Как работает турбокомпрессор?

Не так давно турбокомпрессоры использовались только в больших грузовиках и гоночных автомобилях. С тех пор турбокомпрессоры стали практическим решением постоянно меняющихся технических требований, которые ставят перед современными автопроизводителями сложные задачи.

Сегодняшний потребитель требует экономии топлива без ущерба для мощности, и Агентство по охране окружающей среды продолжает устанавливать стандарты выбросов, которые с каждым годом становятся все ниже. Войдите в турбокомпрессор.

Турбокомпрессоры создают мощность

Турбокомпрессор использует свободную энергию, создаваемую давлением выхлопных газов, для привода компрессора, который нагнетает воздух в двигатель для создания лошадиных сил.

Автомобильные двигатели сжигают воздушно-топливную смесь, которая идеально подходит для 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Большинство автомобильных двигателей без наддува, это означает, что весь воздух, поступающий в двигатель, всасывается за счет естественного вакуума, который создается двигателем внутреннего сгорания. Воздух и топливо попадают в камеру сгорания, где они сжигаются для запуска двигателя.

Дело в том, что чем больше топливно-воздушной смеси вы запихнете в камеру сгорания, тем больше мощности она выдаст. Вот где вступает в действие принудительная индукция, и это то, что делает турбокомпрессор.

Давление выхлопа заставляет все это работать

Турбокомпрессор состоит из двух половинок. Одна половина представляет собой воздушный компрессор, который сжимает воздух и нагнетает его в двигатель. Другая половина - турбина. Турбина присоединена к компрессору и вращается под давлением выхлопных газов. Таким образом, выходя из выхлопной трубы, выхлоп проходит через турбонагнетатель и раскручивает турбину. Турбина вращает компрессор, который нагнетает воздух во впускной коллектор, через впускные клапаны и в камеру сгорания.

Прелесть турбокомпрессора в том, что он использует свободную энергию. Воздушный компрессор потреблял бы мощность двигателя, если бы приводился в движение двигателем через ремень или цепь. Таким образом, мощность, которую он потребляет, должна быть вычтена из мощности, которую он производит. Давление выхлопа — это потраченная впустую мощность.

Холодный воздух более эффективен, чем горячий

Поскольку холодный воздух плотнее горячего, двигатель внутреннего сгорания работает более эффективно на более холодном воздухе. Это создает проблему, потому что сжатый воздух, выходящий из турбонагнетателя, горячий. Очень горячий. Направление этого горячего воздуха через впускной коллектор в камеру сгорания почти сводит на нет цель принудительной индукции. Слишком горячая топливно-воздушная смесь препятствует сгоранию, что, в свою очередь, снижает мощность двигателя.

Для решения этой проблемы двигатели с турбонаддувом оснащаются охладителем наддувочного воздуха. Кулер расположен перед радиатором. Сжатый воздух от турбонагнетателя проталкивается через охладитель наддувочного воздуха перед поступлением во впускной коллектор. Это охлаждает воздух для более эффективного сгорания.

Слишком большое усиление — это плохо

Количество воздуха, которое выталкивает турбокомпрессор, называется наддувом. Турбокомпрессоры способны производить достаточно наддува, чтобы вызвать серьезное повреждение двигателя, это называется чрезмерным наддувом. Таким образом, количество наддува должно регулироваться. Делается это с помощью перепускного клапана. Когда давление наддува превышает заданный предел, перепускной клапан открывается, отводя давление выхлопных газов от турбонагнетателя, ограничивая наддув.

Сегодняшние турбокомпрессоры в основном управляются электроникой. Электронные модули получают данные от многочисленных датчиков. Модули используют эту информацию для управления перепускным клапаном, перепускными клапанами и многочисленными компонентами.

Все дело в экономии топлива

Таким образом, работа турбонагнетателя, как было сказано ранее, заключается в использовании свободной энергии, создаваемой давлением выхлопных газов, для привода компрессора, который нагнетает воздух в двигатель с целью создания лошадиных сил. Это позволяет производителям использовать двигатели меньшего размера без ущерба для производительности. Меньшие двигатели потребляют меньше топлива, и ничто так не продает автомобиль, как большое количество миль на галлон.