Turbo w motorze cz. 8 Doładowanie mechaniczne

4. Doładowanie silników o zapłonie iskrowym

4.1 Doładowanie mechaniczne

Proces doładowania mechanicznego przedstawiono na teoretycznym obiegu Otto, gdzie napełnienie cylindra następuje pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia otoczenia.

Obieg porównawczy silnika ZI z układem doładowania mechanicznego

Rys. 4.1.1 Obieg porównawczy silnika ZI z układem doładowania mechanicznego [8].

W tym wypadku na prace obiegu składa się część główna Lo,g , oraz część doładowująca Lo,d.

Wzór na pracę obiegu z doładowaniem

Praca obiegu z doładowaniem (4.1.1)

Zabieg doładowania wpływa nie tylko na zwiększenie pracy obiegu o wartość L o,d, ale również zwiększa pracę obiegu głównego Lo,g, zwiększając pracę całego obiegu, co ostatecznie można zapisać, jako sumę:

Praca obiegu z doładowaniem w rozszerzeniu

Praca obiegu z doładowaniem w rozszerzeniu (4.1.2)

gdzie:

  • Lo,g,0 - praca obiegu silnika wolnossącego,
  • L o,d - część pracy obiegu wynikająca z doładowania,
  • deltaL0,g - wzrost części głównej pracy obiegu w wyniku doładowania.

Dzięki doładowaniu zwiększa się praca jednostkowa obiegu oraz jego sprawność energetyczna [8].

Proces doładowania mechanicznego opiera się na zastosowaniu sprężarki napędzanej od wału korbowego poprzez przekładnię pasową. Sprężarki mechaniczne charakteryzują się względnie liniową zależnością między wydatkiem, a prędkością obrotowa wirników.

4.1.1 Sprężarka Rootsa

Sprężarka Rootsa jest sprężarką wyporową, nierealizującą sprężania wewnętrznego, o dwóch wirnikach z dwoma lub trzema łopatkami każdy, często skręconymi o 60 stopni [19].

Sprężarka Rootsa

Rys. 4.1.1.1 Sprężarka Rootsa [19].

Zaletą sprężarki Rootsa są niskie koszty produkcji względem konkurencyjnych sprężarek, ze względu na mniej skomplikowany kształt wirników. Wiąże się to jednak z obniżoną sprawnością ogólną urządzenia ( do 50% ) [2].

4.1.2 Sprężarka Lysholma

Odmienną sprężarką wyporową jest sprężarka Lysholma, realizująca sprężanie wewnętrzne, dzięki dwóm różnym wirnikom o wypukłym i wklęsłym kształcie.

Sprężarka Lysholma

Rys.4.1.2.1 Sprężarka Lysholma [39].

Poniżej przedstawiono schemat sprężania w sprężarce Lysholma, specyficzne ukształtowanie wirników powoduje zmniejszenie przestrzeni pomiędzy wirnikami i wstępne sprężenie powietrza [35].

Praca sprężarki Lysholma

Rys 4.1.2.2 Schemat działania sprężarki Lysholma [29].

Specyficzna budowa wirników pozwala uzyskać sprawność ogólną urządzenia na poziomie 90 %, jednak ich powstanie wiąże się z trudnym technologicznie oraz drogim procesem produkcji [2].

4.1.3 Sprężarka Rotrex

Sprężarka odśrodkowa Rotrex. charakteryzuje się większą maksymalną wartością stopnia sprężania względem pozostałych sprężarek mechanicznych. Powietrze jest sprężane za pomocą sprężarki wirnikowej, podobnie jak w turbosprężarce. Prędkość obrotowa wirnika sprężarki dochodzi do ponad 200000 obr/min, dzięki wykorzystaniu odśrodkowej przekładni planetarnej. Jednocześnie zastosowanie powierzchni ciernych w przekładni pozwoliła zmniejszyć poziom emitowanego hałasu [35], [41].

Przekładnia planetarna sprężarki Rotrex

Rys. 4.1.3.1 Przekładnia planetarna sprężarki Rotrex [2].

Sprawność mechaniczna przekładni planetarnej Rotrex oscyluje na poziomie 96 %. Sprężarka posiada zintegrowaną pompę olejową oraz niezależny układ olejenia, co dodatnio wpływa na żywotność urządzenia.

Ogólna budowa sprężarki Rotrex

Rys. 4.1.3.2 Ogólna budowa sprężarki Rotrex [2].

Sprężarka Rotrex C30 jest wykorzystywana między innymi w motocyklu Roehr 1250sc oraz w jednośladzie niemieckiej firmy Horex [34].

 

Print Friendly, PDF & Email

No Comments Yet.

Leave a comment