" Amikor az elmélet megpróbál útra kelni!"


Turbo technológia (alap):

A motorteljesítmény arányos azzal a levegő és üzemanyag mennyiséggel, amely be tud jutni a hengerekbe. Mindent egyenlőnek tekintve, a nagyobb motorok több levegőt áramoltatnak, és így nagyobb teljesítményt adnak le. Ha azt akarjuk, hogy a kisebb motor ugyanazt nyújtsa, mint a nagy, vagy, hogy a nagyobb motor még nagyobb teljesítményt adjon, a végső cél több levegőt bejuttatni a hengerbe. Egy Garrett turbofeltöltő beépítésével egy motor ereje és teljesítménye drasztikusan megnönevelhető.

 

Hogyan ad egy turbofeltöltő több levegőt a motornak? Elősször nézzük meg az alábbi vázlatot.
 

1. Kompresszor beszívó nyílás

2. kompresszor kiüritési nyílás

3. levegő hűtő

4. Szívószelep

5. Kipufogó szelep

6. Turbina belépő nyílás

7. Turbina kilépő nyílás

Az alkatrészek, amelyek felépítenek egy turbófeltöltős rendszert:
 

A levegőszűrő (nincs ábrázolva), amin keresztül megy a környezeti levegő, mielőtt belépne a kompresszorba (1)

Ezután a levegő összenyomódik (komprimálódik), ami által megnövekszik a levegő sűrűsége (tömeg, térfogat egység) (2)

Sok turbótöltésű motornak van töltő levegő hűtője, (intercoolers, közbenső hűtő) ami lehűti a sűrített levegőt, hogy tovább növelje a sűrűséget és a robbanási ellenállst. (3)

Miután a levegő átmegy a beszívó csőrendszeren, (4) belép a motor hengereibe, amelyek egy fix térfogattal rendelkeznek. Mivel a levegő megemelkedett sűrűségű, minden henger megnövelt tömegű levegőáramot tud beszívni. A nagyobb levegő tömegáramlási sebesség nagyobb üzemanyag áramlási sebességet tesz lehetővé (ugyanazzal a levegő/üzemanyag aránnyal). A több üzemanyag elégetése nagyobb teljesítményt eredményez egy adott méretnél vagy lökettérfogatnál.

Miután az üzemanyag elégett a hengerben, kiürítésre kerül a kipufogó csőrendszerbe a henger kiürítési lökete során (kipufogás) (5)

A magas hőmérsékletű gáz ezután tovább megy a turbinához. A turbina ellennyomást hoz létre a motorra, ami azt jelenti, hogy a motor kiűrítési nyomása nagyobb lesz, mint az atmoszférikus nyomás. (6)

Nyomás és hőmérsékletesés (expanzió) lép fel a turbinán keresztül, ami felhasználja a kipufogógáz energiáját annak a teljesítménynek az előállításához, ami szükséges a kompresszor meghajtásához.

A turbófeltöltő alkatrészei:

 

Compressor Housing-kompresszorház (a benne összesűrített levegőt a motorba irányítja)

Blackplate-Hátlap tartja a kompresszorházat, ill. lezárja azt, és biztosítja az összesűrített levegő tömítetségét.

Compressor Wheel-Kompresszor kerék v. tárcsa (beszívja a levegőt és sűríti a motorba)

Ball Bearings-Golyóscsapágy (a helyén tartja a forgórészt. Ez lehet journal bearing-siklócsapágy is.)

Oil Inlet/Oil Outlet-Olaj beömlő/kiömlő nyílás

Turbine Housing-Turbinaház (összegyűjti a kipufogógázokat a motorból és a turbina tárcsára vezeti)

Turbine Wheel-Turbina tárcsa (a kipufogási energiát átalakítja a tengely forgó mozgásává mely a kompresszor tárcsa hajtásához szükséges)

Center Housing-Központi ház (tartja a csapágyakat, odavezeti a kenő olajat)

 

Egyéb komponensek:

Blow-Off (bypass) Valves

A lefuvató szelep (BOV) egy nyomáscsökentő szelep a turbó és a motor között, mely megelőzi a turbófeltöltő fordulatszám ingadozását. A BOV-t a kompresszor kiűrítési nyílás és a folytószelepház közzé kell beépíteni. Amikor a fojtószelep hirtelen lezár, a folyamatos légáramlás gyorsan lecsökken. Ezáltal az áramlási instabilitást és nyomásingadozást okoz. Ezek a gyorsciklusu nyomásingadozások halhatóak és bizonyítják a tultöltést és a fordulatszám ingadozást. (surge) A fordulatszám ingadozás végül a támcsapágy hibájához vezethet, ami az ezzel kapcsolatos nagy terhelésnek köszönhető.

 

A lefuvató szelep érzékeli a szívócső tulnyomását, egy előre beálított rugó erővel, vagy külön vezéreljük a nyitását a fojtószelep utáni vákummal. Amikor a fojtószelep lezár, a lecsökkent légáramlás (légnyelés) miatt megnőtt nyomást (boost) a BOV kiengedi az atmoszférába vagy a légszűrőházba, ezáltal segítve a fordulatszám ingadozás jelenségének kiküszöbölését.

 

Wastegates

A kipufogó oldalon egy wastegates szelep biztosít számunkra egy eszközt, hogy kontrolájuk a motor szívótér nyomását. Néhány Diesel motor egyáltalán nem használja a wastegates-t. Ezt a rendszer típust szabadon lebegő (free-floating) turbófeltöltőnek nevezik.

A benzinüzemü motorok nagy töbségének szüksége van a wastegates-re. Két kialakítása van a wastegates-nek, belső vagy külső. Mind a belső mind pedig a külső wastegates biztosítja a motorból kiáramló kipufogógáz számára, hogy megkerülje a turbina tárcsát. A tultöltést tehát a wastegates úgy akadájozza meg, hogy a kipufogógáz töbletenergiáját a turbinatárcsát megkerülve a kipufogó rendszerbe vezeti el.

Hasonlóan a BOV-hoz a wastegetas is a motor szívótér nyomását és a rugóerőt használja turbinán átáramló gáz szabályozására.

A belső wastegates be van építve a turbinaházba és rartalmaz egy visszacsapó szelepet, forgattyúkart, összekötőrúdat és egy pneumatikus indító szerkezetet. Fontos, hogy ezt az indító szerkezetet csak a szívótér nyomásához csatlakoztassuk. Az utcai forgalomba van olyan wastegetes felszerelt autó amely a vákum kezelésére lett tervezve, de ezeket csak a motorvezérlő elektronika tudja kezelni.

 

A külső wastegetes közvetlen a kipufogó leömlőre van felszerelve. Ennek előnye, hogy a felesleges kipufogógáz energiáját a turbófeltöltőtől távolabb tudjuk visszavezetni a kipufogó rendszerbe. Ez a turbina teljesítményének tökéletesítését segíti. Verseny alkalmazásoknál, ezt a wastegates kipufogó áramot közvetlenül ki lehet vezetni az atmoszférába, ügyelve a tűzveszélyre.

  

Olaj és Vízcsövezés:

A Garrett golyócsapágyas turbofeltöltők kevesebb olajat igényelnek, mint a siklócsapágyas turbófeltöltők. Ezért ajánlott egy olaj bemeneti szűkítő alkalmazása, ha az olajnyomás több mint 60psig. (4bar)

Az olaj kimeneti nyílást az olteknőbe kell vezetni. Mivel az olaj visszafolyást a gravitáció biztosítja, fontos, hogy az olaj visszavezető csőben ne legyen vizszintes vagy felfelé vezető szakasz. A turbófeltöltős motor forró leálítását követően elkezdődik a hő felszívása. Ez azt jelenti, hogy a hő a hengerfejtől a kipufogó könyöktől a turbinaháztól megtalálja az útját a turbó központi házához, megnövelve annak hőmérsékletét. Ezek az extrém hőmérsékletek a központi házban oljkokszolódást okoznak.

A hő visszaszívás hatásának minimalizálására vízhűtéses központi házakat vezettek be. Ez a motor hűtő közegét, vízét használja hőelnyelőként a motor leállítása után, megakadályozva az olaj kokszolódását.

A vízcsövezést úgy kell megoldani, hogy a termo szifon hatás érvényesüljön, a hővisszaszívási hőmérséklet csúcsok lecsökentéséhez a leállítás után. A csövek elrendezésénél minimalizálni kell az éles töréseket, a (hideg) víz alól megy be. Ennek segítésére előnyös a turbófeltöltőt megdönteni 5-25 fokig megdönteni a tengely forgástengelye körül. Sok Garrett turbó vízhűtéses a megnövelt tartósság miatt.

Melyik turbófeltöltő felel meg nekem? avagy én és a turbóm.

A megfelelő turbó kiválasztásához a speciális használatra sok energia kell. A Garrett Performance Distributors (Garrett Hivatalos Elosztók) segíthetnek a céljainak megfelelő turbófeltöltő kiválasztásában.

Az elsődleges szempont a megfelelő turbófeltöltő kiválasztásában, hogy meghatározzuk a reálisan elérhető lóerőt. Ennek annyira reálisnak kell lennie, amennyire lehetséges. Emlékezzünk arra. hogy a motorteljesítmény arányos a levegő és az üzemanyag áramlással. Így ha megvan a kitűzött teljesítmény szint, elkezdjük azt összehangolni a turbófeltöltő mérettel, ami nagyban függ a levegőáramlási kivánalmaktól.

Más fontos tényezők magukba foglalják a felhasználási típust. Pl. egy autócrossz gépkocsi gyors tultöltés reakciót igényel. Egy kisebb turbó vagy kisebb turbinaház lenne a legalkalmasabb ehez. Amig ez kisé lecsökkenti a végső teljesítményt a megnövekedett kipufogási ellennyomásnak köszönhetően nagyobb motor fordulatszámoknál, a kisméret miatt a turbó tultöltési reakciója kiváló lesz. Alternatívaként egy versenypályára szánt gépkocsinál a lóerőcsúcs nagyobb prioritásu, mint a nyomaték. Ezenfelül a motor fordulatszámok következetesen nagyobra tendálnak. Itt egy nagyobb turbófeltöltő vagy turbinaház csökkentett ellennyomást fog kifejteni, de nagyobb tultöltési reakció ideje lesz. Ez egy örömteli optimalizálás, ami megadja a kivánt üzemállapotot. A turbófeltöltő kiválasztása túlmegy a "mennyi túltöltést" akarunk állapoton. A kívánt teljesítmény szint és az elsődleges felhasználás az első lépés, amelyek lehetővé teszik a turbófeltöltő helyes megvállasztását magunknak, vagy a Garrett Performance Distributor-nak.

Siklócsapágy kontra golyóscsapágy.

A siklócsapágy hosszú ideig volt használatos a turbófeltöltőkben, viszont egy golyóscsapágy manapság egy olyan technológiai haladás, ami jelentős teljesítményjavulást biztosít a turbófeltöltőknek. A turbófeltöltő egy fejlesztési munka eredményeként a Garrett Motorsportnál kezdődött. Ennek során a turbófeltöltő kapott egy golyóscsapágyas patront (cartridge ball bearing). A patron egy egyszerű rendszer, ami tartalmaz 2db golyóscsapágyat melyek tengely irányban is terhelhetőek, ezek egymással szembe fordítva alkotnak egy rendszert. A hagyományos golyócsapágyas turbó 1db. golyóscsapággyal készült és szükség volt a támcsapágyra.

 

   

 

A turbó reakció amikor egy járművet vezetünk, amin a turbófeltöltő golyócsapágyas patronnal van szerelve, kivételesen határozottan és erőteljesen fog reagálni a folytószelep nyitására. A Garrett golyóscsapágyas turbófeltöltők 15%-kal gyorsabban felpörögnek, mint a hagyományos siklócsapágyas turbók. Ez egy tökélesített reakciót állít elő, a 0-100Km/óra tartományban. Nagyobb sebességi tartományban különös vezetési élményt biztosít. Valójában egyes Garrett golyóscsapágyas turbótöltésü motorok professzionális vezetői úgy írják le, hogy úgy érzik mintha egy sokkal nagyobb ürtltalmu motort vezetnének. A CART teszteken a turbók azt mutatták, hogy a golyóscsapágyak energiafelhasználása fele a hagyományos csapágyakénak. Az eredmény rövidebb túltöltési idő, ami jobb vezethetőséget és gyorsulást biztosít.

A motor teljesítmény szintje szintén jobb a stacionárius (folyamatos állandó terhelés) állapotban a Garrett golyóscsapággyas turbók esetében.

 

Turbo speed - Turbo sebesség

Time - idő

Ball Bearings - Golyócsapágyazás

Sleeve Bearings - sikló csapágyas

 

A golyóscsapágyas turbófeltöltő csökkentett mennyiségű olajáramlást igényel a megfelelő kenés biztosításához. Ez a kisebb olajtérfogat lecsökkenti a tömítési szivárgások esélyét. A golyóscsapágyas patron jobb lengéscsillápítást ad, növeli a megbízhatóságot mind a mindennapos, mind pedig az extrém vezetési feltételeknél. Továbbá az ellentétes szöget bezáró kontakt csapágy patron kiküszöböli a nyomcsapágy szükségességét, ami gyakran egy gyenge pont a turbófeltöltők csapágy rendszerében.

Konkurens golyóscsapágyas turbófeltöltők- Egy másik lehetőség ezek hibrid megoldások. Ez csak a kompresszor oldalon szerelik golyóscsapággyal, a turbina oldalon marad a siklócsapágy. Mivel a golyóscsapágy csak egy irányban képes az axiális (tengely irány) erőket felvenni, szükség van egy támcsapágyra is ami már hibalehetőség, és hatásfok veszteségben jelentkezik. A Garrett golyóscsapágyas patronnal a forgórész tökéletesen csapágyazva van, maximalizálva a hatásfokot, teljesítményt és tartósságot.

 

Turbó tech. Haladó

Ebben a fejezetben az alábbi területeket fogjuk érinteni:

1. Tárcsa Trim

2. A turbinaház A/R és házméretezés

3. Különböző típusú kipufogó leömlők (előnyök/hátrányok)

4.Kompresszió arány a tultöltéssel (boost-tal)

5. Levegő/üzemanyag arány tuningolás (Dús vagy szegény, amiért a szegény nagyobb teljesítményt ad, de veszélyesebb)

 

1 Tárcsa Trim

A trim egy gyakori szakkifejezés, amikor a turbófeltöltőkről beszélünk vagy bemutatjuk ezeket.

Pl. azt halljuk, olvassuk, hogy van egy GT2871R turbófeltöltőm ami 56 trimmeres. Mi az a trim? A trim egy szakkifejezés az inducer (bemeneti"szívó"átmérő) és az exuder(kimeneti"nyomó"átmérő) közötti kapcsolat kifejezésére mind a turbina mind pedig a kompresszor tárcsánál. Pontosabban ez egy felületarány.

Az inducer átmérő az az átmérő, ahol a levegő belép a tárcsához, míg az exuder átmérő az az átmérő, ahol a levegő elhagyja a tárcsát.

Az aerodinamikára és a levegő belépési pályákra alapozva az inducer a kisebb átmérő egy kompresszor tárcsa esetén. A turbina tárcsák esetében az inducer a nagyobb átmérő.

 

Fresh air-friss levegő

Compressor Wheel-Kompresszor tácsa

Turbine Wheel-Turbina tárcsa

Exhaust Gas-Kipufogógáz


A kompresszor és turbina tárcsák inducer és exducer átmérőjének ábrázolása.

1.példa: A GT2871R turbófeltöltőnek (Garrett száma 743347-5002S) az alábbi méretű kompresszor tárcsája van. Mekkora a kompresszor tárcsa trimje?

Inducer átmérő=53,1mm

Exducer átmérő=71,0mm

 

2.példa: A GT2871R turbófeltöltőnek (Garrett száma 743347-5002S) egy 71,0mm átmérőjű exduceres kompresszor tárcsája van, a trim 48. Mekkora a kompresszor tárcsa inducer átmérője?

Exducer átmérő=71,0mm

Trim=48

Inducer=?

 

Egy tárcsa trim-je akár kompresszor, akár turbina, befolyásolja a teljesítményt az áramlási kapacitások megváltoztatásával. Minden más tényezőt állandónak tartva, egy nagyobb trimmes tárcsa többet áramoltat, mint egy kisebb trimmes tárcsa. Fontos megjegyezni, hogy nagyon gyakran az összes többi tényezőt nem tartjuk állandónak, azaz változtatjuk. Ez azért van, mert egy nagyobb trimmeres tárcsa nem szükségszerüen jelenti azt, hogy több levegőt fog áramoltatni.

 

2. A házméretezés, mi az A/R?

Az A/R (felület/sugár) arány leírja minden kompresszor és turbina ház geometriai jellemzőjét. Műszakilag ez a következőképpen határozható meg:

A bemeneti nyílás (kompresszoházak esetén kiürítési) keresztmetszeti felülete osztva a turbinaház középvonalától a keresztmetszeti felület közepéig húzott sugárral.

 

Az A/R értelmező kompresszorház ábrázolása.

 

Az A/R paramétereinek különböző hatásai vannak a kompresszor és a turbina teljesítményeire, az alábbiakban körvonalazottak szerint.

Kompresszor A/R: A kompresszor teljesítmény viszonylagosan érzéketlen az A/R változásokra. A nagyobb A/R házakat néha a kis túltöltések optimalizálására, a kisebb A/R-eket pedig a nagy tultöltésekhez használják. Egyébként, mivel az A/R hatása a kompresszor teljesítményére jelentéktelen, nem állnak rendelkezésre A/R választási lehetőségek a kompresszorházak esetében.

A turbina A/R: A turbina teljesítményét nagyban befolyásolja a turbinaház A/R arányának megváltoztatása, mivel ezt használják a turbina áramlási kapacitásának a beállítására. Kisebb A/R esetén meg fog növekedni a kipufogógáz sebessége a turbina tárcsánál. Ez megnövelt turbina teljesítményt biztosít kisebb motor fordulatszámnál, egy gyorsabb tultöltést eredményezve. Egyébként egy kicsi A/R arány miatt a tárcsához belépő áramlás tangenciálisabb,(érintő irányú erő)ami lecsökkenti a turbina tárcsa végső áramlási kapacitását. Ennek következtében megnövekedik a motor kiürítési ellennyomása, ami csökkenti a motor "légzését" nagy fordulatszámon, így csökken a motor csúcsteljesítménye. Egy nagyobb A/R viszont le fogja csökkenteni a kipufogógáz sebességét, és késleltetni fogja a tultöltést. Az áramlás egy nagyobb A/R arányú házban a tárcsához nagyobb sugáron lép be, megnövelve a tárcsa effektív áramlási kapacitását, ami kisebb ellnnyomást és nagyobb motor fordulatszámoknál jobb teljesítményt eredményez.

Amikor választunk az A/R lehetőségek között, legyünk realisztikusak a szándékolt jármű használattal kapcsolatban és az A/R-t, a teljesítmény eltolásához használjuk a kivánt teljesítménysáv jelleemzői felé.

A különböző A/R alkalmazások meghatározzák a jármű különböző használhatóságát. Képzeljünk el kettő 3,5L motort, mindkettő GT30R turbófeltöltőt használ. A különbség csupán a két motor között a különböző turbinaház A/R. Motor 1. Turbinaház A/R: 0.63

Motor 2. Turbinaház A/R: 1.06

Mire tudunk következtetni a mindkét motorhoz illeszkedő turbófeltöltőből?

Motor 1. A motornak egy kisebb A/R arányú turbinaháza(0.63)van, így jobban el van tolva az alsó forgatónyomaték határhoz és a gyorsabb tultöltési reakcióhoz. A hétköznapi vezetési szokásoknak kedvez hiszen, minimális folytószelep nyitásra is erőteljesen reagál. Egyébként nagyobb fordulatszámoknál ez a kis A/R ház nagy ellnnyomást fog eredményezni, ami a végteljesítményben veszteséget okozhat. Ez a motorteljesítmény karakter kívánatos az utcai használatra, ahol a kis motorfordulatszámnál gyors tultöltési reakció és a tranzines állapotok sokkal fontosabbak mint a végteljesítmény.

Motor 2. A motornak egy nagyobb A/R arányú turbinaháza(1.06)van és a maximális lórő felé van eltolva, miközben feláldozza a tranzines reakciót és a forgatónyomatékot nagyon alacsony motor fordulatszámoknál. A nagyobb A/R turbinaház tovább minimalizálja az ellnnyomást nagy fordulatszámnál a motor csúcsteljesítményének kihasználásához. Másfelől ez növelni fogja a motor fordulatszámot ill. növelhető, aminél a turbófeltöltő még mindíg elegendő tultöltést biztosít, megnövelve a tultöltés idejét. Ez a motorteljesítmény kivánatosabb a pálya versenyzéshez, mint az 1. motoré, amikor a motor az idő nagy részében magas fordulatszámon fog működni.

 

3. Különböző típusú kipufogó leömlők (előnyök/hátrányok)

Alapvetően két különböző típusú kipufogó leömlő csőrendszer létezik:
öntötvas rönkforma
hegesztett csőforma

 

Öntötvas rönkforma leömlő

 

Hegesztett csőforma

 

A kipufogó leömlők tervezésénél több ttényezőt kell figyelembe venni és optimalizálni.

Általános tervezési tippek a legátfogóbb teljesítményhez:

A hajlatok sugarának maximalizálása, ami segíti a kipufogási ütemet az impulzusenergia kezelésében

A leömlő csöveket készítsük egyenlő hosszúságura, hogykiegyenlítse a kiürítési visszaáramlást az összes hengerben.

Kerüljük a hirtelen felület változásokat a turbinához vezető szakaszon az impulzusenergia fentartása végett.

A gyűjtőbe kis szögben vezesük a leömlő csöveket, hogy minimalizáljuk a gázok forgását a turbinaház bemenetnél.

A jobb túltöltés reakció miatt, minimalizáljuk a kiürítési térfogatot a hengerfej és a turbinaház között.

Az öntötvas leömlőrendszerek megtalálhatók a mindennapos OEM álkalmazásoknál, míg a hegesztett leömlőrendszereket majdnam kizárólag utólagosan és verseny célokra alkalmazzák. Mindkét rendszernek megvannak az előnyeik és hátrányaik. Az öntötvas rendszerek általában nagyon tartósak és rendszerint egy alkalmazásra vannak tervezve. Speciális szerszámozást igényel az öntés és a leömlő tulajdonságainak elkészítéséhez.

A hegesztett cső alakú rendszerek lehetnek rendelésre készültek egyéni alkalmazáshoz speciális szerszámozási követelmények nélkül. A gyártó a típusnak megfelelően levágja az előhajlított acél U-alaku csőhajlatokat a kívánt méretre, majd összehegeszti ezeket. A hegesztett cső alakú rendszer nagyon hatásos megoldás a tuningolás esetén. A hegesztett kötések azonban, a vékonyabb fal részek és a csökkentett merevség miatt gyakran hajlamosak a repedésre, ami a hőtágulásnak/hőzsugorodásnak és rezgéseknek köszönhető. A megfelelően megszerkeztett cső alakú rendszerek viszont hosszú életüek lehetnek. Továbbá a cső alakú rendszereknek lehet egy lényeges teljesítmény előnyük a rönktípusú rendszerekhez képest.

Mindkét rendszer készülhet osztott leömlőként-DIVIDED MANIFOLD melyeket jellemzően az osztott turbinaházakhoz alkalmazunk (twin-scroll turbine housings).

 

Öntöttvas leömlő osztott turbinaház bemenettel.

 

 

Hegesztett cső alakú leömlő rendszer osztott turbinaház bemenettel.

Az elérendő cél a hengerek, melyeknek a kipufogási ciklusai egymással ütköznek, egymástól elkülönítsük, hogy a legjobban hasznosítsuk a motor kipufogási impulzusenergiáját. PL. egy 4-hengeres motornál 1-3-4-2 gyujtási sorrendnél, az 1 henger befejezi a munkaütemet és menyítja a kipufogó szelepet mialatt a 2. hengernél szelep összenyítás van tehát a kipufogó szelep éppen zárás előtt. Egy osztatlan leömlő rendszernél az 1henger erőteljes kipufogási impulzusa valószínű beszennyezi a 2.henger öblítési ciklusát. Ez nemcsak az öblítést károsítja, hanem ez az impulzusenergia jobban hasznosítható lehetett volna a turbinaházban. A megfelelő csoportosítás ennél a motornál az 1-4 hengerek valamint a 2-3 hengerek közös kiömlő csatornába való egyesítése.

 

Turbine Housig - Turbinaház

Divider - Osztó

Az osztott turbinaház.

 

A kipufogó impulzusenergia jobb hasznosítása miatt, a turbina teljesítménye jobb és a túltöltés gyorsabban növekszik.

Kompresszió arány és tultöltés.

Mielőtt megvizsgálnánk a komresszió arányt és a tultöltést, fontos a motor kopogásának megismerése.

A kopogás veszélyes állapot, amit a levegő/üzemanyag keverék szabálytalan égése okoz. Ez az abnormális égés hirtelen impulzuscsúcsokat okoz a henger nyomásban, ami a motor károsodását eredményezi.

Három elsődleges tényező, amely befolyásolja a motor kopogását:

1. A motor kopogási ellenállásának jellemzői(kopogási határ): Mivel minden motor nagyban különbözik a kopogási ellenállásban, nincs egységes vállasz, hogy mennyire. A tervezési jellemzők, mint az égéstér geometria, gyertya helye, furatméret és kompresszió arány, mind befolyásolják egy motor kopogási jellemzőit.

2. Környezeti levegő állapotok: A turbófeltöltés esetében mind a környezeti levegő állapotok, mind pedig a motor szívási állapotai befolyásolják a maximális túltöltést. A forró levegő és a nagy hengernyomás megnöveli az esélyt a kopogásra. Amikor egy motor túltöltött, a hengerbe jutatott levegő hőmérséklete megnő, így megnöveli az esélyt a kopogásra. A töltőlevegő hűtő (intercooler) közbeiktatásával ezt a veszélyt csökkenteni tudjuk.

3. Az üzemanyag oktánszáma: az oktánszám az üzemanyag kopogási ellenállás képességének a mértéke.

Az oktánszám a benzinszivattyú esetében 95 és 99 közötti, míg a verseny üzemanyag jóval 100 felett lesz.

Minél nagyobb az üzemanyag oktánszáma, annál nagyobb a kopogási ellenállása. Mivel a kopogás káros a motorra, fontos, hogy megfelelő oktánszámú üzemanyagot használjunk. Általánosan fogalmazva, minél több a túltöltés, annál magasabb az oktánszám követelmény. Ezekután vegyük sorra mit tehetünk a kopogás valószínűségének lecsökkentéséhez. A kompresszió arány a következőképpen van definiálva.

 

vagy

Ahol: Compression Ratio - Kompresszió arány

Displacement Volume - Lökettérfogat

Clearance Volume - Égéstérfogat 

17.kép A henger, dugattyú, dugattyú hajtókar és

főtengely geometria. ahol B=furat és

L=löket

A gyári kompresszió arány különböző lesz a szívó motoroknál és a turbófeltöltéses motoroknál. Pl. Honda S2000-nek a kompresszió aránya 11,1:1-hez míg a turbófeltöltésel ellátott Subaru Impreza WRX kompresszió aránya 8,0:1-hez. Számos tényező van, amelyek befolyásolják a maximálisan megengedhető kompresszió arányt. Nincs egyszerű megfelelő válasz minden használatra. Általánosságban a kompresszió arányt olyan nagyra kell állítani, amennyire csak lehetséges anélkül, hogy kopogást tapasztalnánk maximális terhelésnél. A tul kicsi egy kissé lomha motort fog eredményezni a tultöltés nélküli üzemelésben. Ha viszont túl nagy, akkor ez súlyos kopogással kapcsolatos motor problémákhoz vezethet. A tényezők, amelyek befolyásolják a kompresszió arányt: üzemanyag kopogásgátló tulajdonsága (oktánszám), turbó nyomás, beszívott levegő hőmérséklet, égéstér geometria, gyújtási időpont, szelep vezérlés és a kiürítési ellennyomás (kipufogási). Sok modern szívó motornak nagyon jól megtervezett égéstere van, ami megfelelő tuningolással lehetővé tesz egy mérsékelt túltöltést, a kompresszió arány megváltoztatása nélkül. Nagyobb teljesítmény célok esetén, több túltöltéssel, a kompresszió arányt be kell állítani a kompenzáláshoz. Több lehetőség között lehet választani a kompresszió arány csökkentésére. A legkevésbé kívánatos a betétlemez a blokk és a hengerfej között. Ezek a betétlemezek megváltoztathatják a vezérmű tengely helyzetét (vezérlést), a megtervezett hengerfej geometriára károsan hatnak, romlik a zömítetség. A betétlemezes megoldás azonban viszonylag egyszerű és olcsó. Egy jobb választás, ha időigényesebb és drágább megoldást akarunk, kisebb kompressziójú dugattyúk használata. ezek nem változtatják meg a vezérlést, az égési folyamatra kevésbé vannak hatással, és a tömítő képesség is megmarad.

 

Levegő/üzemanyag arány tuningolás: Dús vagy szegény, a szegény nagyobb teljesítményt ad, de veszélyesebb.

Amikor a motor tuningolásról beszélünk a levegő/üzemanyag arány (AFR) az egyik fő szempont. A megfelelő AFR kalibráció meghatározó a teljesítményben és a motor tartósságában. Az AFR meghatározza a motor által elfogyasztott levegőmennyiséghez adott benzinmennyiséget. Egy "Sztöchiometrikus" AFR-nek megfelelő mértékű levegő és üzemanyag mennyisége van egy vegyileg tökéletes égési folyamathoz. Benzinüzemű motorok esetén a sztöchiometrikus A/F arány 14,7:1, ami 14,7 levegőt jelent 1rész üzemanyaghoz. A sztöchiometrikus AFR függ az üzemanyag típusától - alkohol esetén ez 6,4:1 dieselnél 14,5:1. Mit jelent a dús és a szegény AFR? Egy kisebb AFR szám kevesebb levegőt tartalmaz, mint a sztöchiometrikus 14,7:1 AFR, ezért ez egy dúsabb keverék. Pl.: 15,0:1=szegény

14,7:1=sztöchiometrikus

13,0=dús

A szegényebb AFR magasabb hőmérsékletet eredményez, amikor a keverék elég. Általánosságban a benzinüzemű szívó motorok maximális teljesítményt nyújtanak a sztöchiometrikustól egy kissé dúsabb keverékkel. A gyakorlatban viszont ezt 12:1 és 13:1 között tartják az eltérő üzemanyag minőség, és a kipufogógáz hőmérsékletének ellenőrizhetősége miatt. Ez egy tökéletes megbízható AFR érték egy szívó motornál, de veszélyesen szegény lehet egy nagymértékben túltöltött motornál. Vizsgáljuk meg a kérdést közelebről.

Amikor a levegő/üzemanyag keveréket a gyertya begyújtja egy lángfront terjed a gyertyától az égéstérben.

Az égő keverék megnöveli a henger nyomását és a hőmérsékletét, kicsúcsosodva egy bizonyos pontnál az égési folyamatban. A turbófeltöltő megnöveli a levegő sűrűségét, ami egy sűrűbb keveréket eredményez. A sűrűbb keverék megnöveli a henger nyomáscsúcsot, így megnöveli a kopogás valószínűségét. Ahogy az AFR gyengül, az égő gázok hőmérséklete emelkedik ami szintén megnöveli a kopogás valószínűségét. Ezért szükségszerű a dúsabb AFR egy túltöltött motornál teljes terhelésnél. Így lecsökken a kopogás valószínűsége, és a hőmérsékleteket is ellenőrzés alatt tarthatjuk. Tulajdonképpen három módja van a kopogás valószínűségének a lecsökkentésére teljes terhelésnél egy turbófeltöltéses motornál. Az AFR beállítása dúsabb keverékre, a túltöltés csökkentése, és késleltetett gyújtásvezérlés. Ezt a három paramétert együtt kell optimalizálni, hogy a legnagyobb megbízható teljesítményt érjük el.

Facebook


Szurkoljon velünk a Zengő Motorsportnak!

A Zengő Motorsportot az 1990-es évek derekán Zengő Zoltán alapította, majd a csapat a 2000-es évek elejére Magyarország egyik vezető, autósporttal foglalkozó vállalkozása lett.

Tovább...


Eddigi pályázataink!

A Magyar Turbo KFT. támogatást nyert a Gazdaságfejlesztési Operatív Program mikro,- kis és középvállalkozások technologiai fejlesztése céljából kiírt pályázaton. 

Tovább...


Turbo technológia (alap):

A motorteljesítmény arányos azzal a levegő és üzemanyag mennyiséggel, amely be tud jutni a hengerekbe. Mindent egyenlőnek tekintve, a nagyobb motorok több levegőt áramoltatnak.

Tovább...

© 2015 Magyar Turbó Kft. Minden jog fenntartva!