Principiul de funcționare al turbocompresorului și designul acestuia

Un turbocompresor (turbină) este un mecanism folosit în mașini pentru a forța aerul în cilindrii unui motor cu ardere internă. În acest caz, turbina este antrenată exclusiv de fluxul de gaze de eșapament. Utilizarea unui turbocompresor vă permite să creșteți puterea motorului cu până la 40%, păstrând în același timp dimensiunea compactă și consumul redus de combustibil.

Cum este aranjată turbina, principiul funcționării acesteia

Turbocompresorul standard este format din:

1. Locuințe. Fabricat din oțel rezistent la căldură. Are forma elicoidala cu doua tuburi directionate diferit prevazute cu flanse pentru instalare in sistem de presurizare.
2. Roata turbinei. El transformă energia eșapamentului în rotație a arborelui pe care este fixat rigid. Fabricat din materiale rezistente la căldură.
3. Roata compresorului. Acesta primește rotație de la roata turbinei și pompează aer în cilindrii motorului. Rotorul compresorului este adesea fabricat din aluminiu, ceea ce reduce pierderile de energie. Regimul de temperatură în această zonă este aproape de normal și nu este necesară utilizarea materialelor rezistente la căldură.
4. Arborele turbinei. Conectează roțile turbinei (compresor și turbină).
5. Rulmenți simple sau rulmenți cu bile. Este necesar pentru conectarea arborelui în carcasă. Designul poate fi echipat cu unul sau doi suporti (rulmenti). Acestea din urmă sunt lubrifiate de sistemul general de ungere a motorului.
6. supapă de bypass. PProiectat pentru a regla fluxul de gaze de eșapament care acționează asupra roții turbinei. Acest lucru vă permite să controlați puterea de amplificare. Supapă cu actuator pneumatic. Poziția sa este controlată de ECU-ul motorului, care primește un semnal de la senzorul de viteză.

Principiul de bază al funcționării turbinei în motoarele pe benzină și diesel este următorul:

• Gazele de eșapament sunt direcționate către carcasa turbocompresorului unde acționează asupra palelor turbinei.
• Roata turbinei începe să se rotească și să accelereze. Viteza de rotație a turbinei la viteze mari poate ajunge la 250 rpm.
• După trecerea prin roata turbinei, gazele de evacuare sunt evacuate în sistemul de evacuare.
• Rotorul compresorului se rotește sincronizat (pentru că se află pe același arbore cu turbina) și direcționează fluxul de aer comprimat către intercooler și apoi către galeria de admisie a motorului.

Caracteristicile turbinei

În comparație cu un compresor mecanic antrenat de un arbore cotit, avantajul unei turbine este că nu atrage energie din motor, ci folosește energia din produsele sale secundare. Este mai ieftin de fabricat și mai ieftin de utilizat.

Deși din punct de vedere tehnic turbina pentru un motor diesel este în esență aceeași ca și pentru un motor pe benzină, este mai frecventă la un motor diesel. Caracteristica principală este modurile de funcționare. Prin urmare, pentru un motor diesel pot fi utilizate materiale mai puțin rezistente la căldură, deoarece temperatura gazelor de eșapament este în medie de la 700 °C la motoarele diesel și de la 1000 °C la motoarele pe benzină. Aceasta înseamnă că nu este posibilă instalarea unei turbine diesel pe un motor pe benzină.

Pe de altă parte, aceste sisteme au, de asemenea, niveluri diferite de presiune de supraalimentare. În acest caz, trebuie luat în considerare faptul că eficiența turbinei depinde de dimensiunile sale geometrice. Presiunea aerului suflat în cilindri este suma a două părți: 1 presiune atmosferică plus excesul de presiune creat de turbocompresor. Poate fi de la 0,4 la 2,2 atmosfere sau mai mult. Deoarece principiul de funcționare al turbinei într-un motor diesel permite absorbția mai multor gaze de eșapament, designul unui motor pe benzină nu poate fi instalat nici măcar în motoarele diesel.

Tipuri și durata de viață a turbocompresoarelor

Principalul dezavantaj al turbinei este efectul de „turbo lag” care apare la turații mici ale motorului. Reprezintă o întârziere ca răspuns la o modificare a turației motorului. Pentru a depăși acest neajuns, au fost dezvoltate diferite tipuri de turbocompresoare:

• Sistem twin-scroll. Designul prevede două canale care separă camera turbinei și, ca urmare, fluxul de gaze de eșapament. Acest lucru asigură timpi de răspuns mai rapizi, eficiență maximă a turbinei și previne înfundarea orificiilor de evacuare.
• Turbină cu geometrie variabilă (duză cu geometrie variabilă). Acest design este cel mai frecvent utilizat la motoarele diesel. Oferă o modificare a secțiunii transversale a admisiei în turbină datorită mobilității palelor sale. Schimbarea unghiului de rotație vă permite să reglați debitul gazelor de eșapament, ajustând astfel viteza gazelor de eșapament și viteza motorului. La motoarele pe benzină, turbinele cu geometrie variabilă se găsesc adesea în mașinile sport.

Dezavantajul turbocompresoarelor este fragilitatea turbinei. Pentru motoarele pe benzină, aceasta este o medie de 150 de kilometri. Pe de altă parte, durata de viață a turbinei unui motor diesel este puțin mai lungă și are o medie de 000 de kilometri. La conducerea prelungită la viteză mare, precum și la alegerea greșită a uleiului, durata de viață poate fi redusă de două sau chiar de trei ori.

În funcție de modul în care funcționează turbina într-un motor pe benzină sau diesel, performanța poate fi evaluată. Semnalul de verificat este apariția fumului albastru sau negru, scăderea puterii motorului, precum și apariția unui fluier și zdrăngănit. Pentru a evita avariile, este necesar să schimbați uleiul, filtrele de aer și să efectuați întreținerea regulată la timp.