Турбокомпресор - принцип на работа Печат Е-поща


Увеличаването на мощността на четиритактов двигател с вътрешно горене може да се постигне по няколко начина:
  • чрез увеличаване на работния обем;
  • чрез увеличаване на оборотите;
  • чрез свръхпълнене.
При първите два начина по време на всмукателния такт въздухът постъпва директно в цилиндрите под влияние на разликата в атмосферното налягане и подналягането,което
се създава при движението на буталото към долна мъртва точка.

Турбо

При компресорните двигатели постъпващия въздух е вече сгъстен преди да постъпи в цилиндрите.Двигателят засмуква същия обем въздух,но благодарение на по-високото му налягане в горивната камера влиза по-голяма въздушна маса.Това означава,че може да изгори по-голямо количество гориво,с което се обяснява увеличаването на мощността при същите обороти и работен обем.

Прилагат се два метода за сгъстяване на въздуха: чрез механичен компресор и чрез турбокомпресор,задвижван от изгорелите газове.
При механичното принудително пълнене въздухът,необходим за горенето,се сгъстява чрез компресор,задвижван директно от двигателя.Част от увеличаването на мощността обаче се отделя за задвижването на компресора и достига около 15% от тази на двигателя.

Турбо

При турбокомпресора голяма част от енергията на изгорелите газове,която обикновено е загубена,се използва за задвижване на турбината.Турбинното колело е на общ вал с компресорното и така се задвижва компресора,който сгъстява въздуха,постъпващ в двигателя. Турбокомпресорната турбина,която включва турбинно колело и корпус,преобразува енергията на изгорелите газове на двигателя в механична енергия,задвижваща компресора.

Турбо

В спиралния корпус(наричан също “охлюв”) налягането на изгорелите газове се преобразува в кинетична енергия и газовете се насочват към периферията на турбинното колело,което създава въртящ момент.

Турбо

Компресорите,използвани при турбопълнене,са предимно центробежни и се състоят от три основни елемента:компресорно колело,дифузор и корпус.Вследствие въртенето на колелото въздухът постъпва осово,увеличава значително скоростта си и излиза в радиално направление.Дифузорът забавя ускорения въздух почти без загуби,така,че налягането и температурата му нарастват.

Турбо
Турбо

  • 1-корпус на компресора
  • 2-компресорно колело
  • 3-опорен лагер
  • 4-заден капак на компресора
  • 5-корпус на турбината с висящ клапан
  • 6-общ възел-турбина
  • 7-лагерна втулка
  • 8-централен корпус/с водно охлаждане/
При сгъстяването въздухът увеличава температурата си,която може да достигне 180 °C.Когато този въздух се охлади в специален охладител,плътността му,а оттам и мощността на двигателя могат да бъдат увеличени допълнително.Най-разпространени междинни охладители са от типа “въздух/въздух”/intercooler/.
Съвременните ВРЦ автомобили имат и система за впръскване на вода.Когато температурата на постъпващия в мотора въздух превиши определена стойност(напр.60°C),след охладителя в сгъстения въздух се впръсква вода.Специалните помпи и дюзи разпръскват водата във вид на мъгла.Ефекта е по-голям при използване на смес от вода и спирт.Управлението е от електронния блок на мотора.Добавянето на вода значително намалява топлинното натоварване на мотора и позволява увеличаване на мощността му. Забележка:От 2006 година ФИА не разрешава използването на такива системи.
Съществува и друг начин за допълнително охлаждане на въздуха с вода-от няколко дюзи,разположени пред въздушния охладител при определени условия се впръсква вода.Това е по-неефективно,но значително по просто допълнително охлаждане.Прилага се и в сериините автомобили на Митсубиши/Ево/ и Субару/ВРХ/.
През последните години се работи усилено за подобряване регулирането на турбокомпресорите за постигане на по-добри показатели на моторите при всички режими на работа,т.е.да станат по-еластични.Има няколко начина за това:
  • с изпускане на газове пред турбината;
  • с променлива геометрия на турбината;
  • с комбиниране на двата начина.

Ето схема на Митсубиши Евo VIII:

Турбо

Съвременните турбокомпресори са много усъвършенствани като материали,конструкция,технология,в сравнение с тези от 70-те години.Тогава основен проблем е забавеното реагиране на двигателя.Спортните коли са били с ниска геометрична степен на сгъстяване(напр.6,5-колкото да може да запали),с огромни турбокомпресори,които имат невероятни дебити и налягания,но и недостатък-бавно,със закъснение достигат нужните за двигателя параметри.Затова,например,Ланчиа Делта С4 е с два компресора- механичен и турбокомпресор.Механичният работи на ниски и средни обороти и се изключва,след като вече са създадени условия за оптимална работа на турбокомпресора.

Турбо Турбо Турбо

Съвременните рали автомобилите имат рестриктор/гр.А-Ø34мм.,гр.Н-Ø32мм/на входа на компресора.Това е наложено от ФИА за ограничаване на максималната мощност.Затова работата по моторите се насочи към повишаване на въртящия момент в ниските обороти и в по-широк оборотен диапазон.
За намаляване на турбо-ефекта Тойота въведе т.н.”анти-лаг” система,която при частично или напълно затворена дроселова клапа държи в обороти турбокомпресора и той е в готовност за ефективна работа.Това се постига с подаване на повече гориво и запалването му при отворен изпускателен клапан,т.е. пред турбината.Това повишава температурата на газовете от 800 до 1100ºС и допълнително натоварва турбокомпресора.Температурата на изгорелите газове се контролира и при превишаване на определени стойности електронния блок за управление на мотора изключва “анти-лаг” системата.

Максималните работни обороти на турбокопресорите са различни за отделните видове и конструкции,но са от порядъка на 120-150-180 000 об/мин.
Теглото на турбинното и компресорното колело трябва да е минимално,за да има турбокомпресора малка инертност.Затова, търкалящите лагери и титановите колела вече не са рядкост.

Турбо

Това е характеристика на компресор с регулиране на налягането,която показва зависимостта на дебита на въздуха и налягането му,като са вложени оборотите на компресорното колело и к.п.д. на компресора.

Турбо

Характеристика на турбина,която показва зависимостта на спада на налягането на отработилите газове преди и след турбината от количеството газове,което преминава през нея,като са вложени оборотите на турбинното колело и к.п.д. на турбината.
Въпреки,че мотора,турбината и компресора са отделни,достатъчно сложни агрегати много е важно да се синхронизира съвместната им работа,защото показателите на всеки от тях зависи и същевременно влияе на работата и показателите на другите.

 

Представител

Facebook MySpace Twitter Google Bookmarks 

Авто Сервиз

Ако Вашият автомобил се нуждае от ремонт или диагностика, попаднали сте на точното място.
Сервизът обслужва всички марки автомобили: