La historia del desarrollo de los turbocompresores
Los motores generan electricidad quemando combustible en cilindros. La cantidad de combustible entrante está limitada por la cantidad de aire que ingresa al cilindro, y la potencia producida también está limitada. Si el rendimiento operativo del motor es óptimo, aumentar la potencia de salida sólo puede aumentar el volumen de combustible y mejorar la función de combustión al comprimir más aire en el cilindro. En las condiciones técnicas actuales, el turbocompresor es el único dispositivo mecánico que puede aumentar la potencia del motor sin alterar la eficiencia de trabajo.
Un turbocompresor es en realidad un compresor de aire, que aumenta la entrada de aire comprimiendo el aire. Utiliza el impulso inercial de los gases de escape descargados por el motor para empujar la turbina hacia la cámara de la turbina. La turbina impulsa el impulsor coaxial, que presuriza el aire enviado desde la tubería del filtro de aire y lo envía al cilindro.
Cuando aumenta la velocidad del motor, la velocidad de descarga de los gases de escape aumenta simultáneamente con la velocidad de la turbina y el impulsor comprime más aire en el cilindro. A medida que aumentan la presión y la densidad del aire, se puede quemar más combustible. Al aumentar la cantidad de combustible y ajustar la velocidad del motor en consecuencia, se 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 la "respuesta de retraso", es decir, debido a la inercia del impulsor, responde lentamente a cambios repentinos de velocidad. Incluso después de la mejora, el tiempo de reacción también será de 1,7 segundos, lo que retrasará el aumento o la disminución de la potencia del motor.
Para un coche que quiere acelerar repentinamente o adelantar, se sentirá un poco lento por un momento. Sin embargo, con la mejora de la tecnología, esta deficiencia se está superando gradualmente.
En los últimos 30 años, los turbocompresores se han utilizado ampliamente en muchos tipos de automóviles, compensando las deficiencias inherentes de algunos motores de aspiración natural, permitiendo que el motor produzca más potencia sin cambiar el volumen de trabajo del cilindro. Puede incrementarse en más del 10%. Por lo tanto, muchas empresas de fabricación de automóviles adoptan esta tecnología de sobrealimentación para aumentar la potencia de salida del motor y lograr un alto rendimiento del automóvil.
2. La historia del turbocompresor Cuando se trata de turbocompresor, creo que mucha gente está familiarizada con él. Precisamente gracias a la introducción de una tecnología tan avanzada se ha reescrito la historia del poder determinante del desplazamiento de los automóviles. En términos generales, la cilindrada y la potencia del motor de un automóvil son directamente proporcionales. La forma más directa de aumentar la potencia del motor es aumentar la cilindrada. Sin embargo, a medida que aumenta la cilindrada, también aumentan la precisión, el peso y el consumo de energía de la fabricación de motores, y sus deficiencias también son obvias. Para resolver esta contradicción, aquellos ingenieros automotrices que están llenos de espíritu de investigación utilizaron de manera innovadora la tecnología de sobrealimentación del motor, haciendo posible que el motor del automóvil obtenga una potencia adicional de alta potencia. Veamos específicamente la historia y el uso del turbocompresor.
Hablando de tecnología de turbocompresión, tiene una historia de más de 100 años. En 1905, el Dr. Alfred Bucci patentó el primer turbocompresor, el sobrealimentador axial propulsado por energía. El primer sobrealimentador impulsado por gases de escape del mundo apareció en 1912. La producción en masa de turbocompresores apareció durante la Segunda Guerra Mundial y los Estados Unidos los utilizaron por primera vez en aviones militares. Saab fue el primer fabricante de automóviles en aplicar turbocompresores a sus productos automotrices.
En 1961, se instalaron tentativamente supercargadores en los automóviles, pero debido a la enorme presión y el calor generado instantáneamente, el efecto después de la instalación no fue el ideal. Saab, del norte de Europa y Suecia, es el primer fabricante de automóviles que utiliza turbocompresores en sus productos de automoción. El Saab 99, que salió al mercado en 1977, realmente maduró la aplicación de la tecnología de turbocompresor en los motores de automóviles. Su llegada también anunció el nacimiento de una nueva era en la industria del automóvil. La tecnología de turboalimentación ha reescrito el concepto tradicional de que el desplazamiento determina la potencia.
Los motores de los automóviles producen energía quemando combustible en los cilindros del motor. 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 capacidad de entrada de aire del motor. Utiliza un compresor especial para precomprimir el gas antes de ingresarlo al cilindro, de modo que la calidad del gas aumentará considerablemente. Una vez que el motor está equipado con un turbocompresor, la potencia máxima se puede aumentar en aproximadamente un 40%.
Se ha lanzado el primer nuevo motor de gasolina turboalimentado de inyección directa del mundo. Este motor FSI de 2,0 l es adecuado para muchos modelos producidos por el Grupo Volkswagen, como A3, A4, A6 y Golf GTI.
Manhumer tuvo la suerte de participar en este proyecto de desarrollo FSI del Grupo Volkswagen y realizó una importante contribución al desarrollo del nuevo motor. Manhumer no sólo suministra al departamento de producción de motores de Audi módulos de admisión de aire, sino también módulos de aceite y válvulas reguladoras de presión de dos etapas para la ventilación del cárter.
El motor 2.0l FSI fue nombrado el motor más influyente del año por 56 periodistas de 26 países. Durante el proceso de inyección directa (Inyección estratificada de combustible/FSI) de este nuevo motor turboalimentado de inyección directa, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a través de la boquilla a alta presión. Al igual que la circulación de aire opcional, el FSI también ayuda a lograr la relación óptima de aire y combustible. Combinado con turbocompresor, el FSI tiene las características de alto rendimiento y bajo consumo de combustible. Una serie de datos demuestran que los motores de inyección directa mejoran las prestaciones deportivas de los vehículos Audi. Los coches Audi equipados con este motor tienen entre 70 y 200 caballos de fuerza. El Volkswagen GTI obtiene 200 caballos de fuerza con este motor a velocidades entre 5.100 y 6.000 rpm. Cuando la velocidad de rotación por minuto está entre 1.800 ~ 5.000 rpm, el par máximo puede alcanzar los 280 N/m en un rango de velocidades bastante amplio. También puede acelerar de 0 km/h a 100 km/h en siete segundos. La velocidad máxima de algunos modelos puede incluso alcanzar los 240 km/h. Aunque la velocidad es muy rápida, el consumo medio de combustible cada 100 kilómetros es de sólo unos 7,7 litros.
Manhumer proporcionó 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. El sistema de palanca accionado eléctricamente controla eficazmente cada vórtice en cada cilindro. Las válvulas están fundidas en inyectores de eje de acero para controlar el flujo de aire en la cámara de combustión y garantizar la relación óptima de aire y combustible. Al diseñar este sistema, todo el equipo de desarrollo tuvo que seleccionar correctamente 32 tipos de piezas. A los técnicos solo les llevó 15 meses desde la I+D hasta la producción en masa.
3. La historia del turbocompresor Cuando se trata de turbocompresor, creo que mucha gente está familiarizada con él. Precisamente gracias a la introducción de una tecnología tan avanzada se ha reescrito la historia del poder determinante del desplazamiento de los automóviles.
En términos generales, la cilindrada y la potencia del motor de un coche son directamente proporcionales. La forma más directa de aumentar la potencia del motor es aumentar la cilindrada. Sin embargo, a medida que aumenta la cilindrada, también aumentan la precisión, el peso y el consumo de energía de la fabricación de motores, y sus deficiencias también son obvias.
Para resolver esta contradicción, aquellos ingenieros automotrices llenos de espíritu de investigación utilizaron de manera innovadora la tecnología de sobrealimentación del motor, haciendo posible que el motor del automóvil obtenga una potencia adicional de alta potencia. Veamos específicamente la historia y el uso del turbocompresor.
Hablando de tecnología de turbocompresión, tiene una historia de más de 100 años. En 1905, el Dr. Alfred Bucci patentó el primer turbocompresor, el sobrealimentador axial propulsado por energía.
El primer sobrealimentador impulsado por gases de escape del mundo apareció en 1912. La producción a gran escala de turbocompresores apareció durante la Segunda Guerra Mundial y los Estados Unidos los utilizaron por primera vez en aviones militares. Saab fue el primer fabricante de automóviles en aplicar turbocompresores a sus productos automotrices.
En 1961, se instalaron tentativamente supercargadores en los automóviles. Sin embargo, debido a la enorme presión y el calor generado instantáneamente, el efecto después de la instalación no fue el ideal. Saab, del norte de Europa y Suecia, es el primer fabricante de automóviles que utiliza turbocompresores en sus productos de automoción. El Saab 99, que salió al mercado en 1977, realmente maduró la aplicación de la tecnología de turbocompresor en los motores de automóviles. Su llegada también anunció el nacimiento de una nueva era en la industria del automóvil.
La tecnología de los turbocompresores ha reescrito el concepto tradicional de que el desplazamiento determina la potencia. Los motores de los automóviles producen energía quemando combustible en los cilindros del motor.
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 capacidad de entrada de aire del motor. Utiliza un compresor especial para precomprimir el gas antes de ingresarlo al cilindro, de modo que la calidad del gas aumentará considerablemente.
Después de equipar el motor con un turbocompresor, la potencia máxima se puede aumentar en aproximadamente un 40%. Se ha lanzado el primer motor de gasolina de inyección directa turboalimentado del mundo.
Este motor 2.0l FSI es adecuado para muchos modelos producidos por el Grupo Volkswagen, como A3, A4, A6 y Golf GTI. Manhumer tuvo la suerte de participar en este proyecto de desarrollo FSI del Grupo Volkswagen y realizó una importante contribución al desarrollo del nuevo motor.
Manhumer no sólo suministra al departamento de producción de motores de Audi módulos de admisión de aire, sino también módulos de aceite y válvulas reguladoras de presión de dos etapas para la ventilación del cárter. El motor 2,0l FSI fue nombrado el motor más influyente del año por 56 periodistas de 26 países.
En este nuevo tipo de motor turboalimentado de inyección directa, durante el proceso de inyección directa (inyección estratificada de combustible/FSI), el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a través de la boquilla a alta presión. Al igual que la circulación de aire opcional, el FSI también ayuda a lograr una relación aire-combustible óptima. Combinado con turbocompresor, el FSI tiene las características de alto rendimiento y bajo consumo de combustible.
Una serie de datos demuestran que los motores de inyección directa mejoran las prestaciones deportivas de los coches Audi. Los coches Audi equipados con este motor tienen entre 70 y 200 caballos de fuerza.
El Volkswagen GTI obtiene 200 caballos de potencia con este motor a velocidades entre 5.100 y 6.000 rpm. Cuando la velocidad de rotación por minuto está entre 1.800 ~ 5.000 rpm, el par máximo puede alcanzar los 280 N/m en un rango de velocidades bastante amplio.
Además puede acelerar de 0 km/h a 100 km/h en siete segundos. La velocidad máxima de algunos modelos puede llegar incluso a 240 km/h.
Aunque es muy rápido, el consumo medio de combustible cada 100 kilómetros es de sólo unos 7,7 litros. Manhumer suministró el complejo sistema de colector de admisión para el nuevo motor.
No sólo integra el colector de admisión, sino que también introduce un sistema de filtro 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.
El sistema de palanca accionado eléctricamente controla eficazmente cada vórtice en cada cilindro. Las válvulas están fundidas en inyectores de eje de acero para controlar el flujo de aire en la cámara de combustión y garantizar la relación óptima entre aire y combustible. Al diseñar este sistema, todo el equipo de desarrollo tuvo que seleccionar correctamente 32 tipos de piezas.
El personal técnico solo tardó 15 meses desde la I+D hasta la producción en masa.
Cuatro. Historia del desarrollo de los turbocompresores La primera solicitud de patente para un turbocompresor fue en 1905. El Dr. Alfred Buch, de la empresa de investigación y desarrollo Sulzer Brothers, solicitó la primera patente de turbocompresor, un turbocompresor de flujo axial accionado por energía, pero debido al nivel industrial de la época, el Dr. Buch no lo fabricó. Lanzó el primer producto de turbocompresor eficiente. La construcción comenzó en la fábrica de supercargadores de Winterthur, en Suiza, en 1911. En 1915, se fabricó un prototipo de sobrealimentador para motor aeronáutico, impulsado por los gases de escape del motor. El objetivo principal es superar el impacto negativo del aire enrarecido a gran altura sobre la potencia. Durante la Segunda Guerra Mundial, los sobrealimentadores fabricados por General Electric (GE) elevaron los aviones a una altitud de 10.000 metros.
Verbo (abreviatura de verbo) ¿Cuál es el desarrollo futuro de los turbocompresores? Con el desarrollo de los tiempos y el avance de la ciencia y la tecnología, siguen surgiendo productos de alta tecnología en la nueva era.
La turbocarga tiene una historia de más de 100 años, pero ha supuesto un salto cualitativo para las personas. Para satisfacer el placer de conducción de un mayor par y satisfacer las necesidades de diferentes velocidades del motor, apareció en 1989 el turbocompresor de impulso variable VNT.
Cuando el motor está a baja velocidad, la garganta del turbocompresor se reduce para aumentar el impulso; cuando el motor está funcionando a máxima velocidad, la garganta del turbocompresor se agranda para garantizar que el impulso no aumente. exceder la demanda. La garganta se puede controlar mediante un tubo de vacío.
La ventaja es mejorar el rendimiento de aceleración a baja velocidad del motor. Los turbocompresores actuales se han convertido en componentes más pequeños, volúmenes más pequeños, velocidades más altas, hasta 280.000 YPM y relaciones de compresión de aire de 2-2,5 para motores de gasolina y 4-6 para motores diésel.
En la actualidad, la turbocompresión representa el 50%, y también está creciendo en Asia y Estados Unidos. Es concebible que las perspectivas del futuro mercado internacional y la viabilidad de la industria del automóvil tengan un enorme e incomparable espacio de desarrollo.
6. ¿Cómo funciona un 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 el impulsor del compresor centrífugo de una etapa, el compresor, la carcasa de la turbina, el dispositivo de sellado y otros componentes. La parte de la turbina incluye principalmente voluta, impulsor de turbina de flujo radial de una etapa, eje de turbina y otros componentes.
El eje de la turbina y la turbina están soldados entre sí mediante soldadura por fricción. Aire comprimido; el impulsor se instala en el eje de la turbina con un ajuste de holgura. Después de apretar con tuercas la combinación de la turbina y el conjunto del eje de la turbina y el impulsor del compresor, debe someterse a una prueba de equilibrio dinámico precisa para garantizar un funcionamiento normal en condiciones de alta. velocidad de rotación.
Al adoptar una forma de soporte interno, el cojinete flotante totalmente flotante está ubicado en el cuerpo intermedio entre los dos impulsores, y el empuje axial del rotor lo soporta la cara extrema del anillo de empuje. Tanto el extremo de la turbina como el extremo del compresor están equipados con dispositivos de anillo de sellado, y el extremo del compresor también está equipado con un anillo de retención de aceite para evitar fugas de aceite.
La carcasa del compresor, la carcasa de la turbina y el cuerpo intermedio son las piezas de fijación principales. La carcasa de la turbina y el cuerpo intermedio y la carcasa del compresor y el cuerpo intermedio están conectados con pernos y placas de presión que se pueden enrollar; alrededor El eje se monta en cualquier ángulo. El sobrealimentador se lubrica mediante presión. El aceite lubricante proviene del conducto principal de aceite del motor diesel y luego regresa a la carcasa inferior del motor diesel a través del tubo de retorno de aceite.
②El principio de funcionamiento del turbocompresor. Los gases de escape del motor diésel ingresan a la boquilla a través de la entrada de la turbina, convierten la energía térmica y la energía de presión estática de los gases de escape en energía cinética, fluyen a través de las palas de la turbina en una dirección determinada, las empujan a girar a alta velocidad y impulsa el impulsor del compresor coaxial para que gire, creando un efecto de sifón.
El aire fresco es aspirado por el compresor después de pasar por el filtro de aire. Este aumenta la velocidad y la densidad del flujo de aire a través del difusor, lo que hace que aumente la presión y luego ingresa al tubo de admisión. motor diesel, aumentando así la cantidad de inflado del cilindro, y luego se puede inyectar más combustible para aumentar la potencia del motor diesel. .
7. Presentar el motor turbocompresor El turbocompresor (Tubro) es en realidad un compresor de aire.
¿Utiliza los gases de escape del motor como energía para impulsar la turbina en la cámara de la turbina (ubicada en el conducto de escape), y la turbina impulsa el impulsor coaxial ubicado en el conducto de admisión? El impulsor comprime el aire fresco enviado desde el tubo del filtro de aire y luego lo envía al cilindro. Cuando aumenta la velocidad del motor, la velocidad del 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 aumenta en consecuencia, lo que puede aumentar la potencia de salida del motor.
La mayor ventaja del turbocompresor es que puede aumentar considerablemente la potencia y el par del motor sin aumentar la cilindrada. Después de que un motor está equipado con un turbocompresor, su potencia máxima se puede aumentar en aproximadamente un 40% o más que sin turbocompresor.
Existen cuatro tipos principales de motores sobrealimentados: 1. Sobrealimentador: Instalado en el motor y conectado al cigüeñal del motor a través de una correa. Obtiene energía del eje de salida del motor y hace girar el rotor del sobrealimentador, soplando aire hacia el colector de admisión.
Ventajas: la velocidad del rotor corresponde a la velocidad del motor, sin retrasos ni adelantos, y la salida de potencia es más suave; Desventaja: debido a que se consume parte de la potencia del motor, la eficiencia de impulso será baja. 2.
Sistema de turbocompresor de gases de escape: utiliza los gases de escape descargados del motor para lograr el propósito de sobrealimentación. El sobrealimentador no tiene conexión mecánica con el motor y el compresor es accionado por una turbina impulsada por los gases de escape del motor de combustión interna.
Generalmente, la presión de sobrealimentación puede alcanzar 180~200 kPa, que es aproximadamente 300 kPa, por lo que es necesario agregar un intercooler de aire para enfriar el aire comprimido a alta temperatura. Los coches nacionales se empezaron a utilizar en el año 1998 con el Audi 200 de cilindrada 1.8, luego estuvieron el Audi A6 1.8T, Audi A4 1.8T, hasta el Passat 1.8T, Bora 1.8T...
Ventajas: Eficiencia mejorada sobre la maquinaria Presurización; Desventajas: La potencia de salida del motor va ligeramente por detrás de la apertura del acelerador, por lo que normalmente lleva un tiempo aumentar el acelerador y luego el motor tendrá una increíble explosión de potencia. 3.
Sistema de sobrealimentación compuesto: el turbocompresor de gases de escape y la sobrealimentación mecánica se utilizan juntos, principalmente en motores diésel de alta potencia. La potencia del motor del sistema de sobrealimentación compuesto es alta, el consumo de combustible es bajo y el ruido es bajo, pero la estructura es demasiado compleja.
4. Sistema de presurización por ondas de aire: el aire se comprime mediante ondas de aire pulsadas de gases de escape de alta presión.
Este sistema tiene un buen rendimiento de sobrealimentación a baja velocidad, buena aceleración y un amplio rango de trabajo, sin embargo, es de gran tamaño, pesado y ruidoso.
Ocho. Historia de los motores de combustión interna Los motores de combustión interna son famosos por su alta eficiencia térmica, estructura compacta, alta 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 ampliamente al de cualquier otro motor térmico, y ocupa una posición muy importante en la economía nacional.
Los modernos motores de combustión interna se han convertido en la maquinaria de energía térmica más importante, más consumidora y más utilizada. Por supuesto, los motores de combustión interna también tienen muchas deficiencias, principalmente: tienen altos requisitos de combustible y no pueden quemar directamente combustibles inferiores y combustibles sólidos debido a la ventilación intermitente y dificultades de fabricación, la mejora de potencia de una sola máquina es limitada; La potencia máxima de los motores de combustión interna modernos es generalmente inferior a 40.000 kilovatios, mientras que la potencia de una sola máquina de las máquinas de vapor puede llegar a cientos de miles de kilovatios. El motor de combustión interna no se puede invertir; el ruido del motor 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 del motor de combustión interna en el siglo pasado es una historia de continua innovación y desafíos para superar estas deficiencias. El desarrollo del motor de combustión interna tiene una historia de aproximadamente un siglo y medio.
Al igual que otras ciencias, cada avance en el motor de combustión interna es un resumen y una generalización de la experiencia de la práctica de producción humana. La invención del motor de combustión interna comenzó con la investigación y mejora de la máquina de vapor de pistón.
En su historia de desarrollo, cabe mencionar especialmente a los alemanes Otto y Diesel. Fueron ellos quienes propusieron el ciclo Otto y el ciclo Diesel perfectos para el ciclo de trabajo del motor de combustión interna basándose en un resumen de innumerables experiencias prácticas de sus predecesores, que resumieron científicamente las actividades prácticas y creativas de innumerables personas a lo largo de décadas. salto. Heredaron, desarrollaron, resumieron y mejoraron la experiencia superficial, puramente empírica y desordenada de sus predecesores. Motores de combustión interna de pistones alternativos Hay 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, motores de gas (incluidos diversos motores de combustión interna de gas), 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 puede dividir en tipo de encendido y tipo de encendido por compresión, según los diferentes métodos de enfriamiento; se puede dividir en enfriado por agua y enfriado por aire según la disposición del cilindro. Las diferentes formas se dividen en en línea, en forma de V, opuestas y en forma de estrella. Según el número de cilindros, se pueden dividir en motores de combustión interna monocilíndricos y motores de combustión interna multicilíndricos. Según los diferentes usos de los motores de combustión interna, se dividen en usos automotrices, agrícolas, locomotoras, marinos y estacionarios.
Este artículo le presentará principalmente el desarrollo de motores de gasolina, motores de gasolina y motores diésel. El primer motor de combustión interna: motor de gas El primer motor de combustión interna fue un motor de gasolina que utilizaba gas como combustible.
En 1860, el inventor francés Lionel creó el primer motor de combustión interna práctico (monocilíndrico, dos tiempos, sin compresión, motor de gas con encendido eléctrico, potencia de salida 0,74-1,47 kW, velocidad 100 rpm, térmico eficiencia 4%). El ingeniero francés Derocha se dio cuenta de que para maximizar la eficiencia térmica del motor de combustión interna, es necesario reducir al máximo el área de enfriamiento de cada volumen de cilindro, expandir el pistón lo más rápido posible y ampliar el rango ( accidente cerebrovascular) el mayor tiempo posible.
Sobre esta base, propuso en 1862 el famoso ciclo de cuatro tiempos de combustión a volumen constante: admisión, compresión, expansión de combustión y escape. En 1876, el alemán Otto fabricó el primer motor de combustión interna de pistón alternativo de cuatro tiempos (monocilíndrico, horizontal, que utiliza gas como combustible, potencia de aproximadamente 2,21 KW, 180 r/min).
A este motor, Otto añadió un volante para que funcionara suavemente, alargó la entrada de aire y mejoró la culata para dar forma completa a la mezcla. Fue un motor de gran éxito, con el doble de eficiencia térmica que las máquinas de vapor de la época.
Otto integra las tres ideas técnicas clave: 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 de la máquina eléctrica desde Watt".
El ciclo de cuatro tiempos de combustión a volumen constante se realiza mediante el ciclo Otto, también llamado ciclo Otto. Aunque los motores de gas tienen grandes ventajas sobre los motores de vapor, todavía no pueden cumplir con los requisitos de alta velocidad y portabilidad bajo una producción en masa socializada.
Debido a que utiliza gas como combustible, requiere un enorme generador de gas y un sistema de tuberías. Además, el poder calorífico del gas es bajo (alrededor de 1,75 * 107 ~ 2,09 * 107J/m3), por lo que el motor de gas gira lentamente y tiene una potencia específica pequeña.
En la segunda mitad del siglo XIX, con el auge de la industria petrolera, se convirtió en una tendencia inevitable sustituir el gas natural por productos derivados del petróleo como combustible. Con la aparición del motor de gasolina, en 1883, Daimler y Maybach fabricaron 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, pero la velocidad de los motores de gasolina de Daimler ha saltado a 800-1000 rpm. Se caracteriza por su alta potencia, peso ligero, tamaño pequeño, rotación rápida y alta eficiencia, y es especialmente adecuado para el transporte.
Al mismo tiempo, Benz también desarrolló con éxito el dispositivo de encendido y el refrigerador refrigerado por agua, que todavía se utilizan. A finales del siglo XIX, los principales motores de combustión interna de pistón centralizado entraron generalmente en la etapa práctica y pronto mostraron una gran vitalidad.
Los motores de combustión interna se han mejorado e innovado continuamente en una amplia gama de aplicaciones, y han alcanzado hasta el momento un alto nivel técnico. En una historia de desarrollo tan larga, hay dos etapas importantes que marcaron época: primero, la aplicación generalizada de la tecnología de sobrealimentación en los motores y luego la aplicación de la tecnología electrónica y las computadoras en el desarrollo de motores desde la década de 1970; Estas dos tendencias de desarrollo todavía están en ascenso. Primero, veamos el desarrollo de los motores de gasolina en este siglo.
Impulsados por la industria automovilística y aeronáutica, los motores de gasolina han tenido un gran desarrollo. Según el proceso de mejora de la potencia de los motores de gasolina, 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 satisfacer las necesidades del transporte, el objetivo principal era mejorar 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 500-800 rpm en el último siglo a 1000-1000 rpm.
Nueve. Historia del desarrollo de motores aeronáuticos "Kunlun" es el primer motor aeronáutico de mi país que ha completado todo el proceso de autodiseño, producción de prueba, pruebas y pruebas de vuelo. Actualmente es el motor turborreactor militar de empuje medio más avanzado de mi país.
Después de cientos de rigurosas pruebas en tierra y vuelos de prueba aéreos, el Comité Nacional de Designación de Productos Militares aprobó oficialmente el diseño y finalización del motor en julio de 2002. Su exitoso desarrollo ha convertido a China en el quinto país del mundo en 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 Yan Chengzhong, diseñador jefe del motor Kunlun, su rendimiento supera el de todos los motores domésticos utilizados en aviones militares chinos en el pasado, incluido el mejor turborreactor 13B. La unidad de diseño del motor Kunlun es el Instituto de Diseño de Motores Shenyang de Aviación número uno de China.
El ciclo de desarrollo es de hasta 18 años. La fecha del proyecto es 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, largo plazo y alta inversión. Sin una base técnica y económica sólida, es imposible desarrollar motores de aviación, especialmente motores de aviación militar. En la actualidad, los únicos países del mundo que pueden desarrollar motores de avión de forma verdaderamente independiente son Estados Unidos, Rusia, Gran Bretaña y Francia.
Desde que la fábrica de motores de aviación de Shenyang copió con éxito el primer motor turborreactor-5 en 1956, la industria de motores de aviación de mi país ha estado copiando y mejorando principalmente motores de otros países. Aunque desarrollamos varios motores nosotros mismos, todos murieron a mitad de camino por diversas razones. El desarrollo exitoso del motor "Kunlun" indica que nuestro país realmente ha completado todo el proceso de diseño independiente, producción de prueba, pruebas y vuelos de prueba de motores de avión.
El motor "Kunlun", un hito en el desarrollo de la industria de la aviación de China, fue desarrollado por el Instituto de Investigación y Diseño de Motores de Shenyang, Shenyang Liming Aviation Engine Group, Xi'an Aviation Engine (Group) Co., Ltd., Guizhou Honglin Machinery Co., Ltd., etc. El motor turborreactor desarrollado conjuntamente por 34 unidades ha sido sometido a cientos de rigurosas pruebas en tierra y en vuelo aéreo, y el diseño fue aprobado oficialmente por el Comité Nacional de Designación de Productos Militares en julio de 2002. .
El motor Kunlun es el turborreactor militar de empuje medio más avanzado de mi país y se puede utilizar en aviones de las series J-7 y J-8. Este motor todavía tiene potencial de desarrollo en términos de rendimiento y vida útil, y su tipo de desarrollo también puede satisfacer las necesidades de la Fuerza Aérea China de motores turborreactores de empuje mediano y grande.
El éxito de su desarrollo marca que los motores aeroespaciales de mi país han entrado en una nueva etapa de desarrollo independiente a partir del mapeo, la imitación, la mejora y la modificación, poniendo fin a la larga historia de incapacidad de mi país para desarrollar motores aeroespaciales de forma independiente. También marca la transformación del diseño de motores aeroespaciales de mi país. Se ha abierto un nuevo capítulo de desarrollo independiente. El motor "Kunlun" es el primer turborreactor de postcombustión de empuje medio desarrollado por el Instituto de Diseño de Motores de Shenyang. Implementa plenamente la norma militar nacional "Especificaciones generales para motores turborreactores y turboventiladores de aviación" (GJB241-87).
El exitoso desarrollo del motor "Kunlun" es un "hito" en la historia del desarrollo de la industria de la aviación de China. El motor "Kunlun", la cristalización de nueva tecnología, está completamente desarrollado de acuerdo con los más estrictos estándares militares nacionales. Ha pasado pruebas en tierra casi duras y pruebas de vuelo a largo plazo, y tiene mejor rendimiento, mayor confiabilidad, durabilidad y potencial de desarrollo.
En comparación con los motores de imitación, todo el proceso del motor Kunlun desde el diseño, la fabricación, las pruebas, el vuelo de prueba hasta la finalización, todos los detalles técnicos y las ideas de diseño son muy claros. El proceso de copiar un motor es como cruzar un río buscando piedras. Hay un fenómeno de saber qué está pasando pero no saber por qué.
Así que, una vez que surge un problema, a menudo tenemos que volver atrás y encontrar nuevas ideas de diseño. Y debido a que la tecnología de motor prototipo copiada está obsoleta y tiene limitaciones fundamentales para mejorar el rendimiento, a menudo resulta difícil adoptar tecnología más nueva.
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 la confiabilidad del motor. La resistencia y vida útil del motor Kunlun están diseñadas estrictamente de acuerdo con los requisitos de las normas militares nacionales.
La prueba de vida 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 mejora significativamente el rendimiento. En las condiciones desfavorables de estrictos requisitos de índice, falta de equipos de prueba y fondos ajustados para investigación y desarrollo, todas las unidades de investigación de motores de Kunlun atravesaron dificultades y trabajaron tenazmente durante más de 10 años. Han superado sucesivamente docenas de tecnologías clave importantes, como el desajuste del compresor de alta y baja presión, la fractura de las palas de la turbina de alta presión, la vibración, el apagado por sobretensión de metros grandes a gran altitud, el corte de velocidad del mijo a gran altitud, el apagado del postquemador, etc. ., y eliminó cientos de fallas en pruebas en tierra y en vuelos aéreos. De acuerdo con 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 la prueba de vuelo aéreo se completaron por completo, el diseño se finalizó y está calificado para equipar a la Fuerza Aérea China.
Durante todo el proceso de desarrollo, se han completado decenas de miles de horas de pruebas en 603 componentes, y toda la máquina ha sido sometida a miles de horas de pruebas y una gran cantidad de pruebas de vuelo aéreo. La cantidad, el alcance y la dificultad de los proyectos de prueba no tienen precedentes en la historia del desarrollo de motores de aviación nacionales. Sobre la base de heredar tecnologías maduras, el motor Kunlun adopta casi 40 nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevos procesos, como solidificación direccional, fundición de precisión sin margen y tecnología de palas de turbina huecas de enfriamiento compuesto, que se han aplicado en los países avanzados del mundo. motores. La aplicación de estas tecnologías ha aumentado efectivamente la temperatura delante de la turbina y ha aumentado considerablemente el empuje de los motores domésticos con el mismo nivel de material.
Al mismo tiempo, el motor "Kunlun" también adopta cámaras de combustión anulares, revestimientos cerámicos avanzados, sistemas digitales antisobretensiones, monitoreo de condición y otras tecnologías, lo que mejora efectivamente la estabilidad y confiabilidad del motor. El empuje unitario y el área unitaria de barlovento están cerca del nivel avanzado mundial a mediados de los años 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 el mercado. competencia.
Los cuatro principales fabricantes de motores occidentales utilizan este método para desarrollar motores aeronáuticos. Este método también se utiliza en el desarrollo del motor "Kunlun" de China y se han desarrollado varias modificaciones.
El "Kunlun" I es una versión modificada del prototipo, con las mismas prestaciones que el prototipo. Se fabricaron receptores externos, accesorios y tuberías para cumplir con los requisitos de la aeronave.