เรขาคณิตคงที่กับเทอร์โบชาร์จเจอร์เรขาคณิตแปรผัน - อะไรคือความแตกต่าง?

บ่อยครั้งเมื่ออธิบายเครื่องยนต์ คำว่า "ตัวแปรทางเรขาคณิตของเทอร์โบชาร์จเจอร์" ถูกใช้ ค่าคงที่แตกต่างจากค่าคงที่อย่างไร และมีข้อดีและข้อเสียอย่างไร?

เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์ดีเซลตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 80 ซึ่งเพิ่มแรงบิดและกำลังและส่งผลดีต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ต้องขอบคุณเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ทำให้ดีเซลไม่ถูกมองว่าเป็นเครื่องจักรที่สกปรกอีกต่อไป ในเครื่องยนต์เบนซินพวกเขาเริ่มมีงานเดียวกันและปรากฏบ่อยขึ้นในยุค 90 เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาได้รับความนิยมและหลังจากปี 2010 พวกเขากลายเป็นเรื่องธรรมดาในเครื่องยนต์เบนซินเช่นเดียวกับในยุค 80 และ 90 ในดีเซล

เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำงานอย่างไร

เทอร์โบชาร์จเจอร์ประกอบด้วยเทอร์ไบน์และคอมเพรสเซอร์ ติดตั้งบนเพลาทั่วไปและในเรือนเดียวแบ่งออกเป็นสองด้านเกือบสองเท่า กังหันขับเคลื่อนด้วยก๊าซไอเสียจากท่อร่วมไอเสียและคอมเพรสเซอร์ซึ่งหมุนบนโรเตอร์เดียวกันกับกังหันและขับเคลื่อนด้วยจะสร้างแรงดันอากาศซึ่งเรียกว่า การเติมเต็ม จากนั้นจะเข้าสู่ท่อร่วมไอดีและห้องเผาไหม้ ยิ่งแรงดันไอเสียสูงขึ้น (ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงขึ้น) แรงดันการอัดก็จะยิ่งสูงขึ้น  

ปัญหาหลักของเทอร์โบชาร์จเจอร์อยู่ที่ข้อเท็จจริงนี้ เพราะหากไม่มีความเร็วของไอเสียที่เหมาะสม จะไม่มีแรงดันอัดที่เหมาะสมสำหรับอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์ การอัดบรรจุอากาศมากเกินไปต้องใช้ก๊าซไอเสียจำนวนหนึ่งจากเครื่องยนต์ที่ความเร็วหนึ่ง - หากไม่มีโหลดไอเสียที่เหมาะสม ก็จะไม่มีการเร่งความเร็วที่เหมาะสม ดังนั้นเครื่องยนต์ที่มีซุปเปอร์ชาร์จที่รอบต่ำจะอ่อนแอมาก

เพื่อลดปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์นี้ ควรใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่มีขนาดที่ถูกต้องสำหรับเครื่องยนต์ที่กำหนด (โรเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า) จะ "หมุน" เร็วกว่าเพราะสร้างแรงต้านน้อยกว่า (แรงเฉื่อยน้อยกว่า) แต่ให้อากาศน้อยกว่า ดังนั้นจึงไม่สร้างแรงส่งมากนัก กล่าวคือ พลัง. ยิ่งกังหันมีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น แต่ต้องใช้ปริมาณก๊าซไอเสียมากขึ้นและใช้เวลาในการ "หมุน" มากขึ้น เวลานี้เรียกว่า turbo lag หรือแลค ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ขนาดเล็กสำหรับเครื่องยนต์ขนาดเล็ก (ไม่เกิน 2 ลิตร) และเทอร์โบชาร์จเจอร์ขนาดใหญ่สำหรับเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ตัวที่ใหญ่กว่าก็ยังมีปัญหา “แลค” อยู่ ดังนั้น เครื่องยนต์ขนาดใหญ่มักใช้ระบบเทอร์โบคู่และเทอร์โบคู่

น้ำมันเบนซินแบบฉีดตรง - ทำไมต้องเทอร์โบ?

รูปทรงแปรผัน - วิธีแก้ปัญหาเทอร์โบแล็ก

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดความล่าช้าของเทอร์โบคือการใช้เทอร์ไบน์เรขาคณิตแบบแปรผัน ใบพัดที่เคลื่อนที่ได้ เรียกว่า ใบพัด เปลี่ยนตำแหน่ง (มุมเอียง) และด้วยเหตุนี้จึงให้รูปร่างที่แปรผันกับการไหลของก๊าซไอเสียที่ตกลงมาบนใบพัดกังหันที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับความดันของก๊าซไอเสีย ใบพัดถูกตั้งค่าไว้ที่มุมมากหรือน้อย ซึ่งเร่งการหมุนของโรเตอร์แม้ที่ความดันก๊าซไอเสียที่ต่ำลง และที่ความดันก๊าซไอเสียที่สูงขึ้น เทอร์โบชาร์จเจอร์จะทำงานเหมือนแบบธรรมดาที่ไม่มีตัวแปร เรขาคณิต. หางเสือติดตั้งด้วยระบบขับเคลื่อนแบบนิวแมติกหรือแบบอิเล็กทรอนิกส์ ในขั้นต้นมีการใช้รูปทรงกังหันแบบแปรผันได้เฉพาะในเครื่องยนต์ดีเซลเท่านั้นแต่ปัจจุบันมีการใช้น้ำมันเบนซินเพิ่มมากขึ้น

ผลกระทบของเรขาคณิตแปรผันมีมากขึ้น การเร่งความเร็วที่ราบรื่นจากรอบต่ำและไม่มีช่วงเวลา "เปิดเทอร์โบ" ที่เห็นได้ชัดเจน. ตามกฎแล้ว เครื่องยนต์ดีเซลที่มีรูปทรงกังหันคงที่จะเร่งความเร็วได้เร็วกว่ามากประมาณ 2000 รอบต่อนาที หากเทอร์โบมีรูปทรงที่แปรผัน ก็สามารถเร่งความเร็วได้อย่างราบรื่นและชัดเจนตั้งแต่ประมาณ 1700-1800 รอบต่อนาที

รูปทรงแปรผันของเทอร์โบชาร์จเจอร์ดูเหมือนจะมีข้อดีอยู่บ้าง แต่ก็ไม่เสมอไป เหนือสิ่งอื่นใด อายุการใช้งานของกังหันดังกล่าวต่ำกว่า. คราบคาร์บอนบนพวงมาลัยสามารถปิดกั้นเพื่อให้เครื่องยนต์ในช่วงสูงหรือต่ำไม่มีกำลัง ที่แย่ไปกว่านั้น เทอร์โบชาร์จเจอร์รูปทรงแปรผันนั้นสร้างใหม่ได้ยากกว่า ซึ่งมีราคาแพงกว่า บางครั้งการฟื้นฟูอย่างสมบูรณ์ก็ไม่สามารถทำได้