Принципът на работа на турбокомпресора и неговата конструкция

Турбокомпресор (турбина) е механизъм, използван в автомобилите за нагнетяване на въздух в цилиндрите на двигател с вътрешно горене. В този случай турбината се задвижва единствено от потока отработени газове. Използването на турбокомпресор ви позволява да увеличите мощността на двигателя до 40%, като същевременно запазите компактния му размер и ниския разход на гориво.

Как е подредена турбината, принципът на нейната работа

Стандартният турбокомпресор се състои от:

1. Жилища. Изработен от топлоустойчива стомана. Има спираловидна форма с две различно насочени тръби, снабдени с фланци за монтаж в система за херметизиране.
2. Турбинно колело. Той преобразува енергията на отработените газове във въртене на вала, върху който е неподвижно фиксиран. Изработен от топлоустойчиви материали.
3. Компресорно колело. Той получава въртене от турбинното колело и изпомпва въздух в цилиндрите на двигателя. Работното колело на компресора често е изработено от алуминий, което намалява загубите на енергия. Температурният режим в тази зона е близък до нормалния и не се изисква използването на топлоустойчиви материали.
4. Турбинен вал. Свързва турбинните колела (компресор и турбина).
5. Плъзгащи лагери или сачмени лагери. Необходим за свързване на вала в корпуса. Дизайнът може да бъде оборудван с една или две опори (лагери). Последните се смазват от общата система за смазване на двигателя.
6. байпасен клапан. ППроектиран да регулира потока на отработените газове, действащи върху турбинното колело. Това ви позволява да контролирате усилващата мощност. Клапан с пневматичен актуатор. Позицията му се контролира от ECU на двигателя, който получава сигнал от сензора за скорост.

Основният принцип на работа на турбината при бензинови и дизелови двигатели е следният:

• Отработените газове се насочват към корпуса на турбокомпресора, където действат върху лопатките на турбината.
• Турбинното колело започва да се върти и ускорява. Скоростта на въртене на турбината при високи скорости може да достигне 250 000 оборота в минута.
• След преминаване през турбинното колело, отработените газове се изхвърлят в изпускателната система.
• Работното колело на компресора се върти в синхрон (защото е на същия вал като турбината) и насочва потока сгъстен въздух към междинния охладител и след това към всмукателния колектор на двигателя.

Характеристики на турбината

В сравнение с механичния компресор, задвижван от колянов вал, предимството на турбината е, че тя не черпи енергия от двигателя, а използва енергия от неговите странични продукти. Той е по-евтин за производство и по-евтин за използване.

Въпреки че технически турбината за дизелов двигател е по същество същата като за бензинов двигател, тя е по-често срещана при дизелов двигател. Основната характеристика са режимите на работа. Следователно за дизелов двигател могат да се използват по-малко топлоустойчиви материали, тъй като температурата на отработените газове е средно от 700 °C при дизеловите двигатели и от 1000 °C при бензиновите двигатели. Това означава, че не е възможно да се монтира дизелова турбина на бензинов двигател.

От друга страна, тези системи също имат различни нива на налягане на форсиране. В този случай трябва да се има предвид, че ефективността на турбината зависи от нейните геометрични размери. Налягането на въздуха, вдухван в цилиндрите, е сумата от две части: 1 атмосферно налягане плюс свръхналягане, създадено от турбокомпресора. Може да бъде от 0,4 до 2,2 атмосфери или повече. Тъй като принципът на работа на турбината в дизеловия двигател позволява поемането на повече отработени газове, конструкцията на бензинов двигател не може да бъде инсталирана дори в дизелови двигатели.

Видове и срок на експлоатация на турбокомпресори

Основният недостатък на турбината е ефектът "turbo lag", който се получава при ниски обороти на двигателя. Той представлява забавяне във времето в отговор на промяна в скоростта на двигателя. За да се преодолее този недостатък, са разработени различни видове турбокомпресори:

• Twin-scroll система. Дизайнът предвижда два канала, разделящи камерата на турбината и в резултат на това потока на отработените газове. Това осигурява по-бързо време за реакция, максимална ефективност на турбината и предотвратява запушването на изпускателните отвори.
• Турбина с променлива геометрия (дюза с променлива геометрия). Този дизайн се използва най-често при дизелови двигатели. Той осигурява промяна в напречното сечение на входа на турбината поради подвижността на нейните лопатки. Промяната на ъгъла на въртене ви позволява да регулирате потока на отработените газове, като по този начин регулирате скоростта на отработените газове и скоростта на двигателя. В бензиновите двигатели турбини с променлива геометрия често се срещат в спортни автомобили.

Недостатъкът на турбокомпресорите е крехкостта на турбината. При бензиновите двигатели това са средно 150 000 километра. От друга страна, животът на турбината на дизелов двигател е малко по-дълъг и е средно 250 000 километра. При продължително шофиране с висока скорост, както и при неправилен избор на масло, експлоатационният живот може да бъде намален два или дори три пъти.

В зависимост от това как работи турбината в бензинов или дизелов двигател, може да се оцени ефективността. Сигналът за проверка е появата на син или черен дим, намаляване на мощността на двигателя, както и появата на свирка и дрънкане. За да избегнете повреди, е необходимо да смените маслото, въздушните филтри и да извършвате редовна поддръжка навреме.