Warum erzeugt ein Turbolader nur Schub, wenn der Motor unter Last steht?

Lassen Sie mich mit einem ausgezeichneten Buch zum Thema beginnen: Corky Bell's Maximum Boost . Es gibt eine fundierte Behandlung der Grundlagen des Turboladerbetriebs sowie einige veraltete und esoterische Anwendungen, die immer noch interessant sind. Zum Beispiel finde ich die Diskussion über die Turboaufladung verschiedener Vergasertypen von intellektuellem, wenn nicht praktischem Interesse.

Um die in Ihrer Frage genannten Punkte zusammenzufassen, hier sind einige der wichtigsten Aspekte des Turbomotors, die von Interesse sind:

1. Der Luftstrom : Denken Sie daran, dass ein Verbrennungsmotor effektiv eine Luftpumpe ist. Wenn wir von einem Motor sprechen, der „unter Last“ läuft, können wir davon ausgehen, dass Sie Gas gegeben haben. Wenn Sie beispielsweise bergab rollen, müssen Sie nicht auf das Gaspedal treten, sodass der gesamte Einlass- zum Auslasspfad eine kleinere Luftmasse pumpt. Wenn Sie jedoch bergauf fahren, müssen Sie den Gashebel öffnen (Gas geben) und Luft in den Einlass füllen. Dies bewirkt, dass der Motorcomputer dem Gemisch Kraftstoff hinzufügt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird zur Energiegewinnung verbrannt. Das Abgas aus dieser Verbrennung geht dann weiter zu ...

2. Die Turbine : Dies ist ein Teil, das wie die Vorderseite eines Düsentriebwerks aussieht und im Abgasweg sitzt. Die Turbine sitzt auf einem Ende einer sich drehenden Welle. Auf der anderen Seite ist der Kompressor. Das ist der Teil, der tatsächlich den Schub auf der Einlassseite des Motors erzeugt. Je mehr Abgas an der Turbine vorbei schiebt, desto mehr will es drehen und auf der Verdichterseite Auftrieb erzeugen. Allerdings gibt es auch...

3. Das Wastegate : Das ist ein Ventil, das ebenfalls im Abgasweg sitzt. Es bietet eine Abkürzung für den Auspuff, wenn der Motor zu diesem Zeitpunkt keinen Schub benötigt. Dies kann für die Peak-Boost-Steuerung verwendet werden (zu viel Boost kann Ihren Motor physisch zerstören). Dies kann ein rein mechanisch gefedertes Ventil sein, das bis zu einem bestimmten Überdruck im Ansaugweg geschlossen bleibt und sich dann mit zunehmendem Ladedruck progressiv öffnet. Es könnte auch unter der direkten Steuerung des Motorcomputers stehen. Zum Beispiel war mein Auto (auf Lager eingestellt) sehr ärgerlich, da es sich weigerte, im dritten Gang auf Spitzenlast zu bleiben. Es würde sich auch weigern, mit Teilgas über einen bestimmten Punkt hinaus zu beschleunigen. Der Motorcomputer sagte effektiv: "Nein, das ist jetzt genug Spaß."

Wenn ich zum Beispiel mit eingelegtem Gang und ohne Gas bergab rolle, ist der Gashebel geschlossen. Es strömt nicht genug Luftmasse durch den Einlass- zum Auslasspfad, um den Turbo zum Drehen zu bringen, ob Wastegate oder nicht.

Die Szene ändert sich jedoch am Fuß des Hügels, als wir die nächste Steigung erklimmen. Ich muss den Gashebel öffnen, um den Hügel hinaufzukommen. Wenn ich im niedrigen Gang bin, sind die Drehzahlen höher, die Abgasenergie ist höher und die Turbine dreht sich hoch. Da ich jedoch für die gleiche Beschleunigung Teilgas im niedrigeren Gang benötigen würde, könnte mein Motorcomputer über einen bestimmten Punkt hinaus ein Veto einlegen und das Wastegate öffnen.

Wenn ich im hohen Gang bin, sind die Drehzahlen niedriger und ich muss den Gashebel weit öffnen, um den Hügel hinaufzukommen. Das Abgasvolumen und die Geschwindigkeit werden jedoch gering sein und es ist möglich, dass ich nicht genug Energie für den Turbo habe, um einen signifikanten Überdruck zu erzeugen (z. B. etwa 40 Meilen pro Stunde im fünften in meinem Auto). Auch wenn ich in dieser Situation wirklich gerne Schub machen würde, werde ich es nicht können.

Sie haben es ziemlich erraten, und wenn Sie es nicht getan haben, ist Wikipedia Ihr Freund .

Zusammenfassend arbeitet ein Turbolader, indem er zwei Turbinen hat, die mit derselben rotierenden Achse verbunden sind. Eine Turbine wird durch die Abgase gedreht, die die andere Turbine zum Drehen bringen. Der zweite drückt die Luft in den Einlass des Motors.

Bei Leerlaufdrehzahl gibt es kaum Abgase, um Schub zu erzeugen. Gas geben => mehr Luft bewegt sich durch den Motor => mehr Abgase => mehr Schub.

Nicht ganz ... Denken Sie daran, dass nicht alle Turbomotoren Wastegates verwenden.

Was passiert ist, dass Ihr Motor mit 2000 U / min ohne Last dreht, jetzt legen Sie eine Last an, die U / min sinkt und um sie wieder auf 2000 U / min zu bringen, müssen Sie Gas geben, wodurch Kraftstoff in den Motor geleitet wird. Wenn Sie Kraftstoff ablassen, erhöhen Sie den Verbrennungsdruck und letztendlich die höheren Abgasdrücke, um die Turbine schnell zu drehen und mehr Schub zu erzeugen, was den Verbrennungsdruck noch weiter erhöht (mehr O2 ist jetzt verfügbar). Sehen Sie, bei einem Motor ohne Last macht der Turbo auch ohne Wastegate nicht viel.

und um es hier etwas komplizierter zu machen, bei einem Dieselmotor funktioniert es ähnlich, aber anders. Beim Diesel gibt es keine Ansaugluftregelung, die Ansaugung ist immer uneingeschränkt und die Abgabe wird durch die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Aus diesem Grund stoßen sie bei Dieseldrehzahl viel Rauch aus, bis der Motor aufholt. Turboaufgeladene Diesel verlassen sich auf den Turbolader selbst als Form der Einlassluftregulierung.

Der Motor Ihres Autos verbraucht mehr Kraftstoff, um den Motor unter Last auf 3000 U / min zu drehen, anstatt im Leerlauf zu drehen. Das ist die kurze Antwort.

Mehr Kraftstoff bedeutet mehr Abgas, was mehr Auftrieb bedeutet. Wenn Sie dagegen im Leerlauf drehen, wird viel weniger Kraftstoff verbraucht und daher viel weniger Abgas, um den Turbo zu drehen. Das ist auch der Grund, warum Ihr Auto bergauf schwerer auf Benzin geht als bergab.

Außerdem würde das Managementsystem Ihres Autos wahrscheinlich Ihr Wastegate / Blow-Off-Ventil ausrücken, wenn Ihre Drosselklappe ausgerückt ist. Es ist ein Sicherheitsfeature.