Turbopunjač: opis, princip rada, glavni elementi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Prije nego pređemo na razmatranje samog uređaja turbopunjača, trebali biste znati da snaga motora s unutarnjim izgaranjem u potpunosti ovisi o tome koliko zraka i goriva ulazi u njega. Stoga, ako povećate ove pokazatelje, povećat ćete i snagu motora s unutarnjim izgaranjem.

Opis turbine

Turbopunjač i njegov izgled rezultat su stalne utrke ljudi za povećanjem snage motora. Ovdje je važno dodati da je takva turbina postala učinkovito rješenje ne samo za benzinske motore, već i za dizelske modele. Najčešće se takvi uređaji ugrađuju na one motore koji imaju malu količinu zraka. Ovdje je važno razumjeti sljedeće: što je sam motor veći, to više zraka i goriva troši i ima više snage. Da bi se postigla ista snaga od manjeg motora, potrebno je povećati količinu zraka koja stane u cilindre.

Turbopunjač je uređaj koji je dizajniran zada utjera veliku količinu zraka u motor pomoću ispušnih plinova. Turbopunjač ima dva glavna elementa - turbinu i centrifugalnu pumpu. Između sebe, ova dva dijela povezana su krutom osi. Elementi se okreću brzinom do 100.000 okretaja u minuti, a također pokreću kompresor.

Dijelovi turbine

Turbopunjač uključuje 8 dijelova. Postoji turbinski kotač koji se rotira u kućištu s posebnim oblikom. Glavna svrha je prijenos energije ispušnih plinova na kompresor. Početni materijal za montažu ovih elemenata su materijali otporni na toplinu, kao što je keramika.

Uređaj turbopunjača također uključuje kotač kompresora koji usisava zrak. Također se bavi njegovim kompresijom i ubrizgavanjem u cilindre motora. Kotač se nalazi u posebnom kućištu, poput turbine. Oba ova kotača su postavljena na osovinu rotora, čija se rotacija vrši na kliznim ležajevima.

Konstrukcija i rad turbopunjača, posebno kod benzinskih motora, zahtijeva dodatno hlađenje. Obično je to tekući sustav hlađenja. Osim hlađenja samog sustava, hladi se i komprimirani zrak. Za to turbina ima zračni ili tekući međuhladnjak. Hlađenje zraka je bitno jer povećava njegovu gustoću, a time i tlak.

Ovim sustavom upravlja regulator tlaka. Ovaj obilazni ventil je sposoban zaograničiti protok ispušnih plinova. Na taj način će neki proći pored turbinskog kotača.

Suština rada

Uređaj turbopunjača i princip njegovog rada temelji se na korištenju ispušnih plinova. Energija ovih plinova pokretat će turbinski kotač. Za prijenos ove energije, turbinski kotač je pričvršćen na osovinu rotora, okrećući ga. Na taj se način energija prenosi na kotač kompresora. Ovaj element se bavi prisiljavanjem zraka u sustav, kao i komprimiranjem. Komprimirani zrak prolazi kroz intercooler, koji ga hladi. Nakon toga, tvar ulazi izravno u cilindre motora.

Više informacija

Uređaj turbopunjača i princip rada su na neki način neovisni, s jedne strane, od motora s unutarnjim izgaranjem, budući da nema čvrste veze s osovinom motora. S druge strane, brzina vrtnje još uvijek na neki način utječe na učinkovitost turbine. Povezuje se na sljedeći način. Što više okretaja motor napravi, to će protok ispušnih plinova biti snažniji. Zbog toga će se povećati brzina vrtnje osovine turbine, što znači da će se povećati količina zraka koja će ući u cilindre.

Dizajn i rad turbopunjača imaju nekoliko negativnih strana. Jedan od nedostataka naziva se "turbo lag". S oštrim pritiskom na papučicu gasa, brzo povećanje snage bit će donekle odgođeno. Nakon prolaska kroz "turbojam" dolazi do oštrog skoka pritiska,koji se naziva "turbo lift".

Popravljanje nedostataka

Pojava prvog nedostatka je zbog činjenice da je sustav inercijalan. Zbog ove pojave dolazi do neslaganja između performansi turbine i snage koja se traži od motora. Postoje tri načina za rješavanje ovog problema. Budući da je uređaj dizelskog turbopunjača sličan benzinskom, oni su također prikladni za njega. Evo što možete učiniti:

1. Koristite turbinu promjenjive geometrije.
2. Koristite dva paralelna ili dva kompresora u seriji.
3. Koristite kombinirani sustav pojačanja.

Što se tiče turbine s promjenjivom geometrijom, ona je sasvim sposobna riješiti problem promjenom površine ulaznog ventila. Takav se sustav vrlo često koristi u dizel motorima.

Opis različitih sustava

Namjena, uređaj turbopunjača je isti kao i kod konvencionalne turbine. Glavna razlika je u tome što instrument ima samo 5 glavnih dijelova, a ne 8.

Koristi se sustav paralelno spojenih turbina. Takav sustav je najprikladniji za dovoljno snažne V-motore. U tom se slučaju za svaki red cilindara ugrađuje jedan mali turbopunjač. Prednost je što je inercija nekoliko malih uređaja manja od inercije jedne velike turbine.

Uređaj i princip rada kompresora se ne razlikuju ovisno ood svog volumena, međutim, to igra važnu ulogu, na primjer, kada se koristi serijski spoj dviju turbina. U tom slučaju, svaki uređaj će se aktivirati određenom brzinom.

Također se koristi sustav pojačanja koji koristi i mehanički i turbopunjač. Ako je brzina motora mala, tada se uključuje mehanički uređaj za pumpanje zraka. Ako se prijeđe određeni prag, mehanički uređaj će se isključiti, a turbopunjač će početi raditi.

Koje su prednosti turbine

Sljedeće prednosti ističu se kada koristite kompresor:

1. Rasprostranjena upotreba ovog uređaja postala je moguća zbog jednostavnosti i pouzdanosti njegovog dizajna. Osim toga, uvođenje ovog uređaja u sustav motora s unutarnjim izgaranjem povećava snagu motora za oko 20-35%.
2. Sam kompresor ne može uzrokovati kvar, budući da njegov učinak izravno ovisi o drugim sustavima, na primjer, distribuciji plina.
3. Moguće je uštedjeti od 5 do 20% goriva. Ako ugradite turbinu u mali motor, proces izgaranja goriva postat će učinkovitiji, što znači da će se učinkovitost povećati.
4. Dobra prednost takvih motora je uočena na cestama koje prolaze, na primjer, u planinama. To je posebno vidljivo u usporedbi s atmosferskim kolegama.
5. Dizajn i princip rada turbopunjača omogućuju mu da funkcionira kao dodatni prigušivač u ispušnom sustavu.

Značajke aplikacije

Unatoč činjenici da sam kompresor praktički ne pokvari, povremeno se javljaju situacije kada njegov rad prestane.

Danas je najčešći uzrok gašenja turbopunjača to što je središnji uložak turbine začepljen uljem. Najčešće se takav problem javlja zbog činjenice da nakon dugotrajnih i ozbiljnih opterećenja turbo punjača njegov rad naglo prestaje. Da biste se riješili ove nevolje, potrebno je ugraditi sustav vodenog hlađenja. Linije ovog sustava će stvoriti učinak apsorpcije topline, što će smanjiti temperaturu u središnjem ulošku. Vrijedi napomenuti da će se ovaj učinak pojaviti neko vrijeme nakon što se motor potpuno zaustavi, kao i nakon potpunog prestanka cirkulacije rashladne tekućine.

Vrte turbina

Što se tiče tipova turbopunjača, postoje tip čahure i tip kugličnog ležaja.

Ako govorimo o turbo punjačima tipa bush, oni se koriste dosta dugo. Međutim, imali su niz nedostataka, što je bilo povezano s njihovim značajkama dizajna. To nije omogućilo korištenje potencijala takvog sustava za 100%. Jedinice s kugličnim ležajevima su novije, koje su uzele u obzir nedostatke, pa postupno zamjenjuju kompresore s čahurom.

Kada se uspoređuju ove dvije vrste turbina, kuglični ležaj se smatra ekonomičnijim, jer značajno trošimanje ulja od tipa rukavca. Također, kompresori imaju indikator koji je odgovoran za reakciju turbine na pritisak na papučicu gasa. Za tipove turbina s kugličnim ležajevima, ovaj pokazatelj je bolji, što omogućuje poboljšanje odziva za oko 15% u odnosu na turbine s čahurom.

Neispravnosti uređaja

Ovdje treba reći da je turbopunjač jedini dodatak motora, koji je tijekom rada usko povezan s gotovo svim ostalim sustavima vozila. Na temelju toga postaje sasvim očito da će minimalna odstupanja u radu bilo kojeg sustava dovesti do činjenice da će se trošenje kompresora značajno povećati. Do danas postoji nekoliko razloga koji najčešće postaju prepreka u radu turbine:

• Moguće je da strani predmeti uđu u mehanizam. Zbog velike brzine vrtnje motora, to može dovesti do oštećenja, na primjer, impelera.
• Nedostatak maziva. Što su veća dinamička opterećenja, veća je šansa da će doći do uništenja uljnog "filma". To će pak dovesti do "suhog" trenja, što utječe na sustav na najnegativniji način. Uzrok ovog kvara može biti bilo koji razlog zbog kojeg ulje ne dospijeva u potpunosti. Na primjer, začepljeni cilindri ulja, filteri, istrošenost pumpe za ulje, itd.