Įvadas į turbokompresorius
Turbokompresorius iš tikrųjų yra oro kompresorius, kuris suspaudžia orą, kad padidintų oro įsiurbimą. Jis naudoja iš variklio išleidžiamų išmetamųjų dujų inercinį impulsą turbinai varyti turbinos kameroje. Turbina savo ruožtu varo koaksialinį sparnuotę. Darbaratis suspaudžia orą, siunčiamą iš oro filtro vamzdžio, kad suslėgtų jį į cilindrą. Didėjant variklio sūkiams, kartu didėja ir išmetamųjų dujų išleidimo greitis bei turbinos greitis. Darbaratis suspaudžia daugiau oro į cilindrą. Padidėjęs oro slėgis ir tankis gali sudeginti daugiau degalų, o tai padidina degalų kiekį ir atitinkamai koreguoja variklio sūkius. Galite padidinti variklio išėjimo galią.
Struktūriniai principai
Pirmiausia pakalbėkime apie bendrą turbokompresoriaus konstrukcinį principą. Išmetamųjų dujų turbokompresorius daugiausia sudarytas iš siurblio rato ir turbinos, ir, žinoma, yra kitų valdymo komponentų. Siurblio sparnuotė ir turbina yra sujungtos velenu, kuris yra rotorius. Iš variklio išleidžiamos išmetamosios dujos varo siurblio sparnuotę, kuri verčia turbiną suktis. Po to, kai turbina sukasi, ji padidina slėgį įsiurbimo sistemoje. Kompresorius sumontuotas variklio išmetimo pusėje, todėl kompresoriaus darbinė temperatūra yra labai aukšta, o jam dirbant labai didelis kompresoriaus rotoriaus greitis, kuris gali siekti šimtus tūkstančių apsisukimų per minutę. Toks didelis greitis ir temperatūra Įprasti mechaniniai adatiniai ritinėliai arba rutuliniai guoliai negali dirbti su rotoriumi, todėl turbokompresoriuje dažniausiai naudojami visiškai plūduriuojantys guoliai, kurie sutepami variklio alyva, o kompresoriui aušinti naudojamas aušinimo skystis. Anksčiau turbokompresoriai dažniausiai buvo naudojami dyzeliniuose varikliuose. Kadangi skiriasi benzino ir dyzelino degimo būdai, skiriasi ir variklyje naudojamo turbokompresoriaus forma.
Benzininis variklis nuo dyzelinio skiriasi tuo, kad į cilindrą patenka ne oras, o benzino ir oro mišinys. Jei slėgis per didelis, jis lengvai sprogs. Todėl montuojant turbokompresorių turi būti išvengta beldimo. Čia yra dvi susijusios problemos: viena yra aukštos temperatūros kontrolė, o kita - uždegimo laiko kontrolė.
Po priverstinio įkrovimo padidės temperatūra ir slėgis benzininio variklio suspaudimo ir degimo metu, padidės trankyti. Be to, benzininių variklių išmetamųjų dujų temperatūra yra aukštesnė nei dyzelinių variklių, todėl netinka didinti vožtuvų persidengimo kampą (laiką, kai tuo pačiu metu atidaromi įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai), siekiant sustiprinti išmetamųjų dujų aušinimą. Sumažinus suspaudimo laipsnį, degimas bus nepakankamas. Be to, benzininio variklio sukimosi greitis yra didesnis nei dyzelinio, o oro srautas labai pasikeičia, todėl turbokompresorius gali lengvai reaguoti į atsilikimą. Reaguodami į daugybę problemų, kylančių, kai benzininiai varikliai naudoja turbokompresorius, inžinieriai vieną po kito tikslingai patobulino, kad benzininiai varikliai taip pat galėtų naudoti išmetamųjų dujų turbokompresorius.
Tarpinis aušintuvas
Temperatūra pakyla, o tai ne tik turi įtakos pripūtimo efektyvumui, bet ir lengvai sukelia deflagraciją. Todėl būtina įrengti įsiurbiamo oro temperatūrą mažinantį įrenginį, kuris yra tarpinis aušintuvas. Jis montuojamas tarp turbokompresoriaus išleidimo angos ir įsiurbimo vamzdžio, kad atvėsintų į cilindrą patenkantį orą. Tarpinis aušintuvas yra kaip radiatorius, vėsinamas vėjo ar vandens. Oro šiluma išeina į atmosferą aušinant. Remiantis bandymais, geras tarpinis aušintuvas gali ne tik išlaikyti tam tikrą variklio suspaudimo laipsnį nesukeldamas trankymo, bet ir sumažinti temperatūrą bei padidinti įsiurbimo slėgį, taip dar labiau padidindamas efektyvią variklio galią.
sparnuotė
Kadangi benzininio variklio sūkių diapazonas yra platus, o oro srautas labai kinta, turbokompresoriaus kompresinio sparnuotės forma yra sudėtinga trijų{0}}matmenų išlenkta itin-plona sienelė. Paprastai yra nuo 12 iki 30 ašmenų, išdėstytų radialine kreive. Ašmenų storis yra nuo 0,5 mm, jis pagamintas iš aliuminio, naudojant specialų liejimo metodą. Ašmenų formos kokybė tiesiogiai veikia variklio su turbokompresoriumi veikimą. Kuo pagrįstesnė sparnuotės forma ir kampas, tuo lengvesnė masė, tuo jautresnis sparnuotės paleidimas ir mažesnis „reakcijos delsas“, kuris yra būdingas turbokompresoriaus defektas.
Deflagracijos jutiklis
Be to, kad sumažintumėte temperatūrą, kad būtų sumažinta degimo galimybė, reikia naudoti deflagracijos jutiklį. Jo funkcija yra ta, kad įvykus degimui, jutiklis, pajutęs neįprastą vibraciją, nedelsdamas perduoda informaciją variklio ECU (elektroninio valdymo bloko) valdymo sistemai ir uždegs variklį. Šiek tiek atidėkite laiką ir atnaujinkite įprastą uždegimo laiką, kai nevyksta degimas.
kitas
Kadangi automobilio benzininio variklio sūkiai yra didesni nei dyzelinio, oro srauto greitis yra greitas, o pokyčių diapazonas didelis, todėl jo turbokompresorius kelia aukštesnius reikalavimus. Šiuolaikiniai automobilių varikliai dažniausiai naudoja elektronines įpurškimo sistemas. Bendradarbiaujant elektroninio valdymo technologijoms ir naujoms medžiagoms, benzininiams varikliams vis dažniau bus naudojami turbokompresoriai.
Visi automobiliuose naudojami išmetamųjų dujų turbokompresoriai naudoja vieną{0}}įleidimo turbinos korpusą, o tai reiškia, kad naudojama tik išmetamųjų dujų slėgio energija, nenaudojant kitos pagalbinės energijos. Kadangi automobilio variklio sūkių diapazonas yra didelis, išmetamųjų dujų turbokompresorius turi turėti reguliavimo įtaisą, kad tam tikrame sūkių diapazone variklis gautų gana pastovų pripūtimo slėgį. Be to, benzininis variklis naudoja kibirkštinį-uždegimą, o jo suspaudimo laipsnis ribojamas iki tam tikro diapazono. Jei jis yra per didelis, tai sukels defliaciją. Todėl, norint bet kuriuo metu reguliuoti uždegimo pasukimo kampą, reikalingas deflagracijos aptikimo ir valdymo mechanizmas.
Automobilio išmetamųjų dujų turbokompresorius paprastai montuojamas šalia išmetimo vamzdžio. Turbina ir sparnuotė yra atitinkamai sumontuotos turbinos kameroje ir kompresoriuje. Abu yra koaksialiai standžiai sujungti ir sukasi sinchroniškai.
Kai pripūtimas nereikalingas, pvz., dirbant tuščiąja eiga arba kai yra beldimo požymis, dalis išmetamųjų dujų išeis per aplinkkelio vožtuvą ir nepateks į turbokompresorių. Kai variklio sūkiai pasiekia 2000 aps./min., solenoidinis vožtuvas uždaro aplinkkelio vožtuvą, nukreipdamas išmetamųjų dujų srautą į turbinos šoną, todėl turbina sukasi. Taip pat yra konstrukcija, reguliuojanti turbinos menčių kampą, kad būtų galima reguliuoti turbinos greitį keičiant pasipriešinimą ir taip pakeisti padidinimo kiekį.
Vėsinant orą, oras gali sumažėti ir padidėti jo tankis, todėl į tą patį tūrį gali patekti daugiau oro ir išvengti deflagracijos. Todėl automobilių turbokompresoriuose yra įrengtas tarpinis aušintuvas. Šis tarpinis aušintuvas paprastai aušinamas oru- ir montuojamas prieš variklio radiatorių, šalia jo arba atskiroje padėtyje, naudojant automobilio priešpriešinio oro srautą arba savo ventiliatorių aušinimui.
Pagrindinė turbokompresoriaus dalis yra guolis. Šio tipo guolis, kuris pavadintas pagal tepimo formą, vadinamas „visiškai plūduriuojančiu guoliu“. Jis pasižymi itin dideliu veikimo greičiu ir atšiauriomis darbo sąlygomis. Todėl labai svarbu užtikrinti sutepimą. Jei alyva tiekiama lėtai dėl žemo alyvos slėgio, tai gali pažeisti guolius ir sugesti turbokompresorius. Įprasto variklio užvedimo metu tokio tipo gedimų neatsiras, tačiau pirmą kartą užvedus variklį pakeitus alyvą ir alyvos filtrą, alyva tiekiama lėtai, todėl guoliams trūks alyvos tepimo. Tokiu atveju po užvedimo reikia veikti tuščiąja eiga apie 3 minutes, o greitis negali būti tiesiogiai padidintas iki turbokompresoriaus pradinio greičio. Panašiai nestabdykite variklio iškart važiavę dideliu greičiu arba įkalnę. Laikykite variklį tuščiąja eiga maždaug 1 minutę, kad turbokompresoriaus guoliuose, kurie ir toliau dirba tuščiąja eiga, nepritrūktų alyvos. Todėl vairuotojai, naudojantys automobilius su turbokompresoriumi, turi laikytis gamintojo nurodymų ir skirti didelį dėmesį variklio alyvos kokybei. Nepatartina eksploatuoti automobilius su turbokompresoriumi kaip paprastus automobilius.
Kompresorių klasifikacija
Kad automobilis važiuotų greitai, jam reikia stiprios galios. Šiuo metu automobilių maitinimo sistemas galima grubiai suskirstyti į dvi kategorijas: natūralų oro įsiurbimo sistemą ir kompresoriaus oro įsiurbimo sistemą. Tarp Europos sportinių automobilių, išskyrus BMW, kuris vis dar primygtinai reikalauja naudoti atmosferinius variklius, kitos automobilių įmonės, siekdamos pagerinti savo transporto priemonių galią, priėmė įkrovimo sistemas. Pavyzdžiui, „Mercedes{3}}Benz“ sportiniuose automobiliuose naudojamos įkrovimo sistemos, o „Shenbao Automobile“ – įkrovimo sistemos. Turbokompresoriaus pradininkas. Pastaraisiais metais japoniški automobiliai taip pat pradėjo plačiai naudoti turbokompresoriaus technologijas. Natūraliai įsiurbiamoje sistemoje neįrengiamas joks kompresorius, o naudojamas tik neigiamas slėgis, kurį sukuria stūmoklio judėjimas žemyn, kad įsiurbtų mišinį. Nors natūraliai įsiurbiamoji sistema gali išgauti didesnę arklio galią, naudodama kintamo vožtuvo laiko nustatymo sistemą, galios pagerėjimas yra labai ribotas. Norint efektyviai padidinti variklio išėjimo galią, galima sakyti, kad efektyvus būdas yra naudoti kompresorinę sistemą.
Įprastos variklio pripūtimo sistemos apima mechaninį kompresorių ir išmetamųjų dujų turbokompresorių.
Perkrautas
Variklis mechaniškai varo kompresorių į kompresorių, kuris vadinamas kompresoriumi. Kai variklis įkraunamas, variklio alkūninis velenas paprastai varo kompresorių per pavarą. Kompresoriai paprastai naudoja išcentrinius arba Roots kompresorius, o kai kurie naudoja sraigtinius kompresorius. Pastaraisiais metais nauji mechaniniai slinkties kompresoriai pradėti naudoti ir užsienyje. Kadangi varant kompresorių sunaudojama tam tikra variklio galia, variklio su kompresoriumi šiluminis efektyvumas nebūtinai pagerėja, o kartais net mažesnis nei vidaus degimo variklio be -pripūtimo. Parenkant pripūtimo slėgį, visų pirma, reikia užtikrinti, kad būtų galima pasiekti reikiamą vidutinį efektyvų slėgį, o antra – gauti kuo mažesnes degalų sąnaudas. Šie du reikalavimai dažnai prieštarauja įkrovimui. Jei bus siekiama vidutinio efektyvaus slėgio, tai neišvengiamai sumažės mechaninis efektyvumas ir padidės degalų sąnaudos. Todėl parenkant pripūtimo slėgio vertę turėtų būti siekiama gero kompromiso tarp galios ir degalų sąnaudų. Šiuo metu Europos automobiliuose dažniausiai naudojamos kompresorių sistemos. Kadangi kompresoriaus kompresorius nuolat veikia varomas alkūninio veleno, jis nesukelia turbo uždelsimo kaip turbokompresorius. Nors pripūtimas gali padidinti galią tik apie 10–20%, sklandumas ir tęstinumas nepasiekiami varikliams su turbokompresoriumi.
išmetamųjų dujų turbokompresorius
Variklio išmetamųjų dujų energijos panaudojimas varant turbokompresorių vadinamas išmetamųjų dujų turbokompresoriumi (vadinamas turbokompresoriumi). Kaip parodyta paveikslėlyje, parodyta išmetamųjų dujų turbokompresoriaus sistema. Išmetamųjų dujų turbokompresoriaus charakteristika yra ta, kad tarp turbokompresoriaus ir variklio nėra mechaninio ryšio. Juos jungia oro kelias. Kadangi kompresoriaus sunaudojamas darbas yra dalis energijos, kurią turbina atgauna iš išmetamųjų dujų, turbininis variklis gali ne tik padidinti variklio galią, bet ir pagerinti jo šiluminį efektyvumą bei sumažinti degalų sąnaudas. Jei matote Turbo arba T logotipą automobilio gale, tai reiškia, kad automobilyje naudojamas variklis yra su turbokompresoriumi. Turbokompresorius iš tikrųjų yra oro kompresorius. Jis naudoja iš variklio išleidžiamų išmetamųjų dujų inerciją turbinai varyti. Turbina savo ruožtu varo koaksialinį sparnuotės ratą, kad suspaustų iš oro filtro vamzdžio siunčiamą orą, kad oras būtų suslėgtas ir patektų į cilindrą. Didėjant variklio sūkiams, kartu didėja ir išmetamųjų dujų išleidimo greitis bei turbinos greitis. Darbaratis suspaudžia daugiau oro į cilindrą. Padidėjęs oro slėgis ir tankis gali sudeginti daugiau kuro. Atitinkamai padidinkite alyvos kiekį ir sureguliuokite variklio sūkius. Tai gali padidinti variklio išėjimo galią.
