ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของผลผลิตและเทคโนโลยีทางสังคม ความต้องการของผู้คนสำหรับยานพาหนะเพื่อการขนส่งยังคงเพิ่มขึ้นได้อย่างไร และเครื่องยนต์ขนาดเล็กจะระเบิดเป็นเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ได้อย่างไร เทคโนโลยีการอัดแรงดันเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดวิธีหนึ่ง เทคโนโลยีการเพิ่มแรงดันอากาศเข้าที่เราใช้ในเครื่องยนต์ยานยนต์ในปัจจุบันมีที่มาจากความจำเป็นในการบินที่ระดับความสูง เราทุกคนทราบดีว่าเครื่องยนต์ทั่วไปใช้ลูกสูบเคลื่อนลงมาเพื่อสร้างสุญญากาศและดูดอากาศเพื่อให้ได้กระบวนการรับอากาศเข้า นี้เรียกว่าเครื่องยนต์สำลักโดยธรรมชาติ เนื่องจากวิธีการดูดตามธรรมชาติทำให้เกิดการดูดอากาศเข้า “แฝง” ประสิทธิภาพการดูดอากาศจึงไม่สูงเนื่องจากอากาศบางในระดับความสูงที่สูง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของเครื่องยนต์ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพไอดีของเครื่องยนต์ เขาได้คิดค้นเทคโนโลยีไอดีที่มีแรงดัน
Turbochanger และ supercharger เป็นสองวิธีที่แตกต่างกันของแรงดันไอดี ความแตกต่างหลักอยู่ที่วิธีการขับเคลื่อนซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ เทอร์โบชาร์จเจอร์แรกสุดคือซูเปอร์ชาร์จเจอร์เชิงกลทั้งหมด พวกเขาถูกเรียกว่าซุปเปอร์ชาร์จเจอร์เมื่อถูกประดิษฐ์ขึ้นและต่อมาได้รับการพัฒนาเพื่อแยกความแตกต่างของทั้งสอง ในตอนแรก เทอร์โบชาร์จเจอร์เรียกว่า Turbo Supercharger และ Supercharger เรียกว่า Mechanical Supercharger เมื่อเวลาผ่านไป ทั้งสองถูกลดขนาดเป็นเทอร์โบชาร์จเจอร์และซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ตามลำดับ ชาวเยอรมันเรียกซูเปอร์ชาร์จเจอร์ Kompressor เนื่องจากภาษาเยอรมัน นี่คือสาเหตุที่เครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จของ Mercedes-Benz 1.8L เรียกว่า 200K คำศัพท์ภาษาเยอรมัน Kompressor ยังพิมพ์อยู่บนรถยนต์เยอรมันคันอื่นๆ ที่ติดตั้งซูเปอร์ชาร์จเจอร์อีกด้วย บน.
กลไกและหลักการทำงานของเทอร์โบเชนเจอร์:
“พัดลมเทอร์โบมักจะถึงหลายหมื่นรอบระหว่างการทำงานปกติ”
เทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นขับเคลื่อนด้วยก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์ กังหันประกอบด้วยสองส่วน หนึ่งคือปลายแรงดันอากาศบริสุทธิ์ (ล้อปั๊มอัด) และอีกอันคือปลายไดรฟ์ไอเสีย (กังหันไอเสีย) มีใบพัดที่ปลายทั้งสองและมีการรั่วไหลระหว่างกังหันทั้งสองบนเพลาเดียวกัน Wastegate ตั้งอยู่ที่ด้านข้างของกังหันไอเสีย เมื่อแรงดันของกังหันอัดสูงเกินไป แรงดันจะดันทริกเกอร์เพื่อเปิดวาล์วของกังหันไอเสีย และลดแรงดันเพื่อป้องกันแรงดันมากเกินไป
เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ใช้ในเครื่องยนต์ 1.8T สุดคลาสสิกของ VW Group
แบริ่งของเพลากังหันคือการออกแบบแบริ่งภายในปลอกบุช การออกแบบแบริ่งสามารถแบ่งออกเป็นลูกปืนและลูกปืนลอย พลังการหมุนของใบพัดเทอร์โบชาร์จเจอร์มาจากก๊าซไอเสีย ก๊าซไอเสียขับเคลื่อนกังหัน อีกด้านหนึ่งของกังหัน ใบพัดจะอัดอากาศ ตัวเรือนเทอร์โบชาร์จเจอร์ทำจากโลหะผสมนิกเกิล โครเมียม และซิลิกอน และเพลาเป็นวัสดุโลหะผสมโครเมียมและโมลิบดีนัม ที่สำคัญกว่านั้น เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำงานภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความเร็วสูง เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติ เทอร์โบชาร์จเจอร์จะเติมน้ำมันและน้ำหล่อเย็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการหล่อลื่นและระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงสภาพการทำงาน .
“แผนภาพการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์”
ก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันบางอย่างเข้าสู่ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และใบพัดที่ขับเพลาจะหมุนด้วยความเร็วสูงถึงหลายหมื่นหรือหลายแสนรอบต่อนาที ความเร็วใบพัดอยู่ที่ 12,000 รอบต่อนาที เมื่อโหลดทั้งหมด ความเร็วในการหมุนของใบพัดอาจเกิน 135,000 รอบต่อนาที และตลับลูกปืนธรรมดาไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและการสึกหรอที่เกิดจากความเร็วสูงดังกล่าวได้ ดังนั้นการหล่อลื่นและการระบายความร้อนของน้ำมันในระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์จึงมีความสำคัญ เครื่องยนต์ดีเซลยังมีระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์หลายระบบ และโดยทั่วไปค่าบูสต์สูงสุดของเครื่องยนต์ดีเซลจะสูงกว่าค่าสูงสุดของเครื่องยนต์เบนซิน นอกจากนี้ยังเป็นข้อกำหนดในการกระจายความร้อนที่ดีของเทอร์โบชาร์จเจอร์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วรถยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์จะต้องใช้งานขณะเดินเบาก่อนดับเครื่อง
โมเดลตัวแทนของเครื่องยนต์เทอร์ไบน์:
“FAW-Volkswagen Magotan ติดตั้งเครื่องยนต์ 2.0TSI”
“Subalu Impreza ติดตั้งเครื่องยนต์ 2.5T ตรงข้ามแนวนอน”
“บีเอ็มดับเบิลยู 750Li ติดตั้งเครื่องยนต์ V8 Twin Turbo”
“เทอร์โบชาร์จเจอร์คู่ขนานที่ใช้ในบีเอ็มดับเบิลยู ซีรีส์ 7”
เทคโนโลยี VTG Variable Turbine Geometry Blade ของปอร์เช่
เทอร์โบชาร์จเจอร์ A/R:
ค่า A/R มักจะระบุไว้ในหนังสือขายเทอร์โบชาร์จเจอร์ของตลาดการเติมเพื่อแสดงลักษณะของกังหัน A คือพื้นที่ซึ่งหมายถึงส่วนตามขวางของใบพัดกังหันที่ได้รับทางเข้าด้านที่แคบที่สุดของก๊าซไอเสีย พื้นที่หน้าตัด R คือรัศมี (รัศมี) หมายถึงระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของ A (พื้นที่หน้าตัด) กับจุดศูนย์กลางของตัวกังหัน และอัตราส่วนของพื้นที่ต่อระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางสองจุด คือค่า A/R
ค่า A/R ที่น้อยกว่าแสดงว่าทางเข้ามีขนาดค่อนข้างเล็กและความเฉื่อยเริ่มต้นของใบพัดกังหันต่ำ ความเร็วในการไหลค่อนข้างสูง ปฏิกิริยาการหมุนต่ำค่อนข้างดี และผลของฮิสเทรีซิสของกังหันไม่ชัดเจน . ในทางตรงกันข้าม ยิ่งค่า A/R มากเท่าใด ทางเข้าก็ยิ่งมากขึ้น ความเฉื่อยของใบมีดยิ่งสูง ปฏิกิริยาก็จะช้าลง และฮิสเทรีซิสของเทอร์โบก็ชัดเจนมากขึ้น แต่ประสิทธิภาพจะเข้มข้นกว่ามากเมื่ออยู่ในระดับสูง กลับ. กล่าวอย่างง่าย ๆ ค่า A/R สามารถเข้าถึงได้ประมาณ 0.7 สำหรับกังหันที่มีเอาต์พุตกำลังสูง ในขณะที่ค่า A/R จะอยู่ที่ประมาณ 0.2 สำหรับกังหันที่มีเอาต์พุตแรงบิดต่ำ เทคโนโลยีใบพัดรูปทรงกังหันแปรผัน VTG ของปอร์เช่บรรลุคุณลักษณะของกังหันที่แตกต่างกันโดยการเปลี่ยนค่า A/R ของกังหัน
โครงสร้างซุปเปอร์ชาร์จเจอร์และหลักการทำงาน:
แรงขับเคลื่อนของคอมเพรสเซอร์อัดบรรจุอากาศมาจากเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ โดยทั่วไป สายพานจะใช้เพื่อเชื่อมต่อรอกของเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งขับแรงบิดทางอ้อมของเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อขับเคลื่อนซูเปอร์ชาร์จเจอร์เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการอัดบรรจุอากาศมากเกินไป ตามโครงสร้างที่แตกต่างกัน ซูเปอร์ชาร์จทางกลมีหลายประเภท เช่น Vane, Roots, Wankle เป็นต้น การเคลื่อนที่ของลูกสูบยังถือเป็นประเภทของการอัดมากเกินไปทางกลอีกด้วย ทุกวันนี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์ Lodz ถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุด และเป็นจุดร้อนสำหรับการแปลง เทอร์โบชาร์จเจอร์ Lodz มีใบพัดสองใบและใบพัดสามใบสองประเภท ปัจจุบันโรเตอร์แบบใบมีดคู่มีมากขึ้น โครงสร้างของมันคือการติดตั้งโรเตอร์รูปงูสองตัวในตัวเรือนรูปวงรี และมีช่องว่างเล็กมากระหว่างโรเตอร์ แทนที่จะเชื่อมต่อโดยตรง เพลาหมุนของโรเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งจะเชื่อมโยงกับรอกที่ขับเคลื่อนด้วยการประสานเฟืองเกลียว คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าติดตั้งอยู่บนรอกของเพลาโรเตอร์ เมื่อไม่ต้องการบูสต์ คลัตช์จะถูกปล่อยเพื่อหยุดบูสต์ และคลัตช์ถูกควบคุมโดยระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อประหยัดน้ำมัน
“แผนภาพโครงสร้างซุปเปอร์ชาร์จเจอร์”
ข้อดีของซูเปอร์ชาร์จเจอร์: นอกเหนือจากการบูสต์ที่ความเร็วต่ำแล้ว กำลังขับของบูสต์ยังเป็นสัดส่วนกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงอีกด้วย นั่นคือการตอบสนองของคันเร่งของเครื่องยนต์ที่อัดมากเกินไปจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วและกำลังที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น การทำงานของเครื่องยนต์ที่อัดมากเกินไปจึงให้ความรู้สึกคล้ายกับการดูดตามธรรมชาติมาก แต่สามารถมีแรงม้าและแรงบิดที่มากกว่าได้ ข้อเสียคือกำลังของเครื่องยนต์หายไปเสมอ และประสิทธิภาพไม่สูงเมื่อรอบสูง
โมเดลตัวแทนของเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จ:
“Corvette ZR1 ติดตั้งซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ Rhodes”
“เครื่องยนต์ซุปเปอร์ชาร์จ 1.8 ลิตร ที่ Mercedes-Benz E200K และ C200K ใช้”
ดังนั้น GOLF 1.4TSI ของ Volkswagen จึงใช้เทคโนโลยี TSI double boost และหนึ่งเครื่องยนต์มีบูสเตอร์สองประเภทพร้อมๆ กัน ซึ่งดึงข้อดีของโหมดบูสเตอร์สองประเภท ทำให้เครื่องยนต์ 1.4 เครื่องยนต์สามารถ 2.0 กำลังเครื่องยนต์ กล่าวง่ายๆ เมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะถูกใช้เพื่อเพิ่มแรงดันและการตอบสนองของคันเร่งจะดีขึ้น เมื่อใช้เครื่องยนต์ความเร็วสูง เทอร์โบชาร์จเจอร์จะถูกใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการอัดมากเกินไป อย่างไรก็ตาม การผลิตมีความซับซ้อนและมีต้นทุนสูง
“อินเตอร์คูลเลอร์เดิมสำหรับ Subaru Impreza WRX STI”
สุดท้ายที่ต้องบอกคือ ไม่ว่าจะอัดอากาศแบบไหนก็ต้องส่งแรงดันอากาศไปที่อินเตอร์คูลเลอร์เพื่อทำให้เย็นลง (แรงดันเท่ากับทำงานบนอากาศ และเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นถึง 1bar อุณหภูมิจะสูงขึ้น ถึง 80 องศา ซ้ายและขวาหลังจากอุณหภูมิสูงขึ้นปริมาณอากาศจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณเท่ากันคุณภาพของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้จะลดลงซึ่งจะส่งผลเสียต่อแรงดันบูสต์จึงใช้อินเตอร์คูลเลอร์ เพื่อทำให้เย็นลง) แรงดันที่มากเกินไปจะอยู่ในวาล์วระบายแรงดัน (Blow-off Wastegate) ) ปล่อยวาง ดังนั้นบางครั้งเราจะได้ยินเสียงหึ่งๆบนรถเทอร์โบ ในที่สุดอากาศที่มีแรงดันจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้