Co to jest turbosprężarka?
Turbosprężarka lub turbo (kolokwializm), z greckiego „τύρβη” („Wake”), (również z łacińskiego „turbo” („wirujący top”), jest opartym na turbinowym urządzeniu wymuszonym indukcyjnym, które zwiększa wydajność silnika spalania wewnętrznego i wydajność i wydajność silnika spalania wewnętrznego silnika spalinowego moc wyjściowa poprzez wymuszanie dodatkowego powietrza do komory spalania. Ta poprawa w stosunku do wyjściowej silnika naturalnie aspirowanego, ponieważ turbina może zmusić więcej powietrza i proporcjonalnie więcej paliwa do komory spalania niż sama ciśnienie atmosferyczne.
Turbodolenia były pierwotnie znane jako turbosuperchargery, gdy wszystkie wymuszone urządzenia indukcyjne zostały sklasyfikowane jako doładowanie. W dzisiejszych czasach termin „doładowanie” jest zwykle stosowany tylko do mechanicznie napędzanych urządzeń wymuszonych indukcji. Kluczową różnicą między turbosprężarką a konwencjonalną doładowaniem jest to, że doładowanie jest mechanicznie napędzane przez silnik, często przez pasek podłączony do wału korbowego, podczas gdy turbosprężarka jest zasilana turbiną napędzaną przez spalin silnika. W porównaniu z mechanicznie napędzaną doładowaniem turbosprężarki są bardziej wydajne, ale mniej responsywne. Twincharger odnosi się do silnika zarówno z doładowaniem, jak i turbosprężarką.
Turbodolenia są powszechnie stosowane w silnikach ciężarówki, samochodu, pociągu, samolotów i sprzętu budowlanego. Najczęściej są one stosowane w cyklu OTTO i silnikom spalinowym cyklu oleju napędowego. Uznano je również za przydatne w samochodowych ogniwach paliwowych.
Jak to działa?
W normalnie aspirowanych silnikach tłokowych gazy wlotowe są „popychane” do silnika przez ciśnienie atmosferyczne wypełniające pustkę objętościową spowodowaną skokiem w dół tłoka (który tworzy obszar niskiego ciśnienia), podobnie jak w rysowaniu cieczy za pomocą strzykawki. Ilość powietrza faktycznie inspirowana, w porównaniu z ilością teoretyczną, jeśli silnik może utrzymać ciśnienie atmosferyczne, nazywa się wydajnością wolumetryczną. Celem turbosprężarki polega na poprawie wydajności objętościowej silnika poprzez zwiększenie gęstości gazu dolotowego (zwykle powietrza), umożliwiając więcej Moc na cykl silnika.
Sprężarka turbosprężarki przyciąga powietrze w otoczeniu i ściska ją, zanim wejdzie do kolektora wlotowego pod zwiększonym ciśnieniem. Powoduje to większą masę powietrza wchodzącego do cylindrów na każdym skoku wlotowym. Moc potrzebna do obrócenia sprężarki odśrodkowej pochodzi z energii kinetycznej gazów spalinowych silnika.
Turbosprężarka może być również wykorzystana do zwiększenia efektywności paliwowej bez zwiększania energii. Osiąga się to poprzez odzyskanie energii odpadowej w wydechu i zasilanie jej z powrotem do spożycia silnika. Korzystając z tej inaczej zmarnowanej energii w celu zwiększenia masy powietrza, łatwiej jest upewnić się, że całe paliwo zostanie spalone przed wentylowaniem na początku etapu wydechu. Zwiększona temperatura z wyższego ciśnienia zapewnia wyższą wydajność Carnota.
Kontrola turbosprężarki jest bardzo złożona [potrzebne dalsze wyjaśnienie] i dramatycznie zmieniło się przez ponad 100 lat jego użycia. Nowoczesne turbosprężarki mogą używać odpadów, zaworów wydmuchowych i zmiennej geometrii, jak omówiono w późniejszych sekcjach.
Zmniejszona gęstość powietrza dolotowego jest często spotykana przez utratę gęstości atmosferycznej obserwowanej na podwyższonych wysokościach. Zatem naturalne zastosowanie turbosprężarki ma silniki samolotów. Gdy samolot rośnie na wyższe wysokości, ciśnienie otaczającego powietrza szybko spada. Na 5 486 metrów (17 999 stóp) powietrze jest o połowę niż nacisk poziomu morza, co oznacza, że silnik wytwarza mniej niż połowę mocy na tej wysokości.
