Electro-turbine: ciri, prinsip operasi, kebaikan dan keburukan kerja, petua pemasangan buat sendiri dan ulasan pemilik

2024 Pengarang: Erin Ralphs | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-02-19 17:47

Dengan mengetatkan peraturan alam sekitar, pembuat kereta terpaksa membangunkan cara untuk meningkatkan keramahan alam sekitar dan kecekapan enjin sambil mengekalkan prestasi. Dalam hal ini, sistem aruhan paksa telah meluas. Sedangkan pada masa lalu mereka digunakan untuk meningkatkan produktiviti, kini digunakan sebagai cara untuk meningkatkan ekonomi dan mesra alam. Terima kasih kepada pengecasan super, anda boleh mencapai prestasi yang sama seperti pada enjin atmosfera, dengan lebih sedikit silinder dan volum yang lebih kecil. Iaitu, enjin supercharged lebih cekap. Kaedah lain ialah penggunaan tenaga elektrik secara berasingan (motor elektrik) dan digabungkan dengan enjin pembakaran dalaman (loji kuasa hibrid). Artikel ini membincangkan turbin elektrik yang menggabungkan pendekatan ini.

Ciri Umum

Sistem aruhan paksa bukan elektrik mengikut sumber tenaga dikelaskan kepada pengecas turbo dan pengecas super. Sistem elektrik dibina di atasnya dan bertujuan untuk meningkatkan prestasi semasa sementara.proses dan meminimumkan ketinggalan.

Peniup elektrik, menurut Honeywell, ialah pemampat yang digerakkan oleh motor elektrik yang dipasang pada motor supercas. Iaitu, ini adalah peranti tambahan untuk enjin turbo. Turbin elektrik adalah analog daripada turbin mekanikal. Pemacu dalam kes ini boleh dilaksanakan dengan cara yang berbeza.

Menurut klasifikasi penyelidik di University of Wisconsin-Madison, sistem elektrik aruhan paksa dibezakan kepada jenis berikut mengikut reka bentuk dan prinsip operasi:

• peniup elektrik (EC/ET/ES);
• turbin dengan pembantu elektrik (EAT);
• turbin diasingkan secara elektrik (EST);
• turbin dengan pemampat pacu elektrik tambahan (TEDC).

Reka bentuk

Jenis turbin elektrik di atas mempunyai reka bentuk yang berbeza. Ini terletak pada reka letak komponen yang berbeza, pada perbezaan dalam parameter teknikalnya, dsb.

EC

EC ialah pemampat yang dipacu motor elektrik. Ini adalah blower elektrik yang disebutkan di atas. Pemacu elektrik memberikan fleksibiliti kawalan yang paling besar dan keupayaan untuk mengendalikan pemampat pada titik operasi optimum. Walau bagaimanapun, ini memerlukan komponen elektrik yang berkuasa.

MAKAN

Dalam EAT, motor elektrik berkelajuan tinggi dipasang di antara turbin dan pemampat, biasanya pada aci. Kerana fakta bahawa ia bukan sumber utama tenaga, digunakankomponen elektrik kuasa rendah. Ini mengakibatkan kos yang rendah. Selain itu, pengecas turbo tersebut mempunyai keupayaan untuk mengesan sendiri kedudukan rotor dan dicirikan oleh keupayaan penjanaan dan permotoran yang baik. Masalah utama ialah kesan suhu tinggi pada motor elektrik, terutamanya jika ia dipasang di dalam perumah.

Terdapat pelbagai kaedah untuk menyelesaikannya. Sebagai contoh, BMW memasang klac untuk membolehkan motor elektrik disambung dan diputuskan dari aci. Terima kasih kepada ini, motor boleh diletakkan di luar turbin. G+L inotec menggunakan motor magnet kekal dengan jurang udara yang besar, yang juga boleh diletakkan di luar. Diameter dalam pemegun adalah sama dengan diameter luar pemampat, dan diameter luar pemutar adalah sama dengan diameter alur keluar aci. Jurang udara boleh bertindak sebagai saluran masuk udara. Ini memberikan kelebihan dari segi penyejukan, inersia dan kesan haba. Selain itu, dari segi kestabilan terma dan kawalan terma, motor elektrik aruhan dengan rintangan magnet berubah-ubah, motor pengumpul universal adalah lebih disukai berbanding dengan motor dengan magnet kekal permukaan.

EST

Di EST, turbin dan pemampat tidak disambungkan oleh aci, dan setiap satu daripadanya dilengkapi dengan motor elektrik. Ini membolehkan pemampat dan roda turbin beroperasi pada kelajuan yang berbeza. Reka bentuk ini mempunyai kelebihan yang sama dengan ET, tetapi, tidak seperti itu, mampu menjana tenaga. Selain itu, diaIa mempunyai kesan haba yang kurang disebabkan oleh pemisahan pemampat dan turbin, serta ketiadaan inersia tambahan dari turbin dan acinya. Mengasingkan turbin dan pemampat adalah berfaedah dari sudut pembungkusan, kerana ia membolehkan laluan aliran udara dioptimumkan. Walau bagaimanapun, teknologi ini juga memerlukan motor elektrik yang berkuasa, penjana dan penyongsang untuk memenuhi nisbah tork/inersia, yang memerlukan kos.

TEDC

TEDC ialah turbin mekanikal dengan pemampat tambahan yang digerakkan oleh motor elektrik. Mengikut lokasi pemampat berbanding turbin, sistem ini dikelaskan kepada pilihan hulu dan hilir (masing-masing di atas dan di bawah turbin). Secara umum, ia dicirikan oleh tindak balas yang lebih baik secara ketara semasa transien di "bawah" disebabkan oleh kebebasan motor elektrik daripada inersia turbin dan aci. Lebih-lebih lagi, TEDC hiliran lebih unggul dalam hal ini berbanding pilihan huluan kerana hakikat bahawa yang terakhir dicirikan oleh volum yang besar untuk mengekalkan tekanan. Satu lagi kelebihan turbin elektrik jenis ini ialah perbezaan minimum daripada turbin mekanikal.

Prinsip operasi

Jenis turbin elektrik di atas berbeza dalam prinsip operasi. Jadi, pemacu dilaksanakan secara berbeza, sesetengah daripadanya mampu menjana tenaga, dsb.

EC

Dalam EC, pemampat digerakkan oleh motor elektrik. Sistem sedemikian tidak mampu menjana tenaga, tetapi untuknyastoran boleh digabungkan dengan sistem brek penjanaan semula atau penjana pemula terbina dalam.

MAKAN

Dalam EAT pada rpm rendah, motor elektrik memberikan tork tambahan kepada pemampat untuk meningkatkan tekanan rangsangan. Di "puncak" ia menjana tenaga yang boleh dipindahkan ke storan. Selain itu, motor elektrik boleh menghalang turbin daripada melebihi had lajunya. Walau bagaimanapun, kesan tekanan belakang yang tinggi mungkin berlaku, yang mengimbangi tenaga yang diekstrak daripada gas ekzos.

Disebabkan kemungkinan menjana elektrik daripada gas ekzos, pengecas turbo tersebut dipanggil hibrid. Pada kereta penumpang, bergantung pada kitaran pemanduan, ia boleh menjana dari beberapa ratus watt kepada kW. Ini membolehkan anda menggantikan alternator sambil menjimatkan bahan api.

EST

Dalam EST, tenaga gas ekzos tidak memacu pemampat secara langsung, tetapi ditukar kepada tenaga elektrik menggunakan penjana. Pemampat didorong oleh tenaga tersimpan.

TEDC

Dalam TEDC, motor elektrik berfungsi secara bebas daripada turbin, dan pemampat tambahan yang digerakkan olehnya berfungsi untuk meningkatkan rangsangan di "bawah".

Perbezaan reka bentuk dan fungsi

Perbezaan asas antara sistem elektrik induksi paksa yang dipertimbangkan digabungkan oleh penyelidik di Universiti Wisconsin-Madison dalam bentuk grafik dan jadual. Rajah di bawah menunjukkan gambar rajah peranti mereka (a - EAT, b - EC, c - EST, d - TEDC hulu, e - TEDC hiliran).

Jadual menggambarkan peruntukan utama peranti. Ini termasuk sumber tenaga, pemacu pemampat, kuasa komponen elektrik. Selain itu, kualiti seperti dimensi dan kesan suhu adalah penting.

Jenis	EC	MAKAN	EST	TEDC
Sumber kuasa	Bateri	Gas ekzos / bateri	Gas ekzos / bateri	Gas ekzos / bateri
Kuasa motor elektrik dan penyongsang	Tinggi	Rendah	Tinggi	Rendah
Kesan suhu	Rendah	Tinggi	Rendah	Rendah
Saiz	Kecil	Sederhana	Besar	Besar
turbin elektrik	Tidak	Ya	Ya	Tidak
Pemampat pemampat elektrik turbo	Tidak	Ya	Tidak	Tidak

Oleh itu, teknologi EAT dan EST tergolong dalam turbin elektrik. SPR seperti duludiperhatikan - mekanisme berasingan, TEDC - sistem pengecas turbo konvensional yang dilengkapi dengannya.

Kebaikan dan keburukan

Pacuan turbin oleh motor elektrik menghapuskan kelemahan utama pengecas turbo mekanikal.

• Tiada lag kerana motor elektrik boleh memutarkan rotor dengan sangat pantas.
• Tiada lag turbo yang disebabkan oleh kekurangan gas ekzos, kerana dalam kes ini motor elektrik mengimbangi kekurangan tenaga.
• Motor elektrik membolehkan anda mengekalkan rangsangan semasa sementara seperti anti-lag tanpa kesan negatif daripada yang terakhir.
• Ini menyediakan julat operasi yang luas dan tork yang konsisten.
• Sesetengah jenis mekanisme ini boleh menjana elektrik, mengurangkan beban pada penjana dan mengurangkan penggunaan bahan api.
• Pemulihan tenaga yang hilang adalah mungkin, kerana Ferrari dilaksanakan dalam enjin Formula 1.
• Elektro-turbin beroperasi dalam keadaan yang lebih lembut dan pada kelajuan yang lebih rendah (100 ribu bukannya 200-300 ribu).

Walau bagaimanapun, teknologi ini mempunyai beberapa kelemahan.

• Kerumitan reka bentuk yang hebat termasuk motor dan pengawal.
• Ini menyebabkan kos yang tinggi.
• Selain itu, kerumitan reka bentuk mempengaruhi kebolehpercayaan.
• Disebabkan bilangan elemen struktur yang banyak (selain turbin, ini termasuk motor elektrik, pengawal, bateri), pengecas turbo ini jauh lebih besar dan lebih berat daripada yang konvensional.

Selain itu, setiap jenis turbin elektrik dicirikanciri khusus.

Jenis	EC	MAKAN	EST	TEDC huluan	TEDC hiliran
Maruah	Kawal fleksibiliti; fleksibiliti reka letak; kekurangan inersia aci; tiada pintu pembaziran; tiada tekanan belakang	Kompak; motor kuasa rendah dan penyongsang; no wastegate	Kawal fleksibiliti; fleksibiliti reka letak; kekurangan inersia aci; no wastegate	Mudah dipasang; kekurangan inersia aci; motor kuasa rendah dan penyongsang; Peningkatan prestasi berterusan	Tindak balas sementara yang lebih baik; mudah dipasang; motor kuasa rendah dan penyongsang; Peningkatan prestasi berterusan
Kecacatan	Motor berkuasa tinggi dan penyongsang; kecekapan rendah	Keperluan untuk penyejukan tambahan; inersia aci tambahan; tingkatkan had pecutan akibat tekanan belakang	Motor berkuasa tinggi dan penyongsang; kehilangan tenaga semasa penukaran; hadrangsangan rangsangan kerana tekanan belakang; memerlukan ruang pemasangan tambahan	Tindak balas sementara yang tidak begitu pantas; memerlukan ruang pemasangan tambahan; kecekapan rendah	Memerlukan ruang pemasangan tambahan; kecekapan rendah

Dari segi ketahanan, menurut IHI, turbin elektrik akan setara dengan turbin mekanikal kerana beroperasi dalam keadaan yang sama dalam mod yang lebih lembut dengan kerumitan reka bentuk yang lebih besar.

Perkaitan

Walaupun berprestasi baik, turbin elektrik pada masa ini tidak digunakan secara meluas pada kereta yang dikeluarkan secara besar-besaran. Ini disebabkan oleh kos dan kerumitannya yang tinggi. Di samping itu, versi turbin mekanikal yang lebih baik (skrol berkembar dan geometri berubah) mempunyai kelebihan yang sama berbanding pengubahsuaian awal (walaupun pada tahap yang lebih rendah) pada kos yang jauh lebih rendah. Kini EST menggunakan Ferrari dalam enjin Formula 1. Menurut Honeywell, penggunaan besar-besaran turbin elektrik akan bermula pada awal dekad yang akan datang. Perlu diingatkan bahawa pengecas super elektrik sudah digunakan pada beberapa kenderaan pengeluaran, seperti Honda Clarity, kerana ia lebih ringkas.

Mekanisme yang paling mudah dan buatan sendiri

Awal dekad, mesin mudah dan murah seperti penyejuk komputer, juga dipanggil turbin elektrik, muncul di pasaran. Ia terletak pada salur masuk dan dikendalikan oleh bateri. Adalah mungkin untuk menggunakan turbin elektrik sedemikian pada kedua-dua karburetor dan pada penyuntik. Menurut pengeluar, mereka meningkatkan aliran udara memasuki enjin, mempercepatkannya, yang memberikan peningkatan prestasi sehingga 15%. Dalam kes ini, parameter (putaran, aliran, kuasa) biasanya tidak ditunjukkan. Sangat mudah untuk memasang turbin elektrik sedemikian pada kereta dengan tangan anda sendiri.

Namun, pada hakikatnya, motor elektrik mereka berkembang sehingga beberapa ratus watt, yang tidak mencukupi untuk meningkatkan jumlah aliran, kerana ini memerlukan kira-kira 4 kW. Oleh itu, peranti sedemikian akan menjadi halangan yang serius di salur masuk, akibatnya, sebaliknya, produktiviti akan berkurangan. Paling baik, kerugian daripadanya adalah kecil, yang tidak akan menjejaskan dinamik dengan ketara.

Selain itu, di Internet anda boleh menemui perkembangan tentang mencipta turbin elektrik dengan tangan anda sendiri. Tidak seperti pilihan murah yang disebutkan di atas, ia dibina berdasarkan pemampat emparan dan motor tanpa berus dengan kuasa sehingga 17 kW dan voltan 50-70 V, kerana hanya motor sedemikian yang dapat memberikan tork yang mencukupi dan kelajuan untuk memutarkan pemampat. Motor mesti dilengkapi dengan pengawal kelajuan. Sistem ini tidak memerlukan intercooler - pengambilan sejuk sudah cukup untuknya. Pemasangan turbin elektrik jenis ini mungkin memerlukan penggantian penjana (untuk 90-100 A) dan bateri (untuk yang lebih luas dengan keluaran arus tinggi). Kelajuan putaran pemampat ditentukan oleh kedudukan pendikit. Selain itu, pergantungan tidak linear, tetapi eksponen.

Adalah dinasihatkan untuk mencipta turbin elektrik sedemikian untuk kereta dengan enjin kecil sehingga 1.5 liter, kerana penggunaan tenaga yang tinggi. Lebih-lebih lagi, semakin besar isipadu enjin, semakin kurang tekanan rangsangan yang boleh dihasilkan oleh pengecas besar. Jadi, pada enjin 0.7 liter, ia akan menjadi 0.4-0.5 bar, untuk 1.5 liter - 0.2-0.3 bar. Di samping itu, pengecas super seperti itu tidak akan dapat berfungsi untuk masa yang lama pada prestasi maksimum kerana pemanasan. Walau bagaimanapun, pengawal boleh dikonfigurasikan untuk memaksa pengaktifan.

Disebabkan kos komponen yang tinggi, adalah sangat mahal untuk membuat turbin elektrik sedemikian. Ulasan menunjukkan peningkatan prestasi yang boleh diukur.

Dari segi reka bentuk, mekanisme ini, seperti pilihan murah yang dinyatakan di atas, ialah pengecas super elektrik. Walau bagaimanapun, ia sering tersilap dirujuk sebagai turbin elektrik. Kini di pasaran terdapat pergerakan berjenama yang lebih serius yang hampir dengan buatan sendiri.

CV

Turbin elektrik lebih responsif, produktif dan cekap daripada turbin mekanikal dan mempunyai ciri tambahan. Pada masa yang sama, dalam satu pihak, mereka mempunyai reka bentuk yang rumit, tetapi, sebaliknya, mereka beroperasi dalam keadaan yang lebih jinak.