Преяждане

От няколко десетилетия в серийните превозни средства се появяват системи за зареждане. Първоначално ненадеждни, турбокомпресорите сега са част от автомобилния пейзаж и оборудват почти всички дизелови двигатели и малка (нарастваща) част от бензиновите двигатели.

Нагнетяването също е F1 през 80-те години, тук с Williams FW11

За какво е полезно преяждането? Какви са използваните средства? Какви са границите ?

1. Цели на преяждането

Целта на компресора е проста: да се увеличи мощността на двигателя чрез увеличаване на въртящия момент, който той осигурява.

За да увеличите въртящия момент на двигателя, трябва да увеличите масата на изгореното гориво в цилиндъра. Знаем обаче, че за изгарянето на определена маса гориво е необходимо да се вкара в цилиндъра определена маса въздух (получена от известното стехиометрично състояние). Ако увеличим количеството гориво, трябва пропорционално да увеличим масата на въздуха. Тогава са достъпни две решения:

- увеличете обема на двигателя

- внесете по-голяма маса въздух с идентично изместване

Обемът на въздуха, постъпващ в цилиндър, е винаги еднакъв, това е характеристика. Следователно целта на системата за наддуване е да увеличи масата на въздуха за даден обем: ние се стремим да увеличаване на плътността на въздуха.

Законът за идеалния газ (внимавайте!) Ни дава: P.V = m.r.T следователно m/V (плътност) = P/(r.T)

Следователно е лесно да се види, че за да се увеличи плътността на въздуха, е необходимо:

- Р се увеличава

- T не се увеличава, за да не обърне тенденцията

Компресията на въздуха обаче е придружена от повишаване на температурата му: за да се постигне оптимална производителност от системата за нагнетяване, е необходимо да се прикрепи система, която намалява температурата на въздуха (обмен).

Днес съществуват няколко технологии за изпълнение на такава функция. Предлагам ви да се обърнете към турбокомпресора, който е най-широко използваното решение днес

2. Принципът на действие на турбокомпресора

По-долу има диаграма, обясняваща как работи такъв звяр. Следвайте пътя на въздуха.

След преминаване през филтър, който е отстранил основните примеси, въздухът е на входа на компресора. Въздухът е приблизително при атмосферно налягане и стайна температура.
Задвижван от турбината, което ще обсъдя малко след това, центробежният компресор компресира въздуха. Налягането му се повиши, но температурата също се повиши.
Ето го въздухообменникът.
Въздухът все още е със същото налягане като в точка 3, но температурата му е намалена. Готов е да бъде приет в цилиндъра, с количеството гориво, необходимо за изпращане на тежко !
Ето го, джаулите са дарени, но не всички! Изгорелите газове се изтласкват от горивната камера при определено налягане и при висока температура.
Турбината ще използва тази енергия (или по-точно енталпията, за да бъдем точни). Чрез въртене турбината директно задвижва компресора. И да, има трик.
Газовете са се отпуснали и вече са почти при атмосферно налягане и при по-ниска температура.

Загубената енергия в отработените газове се използва за въвеждане на по-голяма маса гориво. След това ще освободим повече енергия в отработените газове. Следователно при равновесие работата, която може да бъде възстановена на коляновия вал, ще бъде по-важна от същия двигател без наддуване.

Внимавайте, обаче, може да имате впечатлението, че тази енергия е безплатна, тъй като идва от отработените газове. Не е напълно, тъй като присъствието на турбината в отработените газове причинява повече или по-малко обратно налягане, което не е без ефект върху пълненето на двигателя с въздух.

Разрезът по-долу показва вътрешността на турбокомпресора: вдясно центробежната компресорна част и вляво центробежната турбина. Отбелязваме наличието на схема за смазване, което е много важно предвид скоростите на въртене на машината (до 300 000 об/мин). По-късно ще дам обяснения в частта „Отпадъци“.

Възникват обаче много трудности, като се има предвид, че турбокомпресорът е турбомашина. Последните работят перфектно в стабилизирани условия, когато въздушният поток е непрекъснат, например за самолет или за производство на електричество! Двигателят е напълно противоположен на това: цилиндрите, които се качват нагоре и надолу, което води до импулсен поток на отработените газове, обороти и товари, които постоянно се променят ...