Der Inhalt des Artikels:
- Wozu dient die Turboaufladung?
- Aufbau und Wirkungsweise des Turboladers
- Die Vorteile der Turboaufladung
- Mängel
Ein Automotor muss solche Eigenschaften haben, die es ihm ermöglichen, mit der modernen Zeit Schritt zu halten. Technische Verbesserungen werden von Jahr zu Jahr schwieriger, denn niemand will ein Fahrrad erfinden, aber es ist notwendig, die Qualität des Motors zu verbessern.
Daher ist die Verwendung eines Zwangslufteinblassystems in den Brennraum eine sehr gute Lösung. Die neuesten Konstruktionen umfassen nicht nur die Verbesserung der Zwangslufteinspritzung in das Kraftstoffsystem, sondern auch den Einbau derselben Vorrichtung in das Abgassystem.
Wozu dient die Turboaufladung?
Um die Bedeutung der Turboaufladung und ihre Funktionsweise zu verstehen, müssen Sie wissen, dass ein Motor keinen reinen Kraftstoff verbrauchen kann. Um Benzin in einem verschlossenen Behälter zu flashen, wird Luft benötigt, sonst funktioniert der Motor nicht.
Das heißt, ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft im richtigen Verhältnis muss in den Brennraum gelangen. Dieses Gemisch wird im Zylinder verbrannt. Die Verbrennungsgase verrichten ihre Hauptaufgabe und werden dann über die Abgasanlage abgeführt.
Ein konventioneller Turbolader ermöglicht es, die Motorleistung zu erhöhen, indem er zusätzlichen Luftdruck in den Zylinder einspritzt. Dadurch erhöht sich die Brennbarkeit des Gemisches um ein Vielfaches und natürlich auch die Motorleistung.
Vereinfacht gesagt wird mit Hilfe der Turboaufladung Luft verdichtet und gelangt in größerer Menge als bei Atmosphärendruck in den Brennraum.
Aufbau und Wirkungsweise des Turboladers
Die Hauptkomponente des Gebläses, die die Hauptfunktion erfüllt, ist das Laufrad mit Schaufeln. Er dreht sich mit enormer Geschwindigkeit (200 Tausend U/min) und wirkt wie ein Kompressor, der Luft in die Turbinenkammer pumpt.
Danach wird die Luft komprimiert, wodurch das Volumen, das diese Luft einnimmt, reduziert wird. Es ist jedoch seit langem bekannt, dass sich Luft nach den Gesetzen der Physik beim Verdichten dazu neigt, sich zu erwärmen. Und das ist der Hauptnachteil des Turboladersystems.
Natürlich konnte dieses Problem den Designern nicht entgehen. Um dieses Problem zu lösen, versuchten die Spezialisten, auf dem Weg zum Motor eine Zwischenluftkühlung zu verwenden.
Das Ergebnis ist ein Ladeluftkühler. Dieses Gerät nutzt die Wirkung eines Wärmetauschers, der die Luft mit dem Kältemittel kühlen kann. Der Ladeluftkühler kann die Motorleistung um bis zu 20 % steigern und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Abgasdetonation verringern.
Es gibt kaum Unterschiede zwischen aufgeladenen Benzin- und Dieselmotoren. Der einzige Unterschied liegt im Grad der Verstärkung. Dieselmotoren benötigen mehr Druck und sind daher mit stärkeren Luftgebläsen ausgestattet. Bei Ottomotoren werden Gebläse geringerer Leistung verbaut, denn bei zu hohem Druck im Brennraum kann es zum Klopfen kommen.
Die Vorteile der Turboaufladung
"Kostenlose" Zusatzleistung. Es gibt eine gängige Meinung: Das Vorhandensein einer zusätzlichen Turbine am Abgaskrümmer des Motors erzeugt zusätzliche Energie, die am Einlass genau dieselbe Turbine drehen muss, wodurch die Abgase zu einer kostenlosen Energiequelle für die Kompressor.
Dieses Konzept ist jedoch stark umstritten, da es eine sogenannte Freisetzungsresistenz gibt. Automobildesigner haben jahrzehntelang daran gearbeitet, diesen Widerstand zu reduzieren, denn hier wird die Motorleistung steigen.
Dazu wird ein spezielles Generatorgerät in das System eingebaut, das die Ausgangsimpedanz deutlich reduziert. Daher wäre es falsch, die Arbeit der Turboaufladung mit der freien Energie zu betrachten. "Günstige Zusatzenergie" - das klingt genauer.
Technisch ist dieser Prozess nicht schwierig. Der Kompressor ist ein Gerät, das aus zwei Rädern besteht - Kompressor und Turbine. Das Turbinenrad fängt die Abgase auf, die es antreiben. Dadurch beginnt sich auch das Verdichterrad zu drehen, was der Verdichtung der Luft dient.
Der Kompressor muss mit dem Kühlsystem in Kontakt stehen, da seine Temperatur während des Betriebs ziemlich hoch ansteigt. Die Blaskraft wird durch ein Bypassventil reguliert. Bei Bedarf kann er einen Teil des Abgases an der Turbine vorbeiführen, um den Systeminnendruck zu senken.
Erhöhung der Motorleistung, ohne Volumen und Gewicht zu erhöhen. Die Turbolader-Technologie ermöglicht es Ihnen, die Motorleistung zu erhöhen, ohne das Volumen der Zylinder und deren Anzahl zu erhöhen. Dadurch erhalten leichte und kleine Motoren hervorragende Eigenschaften und außerdem wird das Gesamtgewicht des Autos reduziert, der Bremsweg und die Beschleunigungszeit verkürzt.
Rentabilität. Der Kraftstoffverbrauch von Motoren mit Turboaufladung ist um ein Vielfaches geringer als der Kraftstoffverbrauch eines Motors gleicher Leistung mit einfacher atmosphärischer Lufteinspritzung. Dies liegt daran, dass bei aufgeladenen Zylindern durch die vollständige Verbrennung deutlich weniger Kraftstoff pro Kolbenhub verbraucht wird. Das heißt, das magere Gemisch wird durch den zusätzlichen Luftdruck ausgeglichen und dadurch die Leistung erhöht.
Mängel
Abhängigkeit von der Drehzahl. "Turboyama". Das Problem ist folgendes: Beim Beschleunigen bei niedrigen Geschwindigkeiten gibt es keine aktive Beschleunigung. Die Beschleunigungsdynamik ist schwach, selbst Autos mit Atmosphärendruck unterlegen. Und die Sache ist, dass bei niedrigen Drehzahlen die Energie der Abgase schwach ist und dementsprechend auch die Laderturbine schwach rotiert, wodurch ein minimaler Druck des Gemisches in der Brennkammer entsteht. Das heißt, der gewünschte Effekt der Turboaufladung tritt nur bei hohen Motordrehzahlen auf.
Darüber hinaus gibt es ein weiteres Problem: die Langsamkeit des Lufteinblasvorgangs. Tatsächlich dauert es einige Zeit, um den gewünschten Einlassdruck zu erzeugen. Experten betreiben auf diesem Gebiet ingenieurwissenschaftliche Forschungen, und dieses Intervall in der Dynamik des Kompressorbetriebs konnte teilweise verkürzt werden.
Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein eines Variators oder eines Automatikgetriebes dem Auto, beim Beschleunigen automatisch in einen niedrigeren Gang zu schalten. Dadurch werden die schädlichen Auswirkungen der Trägheit des Kompressors eliminiert.
Heute gibt es folgende Lösungen für das Problem der Turboträgheit:
- Biturboaufladung (doppelte Aufladung);
- Turbine mit adaptiver Geometrie;
- kombinierte Aufladung.
Bei der Twin-Turboaufladung werden zwei kleine Turbinen verwendet, die zusammen viel schneller laufen als eine der Nenngröße. Die Anzahl der Zylinder wird gleichmäßig auf diese Turbinen aufgeteilt. Ein Analogon eines solchen Systems kann die Verwendung mehrerer Kompressoren sein, die mit unterschiedlichen Motordrehzahlen in Bewegung kommen, jeder in seinem eigenen Modus.
Die Turbine mit adaptiver Geometrie kann die Größe des Einlasskanals ändern und dadurch den Abgasstrom regulieren, was auch die Effizienz des Systems erhöht.
Die kombinierte Aufladung besteht aus einem Turbolader und einem mechanischen Lader.Der Kompressor erzeugt bei niedrigen Drehzahlen den erforderlichen Druck, aber sobald die Drehzahl auf einen bestimmten Wert ansteigt, wird der Turbolader eingeschaltet.
Hohe Temperatur. Wie bereits erwähnt, führt die Kompression von Luft zu einer Erwärmung, die sich im Betrieb des Motors nicht optimal widerspiegelt. Daher ist es oft notwendig, eine zusätzliche Kühlung anzuschließen, für die ein Teil der Energie aufgewendet wird.
Trotz der aufgeführten Nachteile ist die Turboaufladung jedoch ein hervorragendes Werkzeug, um die Leistung und Effizienz des Verbrennungsmotors sowie seine Wirtschaftlichkeit zu steigern. Zudem zeigt die langjährige Erfahrung von Spezialisten, dass die Möglichkeiten zur Verbesserung dieses Systems noch nicht ausgeschöpft sind.
