Motor oplader

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Motoroverladning er en proces, hvor ydelsen eller effektiviteten af forbrændingsmotorer øges ved at tilføre luft med øget tryk . På grund af det højere tryk i påfyldningsforholdet forbedret, så mere luft til forbrænding af brændstof er tilgængelig, steg det pr. Cyklus udførte arbejde . Sugearbejdet kan således omdannes til brugbart arbejde.

Trykket i luften, der suges ind af motoren, kan øges af strømningsvibrationer, ventilatorer, turboladere og kompressorer. På grund af motorens højere termiske og mekaniske belastninger er der materiale- og konstruktionsgrænser for denne proces. Moderne turboladede motorer har normalt et lavere specifikt forbrug end naturligt aspirerede motorer med samme effekt.

Øget ydeevne gennem opladning

Opladning er en måde at øge motorens ydelse på. Som det fremgår af formlen, stiger stigningen i det angivne middeltryk den angivne effekt .

Formel for den angivne motoreffekt.


P i = intern motoreffekt
p i = angivet middel effektivt tryk
V h = forskydning pr. Cylinder
z = antal cylindre
n = hastighed
i = driftscyklusser pr. omdrejning (dvs. totaktsmotor 1 og firetaktsmotor 0,5)

De andre variabler , z, n og i bidrager også til stigningen i ydeevne og implementeres i henhold til applikationen og de særlige grænser. En forøgelse af ydeevnen ved at øge hastigheden n er praktisk talt kun mulig op til en vis grænse.

Det absolutte boost-tryk er ca. 2 bar (bil, enkelt-trin, benzinmotor) til 4 bar (stor dieselmotor).

Systematik

I henhold til anvendelsesområder

Typiske anvendelser af læssemaskiner:

Ifølge komprimeringsmetoden

Der kendes forskellige metoder til komprimering af frisk luft til en motor:

  • Resonansopladning (optimeret til en bestemt hastighed): ideel med konstant generatorhastighed til kraftenheder , kombinerede varme- og kraftenheder osv.
  • Dynamiske gaskompressorer: turbokompressorer , især udstødningsgasturboaggregater
  • Blæser: Luften suges ind og transporteres til siden med højere tryk uden intern kompression: Roots blower (effektivitet?)
  • Deplacementmaskiner: Inden for kompressoren fører et fald i volumen til komprimering af gassen, som det er tilfældet med frem- og tilbagegående kompressorer, ladere af vinger, scroll- og skruekompressorer og Ro-opladeren fra Wankel. Fordelene ved disse maskiner er lavere støjudvikling og høj isentropisk effektivitet .

Ladeluftkøling er altid vigtig for høj effektivitet.

Læssemaskinetyper

BMW M20 motor med indsugningsmanifold til resonans eller oscillerende røropladning

Læssemaskiner er differentieret efter deres driftsprincipper. De mest almindeligt anvendte er turboladere til udstødningsgasser, mekaniske superladere og trykbølge -superladere. Mekaniske læssere drives for det meste direkte af den ladede motor gennem gearkasser eller remme, i nogle tilfælde har læsserne deres eget drev, såsom en elektrisk motor (ekstern opladning).

I en bredere forstand omfatter dette også såkaldt dynamisk opladning (resonansladning), hvor specialdesignede indsugnings- og udstødningsrør forstærker gassvingningerne ved bestemte hastigheder gennem resonans, hvilket forbedrer gasudvekslingen i cylinderen. Resonansprincippet kan kombineres med andre typer opladere.

Turbolader til udstødningsgas (ATL)

Den vigtigste type oplader i dag er udstødningsgasturboladeren , hvor en udstødningsgasturbine driver turbokompressoren , som er fast koblet via en aksel, ved høj hastighed. Turbine udstødningsgassen er så tæt som muligt på udstødningsgasudløbet af motoren direkte i udstødningsgasstrømmen. Normalt lige ved siden af ​​er den omvendte turbo -kompressor, hvis kompressorhjul presser ladeluften ind i indsugningskanalen via en ladeluftkøler (" intercooler ").

Udstødningsgas -turbolader (ATL) : arrangement til en benzinmotor (lignende for dieselmotor , uden gasventil )
Akslen mellem turbokompressoren (blå) og udstødningsgasturbinen (rød) er normalt kortere end vist her.

Ud over den ønskede opladning har udstødningsgasturboaggregater den fordel, at de bruger en del af det ellers ubrugte resttryk af udstødningsgasserne (typisk 3-5 bar) og kobler det til krumtapakslen som en ekstra gevinst i ydeevne, når stemplet er drevet med overtryk af ladeluften under indsugningscyklussen i stedet for at skulle arbejde mod undertryk som med den naturligt aspirerede motor .

Turbo forsinkelse

En velkendt ulempe, den såkaldte turbo- forsinkelse , opstod især i tidlige modeller med turboladning. Det ekstra drejningsmoment var kun tilgængeligt fra en bestemt laders hastighed, udstødningsgasstrømmen var kun stor nok til at drive opladeren tilstrækkeligt fra et bestemt belastningsniveau, hvilket derefter gjorde det muligt for motoren at generere mere udstødningsgas til turbinen på grund af den stigende boost tryk. Dette forsinkede stigningen i drejningsmoment. Denne effekt kompenseres stort set i moderne maskiner med elektronisk boosttrykskontrol og aflastningsventiler.

Historie og udvikling af udstødningsgasturboladeren

Turboladere til udstødningsgasser har eksisteret siden omkring begyndelsen af ​​det 20. århundrede, der oprindeligt blev brugt til dieselmotorer og blev standarden især for store totakts dieselmotorer som f.eks. Marine dieselmotorer . Siden 1990'erne er turboladere også blevet brugt i stigende grad til personbilsdieselmotorer ( turbodiesel ), og først for nylig også til benzinmotorer, hvis udstødningsgastemperaturer er betydeligt højere, og hvis gasventil også forringer reaktionsadfærden.

Turbolader til udstødningsgas til benzinmotorer

Møllen i moderne benzinmotorer udsættes for en udstødningsgasstrøm på op til 1000 ° C under drift og kører med ekstremt høje hastigheder på op til 400.000 omdrejninger i minuttet. Så lidt varme som muligt skal overføres til kompressoren. For at holde inerti- og centrifugalkræfterne lave ved disse hastigheder, skal løbehjulets materialer være meget lette, samtidig dimensionelt stabile og højstyrke over et hurtigt skiftende temperaturområde på op til 1000 ° C, og lejer skal være næsten legefri, men også glidende. Dette kunne kun opnås med udviklingen af ​​moderne materialer og teknikker i slutningen af ​​det 20. århundrede.

Elektrisk drevne kompressorer

Ud over de klassiske mekanisk drevne kompressorer bruges elektrisk drevne kompressorer også i forskellige seriekøretøjer, eller turboladere til udstødningsgasser understøttes af en elektrisk motor for at overvinde " turbo -forsinkelsen ". Det elektriske drev adskiller dem fra motorhastigheden og fra udstødningsgassens massestrøm. Disse bruges i et område på op til 2000 omdr./min.

Den første serie brug fandt sted i 2016 i Audi SQ7 med 4,0 TDI med en 48-volts kompressor leveret af Valeo . Det øgede spændingsniveau muliggør kraftfuld drift med op til 7 kW. [1]

Mekanisk drevne kompressorer

"Mekanisk læsser", mest " kompressor " nævnt (engelsk kompressor) kan være direkte fra motoren ( krumtapaksel drevet) via en kæde, rem eller geartransmission, muligvis med mellemkobling. Alternativt kan den også drives af sin egen elektriske motor (se separat afsnit nedenfor).

Rotary stempel oplader ( Roots oplader )

Disse turboladere, opkaldt efter opfinderne af designprincippet, Roots blæsere , har to mod roterende rotorer, hvis to eller tre klubformede "vinger" skiftevis låses sammen. Ligesom en gearpumpe suges luften ind på den ene side, skubbes langs den ovale husets indvendige væg af "vingerne" og skubbes ud på den modsatte side. Akslerne på de to roterende stempler er forbundet uden for huset via tandhjul. Stemplerne løber til hinanden og til huset uden kontakt.

Rodlæssere arbejder uden intern komprimering. På grund af deres virkemåde fungerer de kun effektivt, når der er en større mængde luft og er derfor relativt store og tunge. De bruges mest i mellemstore og store dieselmotorer. Deres store fordel i forhold til turboladeren er, at de arbejder med det samme, og der er ingen turbo -forsinkelse . På grund af den lavere hastighed, den lavere termiske trykbelastning og den berøringsfri drift er de desuden meget mere holdbare og økonomiske at fremstille.

Tidligere blev rodlæssere ofte installeret i tunge lastbiler ( MAN ) og i Mercedes racerbiler. I begyndelsen af ​​1920'erne var Mercedes -kompressoren en garanti for sejr i billøb. I 1924 -udgaven af bilmagasinet Der Herrenfahrer - Das Blatt vom Auto og andre bekvemmeligheder i livet skrev en “Dr. Ritter "en salme til denne drivteknologi:

”Vores tids overbeskæftigede industrikaptajn eller bankmagnat ville sandsynligvis betragte det som en ideel situation på bestemte tidspunkter, hvis han ikke behøvede at spise, drikke eller sove. Mad i en meget koncentreret form, frigjort fra alt affald, muligvis fodret med ham under arbejdet uden nogen manuel handling fra hans side, for alle tilfælde af særlig mental eller fysisk høj ydeevne, en dåse med strømreserve i vestlommen, en nerveregenerator , som bringer følelsen af ​​søvnopfrisket ungdom i et sprøjtende brusebad Hældt over ham et antal gange, ville arbejde sammen om at gøre en kæmpe succes ud af denne mand, som verden aldrig har set ham før. Imidlertid ville rytmen i hans liv også blive ødelagt. Det er netop, at livets bølge stiger og falder, at toppen af ​​bølger af energi og ydeevne veksler med dalen af ​​ro og nydelse, er det, der definerer indholdet og charmen i vores liv. [...] Men hvad der ikke findes for mennesker og ikke burde eksistere for mennesker, har faktisk eksisteret for motoren i en årrække. Det er kompressoren . "

- Gentleman -chaufføren : Et kapitel om kompressoren. Fra Dr. Ridder. 1924

De Roots scavenger- fans, der bruges i totaktsmotorer fra Krupp og Commer, er ikke rigtige superladere. Lancia var den første producent efter anden verdenskrig, der installerede Roots -læssemaskiner i produktionsbiler fra 1983 til 1985 i Volumex -modellerne. I 1950'erne og 1960'erne installerede Hanomag Roots blæsere, både som skylblæsere i deres totakts dieselmotorer (f.eks. D611 i R12) og for at øge ydelsen i firetakts dieselmotorer (f.eks. D28 LAS i Hanomag L 28 ). Det var først i midten af ​​1990'erne, at Mercedes-Benz begyndte at bygge kompressormodeller igen. Den roterende stempeloplader med en vinge og tre indvendige løbere er en videreudvikling.

Stempelladningspumper

I 1930'erne udviklede DKW en totakts dobbeltstemplet motor til racermotorcykler med krumtaphusrengøring og opladning ved hjælp af et ekstra stempel i krumtaphuset baseret på Arnold Zoller-systemet . Motoren blev kontinuerligt udviklet (DKW eksperimenterede med fire forskellige positioner af ladningspumpen); Især DKW ULD 250 var bedre end andre maskiner i slutningen af ​​1930'erne på grund af dens høje ydeevne i motorcykelløb.

Vane -læsser

De arbejder efter princippet om væskepumper med samme navn eller omvendt som de såkaldte luftmotorer i mange trykluftværktøjer . I et hus med et cirkulært tværsnit kører en excentrisk monteret rotor, hvor flere blade af plast eller hårdt væv er anbragt radielt. Bladene føres i riller i rotoren og kan bevæges i radial retning. I driftstilstand presses de med deres yderkanter mod den indre husvæg med centrifugalkraft, mere sjældent ved fjederkraft, og glider på dens overflade. Som et resultat dannes lukkede rum, også kaldet celler , mellem nabovinger, hvor luften transporteres. Huset har et indløb og en udløbsåbning. På grund af den excentriske montering forstørres cellerne i første omgang under rotation på sugesiden, hvilket skaber et let undertryk. I retningen af ​​tryksiden falder de kontinuerligt i størrelse igen op til udløbsåbningen. Det betyder, at luften er forkomprimeret og føres ind i motorens indsugningskanal. Excentriciteten kan ændres, og opladningen kan let justeres ved at justere enheder, der er lette at implementere. Vane cellelæssere opnår en lavere kompressionsydelse end turbo- og root -læssere. Den mulige hastighed er højere end med Rootslader, men begrænset af centrifugalkræfterne og friktionen. De er små, lette og relativt billige at fremstille. Men da de udsættes for øget slid på grund af friktion af cellevingerne, er deres levetid ret begrænset. På grund af disse egenskaber er de særligt velegnede til små benzinmotorer i sportsvogne.

Denne læsser (akseldrev) blev brugt af BMW i plademaskinen WR 750 allerede i 1928.

I 1950'erne til begyndelsen af ​​1960'erne blev den også installeret i VW Beetle for at øge ydeevnen (Judson kompressor).

Se også: roterende vingepumpe

Scroll loader

Princippet for denne gruppe af positive forskydningsladere blev opfundet af Léon Creux i begyndelsen af ​​det 20. århundrede og patenteret i Frankrig og USA . Den praktiske anvendelse mislykkedes imidlertid på grund af den komplicerede produktion og materialekravene. Det var først i 1970'erne, at Volkswagen tog idéen op igen, og efter test med et par hundrede eksemplarer og mange detaljerede ændringer blev den brugt i større antal i midten af ​​1980'erne. Firmaet VW navngav deres model G-Lader , som blev produceret i to forskellige størrelser og blev brugt i VW Polo G40 samt i Golf G60 , Passat G60 og Corrado . Navnet refererer til konstruktionen. Huset, der er rundt i tværsnit, består af to halvdele, der hver har to spiralformede baner støbt ind i det, som ligesom den spiralformede forskydning minder om stort bogstav G. Tallene 40 og 60 angiver sagens højde / bredde i millimeter. Forskydningen drives af krumtapakslen via et remdrev med en hovedaksel og styres af en sekundær aksel koblet med et tandrem. Eccentrics sidder på begge aksler, så forskydningen ikke roterer, men drejer rundt om en cirkelbane. Løberens bevægelse skaber gentagne gange stadigt faldende mængder mellem banerne, hvor luften transporteres. Luften kommer tangentielt ind i huset, er fanget der mellem husets spiralbaner og fortrængeren og transporteret mod husets centrum, hvorfra den flyder aksialt ind i indsugningskanalen.

På grund af den betydelige friktion af de komplekse tætningselementer og fjedre, der er anbragt mellem forskydningens endeflader og huset, har G-superladere en kort levetid, hvis de pågældende sliddele ikke kontrolleres og udskiftes med jævne mellemrum. På grund af den vanskelige produktion og de høje reparations- og udskiftningsomkostninger kunne de ikke sejre. VW stoppede produktionen i begyndelsen af ​​1990'erne.

I 2007 tog Handtmann dette princip op igen og udviklede Handtmann Spiral Loader (HSL) . Hovedforskellen til G-Lader ligger i single-spiral versionen, mens G-Lader var dobbeltspiral.

Centrifugal -læsser eller centrifugalkompressor

En centrifugal kompressor (også kaldet radial kompressor eller centrifugalkompressor ) komprimerer luften med et hurtigt roterende bladhjul, hvor luften accelereres af centrifugalkraften radialt udad, hvilket resulterer i den ønskede kompression. Andre designs havde også rør arrangeret i en stjerneform [2] . Centrifugal læsseren drives af motoren via kileremme, tandremme, tandhjul eller aksler. Der var centrifugal læssere i flymotorer og marine dieselmotorer. Dette princip kan stadig findes i nogle tilfælde i dag i eftermonteringsdele til tuning af biler. På grund af det direkte drev er det ikke nødvendigt at komme i kontakt med varm udstødningsgas. Rørledningen og fastgørelsen af ​​en centrifugal læsser er forenklet i overensstemmelse hermed. I motorer, hvis hastighed varierer meget, spiller en af ​​ulemperne ved denne form for overladning i betragtning, da mængden af ​​luft, der leveres, ikke stiger proportionalt med kompressorens hastighed, som er proportional med motorens omdrejningstal. Nogle flymotorer med radialkompressorer havde omskiftelige gear for bedre at kunne tilpasse luftmængden og øge trykket til motorens driftsområde.

Comprex -læsser eller trykbølgelæsser (DWL)

Konstruktionen, også kendt som Comprexlader (fra komprimering / ekspansion) eller DWL ( trykbølgelader ), bruger den varme udstødningsgassers kinetiske energi (ekspansion) i modsætning til turboladeren direkte til komprimering (komprimering) af indsugningsluften. Rotoren er designet som et mobilhjul (ligner tromlen på et tromletårn) og er lukket af luft- og gashuset med en fælles kappe. På de modsatte endeflader er der to luft- eller udstødningsgasåbninger i form af cirkulære segmenter. Når cellerne, der lige er fyldt med luft, roteres foran udstødningsgasindløbsåbningen (der kommer fra motoren), skubbes luften af ​​den varme gas under tryk mod den modsatte side. Når rotoren fortsætter med at rotere, når cellerne åbningen af ​​ladeluftledningen, og trykluften strømmer ind i motoren. Inden udstødningsgassen også når åbningen, har cellerne allerede passeret ladeluftledningen og er lukkede. Efter yderligere rotation slipper den tryksatte udstødningsgas ud i udstødningsledningen, der frigives kort derefter. Dette skaber et undertryk, der trækker frisk luft ind fra indsugningsledningen, der nu er nået. Selvom luft og udstødningsgas kommer i direkte kontakt med hinanden, blandes de kun i en smal zone af cellerne. Da der i modsætning til turboladeren er en gasudveksling i cellerne, er synkronisering af cellehjulet med motorhastigheden nødvendig. Dette gøres enten direkte fra krumtapakslen via tandede eller kilerem eller fra en hastighedsstyret elmotor. De korte trykstoppe forårsaget af gasdynamikken kan kompenseres for med sfæriske forlængelser af luftindtag og gasudløbsledninger, de såkaldte sensorer .

Fordele ved trykbølgeopladning

  • Højt boostetryk ved lave hastigheder (fås også i det lavere hastighedsområde; ingen "turbo lag" og derfor høj elasticitet)
  • Meget hurtig responsadfærd (ingen turbineacceleration nødvendig)
  • Med en reduceret forskydning muliggør den en høj andel fuld sugning og dermed god effektivitet.
  • Kan også bruges med meget små benzinmotorer (mindre end 1 liter slagvolumen).

Da der i modsætning til turboladeren bruges et celleslange i stedet for en turbine, er boostetrykket tilgængeligt næsten med det samme og er også tilgængeligt ved lave motorhastigheder med lavere udstødningsgashastigheder. Afkøling og forudvidelse af udstødningsgasserne ved den friske indsugningsluft har en positiv effekt på forurenende indhold.

Ulemper ved trykbølgeopladning

  • De nuværende udstødningsregler kan kun opfyldes med stor indsats (blanding af udstødningsgas med frisk gas samt lette resonansproblemer i udstødningsgassen, derfor sod).
  • Høje omkostninger, store pladsbehov
  • Følsom over for differenstryk mellem indsugnings- og udstødningssider (luftfilter, dieselkatalysator, sodpartikelfilter).
  • Let differenstrykfølsomhed mellem omgivelsestemperatur og udstødningsgastemperatur.
  • Boost -tryk falder ved høje motorhastigheder.
  • Fås kun under opvarmningsfasen (risiko for, at udstødningsgas kommer ind i indsugningssystemet).

Rotorens materiale er termisk og mekanisk tungt belastet (temperatur- og trykændringer med høj frekvens). Forsegling og opbevaring er komplekse. Hvis synkroniseringen med motorhastigheden er dårlig, falder ydelsen kraftigt.

Anvendelse af trykbølgeladning i køretøjsmotorer

Twingo Smile fra Greenpeace 1996 havde en trykbølgelader, ligesom Mazda 626 Diesel. Af Opel Senator A 2 byggede Irmscher Automobilbau 1.709 enheder med en 2,3 liters Comprex -dieselmotor.

Udstødningsgaspumpe

[3] [4]

I 2014 blev en ny type udstødningsgasopladningssystem kaldet udstødningsgaspumpen offentliggjort. Udstødningsgasopladningspumpen er en membranpumpe, der drives af udstødningsgastrykpulsationer, der opstår, når udstødningsventilerne eller udstødningsslidserne åbnes i udstødningsrøret, og som bruger denne energi til at forkomprimere frisk gas. Fysisk er driften af ​​udstødningsgaspumpen baseret på stødbølgeladning. Udstødningsgasopladningspumpen urer med sin pumpefrekvens proportional med motorens tændingsfrekvens. Den maksimale mængde luft, der kræves pr. Arbejdscyklus, bestemmes af det geometrisk specificerede pumpemængde. Udstødningsgasopladningspumpen fungerer således som en passivt drevet pumpe på en selvregulerende måde, og der kræves ingen aktive trykreguleringsmekanismer, såsom affaldsporte . På grund af systemet er udstødningsgaspumpen også særligt velegnet til enkeltcylindrede motorer og små individuelle kubikkapaciteter. Udstødningsgasopladningspumpen kræver ikke nogen mekanisk kobling med motoren, men er udelukkende forbundet med den via en udstødningsgrenledning og en trykakkumulatorledning til den forkomprimerede friske gas. Udstødningsgrenrøret, hvor udstødningsgassen blot skubbes frem og tilbage, sikrer omfattende varmeisolering af udstødningsgaspumpen fra den varme motorudstødningsgas, så temperaturerne i udstødningsgaspumpen er under 100 ° C. Med opladning fra udstødningsgaspumpen kan moment eller effektforøgelser opnås på 30-45% i forhold til naturligt aspirerede motorer.

Resonansopladning

I denne proces opnås opladningen ikke af en uafhængig oplader, men ved at bruge den kinetiske energi fra luften, der strømmer i indsugningskanalen og gassøjlens vibrationer, som er spændt på den diskontinuerlige strømning. Den maksimale stigning i drejningsmoment, der kan opnås, er betydeligt lavere end ved overladning ved hjælp af en kompressor, og en særlig konstruktion af indsugningsmanifolden er nødvendig. Sammenlignet med blæseropladning kan der dog opnås en forøgelse af ydeevnen med relativt lidt ekstra designindsats.

Enkle konstruktioner suger luft ind gennem et rør, hvis længde er dimensioneret, så luften, der strømmer gennem røret, begynder at samle sig ved indløbsventilen, så snart ventilen åbner. Luftens kinetiske energi bruges til at forbedre fyldningsgraden. Opladeeffekten virker dog kun i et relativt snævert hastighedsinterval, og den maksimale ydelse er begrænset af det lange indtagningsrørs drosseleffekt.

Ved at ændre indsugningsrørets længde kan overladningen opnås i et bredere hastighedsområde, hvorved motorens gasspjæld også reduceres ved høje hastigheder. Længden ændres enten kontinuerligt eller med klapper (variabelt indsugningsmanifold ). I det lavere hastighedsområde strømmer luften gennem den lange indsugningsbane. De korte sugeveje lukkes af klapperne eller roterende ventiler. Ved høje hastigheder åbnes klapperne elektro-pneumatisk eller elektrisk. Indsugningskanalens længde tilpasses således til den højere gasudvekslingsfrekvens, og de kortere indsugningsveje muliggør også en højere gasgennemstrømning.

Når indtagstimingen falder sammen med gassoscillationens frekvens , opstår der resonans . Dette forårsager en yderligere trykforøgelse, stimuleret af rytmen i cylindergruppens indsugningsslag. Ved medium hastighed forårsager lange sugerør i forbindelse med en resonansbeholder lange oscillerende gassøjler med højt tryk foran indløbsventilen. I dette hastighedsområde forårsager resonansoscillationen en ladning og dermed en bedre fyldning. Dannelsen af ​​cylindergrupper undgår en overlapning af strømningsprocesserne gennem den næste cylinder i affyringsrækkefølgen. Hver resonansbeholder er derfor forbundet med et resonanssugningsrør.

Sådanne systemer blev blandt andet brugt af Lancia , Ford , Audi og BMW . BMW brugte dette princip i motorcykelmotorer allerede i 1950'erne. I tilfælde af R25 / 3 blev indsugningsrøret ført gennem tanken på grund af den nødvendige længde. Der var en stigning i ydelsen på 1 HP i forhold til den tidligere model R25 / 2 , som ikke havde dette oscillerende rør. Dette princip var særlig effektivt i Wankel -motoren : på grund af manglen på indsugningsventiler kunne NSU Spider med et passende design af indsugningskanalen opnå leveringshastigheder på over en allerede i begyndelsen af ​​1960'erne (det vil sige forholdet af mængden af ​​frisk blanding suget ind til den mængde, der er mulig på grund af forskydningen).

I totaktsmotorer finder resonansopladning sted gennem udstødningsgassvingningerne i udstødningskanalen, en såkaldt resonansudstødning . Dette er designet på en sådan måde, at mere frisk gas suges ud af krumtaphuset i området med maksimalt drejningsmoment, end der kunne strømme ind i cylinderen alene ved forskydning af stemplet. Den overskydende friske gas strømmer i første omgang ind i udstødningskanalen og ville dermed gå tabt som et rensetab , men skubbes tilbage i cylinderen i resonansområdet af trykbølgen, der reflekteres på udstødningens parringskegle. Denne ladeeffekt resulterer i et meget snævert anvendeligt hastighedsområde, der kun kan bruges i motorsport med maksimal effekt. Denne type resonansopladning er normalt begrænset til små individuelle kubikkapaciteter, da hvert brændkammer kræver sit eget, relativt omfangsrige udstødning.

Andre

Der findes en række andre designs, som dog mere eksisterer som tekniske koncepter - næsten udelukkende som mekaniske superladere - og næsten ikke har opnået nogen betydning i praksis. Også værd at nævne er skruelæsseren , hvis videreudvikling i øjeblikket arbejdes på. Ellers bruges tekniske detaljeforbedringer og forskellige kombinationer af de nævnte læssemaskiner til yderligere at øge ydeevnen, som f.eks B. den variable indgangskontrol, arrangementer af flere opladere parallelt eller i serie (register, kaskadeopladning) og andre. I racerkøretøjer og nogle serieproducerede motorcykler opnås præstationsforøgelser i nogle tilfælde ved hjælp af ram-air- systemer med særlige indsugningsåbninger, der bruger luftens dynamiske tryk til at øge lufttilførslen ved høje hastigheder.

Ladeluftkøling

En motorkraft er proportional med luftstrømmen, som motoren trækker ind. Dette er igen proportionalt med lufttætheden. Gennemstrømningen øges derfor med de ovennævnte opladningsmetoder. Da kompressionen af ​​luften stiger dens temperatur og dens densitet falder, vil effekten af ​​opladningen blive reduceret. Ved intercooler (engelsk "Intercooler".) Hvilket modvirkes. Die mit sinkender Temperatur verbundene Dichtesteigerung wird in höhere Leistung umgesetzt, der Wirkungsgrad wird gesteigert und die niedrigere Prozesstemperatur senkt die thermische Belastung des Motors. Auch der NO x -Gehalt wird durch die niedrigere Gastemperatur gesenkt und die zulässige Verdichtung des Motors bei gleichem Abstand zur Klopfgrenze erhöht.

Turbolader: System-Anordnung für aufgeladenen Otto-Motor (für Diesel-Motor ohne Drosselklappe)

Wirtschaftliche Betrachtungen

Otto- und Dieselmotor unterscheiden sich grundsätzlich im Arbeitsverfahren. Ottomotoren mit geregeltem Katalysator benötigen ein genau definiertes Verhältnis von Kraftstoff- und Luftmenge, das möglichst wenig vom theoretischen stöchiometrischen Verhältnis abweichen darf (siehe Lambdaregelung ). Bei höherer Luftmenge steigt die benötigte Kraftstoffmenge proportional dazu. Die Verdichtung des Ottomotors ist wegen der unerwünschten Selbstentzündung begrenzt. Aus diesem Grund muss bei aufgeladenen Ottomotoren das Verdichtungsverhältnis herabgesetzt werden.

Der Dieselmotor arbeitet immer mit Luftüberschuss . Eine Erhöhung der Luftmenge ohne gleichzeitige Erhöhung der Kraftstoffmenge hat, anders als bei einem Ottomotor mit geregeltem Katalysator, keine negativen Auswirkungen auf die Abgaswerte. Die neueren Abgasnormen lassen sich ferner nur durch hohen Luftüberschuss erfüllen, dieser wiederum lässt sich ohne starken Drehmomentverlust nur durch Einsatz eines Laders erzielen. Die Verdichtung von Dieselmotoren ist höher, sie können mit der für den Wirkungsgrad günstigsten Verdichtung betrieben werden, die bei aufgeladenen Motoren mit Direkteinspritzung etwa bei 16:1 liegt. Weltweit haben fast alle neu zugelassenen Diesel-Pkw aufgeladene Motoren, da der vom besseren thermodynamische Wirkungsgrad bedingte, niedrige Kraftstoffverbrauch Kosten spart und zu niedrigerem CO 2 -Ausstoß führt. Aus demselben Grund werden alle Diesel-LKW und Schiffsdiesel seit langem mit Ladern ausgeliefert.

Erst seit den 1990er Jahren, mit der Entwicklung leistungsfähiger digitaler Motorsteuerungen und kleiner, leichter und in Wirkungsgrad und Lebensdauer verbesserter Lader, wird die Motoraufladung (zusammen mit anderen Maßnahmen) in größerem Umfang bei Serien-Pkw angewendet.

Literatur

  • Gert Hack, Iris Langkabel: Turbo- und Kompressormotoren. 1. Auflage, Motorbuch Verlag, Stuttgart, 1999, ISBN 3-613-01950-7
  • John D. Humphries: Automobiltechnisches Handbuch für Turbolader und Kompressormotoren. 1. Auflage, Schrader Verlag GmbH, Suderburg-Hösseringen, 1993, ISBN 3-921796-05-9
  • Michael Graf Wolff Metternich: Der Kompressor. Vom Zoller-Verdichter zum Lader von Morgen. Schmidt Verlag, München (ca. 1982)
  • Niemann, Harry:"Paul Daimler. König des Kompressors", Motor Buch Verlag, Stuttgart 2020, ISBN 978-3-613-04267-4

Weblinks

Commons : Turbolader – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Aufladung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Thomas Heiduk, Ulrich Weiß, Andreas Fröhlich, Jan Helbig: Der neue V8-TDI-Motor von Audi Teil 1: Aggregatearchitektur und Aufladekonzept mit elektrischem Verdichter , in: MTZ 77 (2016), Nr. 6, S. 24–31, doi : 10.1007/s35146-016-0042-3 .
  2. Gersdorf/Grasmann/Schubert, Flugmotoren und Strahltriebwerke, Bernard & Graefe Verlag Bonn 1995, ISBN 3-7637-6107-1
  3. https://arandi-gmbh.com/de/alp-tech
  4. https://www.motorradonline.de/supersportler/ktm-rc-390-mit-abgasladepumpe-im-fahrbericht-alp-statt-turbo/