Mengapa Turbocharger hanya menghasilkan peningkatan saat mesin berada di bawah beban?

20

Mengapa mobil turbocharged hanya menghasilkan dorongan yang signifikan saat mesin berada di bawah beban? Apakah ada hubungannya dengan berapa banyak knalpot yang diproduksi atau apakah ada semacam mekanisme katup yang mengendalikan ini?

yaitu menjalankan mesin pada 3000 RPM dalam kondisi netral tidak akan menghasilkan peningkatan sebanyak mesin berjalan pada 3000 RPM sambil menarik mobil menanjak di gigi.

engine engine-theory turbocharger forced-induction pengecualian umum
sumber

Jawaban:

19

Biarkan saya memimpin dengan buku yang bagus tentang topik ini: Maximum Boost dari Corky Bell . Ada perawatan yang baik dari dasar-dasar operasi turbocharger selain beberapa aplikasi tanggal dan esoterik yang masih menarik. Sebagai contoh, saya menemukan diskusi tentang turbocharging berbagai jenis karburator menjadi hal yang menarik jika bukan kepentingan praktis.

Untuk meringkas poin-poin yang disebutkan dalam pertanyaan Anda, berikut adalah beberapa aspek utama dari mesin turbocharged yang menarik:

  1. The aliran udara : ingat bahwa mesin pembakaran internal secara efektif pompa udara. Jika kita berbicara tentang mesin yang beroperasi "di bawah beban", kita dapat berasumsi bahwa Anda telah membuka throttle. Misalnya, saat bergulir menuruni bukit, Anda tidak perlu menekan throttle sehingga seluruh asupan ke jalur pembuangan memompa massa udara yang lebih kecil. Namun, berkendara menanjak akan mengharuskan Anda untuk membuka throttle (memberinya gas), menambahkan udara ke asupan. Ini menyebabkan komputer mesin menambah bahan bakar ke dalam campuran. Campuran bahan bakar-udara dibakar untuk menghasilkan energi. Knalpot dari pembakaran ini kemudian berlanjut ke ...

  2. The turbin : ini adalah bagian yang terlihat seperti bagian depan mesin jet duduk di jalur gas buang. Turbin berada di salah satu ujung poros pemintalan. Di sisi lain adalah kompresor. Itu adalah bagian yang benar-benar membuat dorongan di sisi asupan mesin. Semakin banyak gas buang yang melewati turbin, semakin ingin berputar dan meningkatkan di sisi kompresor. Namun, ada juga ...

  3. The wastegate : ini adalah katup yang juga duduk di jalur gas buang. Ini memberikan jalan pintas untuk knalpot jika mesin tidak benar-benar membutuhkan dorongan saat ini. Ini dapat digunakan untuk kontrol peningkatan puncak (terlalu banyak dorongan dapat merusak mesin Anda secara fisik). Ini bisa menjadi katup sprung murni mekanis yang tetap tertutup hingga tekanan positif tertentu di jalur asupan dan kemudian secara progresif membuka saat dorongan meningkat. Bisa juga di bawah kendali langsung komputer mesin. Sebagai contoh, mobil saya (dalam nada lagu) sangat menjengkelkan dalam penolakannya untuk tetap berada di tingkat teratas di gigi tiga. Itu juga akan menolak untuk meningkatkan melewati suatu titik tertentu dengan throttle parsial. Komputer mesin secara efektif mengatakan "tidak, itu cukup menyenangkan untuk saat ini."

Misalnya, jika saya berguling menuruni gigi dengan kaki saya dari gas, throttle ditutup. Tidak ada cukup massa udara yang melewati intake ke jalur pembuangan untuk membuat turbo berputar, terlepas atau tidak.

Namun, pemandangan berubah di dasar bukit saat kami mendaki kenaikan berikutnya. Saya harus membuka throttle untuk naik bukit. Jika saya di gigi rendah, RPM akan lebih tinggi, energi gas buang akan lebih tinggi dan turbin akan berputar ke atas. Namun, karena saya memerlukan throttle parsial pada gigi rendah untuk akselerasi yang sama, komputer engine saya mungkin memveto mendorong melewati titik tertentu, membuka wastegate.

Jika saya di gigi tinggi, RPM akan lebih rendah dan saya harus membuka throttle terbuka lebar untuk naik bukit. Namun, volume gas buang dan kecepatan akan rendah dan hal itu memungkinkan bahwa saya tidak akan memiliki energi yang cukup untuk turbo untuk membuat setiap tekanan positif yang signifikan (misalnya, sekitar 40 mph dalam kelima di mobil saya). Meskipun saya benar-benar ingin meningkatkan dalam situasi ini, saya tidak akan bisa.

Bob Cross
sumber
Oke jadi kontrol wastegate adalah elektronik. Bagaimana dengan di dalam mobil dengan wastegate yang dikendalikan oleh tekanan vakum. Bagaimana mobil tahu bahwa mesinnya di bawah beban atau tidak di bawah beban untuk membuka atau menutup wastegate ??
pengecualian umum
3
@generalexception, Anda baru saja menjawab pertanyaan Anda sendiri: jika mesin dalam keadaan vakum, ia memiliki sedikit beban. Throttle harus hampir tertutup, mengurangi massa udara total melalui sistem. Saat throttle terbuka, turbo akan berputar seiring meningkatnya energi buang. Dalam sistem yang murni mekanis, wastegate kemudian hanya akan mulai terbuka ketika dorongan melewati ambang pegas wastegate. Dalam hal ini, wastegate hanya bertindak sebagai kontrol penguat langit-langit. Catatan suntingan komentar asli: terlalu banyak asumsi menyebabkan sesuatu yang secara faktual salah.
Bob Cross
Hmmm, bukan itu cara kerja saya ... wastegate pada mobil saya memiliki pegas 8.5psi. Biasanya tertutup dan hanya terbuka ketika tekanan pada garis kontrol memaksanya terbuka. Hulu dari itu adalah pengontrol penguat boost yang mengeluarkan tekanan, sehingga ECU dapat memungkinkan tekanan boost yang lebih tinggi (tetapi tidak pernah lebih rendah) dengan mengurangi tekanan yang terlihat oleh wastegate. Satu-satunya alasan ada peningkatan yang lebih rendah adalah karena kurangnya massa udara yang cukup untuk menempatkan turbo ke dalam kisaran efisiensi dan menyebabkannya menekan asupan. Berguling menuruni bukit, pelat throttle ditutup, memaksa vakum, tidak ada massa = tidak ada dorongan.
Brian Knoblauch
@BrianKnoblauch, saya membaca ulang apa yang saya tulis dan saya setuju bahwa saya cukup menyatukan poin yang membingungkan bagi pembaca pemula. Sebagai contoh, saya merenung dalam aspek mobil saya (dalam stok lagu) tanpa secara eksplisit bahwa itu lebih rumit daripada hanya meningkatkan vakum <->. Saya akan menulis ulang jawabannya.
Bob Cross
@BrianKnoblauch, saya telah menulis ulang jawaban dan komentarnya. Terima kasih telah menunjukkan bahwa saya telah membuat keledai lengkap dari diri saya!
Bob Cross
6

Anda cukup menebaknya, dan jika Anda tidak wikipedia adalah teman Anda .

Singkatnya, turbocharger beroperasi dengan menyambungkan dua turbin ke sumbu putar yang sama. Satu turbin berputar oleh gas buang, yang menyebabkan turbin lainnya berputar. Yang kedua adalah apa yang memaksa udara masuk ke mesin.

Pada rpm idle, nyaris tidak ada knalpot untuk menghasilkan peningkatan. Buka throttle => lebih banyak udara yang dipindahkan melalui mesin => lebih banyak knalpot => lebih banyak dorongan.

DXM
sumber
Amandemen pertanyaan karena Anda mungkin salah paham.
Pengecualian umum
2
@generalexception: baca amandemen Anda dan ya saya memang menjawab pertanyaan itu. Semuanya tergantung pada seberapa banyak udara yang Anda bergerak melalui mesin. Jika mobil Anda duduk diam, dibutuhkan throttle terbuka SANGAT KECIL untuk putaran mesin ke 3k rpm. Di sisi lain, meletakkan mobil di bawah segala jenis beban (mis. Bergerak menanjak atau akselerasi ...) akan memerlukan lebih banyak throttle terbuka dan mendapatkan RPM yang sama. Throttle X rpm lebih terbuka ==> lebih banyak dorongan.
DXM
Sederhana, mudah dibaca, dan benar!
Nick G
2

Tidak juga ... Ingat, tidak semua mesin turbocharged menggunakan wastegate.

Apa yang terjadi adalah mengatakan mesin Anda berputar pada kecepatan 2.000 RPM tanpa beban, sekarang Anda menggunakan beban, penurunan RPM dan untuk mengembalikannya hingga 2.000 RPM Anda harus menambahkan throttle yang membuang bahan bakar ke mesin. Saat Anda membuang bahan bakar, Anda meningkatkan tekanan pembakaran, dan akhirnya semakin tinggi tekanan buang akan memutar turbin dengan cepat, dan menghasilkan lebih banyak dorongan yang akan meningkatkan lebih banyak tekanan pembakaran (lebih banyak O2 sekarang tersedia). Lihat, pada mesin tanpa beban, bahkan tanpa wastegate turbo tidak melakukan banyak hal.

dan untuk membuat hal-hal sedikit lebih rumit di sini, pada mesin diesel itu bekerja sama tetapi berbeda. Tidak ada peraturan udara masuk pada diesel, asupan selalu tidak dibatasi dan output ditentukan oleh jumlah bahan bakar yang disuntikkan. Inilah sebabnya ketika putaran diesel mereka mengeluarkan banyak asap sampai mesin mengejar. Turbo bermuatan diesel mengandalkan turbocharger itu sendiri sebagai bentuk pengaturan udara masuk.

FJSchrankJr
sumber
1
dan seperti yang ditunjukkan DXM, dia benar. Buka throttle => lebih banyak udara yang dipindahkan melalui mesin => lebih banyak knalpot => lebih banyak dorongan.
FJSchrankJr
1
Agar benar secara teknis, membuka throttle dalam mesin bensin standar memungkinkan lebih banyak udara ke dalam sistem. ECU melihatnya dan menambahkan lebih banyak bahan bakar agar sesuai. Kemudian, kombinasi itu menghasilkan lebih banyak output, yang berarti lebih banyak aliran, dll ... Tetapi benar, bahwa tanpa massa udara yang lebih besar bahwa sebuah mesin tanpa wastegate tidak akan melihat peningkatan (contoh mesin turbo yang dilengkapi dengan non-wastegate yang dilengkapi digunakan dalam Piper Turbo Arrow. Throttle didorong maju sedikit demi sedikit dan tekanan berlipat-lipat ditonton. Throttle harus disesuaikan sampai tekanan keseluruhan yang tepat tercapai sebelum lepas landas).
Brian Knoblauch
0

Mesin mobil Anda menggunakan lebih banyak bahan bakar untuk memutar mesin ke 3000RPM ketika sedang di bawah beban sebagai lawan diputar di netral. Itulah jawaban singkatnya.

Lebih banyak bahan bakar berarti lebih banyak gas buang, yang berarti lebih banyak dorongan. Sebaliknya, ketika Anda berputar di netral, bahan bakar jauh lebih sedikit digunakan, dan karenanya gas buang lebih sedikit untuk memutar turbo. Ini juga sebabnya mobil Anda lebih berat gasnya menanjak daripada menurun.

Selain itu, sistem manajemen mobil Anda mungkin akan melepaskan katup wastegate / blow-ff Anda ketika throttle Anda dilepaskan. Ini fitur keamanan.

Kapten Kenpachi
sumber