اصل عملکرد توربوشارژر و طراحی آن

توربوشارژر (توربین) مکانیزمی است که در خودروها برای فشار دادن هوا به داخل سیلندرهای موتور احتراق داخلی استفاده می شود. در این حالت، توربین صرفاً توسط جریان گازهای خروجی هدایت می شود. استفاده از توربوشارژر به شما این امکان را می دهد که قدرت موتور را تا 40 درصد افزایش دهید و در عین حال اندازه فشرده و مصرف سوخت کم آن را حفظ کنید.

نحوه چیدمان توربین، اصل عملکرد آن

توربو شارژر استاندارد شامل موارد زیر است:

1. مسکن ساخته شده از فولاد مقاوم در برابر حرارت. این یک شکل مارپیچ با دو لوله با جهت متفاوت است که دارای فلنج برای نصب در یک سیستم فشار است.
2. چرخ توربین. انرژی خروجی اگزوز را به چرخش شفتی تبدیل می کند که به طور محکم روی آن ثابت شده است. ساخته شده از مواد مقاوم در برابر حرارت.
3. چرخ کمپرسور. چرخش را از چرخ توربین دریافت می کند و هوا را به داخل سیلندرهای موتور پمپ می کند. پروانه کمپرسور اغلب از آلومینیوم ساخته شده است که باعث کاهش تلفات انرژی می شود. رژیم دما در این منطقه نزدیک به نرمال است و استفاده از مواد مقاوم در برابر حرارت مورد نیاز نیست.
4. شفت توربین. چرخ های توربین (کمپرسور و توربین) را به هم وصل می کند.
5. بلبرینگ ساده یا بلبرینگ. برای اتصال شفت در محفظه مورد نیاز است. طرح را می توان با یک یا دو تکیه گاه (بلبرینگ) مجهز کرد. دومی توسط سیستم روانکاری موتور عمومی روغن کاری می شود.
6. شیر بای پس پطراحی شده برای تنظیم جریان گازهای خروجی اگزوز بر روی چرخ توربین. این به شما امکان می دهد قدرت تقویت را کنترل کنید. شیر با محرک پنوماتیک. موقعیت آن توسط ECU موتور کنترل می شود که سیگنالی را از سنسور سرعت دریافت می کند.

اصل اساسی عملکرد توربین در موتورهای بنزینی و دیزلی به شرح زیر است:

• گازهای خروجی به سمت محفظه توربوشارژر هدایت می شوند، جایی که روی پره های توربین عمل می کنند.
• چرخ توربین شروع به چرخش و شتاب می کند. سرعت چرخش توربین در سرعت های بالا می تواند به 250 دور در دقیقه برسد.
• پس از عبور از چرخ توربین، گازهای خروجی به سیستم اگزوز تخلیه می شود.
• پروانه کمپرسور به طور همزمان می چرخد ​​(چون روی همان شفت توربین قرار دارد) و جریان هوای فشرده را به اینترکولر و سپس به منیفولد ورودی موتور هدایت می کند.

مشخصات توربین

در مقایسه با یک کمپرسور مکانیکی که توسط میل لنگ هدایت می شود، مزیت توربین این است که انرژی را از موتور نمی گیرد، اما انرژی را از محصولات جانبی خود استفاده می کند. ساخت آن ارزان تر و استفاده از آن ارزان تر است.

اگرچه از نظر فنی توربین موتورهای دیزلی اساساً مشابه موتورهای بنزینی است، اما در موتورهای دیزلی رایج تر است. ویژگی اصلی حالت های عملکرد است. بنابراین، مواد مقاوم در برابر حرارت کمتری را می توان برای یک موتور دیزل استفاده کرد، زیرا دمای گاز خروجی به طور متوسط ​​از 700 درجه سانتیگراد در موتورهای دیزلی و از 1000 درجه سانتیگراد در موتورهای بنزینی است. این بدان معناست که امکان نصب توربین دیزل روی موتور بنزینی وجود ندارد.

از طرفی این سیستم ها دارای سطوح مختلف فشار بوست نیز هستند. در این مورد باید در نظر گرفت که راندمان توربین به ابعاد هندسی آن بستگی دارد. فشار هوای دمیده شده به داخل سیلندرها مجموع دو قسمت است: 1 فشار اتمسفر به اضافه فشار اضافی ایجاد شده توسط توربوشارژر. می تواند از 0,4 تا 2,2 اتمسفر یا بیشتر باشد. از آنجایی که اصل عملکرد توربین در یک موتور دیزل اجازه می دهد تا گاز اگزوز بیشتری وارد شود، طراحی یک موتور بنزینی را نمی توان حتی در موتورهای دیزلی نصب کرد.

انواع و عمر مفید توربوشارژرها

نقطه ضعف اصلی توربین، اثر "تأخیر توربو" است که در دورهای پایین موتور رخ می دهد. این نشان دهنده یک تاخیر زمانی در پاسخ به تغییر سرعت موتور است. برای غلبه بر این نقص، انواع مختلفی از توربوشارژرها توسعه یافته اند:

• سیستم توئین اسکرول. این طراحی دو کانال را فراهم می کند که محفظه توربین و در نتیجه جریان گاز خروجی را از هم جدا می کند. این امر زمان پاسخگویی سریع تر، حداکثر بازده توربین را تضمین می کند و از گرفتگی درگاه های اگزوز جلوگیری می کند.
• توربین با هندسه متغیر (نازل با هندسه متغیر). این طرح بیشتر در موتورهای دیزلی استفاده می شود. تغییری در سطح مقطع ورودی به توربین به دلیل تحرک پره های آن ایجاد می کند. تغییر زاویه چرخش به شما این امکان را می دهد که جریان گازهای خروجی را تنظیم کنید و در نتیجه سرعت گازهای خروجی و سرعت موتور را تنظیم کنید. در موتورهای بنزینی، توربین‌های هندسی متغیر اغلب در خودروهای اسپرت یافت می‌شوند.

نقطه ضعف توربوشارژرها شکنندگی توربین است. برای موتورهای بنزینی این به طور متوسط ​​150 کیلومتر است. از سوی دیگر، منبع توربین یک موتور دیزل کمی طولانی تر است و به طور متوسط ​​000 کیلومتر است. با رانندگی طولانی مدت با سرعت بالا و همچنین با انتخاب اشتباه روغن، عمر مفید را می توان دو یا حتی سه برابر کاهش داد.

بسته به نحوه عملکرد توربین در یک موتور بنزینی یا دیزلی، عملکرد را می توان ارزیابی کرد. علامتی که باید بررسی کنید ظاهر دود آبی یا سیاه، کاهش قدرت موتور و همچنین ظاهر شدن سوت و جغجغه است. برای جلوگیری از خرابی، تعویض روغن، فیلتر هوا و انجام تعمیرات منظم به موقع ضروری است.