Почему турбокомпрессор производит наддув только тогда, когда двигатель находится под нагрузкой?

Позвольте мне начать с прекрасной книги на эту тему: Corky Bell’s Maximum Boost . В книге рассмотрены основы работы турбокомпрессора в дополнение к некоторым устаревшим и эзотерическим приложениям, которые до сих пор интересны. Например, я нахожу обсуждение турбонаддува различных типов карбюраторов интеллектуальным, если не практическим, интересом.

Чтобы подытожить моменты, затронутые в вашем вопросе, вот некоторые из основных аспектов работы двигателя с турбонаддувом, которые представляют интерес:

1. Воздушный поток**: помните, что двигатель внутреннего сгорания - это, по сути, воздушный насос. Если мы говорим о двигателе, работающем “под нагрузкой”, то можно предположить, что вы открыли дроссельную заслонку. Например, при скатывании с холма не нужно задевать дроссельную заслонку, поэтому весь путь всасывания в выхлопную трубу перекачивает меньшую массу воздуха. Однако при движении в гору вам потребуется открыть дроссельную заслонку (дать ей газ), добавляя воздух во впускное отверстие. Это заставляет компьютер двигателя добавлять топливо в смесь. Топливо-воздушная смесь сжигается для получения энергии. Затем выхлопные газы от этого сгорания поступают в …

2. Турбина** : это часть, которая выглядит как передняя часть реактивного двигателя, сидящего на пути выхлопных газов. Турбина сидит на одном конце вращающегося вала. С другой стороны - компрессор. Это та часть, которая на самом деле делает наддув на всасывающей стороне двигателя. Чем больше выхлопных газов проталкивается мимо турбины, тем больше она хочет вращаться и увеличивать мощность со стороны компрессора. Однако, есть еще…

3. вентиль: это клапан, который также сидит в пути выхлопных газов. Он обеспечивает короткое замыкание для выхлопных газов, если двигатель не нуждается в подзарядке в это время. Он может быть использован для контроля пиковой мощности (слишком большая мощность может физически уничтожить двигатель). Это может быть чисто механический подпружиненный клапан, который остается закрытым до определенного положительного давления на всасывающем трубопроводе, а затем постепенно открывается по мере увеличения мощности. Он также может находиться под прямым управлением компьютера двигателя. Например, мой автомобиль (в запасной мелодии) очень раздражал своим отказом оставаться на пике разгона на третьей передаче. Он также отказался бы от повышения мощности после определенной точки с частичным дросселем. Компьютер двигателя фактически говорил: “Нет, пока достаточно веселья”.

Например, если я качусь вниз по склону с выключенной ногой газа, то дроссель закрывается. Не хватает воздушной массы, проходящей через всасывающий патрубок, чтобы заставить турбину вращаться, расточительную решетку или нет.

Однако, сцена меняется в нижней части холма, когда мы поднимаемся на следующий подъем. Я должен открыть дроссель, чтобы подняться на холм. Если я на низкой передаче, то обороты будут выше, энергия выхлопных газов будет выше, а турбина будет вращаться вверх. Однако, так как для того, чтобы разогнаться на одной и той же скорости, мне понадобится частичная дроссельная заслонка на нижней передаче, мой моторный компьютер может наложить вето на подъем выше определенной точки, открыв выпускной клапан.

Если я на высокой передаче, то обороты будут ниже, и мне придется открыть широко открытую дроссельную заслонку, чтобы подняться на холм. Тем не менее, объем и скорость выхлопных газов будет низким, и вполне возможно, что я не буду иметь достаточно энергии для турбонаддува, чтобы сделать any значительное положительное давление (например, около 40 миль / ч в пятой в моем автомобиле). Несмотря на то, что я действительно хотел бы сделать толчок в этой ситуации, я не смогу.

Вы почти догадались, и если бы вы этого не сделали Википедия - ваш друг .

В общем, турбокомпрессор работает, имея две турбины, соединенные с одной вращающейся осью. Одна турбина вращается за счет выхлопных газов, что приводит к вращению другой турбины. Вторая - это то, что заставляет воздух поступать во всасывающий патрубок двигателя.

На холостых оборотах практически нет выхлопных газов, которые могли бы дать толчок. Открытая дроссельная заслонка => больше воздуха, проходящего через двигатель => больше выхлопных газов => больше наддува.

Не совсем… Помните, не все двигатели с турбонаддувом используют мусорные баки.

Происходит то, что ваш двигатель вращается при 2000 об/мин без нагрузки, теперь вы включаете нагрузку, скорость падает, и чтобы довести ее до 2000 об/мин, вам нужно добавить дроссельную заслонку, которая сбрасывает топливо в двигатель. По мере того, как вы сбрасываете топливо, ваше повышение давления сгорания и, в конечном счете, более высокое давление выхлопных газов будет быстро вращать турбину и производить больший прирост, который увеличит давление сгорания еще больше (теперь доступно большее количество O2). Смотрите, на двигателе без нагрузки, даже без выброса выхлопных газов, турбина не справляется со своей задачей.

и, чтобы немного усложнить ситуацию, на дизельном двигателе он работает аналогично, но по-другому. На дизеле нет регулирования всасываемого воздуха, всасывание всегда неограниченное, а мощность определяется количеством впрыснутого топлива. Поэтому при работе дизеля на оборотах выделяется много дыма до тех пор, пока двигатель не наверстает упущенное. Дизель с турбонаддувом полагается на сам турбокомпрессор как на одну из форм регулирования всасываемого воздуха.

Двигатель вашего автомобиля расходует больше топлива для вращения двигателя до 3000 об/мин, когда он находится под нагрузкой, а не вращается в нейтральном направлении. Это короткий ответ.

Больше топлива означает больше выхлопных газов, что означает больше подзарядки. И наоборот, когда вы вращаетесь в нейтральном режиме, расходуется гораздо меньше топлива, а, следовательно, гораздо меньше отработавших газов для вращения турбины. Именно поэтому ваш автомобиль тяжелее на газе при движении в гору, чем на спуске.

Кроме того, система управления вашего автомобиля, вероятно, отключит ваш выпускной клапан, когда дроссельная заслонка отключена. Это функция безопасности.