dwóch elementów, których obróbka i wywaanie musz by zgodne z dokadnymi tolerancjami (niewielkie niewywaenie moe wystarczy, aby uniemoliwi dziaanie zespou).

Uwagi i referencje

Uwagi

  1. Zobacz Zmniejszenie .
  2. W szczytowym momencie w 1986 roku turbodoadowane jednostki Formuy 1 rozwijay w specyfikacji kwalifikacyjnej ponad 1400  KM . Przepisy okrelaj wówczas, e maksymalna pojemno skokowa moe wynosi 3  l dla silników wolnosscych, ale 1,5  l dla silników z turbodoadowaniem.
  3. JTD i JTDm dla Fiata, TDI dla Volkswagena, HDI dla Peugeot-Citroën, CRDI dla Kia, CDTI dla Opla, TDCI dla Forda, DTI nastpnie DCI dla Renault-Nissan.
  4. Std zainteresowanie zastosowaniem wymiennika ciepa do schodzenia spronego powietrza i zwikszenia jego gstoci.

Bibliografia

  1.   Dziaanie turbosprarki Dla przypomnienia , wynalazek turbosprarki   , na stronie www.fiches-auto.fr (dostp 18 grudnia 2019 r. )
  2. Martin, Joseph i Wauters, Pierre, Elektrociepownie , Rozdzia 5, silniki spalinowe , str.  189 , University Press of Louvain, 2009 ( ISBN  978-2-87463-161-0 )
  3. (de) patentowe n O  DE204630A i n o  CH35259ADer Abgasturbolader  " [PDF]
  4. Gérard Hartmann, Les Moteurs d'aviation Renault [PDF] , HydroRétro.net, w aktach historycznych i technicznych, lotnictwo francuskie, 2009
  5. https://www.carthrottle.com/post/oldsmobiles-jetfire-by-w-wiecie-pierwszy-turbo-samochód-ze-mierteln-wad/
  6. Renault F1: Atmo V8 nie yje, niech yje turbo V6! » , Le Point , 26 lutego 2013
  7. THP dla Peugeot-Citroën, TCE dla Renault-Nissan, TSI dla Volkswagena i MultiAir dla Fiata.
  8. https://j2rauto.com/rechange/tribune-turbocompresseurs-borgwarner-a-turbine-a-geometrie-variable-vtg/
  9.   Gdzie jest turbosprarka w silniku wysokoprnym  » (Dostp 3 czerwca 2021 )
  10. (w) Peter Hart,   Dlaczego ciarówki si zapalaj   [ archiwum ] , na artsa.com.au (Australijskie Stowarzyszenie Dostawców Transportu Drogowego) ,
  11. Jak dziaa turbosprarka , Garrett autorstwa Honeywell
  12. GD ,   turbos, przygotowanie silnika samochodowego JSO, optymalizacja samochodu i przygotowanie do toru i zawodów   , na www.jsoclub.com (dostp 28 listopada 2018 r. )
  13.   Symulacja numeryczna sprarek i turbin samochodowych autorstwa Hadi Tartousi  
  14. P. Podevin, JA Hammoud, P. Marez i F. Dubois,   Turbocompresseur pour une supercompresseur soft du Diesel engine   [PDF] , na stronie cnam.fr (dostp 26 stycznia 2016 )

Zaczniki

Powizane artykuy

Mamy nadzieję, że informacje, które zgromadziliśmy na temat Turbosprarka, były dla Ciebie przydatne. Jeśli tak, nie zapomnij polecić nas swoim przyjaciołom i rodzinie oraz pamiętaj, że zawsze możesz się z nami skontaktować, jeśli będziesz nas potrzebować. Jeśli mimo naszych starań uznasz, że informacje podane na temat _title nie są całkowicie poprawne lub że powinniśmy coś dodać lub poprawić, będziemy wdzięczni za poinformowanie nas o tym. Dostarczanie najlepszych i najbardziej wyczerpujących informacji na temat Turbosprarka i każdego innego tematu jest istotą tej strony internetowej; kierujemy się tym samym duchem, który inspirował twórców Encyclopedia Project, i z tego powodu mamy nadzieję, że to, co znalazłeś o Turbosprarka na tej stronie pomogło Ci poszerzyć swoją wiedzę.

Opiniones de nuestros usuarios

Marianna Wolski

Ten artykuł o zmiennej Turbosprarka przykuł moją uwagę. Zastanawia mnie, jak dobrze odmierzone są słowa, to jest jak... eleganckie.

Marzena Kubiak

Świetny post o Turbosprarka.