Historia del desarrollo de turbocompresores
Los turbocompresores se utilizaron por primera vez en coches deportivos o de carreras de fórmula para hacer que el motor produjera más potencia.
El motor depende de la combustión de combustible en el cilindro para generar potencia. La cantidad de entrada de combustible está limitada por la cantidad de aire aspirado por el cilindro, y la potencia generada también está limitada por la del motor. El rendimiento de trabajo siempre está en su mejor estado, aumentar aún más la potencia de salida solo puede aumentar la cantidad de combustible quemado al comprimir más aire en el cilindro, aumentando así la capacidad de salida de potencia. En las condiciones técnicas actuales, el turbocompresor es el único dispositivo mecánico capaz de aumentar la potencia del motor manteniendo la eficiencia.
Un turbocompresor es en realidad un compresor de aire que aumenta la entrada de aire comprimiéndolo. Utiliza el impulso de inercia del escape del motor para empujar la turbina en la cámara de la turbina. La turbina a su vez impulsa el impulsor coaxial. La presión del impulsor envía aire desde el tubo del filtro de aire para presurizarlo y entrar al cilindro.
Cuando aumenta la velocidad del motor, la velocidad de descarga de los gases de escape y la velocidad de la turbina también aumentan simultáneamente. El impulsor comprime más aire en el cilindro. El aumento de la presión y la densidad del aire puede quemar más combustible, lo que aumenta en consecuencia. Al ajustar la cantidad de combustible y la velocidad del motor, puede aumentar la potencia del motor. Sin embargo, aunque el turbocompresor tiene la función de ayudar al motor a aumentar la potencia, también tiene sus desventajas. La más obvia es el "retraso de respuesta", es decir, debido a la inercia del impulsor, la respuesta a cambios repentinos en la velocidad. El acelerador se retrasa Incluso si se mejora el tiempo de respuesta, el tiempo de respuesta será más largo, 1,7 segundos, lo que provocará que el motor retrase el aumento o la disminución de la potencia de salida.
Para un automóvil que quiere acelerar repentinamente o adelantar, esto puede parecer un aumento instantáneo de velocidad. Sin embargo, con el avance de la tecnología, esta deficiencia se va superando poco a poco.
En los últimos 30 años, los turbocompresores se han popularizado en muchos tipos de automóviles. Compensan algunas de las deficiencias inherentes de los motores de aspiración natural, permitiendo que el motor funcione sin ellos. Al cambiar el cilindro, con el aumento de volumen, la potencia de salida se puede aumentar en más del 10%, por lo que muchos fabricantes de automóviles han adoptado esta tecnología de sobrealimentación para aumentar la potencia de salida del motor y lograr un alto rendimiento del automóvil. Alto rendimiento del coche. 2. La historia del turbocompresor
Hablando de turbocompresor, creo que mucha gente lo conoce, porque la introducción de una tecnología tan avanzada ha reescrito la historia de la potencia determinante del desplazamiento de los automóviles. En términos generales, la cilindrada y la potencia del motor de un automóvil son directamente proporcionales. Para aumentar la potencia de salida del motor, la forma más directa es aumentar la cilindrada del motor. Sin embargo, a medida que aumenta la cilindrada, la precisión, el peso y el consumo de energía de la fabricación de motores también aumentan de forma impredecible, y sus desventajas son obvias. Para resolver esta contradicción, esos diligentes ingenieros automotrices adoptaron de manera innovadora la tecnología de sobrealimentación del motor, que hizo posible que el motor del automóvil obtuviera potencia adicional. Echemos un vistazo a la historia y los usos del turbocompresor.
Hablando de turbocompresor, tiene más de 100 años. En 1905, el Dr. Alfred Buchi patentó el primer sobrealimentador axial propulsado por turbocompresor. El primer sobrealimentador del mundo propulsado por gases de escape se introdujo en 1912, y los turbocompresores se produjeron por primera vez en masa en la Segunda Guerra Mundial para su uso en aviones militares estadounidenses.
En 1961, los coches pequeños empezaron a intentar instalar sobrealimentadores, pero los resultados de la instalación no fueron los ideales debido a la enorme presión y calor que se generaban instantáneamente. Saab, una empresa de la Suecia nórdica, fue el primer fabricante de automóviles en aplicar turbocompresores a sus productos. El sedán Saab 99 lanzado en 1977 hizo que los motores de los automóviles comenzaran a madurar verdaderamente después de aplicar la tecnología de turbocompresores. La llegada también anunció el nacimiento de una nueva era en. la industria automotriz. La tecnología de turboalimentación ha reescrito el concepto tradicional de que el desplazamiento determina la potencia.
Los motores de los automóviles dependen de la combustión de combustible dentro del cilindro del motor para generar energía.
Bajo la condición de una determinada cilindrada del motor, la forma más eficaz de aumentar la potencia de salida es proporcionar más combustible para la combustión, pero es difícil para el sistema de admisión de aire del motor tradicional proporcionar suficiente aire. La turboalimentación es una tecnología que aumenta la cantidad de entrada de aire en un motor. Utiliza un sobrealimentador especializado para precomprimir el gas antes de introducirlo en el cilindro, aumentando así considerablemente la masa del gas. Los motores equipados con turbocompresor pueden aumentar la potencia máxima en aproximadamente un 40%.
Ya está disponible el primer nuevo motor de gasolina de inyección directa con turbocompresor del mundo. El motor 2,0l FSI se utiliza en muchos modelos del Grupo Volkswagen: A3, A4, A6 y Golf GTI, por nombrar algunos. MANN+HUMMEL tuvo la suerte de participar en el proyecto de desarrollo FSI del Grupo Volkswagen y realizó una importante contribución al desarrollo del nuevo motor. MANN+HUMMEL suministra a la división de producción de motores de Audi no sólo módulos de admisión de aire, sino también módulos de aceite y reguladores de presión de dos etapas para la ventilación del cárter.
El motor FSI de 2.0 litros fue nombrado Motor del Año por 56 periodistas de 26 países. Este nuevo motor turboalimentado de inyección directa en cilindros utiliza un proceso de inyección directa en cilindros (Inyección estratificada de combustible/FSI). El combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a través de una boquilla a alta presión, lo que ayuda a lograrlo. relación óptima aire-combustible. Combinado con la tecnología de turbocompresor, el FSI ofrece un alto rendimiento y un bajo consumo de combustible. Una serie de datos demuestran que la tecnología de inyección directa mejora las prestaciones deportivas de los vehículos Audi. Las distintas berlinas de Audi equipadas con este motor tienen potencias de entre 70 y 200 CV. Los coches Volkswagen GTI tienen una potencia de motor de 200 CV en el rango de revoluciones de 5.100 a 6.000 rpm. El par máximo es de 280 Newtons por metro en el rango de velocidad de 1.800 a 5.000 rpm. También puede acelerar de 0 a 100 km/h en 7 segundos. Algunos modelos pueden incluso alcanzar una velocidad máxima de 240 kilómetros por hora. A pesar de esta velocidad, el consumo medio de combustible es de sólo 7,7 litros cada 100 kilómetros.
MANN+HUMMEL proporciona el sistema de colector de admisión técnicamente complejo para este nuevo motor. No sólo integra el colector de admisión, sino que también introduce un sistema de filtración de carbón activado, inyección de gasolina y válvula de mariposa. En la cámara de combustión, también ofrece un pistón de descenso para el sistema de circulación de aire opcional para optimizar el flujo de aire. Un sistema de palanca eléctrica controla eficazmente cada vórtice dentro de cada cilindro, y los amortiguadores están moldeados en los inyectores con eje de acero para controlar el flujo de aire dentro de la cámara de combustión y garantizar una relación aire-combustible optimizada. Al diseñar el sistema, todo el equipo de desarrollo tuvo que seleccionar correctamente 32 piezas. Desde el desarrollo hasta la producción en masa, a los técnicos solo les llevó un total de 15 meses****.
La historia del turbocompresor
Hablando de turbocompresor, creo que mucha gente lo conoce, porque su aparición ha reescrito la historia de la cilindrada de los automóviles que determina la potencia.
En términos generales, la cilindrada y la potencia del motor de un automóvil son directamente proporcionales. Si desea aumentar la potencia de salida del motor, la forma más directa es aumentar la cilindrada del motor. Sin embargo, a medida que aumenta la cilindrada, la precisión, el peso y el consumo de energía del motor también aumentarán inevitablemente, y sus desventajas son obvias.
Para resolver esta contradicción, esos diligentes ingenieros automotrices adoptaron de manera innovadora la tecnología de sobrealimentación del motor, haciendo posible que el motor del automóvil obtenga potencia adicional. Echemos un vistazo a la historia y las aplicaciones de la turboalimentación.
Hablando de turbocompresor, tiene más de 100 años. En 1905, el Dr. Alfred Bucci patentó el primer turbocompresor, el sobrealimentador axial propulsado por energía.
En 1912, se lanzó el primer sobrealimentador del mundo impulsado por gases de escape. Durante la Segunda Guerra Mundial, los turbocompresores comenzaron a producirse en masa, y fueron utilizados por primera vez en Estados Unidos para aviones militares.
En 1961, los coches pequeños empezaron a intentar instalar sobrealimentadores, pero los resultados de la instalación no fueron los ideales debido a la enorme presión y calor que se generaban instantáneamente.
Saab, una empresa de la Suecia nórdica, fue el primer fabricante de automóviles en aplicar turbocompresores a sus productos. La llegada del sedán Saab 99 en 1977 hizo que la aplicación de la tecnología de turbocompresor en los motores de los automóviles comenzara a madurar. Su llegada también anunció el nacimiento de. Una nueva era en la industria automotriz.
La tecnología de los turbocompresores ha reescrito el concepto tradicional de que el desplazamiento determina la potencia. Los motores de los automóviles dependen de la combustión de combustible en los cilindros del motor para producir energía.
Bajo la condición de una determinada cilindrada del motor, la forma más eficaz de aumentar la potencia de salida es proporcionar más combustible para la combustión, pero es difícil para el sistema de admisión de aire del motor tradicional proporcionar suficiente aire. La turboalimentación es una tecnología que aumenta la cantidad de aire que ingresa al motor. Utiliza un compresor especializado para precomprimir el gas antes de enviarlo al cilindro, lo que aumenta considerablemente la calidad del gas.
Los motores equipados con turbocompresor pueden aumentar la potencia máxima en aproximadamente un 40%. Ya está disponible el primer motor de gasolina de inyección directa con turbocompresor del mundo.
El motor 2.0l FSI se utiliza en numerosos modelos del Grupo Volkswagen: A3, A4, A6 y Golf GTI, entre otros. MANN+HUMMEL tuvo la suerte de participar en el proyecto de desarrollo FSI del Grupo Volkswagen y realizó una importante contribución al desarrollo del nuevo motor.
MANN+HUMMEL suministra a la división de producción de motores de Audi no sólo módulos de admisión de aire, sino también módulos de aceite y reguladores de presión de dos etapas para la ventilación del cárter. El motor 2,0l FSI fue elegido como el motor más influyente del año por 56 periodistas de 26 países.
Este nuevo motor de inyección directa con turbocompresor ayuda a conseguir una óptima relación aire-combustible durante la inyección directa (Fuel Stratified injection/FSI) en el cilindro del motor, en la que el combustible se inyecta directamente a través de una boquilla de alta presión. Inyectado en la cámara de combustión con circulación de aire opcional. Combinado con la tecnología de turbocompresor, el FSI logra un alto rendimiento y un bajo consumo de combustible.
Una serie de datos demuestran que la tecnología de inyección directa en cilindro mejora las prestaciones deportivas de los coches Audi. Varias berlinas Audi equipadas con este motor tienen potencias de entre 70 y 200 CV.
El Volkswagen GTI obtiene 200 CV de este motor en el rango de revoluciones de 5.100 a 6.000 rpm. El par máximo es de 280 Newtons por metro en el rango de velocidad de 1.800 a 5.000 rpm.
Además puede acelerar de 0 a 100 km/h en 7 segundos. Algunos modelos pueden incluso alcanzar una velocidad máxima de 240 kilómetros por hora.
A pesar de ser tan rápido, el consumo medio de combustible cada 100 kilómetros es de sólo unos 7,7 litros. MANN+HUMMEL suministra el sistema de colector de admisión técnicamente complejo para el nuevo motor.
No sólo integra el colector de admisión, sino que también introduce un sistema de filtro de carbón activado, un sistema de inyección de gasolina y una válvula de mariposa. Dentro de la cámara de combustión, también ofrece un pistón de descenso para optimizar el flujo de aire para el sistema de circulación de aire opcional.
El sistema de palanca eléctrica controla eficazmente cada vórtice en cada cilindro, y el amortiguador formado en el inyector con eje de acero controla el flujo de aire en la cámara de combustión para garantizar una relación aire-combustible optimizada. Todo el equipo de desarrollo tuvo que elegir los 32 componentes adecuados para diseñar este sistema.
A los técnicos sólo les llevó un total de 15 meses desde el desarrollo hasta la producción en masa. 4. Desarrollo del supercargador
La primera solicitud de patente de turbocompresor fue en 1905. El Dr. Alfred Butch de Sulzer Brothers R&D Company solicitó el primer turbocompresor axial patentado. Aunque se trataba de un sobrealimentador axial impulsado por energía, el Dr. Buchi no creó el primer producto de turbocompresor de alta eficiencia debido al nivel industrial de la época. La fábrica de sobrealimentadores comenzó en Winterthur, Suiza, en 1911, y en 1915 se fabricó un prototipo de sobrealimentador para motor de avión, que era impulsado por los gases de escape del motor. El objetivo principal era superar el impacto negativo del aire enrarecido a gran altura. en el poder. El objetivo principal es superar el impacto negativo que el aire enrarecido a gran altura tiene sobre la potencia.
Durante la Segunda Guerra Mundial, la compañía estadounidense General Electric (GE) fabricó un sobrealimentador que podía elevar aviones a una altitud de 10.000 metros. 5. ¿Cuál es el desarrollo futuro de los turbocompresores?
Con el desarrollo de los tiempos y el avance de la ciencia y la tecnología, están surgiendo uno tras otro productos de alta tecnología y de nueva era.
Aunque la turbocompresión tiene una historia de más de 100 años, ha supuesto un salto cualitativo para las personas.
Con el fin de proporcionar a los conductores un mayor par y satisfacer las necesidades del motor a diferentes velocidades, apareció en 1989 un turbocompresor de presión variable, VNT.
Cuando el motor está funcionando a baja velocidad, el turbocompresor reducirá la garganta para aumentar el impulso; cuando el motor está funcionando a máxima velocidad, la garganta del turbocompresor se ampliará para garantizar que el impulso no exceda. la demanda. La garganta se puede controlar mediante un tubo de vacío.
El beneficio de esto es un mejor rendimiento de aceleración cuando el motor funciona a bajas velocidades. Los turbocompresores actuales tienen cada vez menos componentes, tamaños cada vez más pequeños y velocidades cada vez más altas, hasta 280.000 YPM. La relación de compresión de aire de los motores de gasolina puede alcanzar 2 1/2;1, y la de los motores diésel. puede llegar a 4/6;1.
Actualmente, los turbocompresores suponen el 50%, y también están creciendo en Asia y Estados Unidos. Es concebible que las perspectivas del mercado internacional y el espacio de desarrollo práctico de la futura industria del automóvil sean enormes e incomparables. 6. Principio de funcionamiento del turbocompresor
El turbocompresor de gases de escape se utiliza para aumentar la densidad de carga y mejorar en gran medida la relación de potencia por unidad de masa del motor diésel, por lo que se ha utilizado ampliamente en motores diésel.
①Estructura del turbocompresor. Como se muestra en la Figura 9-14, un turbocompresor se compone principalmente de un compresor y una turbina.
La parte del compresor incluye principalmente un impulsor de presión centrífuga de una etapa, un compresor, una carcasa de turbina, un dispositivo de sellado y otros componentes. La parte de la turbina incluye principalmente componentes como la voluta, el impulsor de turbina radial de una etapa y el eje de la turbina.
El eje de la turbina y la turbina están soldados entre sí por fricción. El impulsor del compresor se monta en el eje de la turbina con un ajuste libre y se aprieta con una tuerca. Después de combinar la turbina y el conjunto del eje de la turbina con el impulsor del compresor, deben someterse a pruebas de equilibrio dinámico precisas para garantizar que funcionen correctamente en rotación a alta velocidad.
Se adopta la forma de soporte interno y el cojinete flotante completamente flotante está ubicado en el cuerpo intermedio entre los dos impulsores. El empuje axial del rotor lo soporta la cara extrema del anillo de empuje. El extremo de la turbina y el extremo del compresor están equipados con dispositivos de anillo de sellado, y el extremo del compresor está equipado con un anillo de retención de aceite para evitar fugas de aceite.
La carcasa del sobrealimentador, la carcasa de la turbina y el cuerpo intermedio son las principales partes fijas. La carcasa de la turbina y el cuerpo intermedio, la carcasa del sobrealimentador y el cuerpo intermedio están conectados mediante pernos y placas de presión. La carcasa del sobrealimentador se puede instalar en cualquier lugar. ángulo alrededor del eje. La lubricación del sobrealimentador adopta lubricación a presión. El aceite lubricante proviene del paso de aceite principal del motor diesel y regresa al cárter de aceite del motor diesel a través del tubo de retorno de aceite.
②Principio de funcionamiento del turbocompresor. El escape diésel ingresa a la boquilla a través de la entrada de la turbina, convierte la energía térmica del escape y la energía de presión estática en energía cinética y pasa a través de las palas de la turbina en una cierta dirección de flujo, empujándolas a girar a alta velocidad y accionando el compresor de rotación coaxial. el impulsor para producir un efecto sifón.
El aire fresco es aspirado por el sobrealimentador a través del filtro de aire, pasa a través del difusor para aumentar la velocidad y la densidad del flujo de aire, la presión aumenta y luego ingresa al tubo de admisión del motor diesel para aumentar el cilindro. Luego se puede inyectar más combustible para lograr el propósito de aumentar la potencia del motor diesel. VII. Introducción a los motores turboalimentados
El turbocompresor (Tubro) es en realidad un compresor de aire.
Utiliza los gases de escape descargados por el motor como energía para impulsar la turbina en la cámara de la turbina (ubicada en el conducto de escape). La turbina a su vez impulsa el impulsor coaxial ubicado en el conducto de admisión. a su vez impulsa el impulsor coaxial ubicado en el conducto de admisión. Impulsor del eje, el impulsor comprime el aire fresco enviado desde la tubería del filtro de aire y lo envía al cilindro. Cuando la velocidad del motor aumenta, la velocidad de descarga de los gases de escape y la velocidad de la turbina también aumentan simultáneamente, el grado de compresión del aire aumenta y el volumen de entrada de aire del motor también aumentará en consecuencia, lo que puede aumentar la potencia de salida del motor. .
La mayor ventaja de la turbocompresor es que puede aumentar considerablemente la potencia y el par del motor sin aumentar la cilindrada. Un motor equipado con un turbocompresor puede aumentar la potencia máxima en aproximadamente 40 o más en comparación con un motor sin sobrealimentar.
Existen cuatro tipos principales de motores sobrealimentados: 1. Sistema de sobrealimentador mecánico (Supercharger): instalado en el motor, conectado al cigüeñal del motor a través de una correa, impulsado por el eje de salida del motor, impulsando el sobrealimentador. El rotor gira, soplando aire presurizado al colector de admisión.
Ventajas: la velocidad del rotor es relativa a la velocidad del motor, por lo que no habrá retraso ni sobrevelocidad, y la potencia de salida es relativamente estable. Desventajas: dado que se consume parte de la potencia del motor, aumenta la eficiencia; será bajo. 2.
Sistema de turbocompresor de gases de escape: utiliza los gases de escape del motor para lograr el propósito de sobrealimentación. El sobrealimentador no tiene ninguna conexión mecánica con el motor. El sobrealimentador es impulsado por una turbina impulsada por los gases de escape del motor de combustión interna.
Generalmente, cuando la presión de sobrealimentación alcanza 180~200 kPa, o alrededor de 300 kPa, es necesario instalar un intercooler de aire para enfriar el aire comprimido a alta temperatura. Los coches nacionales comenzaron a utilizarse con el Audi 200 de cilindrada 1.8 en 1998, y posteriormente llegaron el Audi A6 1.8T, el Audi A4 1.8T, y hasta el Passat 1.8T y el Bora 1.8T.
Ventajas: la eficiencia de la sobrealimentación es mayor que la sobrealimentación; Desventajas: la potencia del motor se retrasa ligeramente después de abrir el acelerador, por lo general lleva un tiempo aumentar el acelerador y luego el motor tendrá una explosión increíble. de poder.
Sistema de sobrealimentación compuesto: el turbocompresor de gases de escape y la sobrealimentación mecánica se utilizan juntos, y los motores diésel de alta potencia se utilizan más comúnmente. El motor del sistema de sobrealimentación compuesto tiene alta potencia de salida, bajo consumo de combustible y bajo nivel de ruido, pero la estructura es demasiado compleja.
4. Sistema de sobrealimentación por ondas de aire: utiliza ondas de aire pulsadas de gases de escape de alta presión para forzar la compresión del aire.
Este tipo de sistema tiene un buen rendimiento de sobrealimentación a baja velocidad, buen rendimiento de aceleración y una amplia gama de condiciones de trabajo, pero es grande, pesado y ruidoso;
Historia del desarrollo de los motores de combustión interna
Los motores de combustión interna son famosos por su alta eficiencia térmica, estructura compacta, gran maniobrabilidad y operación y mantenimiento simples.
Durante más de 100 años, la gran vitalidad del motor de combustión interna ha perdurado. En la actualidad, el número de motores de combustión interna en el mundo supera con creces al de cualquier otro motor térmico, y ocupa una posición muy importante en la economía nacional.
El moderno motor de combustión interna se ha convertido en el motor térmico más importante, con mayor uso, más amplio rango de uso y sin rival. Por supuesto, los motores de combustión interna también tienen muchas deficiencias, entre las que se incluyen principalmente: altos requisitos de combustible y la incapacidad de quemar directamente con combustibles inferiores y combustibles sólidos debido a la intermitencia del intercambio de gases y la dificultad de fabricación, el aumento de la potencia de una sola máquina; limitado, y la potencia máxima de los motores de combustión interna modernos es promedio Menos de 40.000 kilovatios, mientras que la potencia de una máquina de vapor puede llegar a cientos de miles de kilovatios, el ruido del motor de combustión interna no se puede revertir; El motor y los componentes nocivos del escape contaminan el medio ambiente. El ruido de los motores de combustión interna y los componentes nocivos de los gases de escape contaminan especialmente el medio ambiente.
Se puede decir que la historia del desarrollo de los motores de combustión interna en los últimos cien años es una historia de continua innovación y desafíos para superar estas deficiencias.
Al igual que otras ciencias, cada avance en el motor de combustión interna es un resumen y resumen de la experiencia de la práctica de producción humana. La invención del motor de combustión interna comenzó con la investigación y mejora de las máquinas de vapor de pistón.
En la historia de su desarrollo, cabe destacar a los alemanes Otto y Diesel, quienes propusieron el ciclo de trabajo del motor de combustión interna basándose en un resumen de innumerables experiencias prácticas de sus predecesores. El ciclo Otto y el ciclo Diesel más perfectos los han resumido científicamente mediante las actividades prácticas y creativas de innumerables personas durante décadas, y han dado un salto cualitativo. , trabajo puramente empírico y fragmentado de los predecesores.
Heredaron, desarrollaron, resumieron y mejoraron la experiencia superficial, puramente empírica, fragmentada y desordenada de sus predecesores, y descubrieron las regularidades entre ellos, sentando las bases termodinámicas para el ciclo termodinámico de los motores de gasolina y diésel modernos, y sentando La base para el desarrollo de los motores de combustión interna ha hecho una gran contribución al desarrollo. Motores de combustión interna de pistones alternativos Existen muchos tipos de motores de combustión interna de pistones alternativos. Los principales métodos de clasificación son los siguientes: según los diferentes combustibles utilizados, se dividen en motores de gasolina, motores diésel, motores de queroseno y motores de gasolina (incluidos varios motores de gasolina). motores de combustión interna), etc. Según el número de carreras en cada ciclo de trabajo, se divide en cuatro tiempos y dos tiempos según los diferentes métodos de encendido, se divide en tipo de encendido y tipo de encendido por compresión; se divide en tipo enfriado por agua y tipo enfriado por aire según el método de enfriamiento. Diferente, dividido en enfriado por agua y enfriado por aire. Refrigerados por agua y refrigerados por aire, según la disposición de los cilindros, se dividen en motores de combustión interna monocilíndricos, en línea, opuestos, en estrella, etc.; y motores de combustión interna multicilíndricos según la finalidad del motor de combustión interna. Se dividen en diferentes categorías: automotrices, agrícolas, motociclistas, marinos y estacionarios.
Este artículo le presentará el desarrollo de motores de gasolina, motores de gasolina y motores diésel.
El primer motor de combustión interna fue un motor de gasolina que utilizaba gas como combustible.
En 1860, el inventor francés Renaud fabricó el primer motor de combustión interna práctico (un motor de gas monocilíndrico, de dos tiempos, sin compresión y de encendido eléctrico con una potencia de salida de 0,74-1,47 KW y una velocidad de rotación de 100r /min, la eficiencia térmica es 4). El ingeniero francés De Rosa se dio cuenta de que para maximizar la eficiencia térmica de un motor de combustión interna, el área de enfriamiento por unidad de volumen del cilindro debe ser lo más pequeña posible, el pistón debe moverse lo más rápido posible durante la expansión y el rango de expansión (carrera) debe ser lo más largo posible.
Sobre esta base, propuso en 1862 el famoso ciclo de cuatro tiempos de combustión isovolumétrica: admisión, compresión, combustión y expansión, y escape.
En 1876, el alemán Otto construyó el primer motor de combustión interna de pistones alternativos de cuatro tiempos (monocilíndrico, horizontal, de combustible gaseoso, potencia aproximada de 2,21 kilovatios, 180 rpm).
A este motor, Otto añadió un volante de inercia para hacer más suave el funcionamiento, alargó el conducto de admisión y mejoró la culata para formar completamente la mezcla. Fue un motor de gran éxito, con el doble de eficiencia térmica que las máquinas de vapor de la época.
Otto integra los tres conceptos técnicos clave de motor de combustión interna, gas comprimido y cuatro tiempos, dotando a este motor de combustión interna de una serie de ventajas como alta eficiencia, tamaño reducido, peso ligero y gran potencia. En la Exposición Universal de París de 1878, fue aclamado como "el mayor logro en motores de potencia desde Watt".
Otto realizó un ciclo de cuatro tiempos con combustión de igual volumen, también conocido como ciclo Otto. Aunque los motores de gas tienen grandes ventajas sobre los motores de vapor, todavía no pueden cumplir con los requisitos de la industria del transporte en cuanto a alta velocidad y rendimiento liviano en el contexto de la producción en masa.
Debido a que utiliza gas como combustible, requiere un enorme generador de gas y un sistema de tuberías. El poder calorífico del gas es bajo (aproximadamente 1,75*107~2,09*107J/m3), por lo que la velocidad del motor de gasolina es más lenta y la potencia específica es menor.
En la segunda mitad del siglo XIX, con el auge de la industria petrolera, se convirtió en una tendencia inevitable utilizar productos derivados del petróleo en lugar de gas como combustible. La aparición del motor de gasolina fue en 1883. Daimler y Maybach produjeron el primer motor de gasolina alternativo de cuatro tiempos. Este motor estaba equipado con un carburador diseñado por Maybach y utilizaba lámparas incandescentes para solucionar el problema de encendido.
En el pasado, la velocidad de los motores de combustión interna no superaba las 200 rpm, mientras que la velocidad de los motores de gasolina de Daimler era de 800 a 1000 rpm. Se caracteriza por su alta potencia, peso ligero, tamaño pequeño y alto. Velocidad y alta eficiencia, especialmente adecuado para el transporte.
Al mismo tiempo, Mercedes-Benz también desarrolló dispositivos de encendido y radiadores refrigerados por agua, tecnologías que todavía se utilizan en la actualidad. A finales del siglo XIX, el principal motor de combustión interna de pistón centralizado había entrado básicamente en la etapa práctica y pronto mostró una gran vitalidad.
Los motores de combustión interna se han ido mejorando e innovando continuamente en una amplia gama de campos de aplicación, y en la actualidad han alcanzado un alto nivel técnico. En una historia de desarrollo tan larga, hay dos etapas de desarrollo importantes que marcaron época: primero, la aplicación generalizada de la tecnología de sobrealimentación en motores en la década de 1950 y luego, la aplicación de tecnología electrónica y computadoras en motores a partir de la década de 1970; Desarrollo de aplicaciones, estas dos tendencias de desarrollo están en auge. Primero, echemos un vistazo al desarrollo de los motores de gasolina en este siglo.
Los motores de gasolina han recorrido un largo camino en la industria automovilística y aeronáutica. Según el proceso de mejora de los principales indicadores de rendimiento de los motores de gasolina, como la potencia, la eficiencia térmica, la potencia específica y la reducción del consumo de combustible, el desarrollo de los motores de gasolina se puede dividir en cuatro etapas.
La primera etapa fue en las dos primeras décadas de este siglo. Para adaptarse a los requerimientos del transporte, se aumentó la potencia y la potencia específica. Las principales medidas técnicas adoptadas son aumentar la velocidad, aumentar el número de cilindros y mejorar los correspondientes dispositivos auxiliares.
Durante este período, la velocidad aumentó de 500-800r/min en el último siglo a 1000-.
"Kunlun" es el primer motor de aviación de mi país que ha pasado por todo el proceso de autodiseño, producción de prueba, pruebas y pruebas de vuelo. Actualmente es el motor turborreactor militar de empuje medio más avanzado del mundo. el país.
El motor ha sido sometido a cientos de rigurosas pruebas de evaluación en tierra y pruebas de vuelo de evaluación aérea, y su diseño fue aprobado oficialmente por el Comité Nacional de Designación de Productos Militares en julio de 2002. Su exitoso desarrollo ha convertido a China en el quinto país del mundo que puede desarrollar motores de avión de forma independiente, después de Estados Unidos, Rusia, Gran Bretaña y Francia.
El nombre en clave militar del motor "Kunlun" es "Turbojet 14". Según el diseñador jefe del motor "Kunlun", Yan Chengzhong, su rendimiento supera el de todos los motores de aviones militares nacionales, incluidos. el "Turborreactor 13B". La unidad de diseño del motor Kunlun es el Instituto de Diseño de Motores Shenyang de China Aircraft.
El ciclo de investigación y desarrollo dura hasta 18 años. El proyecto comenzó en 1984.
El vuelo de prueba duró 8 años. Los motores de aviación son productos intensivos en conocimiento, tecnología y capital.
Su desarrollo es un proyecto de alta tecnología, alto riesgo, de ciclo largo y de gran inversión. Es imposible desarrollar un motor aeronáutico que pueda ponerse en uso, especialmente un motor aeronáutico militar, sin un motor. sólida base técnica y económica de. En la actualidad, los únicos países del mundo que pueden desarrollar motores de avión de forma verdaderamente independiente son Estados Unidos, Rusia, el Reino Unido y Francia.
Desde que el primer motor turborreactor-5 fue imitado con éxito en la fábrica de motores de aviación de Shenyang en 1956, la industria de motores de aviación de mi país ha estado imitando y mejorando principalmente motores de otros países, aunque también se han desarrollado varios modelos. motores, pero por diversas razones, todos se apagaron a mitad de camino. El desarrollo exitoso del motor "Kunlun" marca que nuestro país ha completado todo el proceso de los motores de aviación desde el diseño, la producción de prueba, las pruebas hasta el vuelo de prueba.
Como un hito en el desarrollo de la industria de la aviación de China. El motor "Kunlun" fue desarrollado por la industria de aviación de China. El motor turborreactor fue desarrollado conjuntamente por 34 unidades, entre ellas el Instituto de Diseño de Motores Shenyang de la compañía del grupo, Shenyang Liming Aviation Engine Group Co., Ltd., Xi'an Aero Engine (Group) Co. , Ltd. y Guizhou Honglin Machinery Co., Ltd. se han sometido a cientos de pruebas rigurosas. Después de pruebas de evaluación en tierra y vuelos de prueba de evaluación aérea, el motor fue aprobado oficialmente por el Comité Nacional de Designación de Productos Militares en julio de 2002.
El motor Kunlun es el motor turborreactor militar de empuje medio más avanzado de mi país y se puede utilizar para los motores de las series J-7 y J-8. Este motor todavía tiene potencial de desarrollo en términos de rendimiento y vida útil. , y su modelo de desarrollo también puede satisfacer las necesidades de la Fuerza Aérea China de motores turborreactores de empuje mediano y grande.
Su desarrollo marca el éxito de que los motores aeroespaciales de China hayan entrado en una nueva etapa de desarrollo independiente desde solo el mapeo. , imitación, mejora y modificación, poniendo fin a la larga historia de China de no poder desarrollar motores aeroespaciales de forma independiente. También marca el comienzo de una nueva página de desarrollo independiente en el diseño de motores aeroespaciales de China.
El motor Kunlun es el primer turborreactor de empuje medio con todos los derechos de propiedad intelectual desarrollado por el Instituto de Diseño de Motores de Shenyang en pleno cumplimiento de la norma militar nacional "Especificaciones generales para motores turborreactores y turboventiladores de aviación" (GJB241-87). >
El desarrollo del motor "Kunlun" es un "hito" en la historia del desarrollo de la industria de la aviación de China. El motor Kunlun se desarrolló completamente de acuerdo con los estándares militares nacionales más estrictos después de pruebas en tierra casi duras. Vuelos de prueba a largo plazo, tiene mejor rendimiento y mayor confiabilidad, mejor durabilidad y mayor potencial de desarrollo.
En comparación con los motores imitadores, el motor Kunlun ha pasado por todo el proceso de diseño, fabricación, prueba, vuelo de prueba y finalización, y todos los detalles técnicos y las ideas de diseño son muy claros. El proceso de imitar motores es como cruzar un río buscando piedras. Hay un fenómeno de saber qué está pasando pero no saber por qué.
Por lo tanto, una vez que ocurre un problema, a menudo es necesario volver atrás y explorar ideas de diseño nuevamente. Y debido a que la tecnología del motor prototipo está desactualizada, es difícil utilizar tecnología más nueva para mejorar el rendimiento, que es básicamente limitado.
Para mejorar el rendimiento del motor, a veces es necesario sacrificar la reserva de resistencia estructural y la reserva de vida segura del motor, lo que afecta a la fiabilidad del motor. La resistencia y la vida útil del motor "Kunlun" están diseñadas estrictamente de acuerdo con los requisitos de las normas militares nacionales.
Su prueba de vida útil por fatiga de ciclo bajo se realiza con el doble de índice, lo que hace que la vida útil del motor sea mucho más larga que la del modelo actual, y el rendimiento también mejora significativamente. En condiciones desfavorables de requisitos estrictos, falta de equipos de prueba y fondos ajustados para el desarrollo, las unidades de investigación participantes del motor "Kunlun" han trabajado tenazmente durante más de 10 años y han superado sucesivamente problemas como los desajustes del presurizador de alta y baja presión. , fracturas de palas de turbinas de alta presión, vibraciones y desastres a gran altitud. Docenas de tecnologías clave importantes, como la pausa y parada del número M, la aceleración y el estacionamiento de interceptación de velocidad de Xiaomi a gran altitud, etc., han eliminado cientos de fallas en las pruebas en tierra. y vuelos de prueba aérea. Se eliminaron cientos de fallas durante la prueba en tierra y el vuelo de prueba aérea. De acuerdo con las disposiciones de la declaración de la misión de desarrollo, las especificaciones del modelo y los requisitos de prueba adicionales de la Fuerza Aérea, la prueba de evaluación en tierra y el vuelo de prueba aérea se completaron por completo. Se finalizó el diseño y se equipó el equipo para las condiciones de la Fuerza Aérea China.
Si observamos las pruebas de componentes desarrollados por el Instituto 603, decenas de miles de horas de pruebas y una gran cantidad de vuelos de prueba aéreos, la cantidad de proyectos de prueba, el amplio alcance y la dificultad son grandes. No tiene precedentes en la historia del desarrollo. Sobre la base de la herencia de tecnologías maduras, el motor "Kunlun" ha adoptado casi 40 nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevos procesos, como la solidificación direccional, la fundición sin repuestos y las turbinas huecas de refrigeración compuestas que se utilizan en la mayoría de los países del mundo. motores avanzados, tecnología de palas, etc. La aplicación de estas tecnologías ha permitido a nuestro país aumentar eficazmente la temperatura de la turbina y aumentar considerablemente el empuje del motor frente a materiales del mismo nivel.
Al mismo tiempo, el motor "Kunlun" también adopta una cámara de combustión anular, un revestimiento cerámico avanzado, un sistema antisobretensión digital y tecnología de monitoreo de condición, lo que mejora efectivamente la estabilidad y confiabilidad del motor. empuje unitario Y el área unitaria de barlovento está cerca del nivel avanzado mundial a mediados de la década de 1980. Mejora y modificación para satisfacer diferentes necesidades La práctica ha demostrado que la mejora y modificación de motores de avión tiene las características de baja inversión, bajo riesgo y ciclo de desarrollo corto, puede satisfacer rápidamente las necesidades de los clientes y permitir a los fabricantes ocupar una posición favorable en la competencia del mercado. .
Los cuatro principales fabricantes de motores occidentales han adoptado este enfoque para desarrollar motores aeronáuticos. El desarrollo del motor "Kunlun" de mi país también sigue esta idea y ha realizado múltiples modificaciones y desarrollos.
"Kunlun" I es la primera modificación del prototipo de avión. Su rendimiento es el mismo que el del prototipo de avión. Para adaptarse a los requisitos del avión, se utilizan cargadores externos, accesorios y tuberías. agregado.