Будова турбокомпресора (турбіни)

Будова турбокомпресора (турбіни)

 

Турбокомпресор (турбіна) – це обертовий механізм, який складається з турбіни i компресора, що встановлені на спільному валу. Він використовується для підвищення потужності двигуна внутрішнього згоряння або парового котла. Сама будова турбокомпресора – це відлагоджена машина для чіткого виконання цих функцій.

Принцип дії тубріни

Турбіна наповнюється вихлопними газами з двигуна, а стиснене повітря за допомогою компресора запускає двигун. До циліндра надходить більша кількість повітря, завдяки чому підвищується потужність двигуна, а зростання ступеня стиснення покращує його ефективність.

Будова турбокомпресора схожа на будову газової турбіни, але не містить камери згоряння. Роль газогенератора в даному випадку виконує двигун внутрішнього згоряння.

Що таке турбонаддув?

Принцип турбонаддуву був запатентований приблизно в 1905 році швейцарцем доктором Альфредом Бучі, від 1938 року використовувався у вантажних автомобілях, а з 1973 року – в легковиках.

Турбокомпресор складається з турбіни, тобто з так званої «гарячої частини» (на фото з лівої сторони червоним кольором) i компресора, так званої «холодної частини» (на фото з правої сторони синім кольором), ротори яких жорстко з’єднані спільним валом. Турбіна, яка приводиться в дію вихлопними газами з двигуна, запускає ротор компресора, який стискає повітря перед його потраплянням до двигуна (елемент, який генерує наддув).

Ефект зменшення потужності при різкому збільшення потужності

Обертання компресора, а тим самим і ступінь його стиснення, залежать від кількості газу, що запускає турбіну, який при низькій потребі потужності є незначним. Тому, коли різко зростає потреба в потужності двигуна (перемикання передач, натискання педалі газу для прискорення) окрім поступлення додаткового палива, на мить, доки компресор розженеться, його стиснення є незначним, через що двигун впродовж миті має малу потужність.

Крім того, в цей час з огляду на меншу кількість повітря, що надходить до циліндрів, система подачі палива не може його постачати в тій кількості, що при статичному навантаженні двигуна.

Що таке турбо-яма?

Ефект меншої потужності двигуна при різкому зростанні споживання потужності називається турбо-ямою. Удосконалення конструкції призводить до того, що момент інерційності ротора в сучасних турбокомпресорах менший, дозування палива є точнішим, завдяки чому ефект турбо-ями зменшується.

Як боротися з ефектом турбо-ями?

З метою зменшення впливу цього явища застосовується також управління продуктивністю турбокомпресора. Тут можливі два способи – регулювання кількості вихлопів, які проходять через турбіну, або регулювання геометрії потоку.

У першому випадку використовується обхідний клапан, який регулюється тиском наддуву – коли тиск, що утворюється компресором перевищує визначений конструкцією двигуна показник, клапан відкривається і пропускає частину вихлопів поза ротор турбіни. Друге рішення полягає в  розміщенні лопатей під таким кутом, щоб вихлопні гази потрапляли на лопаті ротора.

При малих оборотних швидкостях двигуна, вихлопи вдаряються в ротор під кутом наближеним до прямого і одночасно лопаті утворюють тип сопла, який пришвидшує потік вихлопів. Обмеження тиску наддуву полягає в керуванні струменем вихлопних газів під щораз гострішим кутом відносно лопатей турбіни при одночасному розширенні каналу потоку, що обмежує швидкість вихлопів.

Конструктивно це виглядає таким чином, що ротор турбіни оточують жалюзі, які скеровують потік вихлопних газів. Раніше тиск наддуву регулювався суто механічно, а у сучасних автомобільних двигунах тиск регулює регулятор двигуна, використовуючи сигнали з датчиків тиску і кількості втягнутого повітря.

Робочими елементами, які регулюють клапани чи жалюзі, є пневматичні приводи (що використовують вакуум), якими керують електроклапани, чи рядні двигуни – як, наприклад, у двигуні 1,2 TSI групи VW

Причини підвищення температури повітря в компресорі

У компресорі температура повітря зростає у результаті:

  • -збільшення тиску (згідно з адіабатичним рівнянням),
  • -притоку тепла через структурні елементи від гарячих вихлопів до більш холодного повітря.

Це шкідливе явище, оскільки воно зменшує ефективність дії турбокомпресора та підвищує температуру під час згоряння. Збільшення температури негативно впливає на елементи двигуна, знижує ефективність його роботи та збільшує виділяння оксидів азоту.

Щоб зменшити температуру стисненого повітря використовується теплообмінник під назвою інтеркулер або проміжний охолоджувач повітря.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Loading...

Оставьте отзыв о нашей работе