Dlaczego turbosprężarka wytwarza doładowanie tylko wtedy, gdy silnik jest pod obciążeniem?

Pozwólcie, że zacznę od doskonałej książki na ten temat: Corky Bell’s Maximum Boost . Jest to solidne opracowanie podstaw działania turbosprężarki, a także kilka przestarzałych i ezoterycznych zastosowań, które nadal są interesujące. Na przykład, uważam, że dyskusja na temat turbodoładowania różnych typów gaźników jest interesująca intelektualnie, jeśli nie praktycznie.

Podsumowując punkty wymienione w twoim pytaniu, oto niektóre z głównych aspektów silnika z turbodoładowaniem, które są interesujące:

1. przepływ powietrza : pamiętaj, że silnik spalinowy jest w rzeczywistości pompą powietrza. Jeśli mówimy o silniku, który pracuje “pod obciążeniem”, możemy założyć, że otworzyłeś przepustnicę. Na przykład, podczas toczenia się w dół wzgórza, nie trzeba uderzać w przepustnicę, więc cała droga od wlotu do wydechu pompuje mniejszą masę powietrza. Jednak jazda pod górę będzie wymagała otwarcia przepustnicy (dodania gazu), co spowoduje dodanie powietrza do wlotu. To powoduje, że komputer silnika dodaje do mieszanki paliwo. Mieszanka paliwowo-powietrzna jest spalana w celu wytworzenia energii. Spaliny z tego procesu spalania są następnie kierowane do …

2. Turbina**: jest to część, która wygląda jak przód silnika odrzutowego i znajduje się na drodze gazów spalinowych. Turbina znajduje się na jednym końcu obracającego się wału. Po drugiej stronie znajduje się sprężarka. Jest to część, która w rzeczywistości powoduje wzrost ciśnienia po stronie wlotowej silnika. Im więcej spalin przepycha się przez turbinę, tym bardziej turbina chce się obracać i zwiększać ciśnienie po stronie sprężarki. Jednakże, istnieje również …

3. wastegate : jest to zawór, który również znajduje się na drodze spalin. Zapewnia on skrócenie wydechu, jeśli silnik nie potrzebuje w danej chwili doładowania. Może być używany do kontroli szczytowego doładowania (zbyt duże doładowanie może fizycznie zniszczyć silnik). Może to być czysto mechaniczny zawór sprężynowy, który pozostaje zamknięty do pewnego dodatniego ciśnienia w ścieżce wlotowej, a następnie stopniowo otwiera się wraz ze wzrostem doładowania. Może to być również pod bezpośrednią kontrolą komputera silnika. Dla przykładu, mój samochód (z fabryczną konfiguracją) był bardzo irytujący w swojej odmowie pozostania na najwyższym poziomie doładowania na trzecim biegu. Odmawiał również podbicia powyżej pewnego punktu przy częściowej przepustnicy. Komputer silnika skutecznie mówił “nie, to jest wystarczająco dużo zabawy na teraz”.

Na przykład, jeśli zjeżdżam z górki na biegu z nogą zdjętą z gazu, przepustnica jest zamknięta. Nie ma wystarczającej ilości powietrza przechodzącego przez drogę wlotu do wydechu, aby turbo mogło się kręcić, z zaworem wastegate lub bez.

Jednak scena zmienia się na dole wzgórza, gdy wspinamy się na kolejne wzniesienie. Muszę otworzyć przepustnicę, aby wjechać na wzgórze. Jeśli jestem na niskim biegu, obroty będą wyższe, energia spalin będzie wyższa i turbina będzie się kręcić. Jednakże, ponieważ wymagałbym częściowego otwarcia przepustnicy na niższym biegu dla tego samego przyspieszenia, mój komputer może zawetować podbicie powyżej pewnego punktu, otwierając klapę wastegate.

Jeśli jestem na wysokim biegu, obroty będą niższe i będę musiał szeroko otworzyć przepustnicę, aby wjechać pod górę. Jednakże, objętość i prędkość spalin będzie niska i możliwe, że nie będę miał wystarczająco dużo energii dla turbo, aby wytworzyć jakiekolwiek znaczące dodatnie ciśnienie (np. około 40 mph na piątym biegu w moim samochodzie). Nawet jeśli bardzo chciałbym w tej sytuacji zrobić doładowanie, nie będę w stanie.

Prawdopodobnie zgadłeś, a jeśli nie zgadłeś wikipedia jest twoim przyjacielem .

Podsumowując, turbosprężarka działa dzięki dwóm turbinom połączonym z tą samą osią obrotową. Jedna turbina jest obracana przez spaliny, które powodują obrót drugiej turbiny. Ta druga wtłacza powietrze do wlotu silnika.

Na wolnych obrotach prawie nie ma spalin, które mogłyby wytworzyć doładowanie. Otwarcie przepustnicy => więcej powietrza przepływającego przez silnik => więcej spalin => więcej doładowania.

Nie do końca… Pamiętaj, nie wszystkie silniki z turbodoładowaniem używają wastegate'ów.

Co się dzieje, to powiedzmy, że twój silnik obraca się z prędkością 2000 RPM bez obciążenia, a teraz włączasz obciążenie, obroty spadają i aby przywrócić je do 2000 RPM musisz dodać gazu, co powoduje zrzucenie paliwa do silnika. Zrzucając paliwo, zwiększasz ciśnienie spalania, a ostatecznie wyższe ciśnienie spalin będzie szybko kręcić turbiną i produkować więcej doładowania, które zwiększy ciśnienie spalania jeszcze bardziej (więcej O2 teraz dostępne). Widzisz, na silniku bez obciążenia, nawet bez zaworu wastegate, turbo nie robi zbyt wiele.

i żeby trochę skomplikować sprawę, w silniku diesla działa to podobnie, ale inaczej. W dieslu nie ma regulacji powietrza dolotowego, dolot jest zawsze nieograniczony, a moc zależy od ilości wtryskiwanego paliwa. To dlatego, gdy diesel’s rev rev. wydzielają dużo dymu, dopóki silnik nie dogoni. Diesle z turbodoładowaniem polegają na samej turbosprężarce jako formie regulacji powietrza dolotowego.

Silnik Twojego samochodu zużywa więcej paliwa, aby obrócić silnik do 3000RPM, gdy jest pod obciążeniem, w przeciwieństwie do obracania w neutralnym. To jest krótka odpowiedź.

Więcej paliwa oznacza więcej spalin, co oznacza większe doładowanie. I odwrotnie, kiedy obroty są neutralne, zużywa się znacznie mniej paliwa, a więc i mniej spalin do napędzania turbo. Jest to również powód, dla którego Twój samochód jest cięższy na gazie jadąc pod górę niż z górki.

Ponadto, system zarządzania Twojego samochodu prawdopodobnie wyłączy zawór wastegate/blow-ff kiedy przepustnica jest wyłączona. Jest to funkcja bezpieczeństwa.