Turbokompresoriaus veikimo principas ir jo konstrukcija

Turbokompresorius (turbina) yra mechanizmas, naudojamas automobiliuose, siekiant priversti orą į vidaus degimo variklio cilindrus. Šiuo atveju turbiną varo tik išmetamųjų dujų srautas. Turbokompresoriaus naudojimas leidžia padidinti variklio galią iki 40%, išlaikant kompaktišką dydį ir mažas degalų sąnaudas.

Kaip išdėstyta turbina, jos veikimo principas

Standartinį turbokompresorių sudaro:

1. Būstas. Pagaminta iš karščiui atsparaus plieno. Jis yra sraigtinės formos su dviem skirtingai nukreiptais vamzdeliais su flanšais, skirtais montuoti slėgio sistemoje.
2. Turbinos ratas. Jis paverčia išmetamųjų dujų energiją į veleno, ant kurio jis yra tvirtai pritvirtintas, sukimąsi. Pagaminta iš karščiui atsparių medžiagų.
3. Kompresoriaus ratas. Jis gauna sukimąsi iš turbinos rato ir pumpuoja orą į variklio cilindrus. Kompresoriaus sparnuotė dažnai yra pagaminta iš aliuminio, todėl sumažėja energijos nuostoliai. Temperatūros režimas šioje zonoje yra artimas normaliam ir nereikia naudoti karščiui atsparių medžiagų.
4. Turbinos velenas. Sujungia turbinos ratus (kompresorių ir turbiną).
5. Paprastieji guoliai arba rutuliniai guoliai. Reikalingas velenui prijungti korpuse. Konstrukcijoje gali būti viena arba dvi atramos (guoliai). Pastarieji sutepami bendra variklio tepimo sistema.
6. aplinkkelio vožtuvas. PSkirtas reguliuoti išmetamųjų dujų srautą, veikiantį turbinos ratą. Tai leidžia valdyti padidinimo galią. Vožtuvas su pneumatine pavara. Jo padėtį valdo variklio ECU, kuris gauna signalą iš greičio jutiklio.

Pagrindinis turbinos veikimo principas benzininiuose ir dyzeliniuose varikliuose yra toks:

• Išmetamosios dujos nukreipiamos į turbokompresoriaus korpusą, kur veikia turbinos mentes.
• Turbinos ratas pradeda suktis ir įsibėgėti. Turbinos sukimosi greitis dideliu greičiu gali siekti 250 000 aps./min.
• Per turbinos ratą išmetamosios dujos išleidžiamos į išmetimo sistemą.
• Kompresoriaus sparnuotė sukasi sinchroniškai (nes yra ant to paties veleno kaip ir turbina) ir nukreipia suspausto oro srautą į tarpinį aušintuvą, o po to į variklio įsiurbimo kolektorių.

Turbinos charakteristikos

Lyginant su mechaniniu kompresoriumi, varomu alkūniniu velenu, turbinos privalumas yra tas, kad ji nesiima energijos iš variklio, o naudoja energiją iš savo šalutinių produktų. Tai pigiau gaminti ir pigiau naudoti.

Nors techniškai dyzelinio variklio turbina iš esmės yra tokia pati kaip ir benzininio, ji labiau paplitusi dyzeliniame variklyje. Pagrindinis bruožas yra veikimo režimai. Todėl dyzeliniam varikliui galima naudoti mažiau karščiui atsparias medžiagas, nes išmetamųjų dujų temperatūra dyzeliniuose varikliuose vidutiniškai siekia nuo 700 °C, o benzininiuose – nuo ​​1000 °C. Tai reiškia, kad ant benzininio variklio negalima montuoti dyzelinės turbinos.

Kita vertus, šios sistemos taip pat turi skirtingą slėgio lygį. Šiuo atveju reikia atsižvelgti į tai, kad turbinos efektyvumas priklauso nuo jos geometrinių matmenų. Į cilindrus pučiamo oro slėgis yra dviejų dalių suma: 1 atmosferos slėgis plius turbokompresoriaus sukuriamas perteklinis slėgis. Jis gali būti nuo 0,4 iki 2,2 atmosferos ar daugiau. Kadangi dyzelinio variklio turbinos veikimo principas leidžia paimti daugiau išmetamųjų dujų, benzininio variklio konstrukcija negali būti montuojama net dyzeliniuose varikliuose.

Turbokompresorių tipai ir tarnavimo laikas

Pagrindinis turbinos trūkumas yra „turbo lag“ efektas, atsirandantis esant mažiems variklio sūkiams. Tai reiškia laiko uždelsimą reaguojant į variklio sūkių skaičiaus pasikeitimą. Siekiant pašalinti šį trūkumą, buvo sukurti įvairių tipų turbokompresoriai:

• Dviejų slinkčių sistema. Konstrukcijoje numatyti du kanalai, skiriantys turbinos kamerą ir dėl to išmetamųjų dujų srautą. Tai užtikrina greitesnį reakcijos laiką, maksimalų turbinos efektyvumą ir apsaugo nuo išmetimo angų užsikimšimo.
• Kintamos geometrijos turbina (kintamos geometrijos antgalis). Ši konstrukcija dažniausiai naudojama dyzeliniuose varikliuose. Jis keičia turbinos įleidimo angos skerspjūvį dėl jos menčių mobilumo. Sukimosi kampo keitimas leidžia reguliuoti išmetamųjų dujų srautą, taip reguliuojant išmetamųjų dujų greitį ir variklio greitį. Benzininiuose varikliuose sportiniuose automobiliuose dažnai randamos kintamos geometrijos turbinos.

Turbokompresorių trūkumas – turbinos trapumas. Benzininiams varikliams tai yra vidutiniškai 150 000 kilometrų. Kita vertus, dyzelinio variklio turbinos resursas yra šiek tiek ilgesnis ir vidutiniškai siekia 250 000 kilometrų. Ilgai važiuojant dideliu greičiu, taip pat netinkamai pasirinkus alyvą, tarnavimo laikas gali sutrumpėti du ar net tris kartus.

Priklausomai nuo to, kaip turbina veikia benzininiame ar dyzeliniame variklyje, galima įvertinti našumą. Signalas, kurį reikia patikrinti, yra mėlynų arba juodų dūmų atsiradimas, variklio galios sumažėjimas, taip pat švilpuko ir barškėjimo atsiradimas. Norint išvengti gedimų, būtina laiku pakeisti alyvą, oro filtrus ir atlikti reguliarią priežiūrą.