Pengantar turbocharger
Turbocharger sebenarnya adalah kompresor udara yang memampatkan udara untuk meningkatkan asupan udara. Ia menggunakan momentum inersia dari gas buang yang dikeluarkan dari mesin untuk menggerakkan turbin di ruang turbin. Turbin pada gilirannya menggerakkan impeler koaksial. Impeler memberi tekanan pada udara yang dikirim dari pipa filter udara untuk memberikan tekanan ke dalam silinder. Ketika putaran mesin bertambah maka kecepatan keluarnya gas buang dan kecepatan turbin juga meningkat secara bersamaan. Impeler memampatkan lebih banyak udara ke dalam silinder. Peningkatan tekanan dan kepadatan udara dapat membakar lebih banyak bahan bakar, sehingga meningkatkan jumlah bahan bakar dan menyesuaikan kecepatan mesin. Anda dapat meningkatkan daya keluaran mesin.
Prinsip struktural
Pertama, mari kita bicara tentang prinsip struktur umum turbocharger. Turbocharger gas buang terutama terdiri dari roda pompa dan turbin, dan tentunya terdapat komponen kontrol lainnya. Impeler pompa dan turbin dihubungkan oleh sebuah poros, yaitu rotor. Gas buang yang dikeluarkan dari mesin menggerakkan impeller pompa, yang menggerakkan turbin untuk berputar. Setelah turbin berputar, ia memberi tekanan pada sistem intake. Supercharger dipasang pada sisi knalpot mesin, sehingga temperatur kerja supercharger sangat tinggi, dan kecepatan rotor supercharger sangat tinggi saat bekerja, yang bisa mencapai ratusan ribu putaran per menit. Kecepatan dan suhu tinggi seperti itu Rol jarum atau bantalan bola mekanis umum tidak dapat bekerja untuk rotor, sehingga turbocharger umumnya menggunakan bantalan mengambang penuh, yang dilumasi dengan oli mesin, dan cairan pendingin digunakan untuk mendinginkan supercharger. Dulu, turbocharger banyak digunakan pada mesin diesel. Karena cara pembakaran bensin dan solar berbeda, maka bentuk turbocharger yang digunakan pada mesin juga berbeda.
Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel karena yang masuk ke dalam silinder bukanlah udara, melainkan campuran bensin dan udara. Jika tekanannya terlalu tinggi maka akan mudah meledak. Oleh karena itu, pemasangan turbocharger harus menghindari terjadinya knocking. Ada dua isu terkait yang terlibat di sini, satu adalah kontrol suhu tinggi dan yang lainnya adalah kontrol waktu pengapian.
Setelah supercharging paksa, suhu dan tekanan pada saat kompresi dan pembakaran mesin bensin akan meningkat, dan kecenderungan terjadinya knocking akan meningkat. Selain itu, suhu gas buang mesin bensin lebih tinggi dibandingkan mesin diesel, dan tidak cocok untuk meningkatkan sudut tumpang tindih katup (waktu ketika katup masuk dan katup buang dibuka secara bersamaan) untuk meningkatkan pendinginan gas buang. Menurunkan rasio kompresi akan menyebabkan pembakaran tidak mencukupi. Selain itu, kecepatan putaran mesin bensin lebih tinggi dibandingkan mesin diesel, dan perubahan aliran udara yang sangat besar, yang dengan mudah dapat menyebabkan turbocharger bereaksi lambat. Menyikapi sederet permasalahan yang muncul ketika mesin bensin menggunakan turbocharger, para insinyur telah melakukan perbaikan yang ditargetkan satu per satu agar mesin bensin juga dapat menggunakan turbocharger gas buang.
Intercooler
Kenaikan suhu tidak hanya mempengaruhi efisiensi inflasi, tetapi juga mudah menyebabkan deflagrasi. Oleh karena itu perlu dipasang suatu alat penurun suhu udara masuk, yaitu intercooler. Itu dipasang di antara outlet turbocharger dan pipa intake untuk mendinginkan udara yang masuk ke silinder. Intercooler itu seperti radiator, didinginkan oleh angin atau air. Panas udara keluar ke atmosfer melalui pendinginan. Berdasarkan pengujian, intercooler dengan performa yang baik tidak hanya dapat menjaga rasio kompresi mesin pada nilai tertentu tanpa menimbulkan knocking, tetapi juga menurunkan temperatur dan meningkatkan tekanan masuk, sehingga selanjutnya meningkatkan tenaga efektif mesin.
pendorong
Karena rentang kecepatan mesin bensin luas dan aliran udara sangat berubah, bentuk impeler kompresi turbocharger adalah bilah impeler berdinding ultra tipis-lengkung tiga dimensi yang rumit. Umumnya terdapat 12 hingga 30 bilah yang disusun dalam kurva radial. Ketebalan bilahnya antara Di bawah 0,5 mm, terbuat dari aluminium dengan metode pengecoran khusus. Kualitas bentuk bilah secara langsung mempengaruhi performa mesin turbocharged. Semakin masuk akal bentuk dan sudut impeler, semakin ringan massanya, semakin sensitif pengaktifan impeler, dan semakin kecil "jeda reaksi" yang merupakan cacat bawaan turbocharger.
Sensor deflagrasi
Selain menurunkan suhu untuk mengurangi kemungkinan deflagrasi, harus digunakan sensor deflagrasi. Fungsinya ketika terjadi deflagrasi, sensor akan segera memberikan umpan balik informasi tersebut ke sistem kendali ECU (electronic control unit) mesin ketika merasakan getaran yang tidak normal, dan akan menyalakan mesin. Tunda timingnya sedikit, lalu lanjutkan timing pengapian normal ketika deflagrasi tidak terjadi.
lainnya
Karena kecepatan mesin bensin mobil lebih tinggi dibandingkan mesin diesel, kecepatan aliran udaranya cepat dan rentang perubahannya besar, sehingga turbochargernya memiliki persyaratan yang lebih tinggi. Mesin mobil modern umumnya sudah mengadopsi sistem injeksi elektronik. Dengan kerjasama teknologi kontrol elektronik dan material baru, penerapan turbocharger pada mesin bensin akan menjadi semakin umum.
Turbocharger gas buang yang digunakan pada mobil semuanya menggunakan-rumah turbin saluran masuk tunggal, yang berarti hanya energi tekanan gas buang yang digunakan tanpa menggunakan energi tambahan lainnya. Karena rentang kecepatan mesin mobil besar, maka turbocharger gas buang harus memiliki alat pengatur agar mesin dapat memperoleh tekanan dorong yang relatif konstan dalam rentang kecepatan tertentu. Selain itu, mesin bensin menggunakan penyalaan-percikan, dan rasio kompresinya dibatasi pada kisaran tertentu. Jika terlalu tinggi akan menyebabkan deflagrasi. Oleh karena itu, diperlukan mekanisme deteksi dan kontrol deflagrasi untuk mengatur sudut gerak pengapian setiap saat.
Turbocharger gas buang mobil umumnya dipasang di dekat pipa knalpot. Turbin dan impeller masing-masing dipasang di ruang turbin dan supercharger. Keduanya terhubung secara kaku secara koaksial dan berputar secara serempak.
Saat supercharging tidak diperlukan, seperti saat idling atau saat ada tanda knocking, sebagian gas buang akan keluar melalui bypass valve dan tidak masuk ke turbocharger. Saat putaran mesin mencapai 2.000 rpm, katup solenoid menutup katup bypass untuk mengarahkan aliran gas buang ke samping turbin sehingga menyebabkan turbin berputar. Ada juga desain yang mengatur sudut bilah turbin untuk mengatur kecepatan turbin melalui perubahan hambatan, sehingga mengubah besaran dorongan.
Mendinginkan udara dapat mengecilkan udara dan meningkatkan kepadatannya, sehingga memungkinkan lebih banyak udara berdesakan dalam volume yang sama dan mencegah deflagrasi. Oleh karena itu, turbocharger mobil dilengkapi dengan intercooler. Intercooler ini umumnya berpendingin udara-dan dipasang di depan, di samping, atau di posisi terpisah dari radiator mesin, menggunakan aliran udara mobil atau kipasnya sendiri untuk pendinginan.
Bagian penting dari turbocharger adalah bantalannya. Jenis bantalan ini, yang diberi nama sesuai dengan bentuk pelumasannya, disebut "bantalan mengambang penuh". Ini memiliki kecepatan pengoperasian yang sangat tinggi dan lingkungan kerja yang keras. Oleh karena itu, memastikan pelumasan sangatlah penting. Jika pasokan oli lambat karena tekanan oli rendah, hal ini dapat merusak bantalan dan menyebabkan turbocharger rusak. Jenis kegagalan ini tidak akan terjadi pada saat mesin dihidupkan secara normal, tetapi jika mesin dihidupkan untuk pertama kali setelah penggantian oli dan filter oli, pasokan oli akan lambat, sehingga menyebabkan bantalan kekurangan pelumasan oli. Dalam hal ini, perlu waktu idle sekitar 3 menit setelah start, dan kecepatan tidak dapat langsung ditingkatkan ke kecepatan awal turbocharger. Demikian pula, jangan langsung mematikan mesin setelah berkendara dengan kecepatan tinggi atau menanjak. Biarkan mesin tetap menyala pada kecepatan idle selama kurang lebih 1 menit agar bantalan turbocharger yang terus idle tidak kekurangan oli. Oleh karena itu, pengemudi yang menggunakan mobil turbocharger harus mengikuti instruksi pabriknya dan sangat memperhatikan kualitas oli mesin. Tidak disarankan mengoperasikan mobil turbocharger seperti mobil biasa.
Klasifikasi supercharger
Agar sebuah mobil dapat melaju kencang, diperlukan tenaga yang kuat. Saat ini, sistem tenaga mobil secara kasar dapat dibagi menjadi dua kategori: sistem pemasukan udara alami dan sistem pemasukan udara supercharged. Di antara mobil sport Eropa, kecuali BMW yang masih ngotot menggunakan mesin natural aspirated, perusahaan mobil lain telah mengadopsi sistem supercharging guna meningkatkan performa tenaga kendaraannya. Misalnya, mobil sport Mercedes-Benz menggunakan sistem supercharging, dan Shenbao Automobile menggunakan sistem supercharging. Pencetus turbocharging. Dalam beberapa tahun terakhir, mobil Jepang juga mulai menggunakan teknologi turbocharging secara ekstensif. Sistem yang disedot secara alami tidak memasang supercharger dalam bentuk apa pun, tetapi hanya menggunakan tekanan negatif yang dihasilkan oleh gerakan piston ke bawah untuk menyedot campuran. Meskipun sistem yang disedot secara alami dapat memperoleh keluaran tenaga kuda yang lebih besar melalui sistem timing katup variabel, peningkatan tenaganya sangat terbatas. Agar bisa meningkatkan tenaga keluaran mesin secara efektif, penggunaan sistem supercharging bisa dikatakan sebagai cara yang efektif.
Sistem supercharging mesin yang umum mencakup supercharging mekanis dan turbocharging gas buang.
Bertenaga super
Mesin secara mekanis menggerakkan supercharger ke supercharger, yang disebut supercharging. Saat mesin diberi supercharger, poros engkol mesin biasanya menggerakkan supercharger melalui roda gigi. Supercharger umumnya menggunakan kompresor sentrifugal atau Roots, dan ada juga yang menggunakan kompresor sekrup. Dalam beberapa tahun terakhir, supercharger gulir mekanis baru juga mulai digunakan di luar negeri. Karena menggerakkan kompresor menghabiskan sejumlah output mesin, efisiensi termal mesin supercharged belum tentu meningkat, dan terkadang bahkan lebih rendah dibandingkan mesin pembakaran internal non-supercharged. Saat memilih tekanan penambah, pertama-tama, penting untuk memastikan bahwa tekanan efektif rata-rata yang diperlukan dapat dicapai, dan kedua, untuk mendapatkan tingkat konsumsi bahan bakar serendah mungkin. Kedua persyaratan ini seringkali bertentangan untuk supercharging. Jika tekanan efektif rata-rata dicapai, hal ini pasti akan menyebabkan penurunan efisiensi mekanis dan peningkatan konsumsi bahan bakar. Oleh karena itu, pemilihan nilai tekanan dorongan harus mencari kompromi yang baik antara tenaga dan konsumsi bahan bakar. Sistem supercharger saat ini umum digunakan pada mobil-mobil Eropa. Karena supercharger supercharger terus berjalan dengan digerakkan oleh poros engkol, sehingga tidak menimbulkan turbo lag seperti halnya turbocharger. Meskipun supercharging hanya dapat meningkatkan keluaran tenaga sekitar 10% hingga 20%, kehalusan dan kontinuitasnya berada di luar jangkauan mesin turbocharged.
turbocharging gas buang
Penggunaan energi gas buang mesin untuk menggerakkan turbocharger disebut turbocharging gas buang (disebut turbocharging). Seperti yang ditunjukkan pada gambar, sistem turbocharging gas buang ditunjukkan. Ciri khas turbocharging gas buang adalah tidak adanya hubungan mekanis antara turbocharger dan mesin. Mereka terhubung melalui jalur udara. Karena kerja yang dikonsumsi oleh kompresor merupakan bagian dari energi yang diperoleh turbin dari gas buang, mesin turbocharged tidak hanya dapat meningkatkan tenaga mesin, tetapi juga meningkatkan efisiensi termal dan mengurangi konsumsi bahan bakar. Jika Anda melihat logo Turbo atau T di bagian belakang mobil, berarti mesin yang digunakan pada mobil tersebut adalah turbocharged. Turbocharger sebenarnya adalah kompresor udara. Ia menggunakan inersia gas buang yang dikeluarkan dari mesin untuk menggerakkan turbin. Turbin pada gilirannya menggerakkan impeler koaksial untuk memampatkan udara yang dikirim dari pipa filter udara, sehingga udara mendapat tekanan dan masuk ke dalam silinder. Ketika putaran mesin bertambah maka kecepatan keluarnya gas buang dan kecepatan turbin juga meningkat secara bersamaan. Impeler memampatkan lebih banyak udara ke dalam silinder. Meningkatnya tekanan dan kepadatan udara dapat membakar lebih banyak bahan bakar. Oleh karena itu, tambah volume oli dan sesuaikan kecepatan mesin. Hal ini dapat meningkatkan tenaga keluaran mesin.
