Turbokompresoriaus įtaisas: aprašymas, veikimo principas, pagrindiniai elementai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Prieš pradėdami svarstyti patį turbokompresoriaus įrenginį, turėtumėte žinoti, kad vidaus degimo variklio galia visiškai priklauso nuo to, kiek oro ir degalų patenka į jį. Todėl padidinę šiuos rodiklius padidinsite ir vidaus degimo variklio galią.

Turbinos aprašymas

Turbokompresoriaus įtaisas ir jo išvaizda yra nuolatinių žmonių lenktynių, siekiant padidinti variklio galią, rezultatas. Čia svarbu pridurti, kad tokia turbina tapo efektyviu sprendimu ne tik benzininiams, bet ir dyzeliniams modeliams. Dažniausiai tokie įtaisai montuojami tuose varikliuose, kuriuose tiekiamas nedidelis oro kiekis. Čia svarbu suprasti štai ką: kuo didesnis pats variklis, tuo daugiau oro ir degalų jis sunaudoja ir turi daugiau galios. Norint pasiekti tokią pat galią iš mažesnio variklio, būtina padidinti oro kiekį, kuris telpa į cilindrus.

Turbokompresorius yra įrenginys, skirtaspanaudoti išmetamąsias dujas į variklį įstumti didelį oro kiekį. Turbokompresorius turi du pagrindinius elementus - turbiną ir išcentrinį siurblį. Šios dvi dalys tarpusavyje yra sujungtos standžia ašimi. Elementai sukasi iki 100 000 apsisukimų per minutę greičiu, jie taip pat varo kompresorių.

Turbinos dalys

Turbokompresoriaus įtaisą sudaro 8 dalys. Yra turbinos ratas, kuris sukasi specialios formos korpuse. Pagrindinis tikslas yra perduoti išmetamųjų dujų energiją kompresoriui. Pradinė šių elementų surinkimo medžiaga yra karščiui atsparios medžiagos, pvz., keramika.

Turbokompresoriaus įrenginyje taip pat yra kompresoriaus ratas, kuris įsiurbia orą. Jis taip pat susijęs su jo suspaudimu ir įpurškimu į variklio cilindrus. Ratas yra specialiame korpuse, pavyzdžiui, turbinoje. Abu šie ratai sumontuoti ant rotoriaus veleno, kurio sukimas atliekamas ant slydimo guolių.

Turbokompresoriaus konstrukcija ir veikimas, ypač benzininiuose varikliuose, reikalauja papildomo aušinimo. Paprastai tai yra skysčio aušinimo sistema. Be pačios sistemos aušinimo, suslėgtas oras taip pat vėsinamas. Tam turbinoje yra oro arba skysčio tipo tarpinis aušintuvas. Labai svarbu atvėsinti orą, nes tai padidina jo tankį, taigi ir slėgį.

Šią sistemą valdo slėgio reguliatorius. Šis apėjimo vožtuvas galiapriboti išmetamųjų dujų srautą. Tokiu būdu kai kurie praeis pro turbinos ratą.

Kūrinio esmė

Turbokompresoriaus įtaisas ir jo veikimo principas pagrįstas išmetamųjų dujų naudojimu. Šių dujų energija varys turbinos ratą. Šiai energijai perduoti turbinos ratas pritvirtinamas prie rotoriaus veleno, jį sukant. Tokiu būdu energija perduodama kompresoriaus ratui. Šis elementas verčia orą į sistemą, taip pat jį suspaudžia. Suslėgtas oras praeina per tarpinį aušintuvą, kuris jį atvėsina. Po to medžiaga patenka tiesiai į variklio cilindrus.

Daugiau informacijos

Turbokompresoriaus įtaisas ir veikimo principas tam tikru būdu yra nepriklausomi, viena vertus, nuo vidaus degimo variklio, nes nėra standžios jungties su variklio velenu. Kita vertus, sukimosi greitis vis tiek tam tikru būdu turi įtakos turbinos efektyvumui. Jis sujungiamas tokiu būdu. Kuo daugiau apsisukimų padarys variklis, tuo galingesnis bus išmetamųjų dujų srautas. Dėl to padidės turbinos veleno sukimosi greitis, o tai reiškia, kad padidės oro kiekis, kuris pateks į cilindrus.

Turbokompresoriaus konstrukcija ir veikimas turi keletą neigiamų pusių. Vienas iš trūkumų vadinamas „turbo lag“. Staigiai paspaudus dujų pedalą, greitas galios padidėjimas bus šiek tiek atidėtas. Pravažiavus „turbojam“, staigus slėgio šuolis,kuris vadinamas „turbo keltuvu“.

Trūkumų taisymas

Pirmasis trūkumas atsirado dėl to, kad sistema yra inercinė. Dėl šio reiškinio atsiranda neatitikimas tarp turbinos veikimo ir galios, kurios reikia iš variklio. Yra trys būdai, kaip išspręsti šią problemą. Kadangi dyzelinio turbokompresoriaus įtaisas panašus į benzininį, tai ir jie jam tinka. Štai ką galite padaryti:

1. Naudokite kintamos geometrijos turbiną.
2. Naudokite du lygiagrečius arba du nuoseklius kompresorius.
3. Naudokite kombinuotą padidinimo sistemą.

Kalbant apie kintamos geometrijos turbiną, ji gana pajėgi išspręsti problemą, pakeisdama įleidimo vožtuvo plotą. Tokia sistema labai dažnai naudojama dyzeliniuose varikliuose.

Įvairių sistemų aprašymas

Paskirtis, turbokompresoriaus įtaisas yra toks pat kaip ir įprastos turbinos. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad instrumentas turi tik 5 pagrindines dalis, o ne 8.

Naudojama lygiagrečiai sujungtų turbinų sistema. Tokia sistema geriausiai tinka pakankamai galingiems V formos varikliams. Tokiu atveju kiekvienai cilindrų eilei montuojamas vienas mažas turbokompresorius. Privalumas yra tas, kad kelių mažų įrenginių inercija yra mažesnė nei vienos didelės turbinos.

Kompresoriaus įtaisas ir veikimo principas nesiskiria priklausomai nuoTačiau nuo jo tūrio tai vaidina svarbų vaidmenį, pavyzdžiui, naudojant nuoseklų dviejų turbinų jungtį. Tokiu atveju kiekvienas įrenginys bus aktyvuojamas tam tikru greičiu.

Taip pat naudojama padidinimo sistema, kurioje naudojamas ir mechaninis, ir turbokompresorius. Jei variklio sūkiai yra žemi, įjungiamas mechaninis oro siurbimo įtaisas. Viršijus tam tikrą slenkstį, mechaninis įtaisas išsijungs ir pradės veikti turbokompresorius.

Kokie turbinos pranašumai

Naudojant kompresorių išsiskiria šie pranašumai:

1. Plačiai naudoti šį įrenginį tapo įmanoma dėl jo konstrukcijos paprastumo ir patikimumo. Be to, įvedus šį įrenginį į vidaus degimo variklio sistemą, variklio galia padidėja maždaug 20-35%.
2. Pats kompresorius negali sukelti gedimo, nes jo veikimas tiesiogiai priklauso nuo kitų sistemų, pavyzdžiui, dujų paskirstymo.
3. Galima sutaupyti nuo 5 iki 20% kuro. Jei mažame variklyje sumontuosite turbiną, kuro degimo procesas taps efektyvesnis, o tai reiškia, kad efektyvumas padidės.
4. Geras tokių variklių pranašumas pastebimas važiuojant keliuose, pavyzdžiui, kalnuose. Tai ypač pastebima lyginant su atmosferos analogais.
5. Turbokompresoriaus konstrukcija ir veikimo principas leidžia jam veikti kaip papildomam duslintuvui išmetimo sistemoje.

Programos funkcijos

Nepaisant to, kad pats kompresorius praktiškai nesugenda, kartais pasitaiko situacijų, kai nutrūksta jo veikimas.

Šiandien dažniausia turbokompresoriaus išjungimo priežastis yra ta, kad centrinė turbinos kasetė užsikimšusi alyva. Dažniausiai tokia problema iškyla dėl to, kad po ilgų ir rimtų turbokompresoriaus apkrovų jo darbas staiga sustoja. Norint atsikratyti šios bėdos, būtina įrengti vandens aušinimo sistemą. Šios sistemos linijos sukurs šilumos sugėrimo efektą, kuris sumažins temperatūrą centrinėje kasetėje. Verta paminėti, kad šis poveikis pasireikš kurį laiką po to, kai variklis visiškai sustos, taip pat visiškai nutrūkus aušinimo skysčio cirkuliacijai.

Turbinų įvairovė

Kalbant apie turbokompresorių tipus, yra įvorės ir rutulinio guolių tipai.

Jei kalbėtume apie įvorės tipo turbokompresorius, jie buvo naudojami gana ilgą laiką. Tačiau jie turėjo nemažai trūkumų, kurie buvo susiję su jų dizaino ypatybėmis. Tai neleido 100% išnaudoti tokios sistemos potencialo. Rutuliniai guoliai yra naujesni, kuriuose atsižvelgta į trūkumus, todėl palaipsniui keičiami įvorės kompresoriai.

Lyginant šių dviejų tipų turbinas, rutulinis guolis laikomas ekonomiškesniu, nes jis sunaudoja daugmažiau alyvos nei rankovių tipo. Taip pat kompresoriai turi indikatorių, atsakingą už turbinos reakciją į dujų pedalo paspaudimą. Turbinų su rutuliniais guoliais šis rodiklis yra geresnis, o tai leidžia maždaug 15 % pagerinti atsaką, palyginti su movinėmis.

Įrenginio gedimai

Čia reikia pasakyti, kad turbokompresorius yra vienintelis variklio tvirtinimas, kuris eksploatacijos metu yra glaudžiai susijęs su beveik visomis kitomis transporto priemonių sistemomis. Remiantis tuo, tampa visiškai akivaizdu, kad minimalūs bet kurios sistemos veikimo nukrypimai lems tai, kad kompresoriaus susidėvėjimas žymiai padidės. Iki šiol yra keletas priežasčių, kurios dažniausiai tampa kliūtimi turbinos veikimui:

• Į mechanizmą gali patekti pašalinių daiktų. Dėl didelio variklio sukimosi greičio tai gali būti pažeista, pavyzdžiui, sparnuotės.
• Trūksta tepalų. Kuo didesnės dinaminės apkrovos, tuo didesnė tikimybė, kad įvyks alyvos „plėvelės“sunaikinimas. Tai savo ruožtu sukels „sausą“trintį, kuri neigiamai veikia sistemą. Šio gedimo priežastis gali būti bet kokia priežastis, dėl kurios alyva nepasiekia iki galo. Pavyzdžiui, užsikimšę alyvos cilindrai, filtrai, susidėvėjęs alyvos siurblys ir kt.