1. Overzicht van benzinemotor
Een benzinemotor is een veel voorkomende verbrandingsmotor die stroom opwekt door benzine te verbranden om voertuigen zoals auto's aan te drijven of stroom te leveren voor andere apparatuur. Benzinemotoren hebben een breed scala aan toepassingen en hun werkingsprincipe is gebaseerd op een viertaktcyclus (inlaat, compressie, werk, uitlaat). Tijdens normaal bedrijf worden lucht en benzine gemengd en in de cilinder ontstoken, waardoor energie wordt gegenereerd om de zuiger aan te drijven en uiteindelijk energie wordt omgezet in mechanische energie.
2. Toepassing van turbo in benzinemotoren
(I) Wat is een turbocompressor
Een turbocompressor is een apparaat dat de hoeveelheid luchtinlaat in een motor kan vergroten. Het bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: een turbine en een compressor. Het turbinegedeelte gebruikt de uitlaatgasenergie die door de motor wordt afgegeven om aan te drijven, terwijl het compressorgedeelte de lucht die de motor binnenkomt comprimeert, zodat er meer lucht in de cilinder kan komen. Wanneer er meer lucht de cilinder binnenkomt, kan deze met meer benzine worden gemengd en verbrand, waardoor het vermogen van de motor toeneemt.
(II) De impact van turbocompressoren op de prestaties van benzinemotoren
- Verhoog het vermogen en koppel:
- Bij benzinemotoren kan het installeren van een turbocompressor het vermogen en koppel van de motor aanzienlijk verhogen zonder de cilinderinhoud te vergroten. Sommige turbobenzinemotoren met een kleine cilinderinhoud kunnen bijvoorbeeld een vermogen leveren dat gelijkwaardig is aan dat van atmosferische motoren met een grote cilinderinhoud. Dit verbetert de acceleratieprestaties en de rijeigenschappen van de auto op hoge snelheid.
- Verbeter het brandstofverbruik:
- Onder bepaalde bedrijfsomstandigheden kunnen benzinemotoren met turbocompressor het brandstofverbruik verbeteren. Omdat de turbocompressor ervoor kan zorgen dat de motor een groter koppel kan leveren bij een lager toerental, hoeft de motor tijdens het dagelijks rijden niet een te hoog toerental aan te houden om aan de vermogensbehoefte te voldoen, waardoor het brandstofverbruik wordt verlaagd. Onder bepaalde omstandigheden bij volledige belasting kan de turbomotor echter meer brandstof verbruiken om meer vermogen te leveren.
- Verminder de uitlaatemissies:
- Omdat benzinemotoren met turbocompressor de brandstof efficiënter kunnen verbranden en tegelijkertijd het vermogen vergroten, kunnen ze de uitstoot van schadelijke stoffen in de uitlaatgassen relatief verminderen. Zo kan de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals koolmonoxide (CO) en koolwaterstoffen (HC) worden verminderd. Hierdoor kunnen auto’s voldoen aan de steeds strengere milieu-emissienormen.
III. Beperkingen van benzinemotoren uitgerust met turbines
(I) Turbovertraging
- Turbovertraging is een duidelijker probleem waarmee benzinemotoren met turbocompressor worden geconfronteerd. De turbocompressor wordt aangedreven door uitlaatgassen van de motor. Wanneer het motortoerental laag is, is de uitlaatgasenergie onvoldoende en kan de turbocompressor niet snel en effectief werken, wat resulteert in een zekere vertraging tussen het intrappen van het gaspedaal en het moment waarop de turbo op vol vermogen vermogen begint te leveren. Dit heeft invloed op het rijgedrag van de auto, vooral wanneer snel accelereren vereist is, zoals bij inhalen.
(II) Betrouwbaarheid en onderhoudskosten
- Vanwege de zware werkomgeving van de turbocompressor moet deze bestand zijn tegen hoge temperaturen, hoge rotatiesnelheden, enz., en de betrouwbaarheid ervan kan iets slechter zijn dan die van een motor met natuurlijke aanzuiging. Bovendien zijn de onderhoudskosten, zodra de turbocompressor uitvalt, relatief hoog. Om zich aan te passen aan de werking van de turbocompressor moeten bovendien ook andere componenten van de motor, zoals het koelsysteem en het smeersysteem, dienovereenkomstig worden versterkt, wat ook de complexiteit en de kosten van het gehele motorsysteem verhoogt.
IV. Conclusie
Benzinemotoren kunnen worden uitgerust met turbocompressoren, en deze combinatie brengt vele voordelen met zich mee, zoals meer vermogen, koppel, lager brandstofverbruik en verminderde uitlaatemissies. Er zijn echter ook enkele beperkingen, zoals turbogat, betrouwbaarheid en onderhoudskosten. Met de voortdurende ontwikkeling van de technologie worden deze beperkingen geleidelijk verbeterd, bijvoorbeeld door het toepassen van meer geavanceerde turbocompressortechnologie, elektronische motorregelsystemen, enz. om de turbovertraging te verminderen, de betrouwbaarheid van de turbocompressor te verbeteren en de onderhoudskosten te verlagen.
