Visualizações: 14 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2024-08-28 Origem: Site
Com o desenvolvimento da tecnologia, os requisitos das pessoas para os motores de automóveis estão se tornando cada vez mais exigentes, não apenas para ter forte poder, mas também devem ter uma eficiência muito alta e emissões suficientes o suficiente. Isso requer que o mecanismo em uma variedade de condições de trabalho possa ser para atingir sua condição de trabalho mais eficiente, para que ele atenda ao motor sob várias condições operacionais para a demanda pela ingestão de ar. Isso exige que os componentes do motor sejam 'variável ' para atender às condições sob diferentes condições operacionais. Por exemplo, estamos familiarizados com a tecnologia variável de tempo / elevação da válvula, a tecnologia de coletores de admissão variável é assim. Então, no motor diesel, a tecnologia de turbocompressor de seção transversal VGT comum e qual é o papel de alguns? Vamos descobrir abaixo.
A tecnologia de turbocompressor é uma das tecnologias comuns no motor, e seu princípio é realmente muito simples: o O turbocompressor é equivalente a uma bomba de ar acionada pelo gás de escape emitido pelo motor. Em todo o processo de combustão do motor, cerca de 1/3 da energia entra no sistema de resfriamento, 1/3 da energia é usado para empurrar o eixo de manivela e o último 1/3 é descarregado com os gases de escape. Tomemos um motor de 200 kW, por exemplo, de acordo com a proporção acima mencionada, ele consumirá cerca de 70 kW de energia no escapamento. Uma grande parte dessa energia é consumida na forma de energia térmica com os gases de exaustão de alta temperatura, e a energia cinética do próprio gasolina pode ser de apenas dez quilowatts. Mas não subestime esses dez quilowatts, para saber que a potência do ventilador do assoalho é de apenas 60 watts! Em outras palavras, até dez quilowatts são suficientes para dirigir mais de duzentos ventiladores elétricos! Pode -se imaginar que o efeito de sobrecarga trazido pela turbina a gasolina para dirigir o ar é muito impressionante.
Embora a energia de escape do motor sob carga total seja muito impressionante, quando a velocidade do motor é baixa, a energia de escape é muito pequena. Neste momento, o O turbocompressor não pode atingir a velocidade de trabalho devido à força motriz insuficiente. Como resultado, o turbocompressor não pode desempenhar um papel em baixa velocidade. Nesse momento, o desempenho de energia do motor turbo é ainda menor que o de um motor naturalmente aspirado com o mesmo deslocamento, que é o que chamamos de fenômeno 'Turbo Lag'.
Para os motores turboalimentados tradicionais, uma maneira de resolver o fenômeno da histerese da turbina é usar turbinas leves de pequeno porte. Primeiro de tudo, pequenas turbinas têm um pequeno momento de inércia, para que a turbina possa atingir a melhor velocidade de trabalho em baixa velocidade do motor, melhorando efetivamente o fenômeno da histerese da turbina. No entanto, o uso de pequenas turbinas também tem suas desvantagens: quando o motor estiver em alta velocidade, a pequena turbina aumentará a resistência ao escape (pressão de trás do escape) devido à pequena seção transversal de escape, de modo que a potência máxima e o torque máximo do motor serão afetados até certo ponto. Para uma grande turbina com pequena pressão traseira, embora possa ter um excelente efeito de sobrecarga em alta velocidade e o motor terá um desempenho mais forte de energia, a turbina é mais difícil de dirigir em baixa velocidade, de modo que a histerese da turbina será mais óbvia.
Para resolver essa contradição e garantir um bom efeito de sobrecarga do motor turbo em velocidade alta e baixa, geometria variável A tecnologia de turbocompressor de seção transversal VGT (VGT) ou VNT de seção transversal. No campo dos motores a diesel, a tecnologia de turbocompressor de seção VGT tem sido amplamente utilizada. Como a temperatura de escape do motor a gasolina é muito maior que a do motor a diesel, atingindo cerca de 1000 ° C (cerca de 400 ° C para o motor a diesel), e o material de hardware usado pelo VGT é difícil de suportar um ambiente de alta temperatura, a tecnologia foi atrasada na aplicação do mecanismo gasolino. Nos últimos anos, Borgwarner uniu forças com a Porsche para superar esse problema, usando a tecnologia de material de aviação resistente ao calor para desenvolver com êxito o primeiro motor a gasolina com um turbocompressor de seção transversal variável, que a Porsche chama de tecnologia de lâminas de turbina VTG (Geometria de Turbina Variável).
Usando dois turbocompressores de seção variável do VTG, o Porsche 911 turbo esprema uma potência máxima de 368kW/6000rpm e um torque máximo de 650nm/1950-5000rpm usando apenas um deslocamento de 3,8L. No modo superalimentado, a energia é aumentada para 390kW e o torque máximo é aumentado para um impressionante 700Nm, enquanto a potência do litro também é atingida por 102,6kw/L impressionantes. O melhor de tudo é que este mecanismo, com a ajuda da tecnologia VTG, pode manter uma saída de torque máxima de 650Nm de 1950-5000rpm, e o atraso da turbina é quase imperceptível em baixas rpm.
Do ponto de vista principal, não há diferença essencial entre a tecnologia VGT do motor a diesel e o VTG da Porsche, e o princípio e estrutura básicos são semelhantes. Abaixo, vamos dar uma olhada no princípio de trabalho dos turbocompressores da seção variável através da tecnologia Porsche VTG.
A parte principal da tecnologia VGT é a lâmina guia com seção atual ajustável. Como pode ser visto na figura, uma lâmina guia com ângulo controlada pelo sistema eletrônico é adicionada à parte externa da turbina. A posição relativa da lâmina guia é fixa, mas o ângulo da lâmina pode ser ajustado. Controle o fluxo e a velocidade do gás que flui através das pás da turbina, controlando assim a velocidade da turbina. Quando a pressão de escape do motor é baixa em baixa velocidade, o ângulo de abertura da lâmina guia é pequeno.
De acordo com o princípio da mecânica dos fluidos, neste momento, a taxa de fluxo de ar na entrada da turbina será acelerada e a pressão na turbina será aumentada, para que a turbina possa ser mais facilmente acionada para girar, de modo a reduzir efetivamente o fenômeno da turbina da histeria e melhorar a hora e a alcance da resposta. Com o aumento da velocidade e pressão de escape, o ângulo de abertura das pás aumenta gradualmente. Sob carga total, as lâminas permanecem totalmente abertas, reduzindo a pressão de trás do escape e, assim, alcançando o efeito de sobrecarga de uma turbina geral geral. Além disso, como alterar o ângulo da lâmina pode controlar efetivamente a velocidade da turbina, o que também realiza a proteção contra sobrecarga da turbina; portanto, o turbocompressor usando a tecnologia VGT não precisa definir a válvula de alívio da pressão de escape.
Deve-se ressaltar que os turbocompressores de seção variável VGT podem alterar apenas as características da turbina alterando a área de corte transversal da entrada de escape, mas o tamanho da turbina não mudará. Se entendida no valor da turbina A/R, o princípio das turbinas da seção variável será mais intuitivo.
O valor A/R é um indicador importante do turbocompressor, usado para expressar as características da turbina e é frequentemente indicado no folheto de vendas do turbocompressor no mercado de retrofit. A stands for the Aera region, which refers to the narrowest cross-sectional area at the inlet of the exhaust side of the turbine (that is, 'cross-section' in variable cross-section turbine technology), and R (Radius) stands for radius, which refers to the distance from the center point of the narrowest cross-sectional area at the inlet to the center point of the turbine body, and the ratio of the two is the A/R valor. Relativamente falando, o impulsor do compressor não é muito afetado pelo valor A/R, mas o valor A/R é muito importante para a turbina de escape.
A abertura da lâmina guia pode afetar a velocidade do ar da lâmina guia da turbina. A abertura da lâmina guia é pequena em baixa velocidade (como mostrado na figura superior esquerda), o que aumenta a velocidade do ar; A abertura da lâmina guia é grande em alta velocidade (como mostrado na figura superior direita) e a pressão de escape negativa é reduzida.
Quando o valor A/R é menor, significa que a taxa de fluxo de gases de escape através da turbina é maior, o que pode efetivamente reduzir a histerese da turbina, e a turbina pode obter maior sobrecarga na região de menor velocidade, enquanto o motor produz maior pressão de escape em alta velocidade, de modo que a potência é limitada em alta velocidade. Pelo contrário, quando o valor A/R é maior, a velocidade de resposta da turbina é mais lenta e a histerese da turbina é óbvia em baixa velocidade. No entanto, em alta velocidade, a turbina possui menor pressão para trás de escape e pode fazer melhor uso da energia de escape, obtendo o desempenho mais forte da potência.
A seção transversal variável alcançada pela tecnologia VGT significa alterar o valor A. Quando o ângulo da lâmina é pequeno, a área de corte transversal da entrada de escape será reduzida de acordo, para que o valor A mude de acordo e a pequena turbina tenha as características da resposta rápida. Quando o ângulo da lâmina aumenta, o valor A aumenta e o valor A/R aumenta, obtendo assim uma potência mais forte em alta velocidade. Em resumo, alterando o ângulo das lâminas, o sistema VTG pode alterar o valor A/R da turbina de escape a qualquer momento, levando em consideração as vantagens das turbinas grandes e pequenas.
Embora a estrutura e o princípio sejam muito simples, mas a tecnologia de turbinas de seção variável VGT para o efeito de impulso é muito significativa, no atual motor diesel turboalimentado atual, essa tecnologia tem sido amplamente utilizada. No entanto, devido às limitações dos materiais de hardware, essa tecnologia acabou de começar em motores a gasolina com temperaturas de escapamento mais altas, e a cooperação entre a Porsche e Borgwarner pode ter criado um precedente. No entanto, com o avanço da tecnologia material, essa tecnologia será mais amplamente utilizada em futuros motores a gasolina.
