Устройство за турбокомпресор: описание, принцип на действие, основни елементи

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Преди да пристъпите към разглеждането на самото турбокомпресорно устройство, трябва да знаете, че мощността на двигателя с вътрешно горене зависи изцяло от това колко въздух и гориво влизат в него. Следователно, ако увеличите тези показатели, ще увеличите и мощността на двигателя с вътрешно горене.

Описание на турбината

Устройството с турбокомпресор и неговият външен вид е резултат от постоянна надпревара с хора за увеличаване на мощността на двигателя. Тук е важно да добавим, че такава турбина се превърна в ефективно решение не само за бензинови двигатели, но и за дизелови модели. Най-често такива устройства се монтират на тези двигатели, които имат малко количество въздух. Тук е важно да се разбере следното: колкото по-голям е самият двигател, толкова повече въздух и гориво изразходва и толкова повече мощност има. За да се постигне същата мощност от по-малък двигател, е необходимо да се увеличи количеството въздух, което се побира в цилиндрите.

Турбокомпресорът е устройство, предназначено дада вкарва голямо количество въздух в двигателя с помощта на отработените газове. Турбокомпресорът има два основни елемента - турбина и центробежна помпа. Помежду си тези две части са свързани с твърда ос. Елементите се въртят със скорост до 100 000 оборота в минута и също така задвижват компресора.

Части за турбина

Устройството с турбокомпресор включва 8 части. Има турбинно колело, което се върти в корпус със специална форма. Основната цел е да прехвърли енергията на отработените газове към компресора. Изходният материал за сглобяването на тези елементи са топлоустойчиви материали, като керамика.

Устройството с турбокомпресор включва и компресорно колело, което засмуква въздух. Той също така се занимава с неговото компресиране и впръскване в цилиндрите на двигателя. Колелото е разположено в специален корпус, като турбина. И двете колела са монтирани на вала на ротора, чието въртене се извършва върху плъзгащи лагери.

Конструкцията и работата на турбокомпресора, особено при бензиновите двигатели, изисква допълнително охлаждане. Обикновено това е течна охладителна система. Освен охлаждането на самата система, сгъстен въздух се охлажда и. За това турбината има въздушен или течен интеркулер. Охлаждането на въздуха е от съществено значение, тъй като увеличава неговата плътност, а оттам и налягането.

Тази система се управлява от регулатор на налягането. Този байпасен клапан е способен наограничаване на потока на отработените газове. По този начин някои ще минат покрай колелото на турбината.

Същността на работата

Устройството на турбокомпресора и принципът на неговата работа се основава на използването на отработени газове. Енергията на тези газове ще задвижва турбинното колело. За да прехвърли тази енергия, турбинното колело е прикрепено към вала на ротора, като го върти. По този начин енергията се прехвърля към колелото на компресора. Този елемент се занимава с принуждаване на въздух в системата, както и за компресирането му. Сгъстеният въздух преминава през междинния охладител, който го охлажда. След това веществото влиза директно в цилиндрите на двигателя.

Повече информация

Устройството на турбокомпресора и принципът на работа са по някакъв начин независими, от една страна, от двигателя с вътрешно горене, тъй като няма твърда връзка с вала на двигателя. От друга страна, скоростта на въртене все още по някакъв начин влияе върху ефективността на турбината. Свързва се по следния начин. Колкото повече обороти прави двигателят, толкова по-мощен ще бъде потокът на отработените газове. Поради това скоростта на въртене на вала на турбината ще се увеличи, което означава, че количеството въздух, което ще влезе в цилиндрите, ще се увеличи.

Конструкцията и работата на турбокомпресора имат няколко отрицателни страни. Един от недостатъците се нарича "турбо лаг". С рязко натискане на педала за газ бързото увеличаване на мощността ще бъде донякъде забавено. След преминаване през "турбоджам" има рязък скок в налягането,който се нарича "турбо лифт".

Поправяне на недостатъци

Появата на първия недостатък се дължи на факта, че системата е инерционна. Поради това явление има несъответствие между производителността на турбината и мощността, която се изисква от двигателя. Има три начина за решаване на този проблем. Тъй като устройството на дизеловия турбокомпресор е подобно на бензиновото, те също са подходящи за него. Ето какво можете да направите:

1. Използвайте турбина с променлива геометрия.
2. Използвайте два паралелни или два компресора последователно.
3. Използвайте комбинирана система за усилване.

Що се отнася до турбината с променлива геометрия, тя е доста способна да реши проблема чрез промяна на площта на входящия клапан. Такава система много често се използва в дизеловите двигатели.

Описание на различни системи

Предназначение, устройството на турбокомпресора е същото като това на конвенционалната турбина. Основната разлика е, че инструментът има само 5 основни части, а не 8.

Използва се система от турбини, свързани паралелно. Такава система е най-подходяща за достатъчно мощни V-образни двигатели. В този случай за всеки ред цилиндри се монтира един малък турбокомпресор. Предимството е, че инерцията на няколко малки устройства е по-малка от тази на една голяма турбина.

Устройството и принципът на работа на компресора не се различават в зависимост отот обема му обаче това играе важна роля, например при използване на серийно свързване на две турбини. В този случай всяко устройство ще се активира с определена скорост.

Използва се и усилваща система, която използва както механичен, така и турбокомпресор. Ако оборотите на двигателя са ниски, тогава механичното устройство за изпомпване на въздух се включва. Ако определен праг бъде превишен, механичното устройство ще се изключи и турбокомпресорът ще започне да работи.

Какви са предимствата на турбината

Следните предимства се открояват при използване на компресор:

1. Широкото използване на това устройство стана възможно благодарение на простотата и надеждността на неговия дизайн. В допълнение, въвеждането на това устройство в системата на двигателя с вътрешно горене увеличава мощността на двигателя с около 20-35%.
2. Самият компресор не може да причини повреда, тъй като неговата производителност директно зависи от други системи, например газоразпределение.
3. Възможно е да спестите от 5 до 20% гориво. Ако инсталирате турбина в малък двигател, процесът на изгаряне на горивото ще стане по-ефективен, което означава, че ефективността ще се увеличи.
4. Добро предимство на такива двигатели се наблюдава по пътищата, минаващи, например, в планините. Това е особено забележимо в сравнение с атмосферните аналози.
5. Дизайнът и принципът на работа на турбокомпресора му позволяват да функционира като допълнителен шумозаглушител в изпускателната система.

Функции на приложението

Въпреки факта, че самият компресор практически не се поврежда, понякога възникват ситуации, когато работата му спре.

Днес най-честата причина за спиране на турбокомпресора е, че централният патрон на турбината е запушен с масло. Най-често такъв проблем възниква поради факта, че след продължителни и сериозни натоварвания на турбокомпресора работата му спира рязко. За да се отървете от този проблем, е необходимо да инсталирате система за водно охлаждане. Линиите на тази система ще създадат ефект на абсорбция на топлина, което ще намали температурата в централния патрон. Струва си да се отбележи, че този ефект ще настъпи известно време след пълното спиране на двигателя, както и след пълното спиране на циркулацията на охлаждащата течност.

Разновидности на турбините

Що се отнася до видовете турбокомпресор, има тип втулка и тип сачмен лагер.

Ако говорим за турбокомпресори тип втулка, те се използват от доста дълго време. Те обаче имаха редица недостатъци, които бяха свързани с техните дизайнерски характеристики. Това не позволи да се използва потенциалът на такава система на 100%. Сачмените лагери са по-нови, които са взели предвид недостатъците и затова постепенно заменят компресорите с втулки.

Когато се сравняват тези два типа турбини, сачмен лагер се счита за по-икономичен, тъй като консумира значителнопо-малко масло от тип ръкав. Също така компресорите имат индикатор, който отговаря за реакцията на турбината при натискане на педала за газ. За типовете турбини със сачмени лагери този индикатор е по-добър, което позволява подобрение на реакцията с около 15% в сравнение с тези с втулки.

Неизправности на устройството

Тук трябва да се каже, че турбокомпресорът е единствената приставка на двигателя, която е тясно свързана по време на работа с почти всички други системи на превозното средство. Въз основа на това става съвсем очевидно, че минималните отклонения в работата на всяка система ще доведат до факта, че износването на компресора ще се увеличи значително. Към днешна дата има няколко причини, които най-често се превръщат в пречка в работата на турбината:

• В механизма е възможно да попаднат чужди предмети. Поради огромната скорост на въртене на двигателя, това може да доведе до повреда, например, на работните колела.
• Липса на лубриканти. Колкото по-високи са динамичните натоварвания, толкова по-голям е шансът да настъпи разрушаването на масления „филм“. Това от своя страна ще доведе до "сухо" триене, което се отразява на системата по най-негативния начин. Причината за тази неизправност може да бъде всяка причина, поради която маслото не достига напълно. Например, запушени маслени цилиндри, филтри, износване на маслената помпа и др.