Turboaanjaer: Verskil tussen weergawes
RAM (besprekings | bydraes) |
RAM (besprekings | bydraes) |
||
| Lyn 40: | Lyn 40: | ||
Die omhulsel rondom die kompressor se stuwer en turbine versamel en stuur die gasvloeie deur die wiele. Die grootte en die vorm van die omhulsel bepaal baie van die werkverrigtingseienskappe van die turbo-aanjaer. Die oppervlakte van die koniese deel vanaf die spil tot die wye tuit word uitgedruk as 'n verhouding. Sommige vervaardigers verskaf 'n basiese samestelling met verskeie keuses van bogenoemde verhouding. Dit laat die ontwerper toe om 'n doelgemaakte ontwerp daar te stel in terme van die werkverrigting, reaksiesnelheid en doeltreffendheid na gelang van die spesifieke ontwerpdoelwit. Die turbine- en stuwerwiel groottes dikteer ook die hoeveelheid lug of uitlaatgas wat deur die stelsel kan vloei en die relatiewe doeltreffendheid van hul werking. 'n Algemene reël is dat hoe groter die turbine- en kompressorwiele hoe groter die lugvloeikapasiteit. Mates en vorms, asook die kromming van- en die aantal lemme op die wiele wissel. Die as verbind die stuwer en turbine aanmekaar. Die as moet ook laers bevat om wrywing te verlaag. |
Die omhulsel rondom die kompressor se stuwer en turbine versamel en stuur die gasvloeie deur die wiele. Die grootte en die vorm van die omhulsel bepaal baie van die werkverrigtingseienskappe van die turbo-aanjaer. Die oppervlakte van die koniese deel vanaf die spil tot die wye tuit word uitgedruk as 'n verhouding. Sommige vervaardigers verskaf 'n basiese samestelling met verskeie keuses van bogenoemde verhouding. Dit laat die ontwerper toe om 'n doelgemaakte ontwerp daar te stel in terme van die werkverrigting, reaksiesnelheid en doeltreffendheid na gelang van die spesifieke ontwerpdoelwit. Die turbine- en stuwerwiel groottes dikteer ook die hoeveelheid lug of uitlaatgas wat deur die stelsel kan vloei en die relatiewe doeltreffendheid van hul werking. 'n Algemene reël is dat hoe groter die turbine- en kompressorwiele hoe groter die lugvloeikapasiteit. Mates en vorms, asook die kromming van- en die aantal lemme op die wiele wissel. Die as verbind die stuwer en turbine aanmekaar. Die as moet ook laers bevat om wrywing te verlaag. |
||
===Drukverhoging=== |
|||
| ⚫ | |||
Die drukverhoging verwys na die toename in die absolute inlaatverdeelpyp se druk wat deur die turbo-aanjaer veroorsaak word. Dit is presies gelyk aan die druk soos op 'n [[drukmeter]] aangedui word. Die drukverhoging word beperk om die enjinstelsel binne sy bedryfsbestek te hou en word beheer deur 'n afvoersluis wat uitlaatgasse verby die uitlaatturbine laat vloei. In sommige motors hang die maksimum drukverhoging af van die brandstof se [[oktaangehalte]] en word elektronies beheer deur 'n [[enjinklop|klopsensor]]. |
|||
Baie dieselenjins het nie so 'n afvoersluis nie omdat die hoeveelheid uitlaatgas direk beheer word deur die hoeveelheid brandstof wat ingespuit word en klein veranderinge in die drukverhoging maak nie 'n groot verskil aan die enjin se werkverrigting nie. |
|||
===Boost=== |
|||
[[Boost (automotive engineering)|Boost]] refers to the increase in [[Manifold absolute pressure|manifold pressure]] that is generated by the turbocharger in the [[intake]] path or specifically [[intake manifold]] that exceeds normal [[atmospheric pressure]]. This is also the level of boost as shown on a [[pressure gauge]], usually in [[bar (unit)|bar]], [[Pound-force per square inch|psi]] or possibly [[pascal (unit)|kPa]] This is representative of the extra air pressure that is achieved over what would be achieved without the [[forced induction]]. Manifold pressure should not be confused with the amount, or "weight" of air that a turbo can flow. |
|||
===Afvoersluis=== |
|||
Boost pressure is limited to keep the entire engine system including the turbo inside its design operating range by controlling the [[wastegate]] which shunts the exhaust gases away from the exhaust side turbine. In some cars the maximum boost depends on the fuel's [[octane rating]] and is electronically regulated using a [[engine knocking|knock]] [[sensor]], see [[Automatic Performance Control]] (APC). |
|||
Die vinnig draaiende kompressor turbine trek 'n groot hoeveelheid lug in en forseer dit deur die enjin. As die turbo-aanjaer se uitsetvloei die enjin se volumetriese vermoë oorskry sal die inlaatverdeelpyp se druk te hoog word. Die rotasiesnelheid van die turbine kan ook te hoog word en daarom moet die uitlaatgas wat dit aandryf beheer word. Vir die doeleinde is die gebruik van 'n afvoersluis die mees algemene meganiese manier om die spoed te beheer. Die stelsel word dikwels deur 'n bykomstige elektroniese beheerstelsel bygestaan. Die hoofdoel van die afvoersluis is dus om van die uitlaatgas rondom die turbine te lei wanneer die verlangde inlaatdruk verkry is. Die meeste passasiersvoertuie se afvoersluise word by die turbo-aanjaer ingebou. |
|||
| ⚫ | |||
Many diesel engines do not have any wastegate because the amount of exhaust energy is controlled directly by the amount of fuel injected into the engine and slight variations in boost pressure do not make a difference for the engine. |
|||
===Wastegate=== |
|||
By spinning at a relatively high speed the compressor turbine draws in a large volume of air and forces it into the engine. As the turbocharger's output flow volume exceeds the engine's volumetric flow, [[manifold absolute pressure|air pressure]] in the [[intake]] system begins to build, often called [[Boost (automotive engineering)|boost]]. The speed at which the assembly spins is proportional to the pressure of the compressed air and total mass of air flow being moved. Since a turbo can spin to RPMs far beyond what is needed, or of what it is safely capable of, the speed must be controlled. A [[wastegate]] is the most common mechanical speed control system, and is often further augmented by an electronic [[boost controller]]. The main function of a wastegate is to allow some of the exhaust to bypass the turbine when the set intake pressure is achieved. Most passenger car wastegates are integral to the turbocharger. |
|||
===Anti-Surge/Dump/Blow Off Valves=== |
===Anti-Surge/Dump/Blow Off Valves=== |
||
Wysiging soos op 07:56, 12 Junie 2007
'n Turbo-aanjaer is 'n meganiese induksietoestel aangedryf deur uitlaatgas wat gebruik word in binnebrandenjins om die werkverrigting te verbeter deur saamgeperste lug in die verbrandingskamers in te dwing. Dit maak dit moontlik om meer brandstof per slag te verbrand wat lei tot 'n groter kraglewering.
Beginsel van werking
'n Turbo-aanjaer bestaan uit 'n turbine en 'n kompressor wat aan 'n gemeenskaplike as gekoppel is. Die turbine-inlaat ontvang die uitlaatgasse vanaf die verdelerpyp op die enjin-uitlaat wat die turbine se wiel laat draai. Die rotasie van die uitlaatgasse dryf die kompressor aan wat die lug saampers en dit na die inlaatverdeelpyp voer.
Die doel van 'n turbo-aanjaer is om die doeltreffendheid van 'n enjin se kraglewering te verbeter deur een van die hoofbeperkinge daarvan te oorkom. 'n Natuurlik geaspireerde enjin gebruik slegs die afwaartse slag van 'n suier om 'n lae druk te skep om lug by die silinder in te suig. Die getal lug- en brandstofmolekules bepaal die beskikbare potensiële energie om suier afwaarts te dwing tydens die kragslag. Gegewe dat die atmosferiese lugdruk relatief konstant bly sal daar dus 'n beperking wees tot die hoeveelheid lug en gevolglik die hoeveelheid brandstof wat in die verbrandingskamer ingesuig kan word. Die vermoë om die silinder met lug te vul word na verwys as die volumetriese doeltreffendheid. Aangesien die turbo-aanjaer die lugdruk verhoog voor dit die silinder binnegaan en die hoeveelheid lug wat ingelaat word grootliks 'n funksie van druk en tyd is, sal meer lug ingelaat word as die druk verhoog word. Die funksie van die turbo-aanjaer is dus om hierdie inlaatdruk op 'n beheerbare manier te verhoog.
Die gebruik van 'n kompressor om die inlaatdruk na die silinder te verhoog word dikwels na verwys as meganiese induksie. Sentrifugale drukaanjaers werk op dieselfde manier as 'n turbo-aanjaer; die verskil is egter dat die energie om die kompressor aan te dryf in die geval van 'n drukaanjaer vanaf die enjin se krukas verkry word in plaas van die uitlaatgas soos in die geval van 'n turbo-aanjaer. Om hierdie rede is turbo-aanjaers meer doeltreffend, aangesien hulle turbienes hitte-enjins is, wat die kinetiese energie van die uitlaatgas wat andersins vermors sou word, omskakel na nuttige werk. Die energie is anders as wat algemeen aanvaar word nie geheel en al verniet nie. Die turbo-aanjaer veroorsaak 'n terugdruk wat deur die enjin oorkom moet word. Drukaanjaers gebruik weer die uitsetkrag van die enjin om 'n verhoging in kraglewering te verkry wat 'n vermindering van die enjin se totale moontlike kraguitset veroorsaak.
Geskiedenis
Die turbo-aanjaer is deur die Switserse ingenieur Alfred Buchi uitgevind wat werk gedoen het op stoomturbienes. Hy het in 1905 aansoek gedoen om die patent vir die interne-verbrandingturbo-aanjaer. Dieselskepe en -lokomotiewe wat toegerus is met turbo-aanjaers het hul verskyning in die 1920's begin maak. Een van die eerste geruike van turbo-aanjaers wat nie in Diesel-enjins gebruik is nie het plaasgevind toe Sanford Moss, 'n ingenieur van General Electric, 'n turbo op 'n V12 vliegtuigenjin geïnstalleer het. Die enjin het die voordeel gehad dat dit nie soveel krag verloor het soos ander vliegtuigenjins wat met binnebrandenjins as hulle hoog gevlieg het nie.
Turbo-aanjaers is vir die eerste keer in vliegtuigenjins gebruik tydens die 1930's voor die Tweede Wêreldoorlog. Die hoofdoel vir die aanwending van turbo's in vliegtuigenjins was dan om die hoogte waarteen die vliegtuie kon vlieg te verhoog deur te vergoed vir die laer atmosferiese druk by hoë hoogtes. Vliegtuie soos die Lockheed P-38 Lightning, Boeing B-17 Flying Fortress en B-29 Superfortress het almal uitlaatgas gedrewe "turbo-aanjaers" gebruik om die kraglewering van hul enjins op hoë hoogtes te verhoog. Dit is belangrik om kennis te neem dat die oorgrootte meerderheid vliegtuie van hierdie tydperk beide rataangedrewe sentrifugale drukaanjaers asook uitlaatgasgedrewe turbo-aanjaers op dieselfde enjin gebruik het.
Turbo-Diesel vragmotors is in Europa en Amerika (veral Cummins) na 1949 vervaardig. Die turbo-aanjaer het groot opslae in 1952 gemaak toe Fred Agabashian die voorste wegspringplek behaal het tydens die kwalifiserende rondtes van die Indianapolis 500 en voorgeloop het totdat meganiese probleme sy motor gebreek het.
Na aanvanklike vroeëre minder suksesvolle pogings deur General Motors met turbo-aangejaagde passasiersmotors het BMW die herlewing van turbo-aanjaers in 1973 ingelui met die 2002 Turbo met Porsche kort op hulle hakke met die bekendstelling van die 911 Turbo by die Paryse Motorskou in 1974. Buick was die eerste van GM se afdelings wat die turbo weer heringestel het in die 1978 Buick Regal, gevolg deur Mercedes-Benz met die 300D en Saab 99 in 1978. Die wêreld se eerste passasiersmotor met 'n turbodiesel is ook in 1978 bekendgestel deur Peugeot met die loods van die Peugeot 604. Vandag word byna alle passasiersvoertuie met Dieselenjins met Turbo-aanjaers toegerus.
Alfa Romeo was die eerste Italiaanse vervaardiger met 'n motor met 'n turbo-aanjaer met hul Alfetta GTV 2000 Turbodelta in 1979. Pontiac het 'n motor met 'n turbo in 1980 bekendgestel gevolg deur Volvo in 1981. Renault het 'n nuwe rigting ingeslaan deur 'n turbo-aanjaer in hul kleinste en ligste motor, die R5 te installeer in 1980.
In Formule Een staan die tydperk tussen 1977 tot 1989 as die "Turbo Era" bekend. Dit was die tydperk toe enjins met verplasings van 1500 cc kraglewering van tussen 746 tot 1119 kW kon bereik. Renault was die eerste vervaardiger om turbotegnologie in 1977 in F1 te gebruik. Turbo-aanjaers het die sport oorgeneem, maar die FIA het besluit dat dit die sport te gevaarlik en duur gemaak het en het beperkinge begin plaas op die druktoename in 1987 en is turbo-aanjaers in 1989 uiteindelik geheel en al verban.
In tydrenne is turbo-aangedrewe enjins met 'n verplasing van meer as 2000cc al lank die gunsteling kragbron by die Groep A/Wêreldtydrenkampioenskap (topvlak) mededingers vanweë die uitstaande krag-tot-gewig verhouding (en besonderse hoë wringkrag) wat bereikbaar is. Die FIA het eerder as om die tegnologie in tydrenne te verban, beperkings geplaas op die inlaatdeursnee en sodoende die druktoename beperk.
Die sukses van klein, turbo-aangedrewe, vierwielaangedrewe voertuie in tydrenne, wat begin het met die Audi Quattro het gelei tot die ontwikkeling van padvoertuie soos die Lancia Integrale, Toyota Celica GT-four, Subaru Impreza WRX en die Mitsubishi Lancer Evolution.
Ontwerpbesonderhede
Komponente
'n Turbo-aanjaer het vier hoofkomponente:
- Die turbinewiel
- Die stuwer
- Koniese omhulsels vir elke wiel
- Die sentrale roterende spil
Die omhulsel rondom die kompressor se stuwer en turbine versamel en stuur die gasvloeie deur die wiele. Die grootte en die vorm van die omhulsel bepaal baie van die werkverrigtingseienskappe van die turbo-aanjaer. Die oppervlakte van die koniese deel vanaf die spil tot die wye tuit word uitgedruk as 'n verhouding. Sommige vervaardigers verskaf 'n basiese samestelling met verskeie keuses van bogenoemde verhouding. Dit laat die ontwerper toe om 'n doelgemaakte ontwerp daar te stel in terme van die werkverrigting, reaksiesnelheid en doeltreffendheid na gelang van die spesifieke ontwerpdoelwit. Die turbine- en stuwerwiel groottes dikteer ook die hoeveelheid lug of uitlaatgas wat deur die stelsel kan vloei en die relatiewe doeltreffendheid van hul werking. 'n Algemene reël is dat hoe groter die turbine- en kompressorwiele hoe groter die lugvloeikapasiteit. Mates en vorms, asook die kromming van- en die aantal lemme op die wiele wissel. Die as verbind die stuwer en turbine aanmekaar. Die as moet ook laers bevat om wrywing te verlaag.
Drukverhoging
Die drukverhoging verwys na die toename in die absolute inlaatverdeelpyp se druk wat deur die turbo-aanjaer veroorsaak word. Dit is presies gelyk aan die druk soos op 'n drukmeter aangedui word. Die drukverhoging word beperk om die enjinstelsel binne sy bedryfsbestek te hou en word beheer deur 'n afvoersluis wat uitlaatgasse verby die uitlaatturbine laat vloei. In sommige motors hang die maksimum drukverhoging af van die brandstof se oktaangehalte en word elektronies beheer deur 'n klopsensor.
Baie dieselenjins het nie so 'n afvoersluis nie omdat die hoeveelheid uitlaatgas direk beheer word deur die hoeveelheid brandstof wat ingespuit word en klein veranderinge in die drukverhoging maak nie 'n groot verskil aan die enjin se werkverrigting nie.
Afvoersluis
Die vinnig draaiende kompressor turbine trek 'n groot hoeveelheid lug in en forseer dit deur die enjin. As die turbo-aanjaer se uitsetvloei die enjin se volumetriese vermoë oorskry sal die inlaatverdeelpyp se druk te hoog word. Die rotasiesnelheid van die turbine kan ook te hoog word en daarom moet die uitlaatgas wat dit aandryf beheer word. Vir die doeleinde is die gebruik van 'n afvoersluis die mees algemene meganiese manier om die spoed te beheer. Die stelsel word dikwels deur 'n bykomstige elektroniese beheerstelsel bygestaan. Die hoofdoel van die afvoersluis is dus om van die uitlaatgas rondom die turbine te lei wanneer die verlangde inlaatdruk verkry is. Die meeste passasiersvoertuie se afvoersluise word by die turbo-aanjaer ingebou.