Dispozitiv turbocompresor: descriere, principiu de funcționare, elemente principale

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Înainte de a trece la luarea în considerare a dispozitivului turbocompresor în sine, trebuie să știți că puterea unui motor cu ardere internă depinde în întregime de cât de mult aer și combustibil intră în el. Prin urmare, dacă măriți acești indicatori, veți crește și puterea motorului cu ardere internă.

Descrierea turbinei

Dispozitivul turbocompresor și aspectul său este rezultatul unei curse constante de oameni pentru a crește puterea motorului. Este important de adăugat aici că o astfel de turbină a devenit o soluție eficientă nu numai pentru motoarele pe benzină, ci și pentru modelele diesel. Cel mai adesea, astfel de dispozitive sunt instalate pe acele motoare care au o cantitate mică de aer furnizată. Aici este important să înțelegeți următoarele: cu cât motorul în sine este mai mare, cu atât consumă mai mult aer și combustibil și cu atât are mai multă putere. Pentru a obține aceeași putere de la un motor mai mic, este necesar să creșteți cantitatea de aer care se potrivește în cilindri.

Turbocharger este un dispozitiv proiectat pentrupentru a forța o cantitate mare de aer în motor folosind gazele de eșapament. Un turbocompresor are două elemente principale - o turbină și o pompă centrifugă. Între ele, aceste două părți sunt conectate printr-o axă rigidă. Elementele se rotesc cu viteze de până la 100.000 de rotații pe minut și, de asemenea, antrenează compresorul.

Piese turbine

Dispozitivul turbocompresor include 8 piese. Există o roată de turbină care se rotește într-o carcasă cu o formă specială. Scopul principal este transferul energiei gazelor de eșapament către compresor. Materialul de pornire pentru asamblarea acestor elemente sunt materiale rezistente la căldură, precum ceramica.

Dispozitivul turbocompresor include și o roată a compresorului care aspiră aer. De asemenea, se ocupă de compresia și injecția sa în cilindrii motorului. Roata este amplasată într-o carcasă specială, ca o turbină. Ambele roți sunt montate pe arborele rotorului, a cărui rotație se efectuează pe lagăre de alunecare.

Proiectarea și funcționarea unui turbocompresor, în special la motoarele pe benzină, necesită o răcire suplimentară. De obicei, acesta este un sistem de răcire cu lichid. Pe lângă răcirea sistemului în sine, aerul comprimat este și răcit. Pentru aceasta, turbina are un intercooler de tip aer sau lichid. Răcirea aerului este esențială, deoarece îi crește densitatea și, prin urmare, presiunea.

Acest sistem este controlat de un regulator de presiune. Această supapă de bypass este capabilărestricționează fluxul de gaze de eșapament. În acest fel, unii vor trece pe lângă roata turbinei.

Esența lucrării

Dispozitivul turbocompresorului și principiul funcționării acestuia se bazează pe utilizarea gazelor de eșapament. Energia acestor gaze va antrena roata turbinei. Pentru a transfera această energie, roata turbinei este atașată de arborele rotorului, rotindu-l. În acest fel, energia este transferată către roata compresorului. Acest element este angajat în forțarea aerului în sistem, precum și în comprimarea acestuia. Aerul comprimat trece prin intercooler, care îl răcește. După aceea, substanța intră direct în cilindrii motorului.

Mai multe informații

Dispozitivul turbocompresor și principiul de funcționare sunt într-un fel independente, pe de o parte, de motorul cu ardere internă, deoarece nu există o legătură rigidă cu arborele motorului. Pe de altă parte, viteza de rotație încă afectează într-un fel eficiența turbinei. Este conectat în felul următor. Cu cât motorul face mai multe rotații, cu atât fluxul de gaze de eșapament va fi mai puternic. Din această cauză, viteza de rotație a arborelui turbinei va crește, ceea ce înseamnă că cantitatea de aer care va intra în cilindri va crește.

Designul și funcționarea turbocompresorului au mai multe părți negative. Unul dintre dezavantaje se numește „turbo lag”. Cu o apăsare puternică a pedalei de accelerație, creșterea rapidă a puterii va fi oarecum întârziată. După trecerea prin „turboam” are loc un s alt brusc de presiune,care se numește „lift turbo”.

Remedierea deficiențelor

Apariția primului dezavantaj se datorează faptului că sistemul este inerțial. Din cauza acestui fenomen, există o discrepanță între performanța turbinei și puterea care este necesară de la motor. Există trei moduri de a rezolva această problemă. Deoarece dispozitivul unui turbocompresor diesel este similar cu unul pe benzină, ele sunt, de asemenea, potrivite pentru acesta. Iată ce puteți face:

1. Utilizați turbină cu geometrie variabilă.
2. Folosiți două compresoare paralele sau două în serie.
3. Utilizați un sistem de creștere combinat.

În ceea ce privește turbina cu geometrie variabilă, este destul de capabilă să rezolve problema prin schimbarea zonei supapei de admisie. Un astfel de sistem este foarte des folosit la motoarele diesel.

Descrierea diferitelor sisteme

Scop, dispozitivul turbocompresorului este același cu cel al unei turbine convenționale. Principala diferență este că instrumentul are doar 5 părți principale, nu 8.

Se folosește un sistem de turbine conectate în paralel. Un astfel de sistem este cel mai potrivit pentru motoarele în V suficient de puternice. În acest caz, este instalat un mic turbocompresor pentru fiecare rând de cilindri. Avantajul este că inerția mai multor dispozitive mici este mai mică decât cea a unei turbine mari.

Dispozitivul și principiul de funcționare al compresorului nu diferă în funcție dedin volumul său, totuși, acesta joacă un rol important, de exemplu, atunci când se utilizează o conexiune în serie a două turbine. În acest caz, fiecare dispozitiv va fi activat la o anumită viteză.

Se folosește și un sistem boost, care utilizează atât un compresor mecanic, cât și un turbo. Dacă turația motorului este scăzută, atunci dispozitivul mecanic pentru pomparea aerului este pornit. Dacă se depășește un anumit prag, dispozitivul mecanic se va opri, iar turbocompresorul va începe să funcționeze.

Care sunt beneficiile unei turbine

Următoarele beneficii ies în evidență atunci când utilizați un compresor:

1. Utilizarea pe scară largă a acestui dispozitiv a devenit posibilă datorită simplității și fiabilității designului său. În plus, introducerea acestui dispozitiv în sistemul motorului cu ardere internă crește puterea motorului cu aproximativ 20-35%.
2. Compresorul în sine nu poate provoca o defecțiune, deoarece performanța lui depinde direct de alte sisteme, de exemplu, distribuția gazului.
3. Este posibil să economisiți de la 5 la 20% din combustibil. Dacă instalați o turbină într-un motor mic, procesul de ardere a combustibilului va deveni mai eficient, ceea ce înseamnă că eficiența va crește.
4. Un bun avantaj al unor astfel de motoare se observă pe drumurile care trec, de exemplu, la munte. Acest lucru este vizibil mai ales în comparație cu omologii atmosferici.
5. Designul și principiul de funcționare ale turbocompresorului îi permit să funcționeze ca amortizor suplimentar în sistemul de evacuare.

Funcțiile aplicației

În ciuda faptului că compresorul în sine practic nu se defectează, ocazional apar situații când funcționarea acestuia se oprește.

Astăzi, cea mai frecventă cauză a opririi turbocompresorului este că cartuşul central al turbinei este înfundat cu ulei. Cel mai adesea, o astfel de problemă apare din cauza faptului că, după sarcini prelungite și serioase asupra turboalimentării, activitatea sa se oprește brusc. Pentru a scăpa de această problemă, este necesar să instalați un sistem de răcire cu apă. Liniile acestui sistem vor crea un efect de absorbție a căldurii, care va reduce temperatura din cartușul central. Este de remarcat faptul că acest efect va apărea o perioadă de timp după ce motorul s-a oprit complet, precum și după oprirea completă a circulației lichidului de răcire.

Soiuri de turbine

În ceea ce privește tipurile de turbocompresor, există tipuri de manșon și tip rulment cu bile.

Dacă vorbim de turbocompresoare de tip bush, acestea sunt folosite de destul de mult timp. Cu toate acestea, au avut o serie de deficiențe, care au fost asociate cu caracteristicile lor de design. Acest lucru nu a permis utilizarea potențialului unui astfel de sistem cu 100%. Unitățile cu rulmenți sunt mai noi, care au ținut cont de neajunsuri și, prin urmare, înlocuiesc treptat compresoarele cu bucșă.

La compararea acestor două tipuri de turbine, rulmentul cu bile este considerat mai economic, deoarece consumă semnificativmai puțin ulei decât tipul manșonului. De asemenea, compresoarele au un indicator care este responsabil pentru răspunsul turbinei la apăsarea pedalei de accelerație. Pentru tipurile de turbine cu rulmenți cu bile, acest indicator este mai bun, ceea ce permite o îmbunătățire a răspunsului cu aproximativ 15% față de cele cu manșon.

Defecțiuni ale dispozitivului

Aici trebuie spus că turbocompresorul este singurul atașament al motorului, care este strâns legat în timpul funcționării cu aproape toate celel alte sisteme ale vehiculului. Pe baza acestui fapt, devine destul de evident că abaterile minime în funcționarea oricărui sistem vor duce la faptul că uzura compresorului va crește semnificativ. Până în prezent, există mai multe motive care devin cel mai adesea un obstacol în funcționarea turbinei:

• Este posibil ca obiecte străine să intre în mecanism. Datorită vitezei uriașe de rotație a motorului, aceasta poate duce la deteriorarea, de exemplu, a rotoarelor.
• Lipsa lubrifianților. Cu cât sarcinile dinamice sunt mai mari, cu atât este mai mare șansa ca distrugerea „filmului” de ulei să se producă. Aceasta, la rândul său, va duce la frecare „uscata”, care afectează sistemul în cel mai negativ mod. Cauza acestei defecțiuni poate fi orice motiv pentru care uleiul nu ajunge complet. De exemplu, cilindri de ulei înfundați, filtre, uzura pompei de ulei etc.