Naprava turbopolnilnika: opis, princip delovanja, glavni elementi

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Preden nadaljujete z obravnavo same naprave turbopolnilnika, morate vedeti, da je moč motorja z notranjim zgorevanjem v celoti odvisna od tega, koliko zraka in goriva vstopata vanj. Če torej povečate te kazalnike, boste povečali tudi moč motorja z notranjim zgorevanjem.

Opis turbine

Naprava turbopolnilnika in njen videz sta rezultat nenehne dirke ljudi za povečanje moči motorja. Tu je pomembno dodati, da je takšna turbina postala učinkovita rešitev ne le za bencinske motorje, ampak tudi za dizelske modele. Najpogosteje so takšne naprave nameščene na tistih motorjih, ki imajo majhno količino dovajanega zraka. Tukaj je pomembno razumeti naslednje: večji kot je sam motor, več zraka in goriva porabi in več moči ima. Da bi dosegli enako moč pri manjšem motorju, je treba povečati količino zraka, ki se prilega cilindrom.

Turbopolnilnik je naprava, ki je zasnovana zada z izpušnimi plini potisne veliko zraka v motor. Turbopolnilnik ima dva glavna elementa - turbino in centrifugalno črpalko. Ta dva dela sta med seboj povezana s togo osjo. Elementi se vrtijo s hitrostjo do 100.000 vrtljajev na minuto, poganjajo pa tudi kompresor.

Deli turbine

Naprava turbopolnilnika vključuje 8 delov. Obstaja turbinsko kolo, ki se vrti v ohišju s posebno obliko. Glavni namen je prenos energije izpušnih plinov na kompresor. Izhodni material za montažo teh elementov so toplotno odporni materiali, kot je keramika.

Naprava turbopolnilnika vključuje tudi kompresorsko kolo, ki sesa zrak. Ukvarja se tudi z njegovo kompresijo in vbrizgavanjem v cilindre motorja. Kolo se nahaja v posebnem ohišju, kot je turbina. Obe kolesi sta nameščeni na gredi rotorja, katere vrtenje se izvaja na drsnih ležajih.

Zasnova in delovanje turbopolnilnika, zlasti pri bencinskih motorjih, zahtevata dodatno hlajenje. Običajno je to tekoči hladilni sistem. Poleg hlajenja samega sistema se hladi tudi stisnjen zrak. Za to ima turbina zračni ali tekoči hladilnik polnilnega zraka. Hlajenje zraka je bistveno, saj poveča njegovo gostoto in s tem tlak.

Ta sistem krmili regulator tlaka. Ta obvodni ventil je sposobenomejiti pretok izpušnih plinov. Na ta način bodo nekateri šli mimo turbinskega kolesa.

Bistvo dela

Naprava turbopolnilnika in princip njegovega delovanja temeljita na uporabi izpušnih plinov. Energija teh plinov bo poganjala turbinsko kolo. Za prenos te energije je turbinsko kolo pritrjeno na gred rotorja in ga vrti. Na ta način se energija prenese na kolo kompresorja. Ta element se ukvarja s siljenjem zraka v sistem in ga tudi stiska. Stisnjen zrak prehaja skozi intercooler, ki ga ohladi. Po tem snov vstopi neposredno v cilindre motorja.

Več informacij

Naprava turbopolnilnika in princip delovanja sta po eni strani na nek način neodvisna od motorja z notranjim zgorevanjem, saj ni toge povezave z gredjo motorja. Po drugi strani pa hitrost vrtenja še vedno na nek način vpliva na učinkovitost turbine. Povezana je na naslednji način. Več vrtljajev motor naredi, močnejši bo tok izpušnih plinov. Zaradi tega se bo povečala hitrost vrtenja gredi turbine, kar pomeni, da se bo povečala količina zraka, ki bo vstopil v valje.

Zasnova in delovanje turbopolnilnika imata več negativnih strani. Ena od pomanjkljivosti se imenuje "turbo lag". Z ostrim pritiskom na stopalko za plin bo hitro povečanje moči nekoliko odloženo. Po prehodu skozi "turbojam" pride do močnega skoka tlaka,ki se imenuje "turbo lift".

Odpravljanje pomanjkljivosti

Pojav prve pomanjkljivosti je posledica dejstva, da je sistem inercialen. Zaradi tega pojava pride do neskladja med zmogljivostjo turbine in močjo, ki se zahteva od motorja. Obstajajo trije načini za rešitev tega problema. Ker je naprava dizelskega turbopolnilnika podobna bencinskemu, so tudi zanj primerni. Tukaj je tisto, kar lahko storite:

1. Uporabi turbino s spremenljivo geometrijo.
2. Uporabite dva vzporedna ali dva kompresorja v seriji.
3. Uporabi kombinirani sistem povečanja.

Kar zadeva turbino s spremenljivo geometrijo, je precej sposobna rešiti problem s spremembo območja vstopnega ventila. Tak sistem se zelo pogosto uporablja v dizelskih motorjih.

Opis različnih sistemov

Namen, naprava turbopolnilnika je enaka kot pri običajni turbini. Glavna razlika je v tem, da ima instrument samo 5 glavnih delov, ne 8.

Uporablja se sistem vzporedno povezanih turbin. Tak sistem je najbolj primeren za dovolj zmogljive V-motorje. V tem primeru je za vsako vrsto valjev nameščen en majhen turbopolnilnik. Prednost je v tem, da je vztrajnost več majhnih naprav manjša od vztrajnosti ene velike turbine.

Naprava in princip delovanja kompresorja se ne razlikujeta glede naod svoje prostornine pa ima to pomembno vlogo, na primer pri uporabi serijske povezave dveh turbin. V tem primeru se bo vsaka naprava aktivirala z določeno hitrostjo.

Uporablja se tudi sistem povečanja, ki uporablja tako mehanski kot turbopolnilnik. Če je hitrost motorja nizka, se vklopi mehanska naprava za črpanje zraka. Če je določen prag presežen, se bo mehanska naprava izklopila in turbopolnilnik bo začel delovati.

Kakšne so prednosti turbine

Naslednje prednosti izstopajo pri uporabi kompresorja:

1. Razširjena uporaba te naprave je postala mogoča zaradi preprostosti in zanesljivosti njene zasnove. Poleg tega uvedba te naprave v sistem motorja z notranjim zgorevanjem poveča moč motorja za približno 20-35%.
2. Kompresor sam ne more povzročiti okvare, saj je njegovo delovanje neposredno odvisno od drugih sistemov, na primer od distribucije plina.
3. Mogoče je prihraniti od 5 do 20% goriva. Če turbino vgradite v majhen motor, bo proces zgorevanja goriva postal učinkovitejši, kar pomeni, da se bo učinkovitost povečala.
4. Dobra prednost takšnih motorjev je opazna na cestah, ki potekajo, na primer v gorah. To je še posebej opazno v primerjavi z atmosferskimi primerki.
5. Zasnova in princip delovanja turbopolnilnika omogočata, da deluje kot dodatni dušilec zvoka v izpušnem sistemu.

Funkcije aplikacije

Kljub temu, da sam kompresor praktično ne odpove, se občasno pojavijo situacije, ko se njegovo delovanje ustavi.

Danes je najpogostejši vzrok izklopa turbopolnilnika ta, da je osrednji vložek turbine zamašen z oljem. Najpogosteje se taka težava pojavi zaradi dejstva, da se po dolgotrajnih in resnih obremenitvah turbopolnilnika njegovo delo nenadoma ustavi. Da bi se znebili te težave, je treba namestiti sistem vodnega hlajenja. Linije tega sistema bodo ustvarile učinek absorpcije toplote, kar bo zmanjšalo temperaturo v osrednjem vložku. Omeniti velja, da se bo ta učinek pojavil še nekaj časa po popolni zaustavitvi motorja, pa tudi po popolnem prenehanju kroženja hladilne tekočine.

Različice turbin

Glede na tipe turbopolnilnikov, obstajata tip puše in tip krogličnega ležaja.

Če govorimo o turbo polnilnikih tipa puše, so v uporabi že precej časa. Vendar pa so imeli številne pomanjkljivosti, ki so bile povezane z njihovimi oblikovnimi značilnostmi. To ni omogočilo 100-odstotne uporabe potenciala takšnega sistema. Kroglični ležaji so novejši, ki so upoštevali pomanjkljivosti, zato postopoma nadomeščajo kompresorje s pušastim ležajem.

Pri primerjavi teh dveh vrst turbin velja, da je kroglični ležaj bolj ekonomičen, saj porabi velikomanj olja kot tip rokavov. Prav tako imajo kompresorji indikator, ki je odgovoren za odziv turbine na pritisk na stopalko za plin. Za vrste turbin s krogličnimi ležaji je ta kazalnik boljši, kar omogoča izboljšanje odzivnosti za približno 15 % v primerjavi s turbinskimi.

Okvare naprave

Tukaj je treba povedati, da je turbopolnilnik edini nastavek motorja, ki je med delovanjem tesno povezan s skoraj vsemi drugimi sistemi vozila. Na podlagi tega postane povsem očitno, da bodo minimalna odstopanja v delovanju katerega koli sistema privedla do dejstva, da se bo obraba kompresorja znatno povečala. Do danes obstaja več razlogov, ki najpogosteje postanejo ovira pri delovanju turbine:

• V mehanizem lahko zaidejo tujki. Zaradi velike hitrosti vrtenja motorja lahko to povzroči poškodbe, na primer na rotorjih.
• Pomanjkanje maziv. Večje kot so dinamične obremenitve, večja je možnost, da bo prišlo do uničenja oljnega "filma". To pa bo povzročilo "suho" trenje, ki najbolj negativno vpliva na sistem. Vzrok za to okvaro je lahko kateri koli razlog, zaradi katerega olje ne doseže v celoti. Na primer, zamašeni oljni cilindri, filtri, obraba oljne črpalke itd.