Turboülelaaduri tööpõhimõte ja selle disain

Turboülelaadur (turbiin) on autodes kasutatav mehhanism õhu surumiseks sisepõlemismootori silindritesse. Sel juhul juhib turbiini ainult heitgaaside vool. Turboülelaaduri kasutamine võimaldab suurendada mootori võimsust kuni 40%, säilitades selle kompaktsuse ja madala kütusekulu.

Kuidas turbiin on paigutatud, selle tööpõhimõte

Standardne turboülelaadur koosneb:

1. Eluase. Valmistatud kuumakindlast terasest. Sellel on spiraalne kuju, millel on kaks erinevalt suunatud toru, mis on varustatud äärikutega survesüsteemi paigaldamiseks.
2. Turbiini ratas. See muundab heitgaasi energia võlli pöörlemiseks, millele see on jäigalt kinnitatud. Valmistatud kuumakindlatest materjalidest.
3. Kompressori ratas. See saab pöörlemise turbiinirattalt ja pumpab õhku mootori silindritesse. Kompressori tiivik on sageli valmistatud alumiiniumist, mis vähendab energiakadusid. Temperatuurirežiim selles tsoonis on normaalsele lähedane ja kuumakindlate materjalide kasutamine pole vajalik.
4. Turbiini võll. Ühendab turbiinirattad (kompressor ja turbiin).
5. Liugelaagrid või kuullaagrid. Vajalik võlli ühendamiseks korpuses. Disain võib olla varustatud ühe või kahe toega (laagriga). Viimaseid määrib üldine mootorimäärdesüsteem.
6. möödavooluklapp. PMõeldud turbiinirattale mõjuvate heitgaaside voolu reguleerimiseks. See võimaldab teil kontrollida võimendusvõimsust. Pneumaatilise ajamiga ventiil. Selle asendit kontrollib mootori ECU, mis saab kiiruseandurilt signaali.

Bensiini- ja diiselmootorite turbiini tööpõhimõte on järgmine:

• Heitgaasid suunatakse turboülelaaduri korpusesse, kus need mõjutavad turbiini labasid.
• Turbiini ratas hakkab pöörlema ​​ja kiirendama. Turbiini pöörlemiskiirus suurtel kiirustel võib ulatuda 250 000 pööret minutis.
• Pärast turbiiniratta läbimist juhitakse heitgaasid väljalaskesüsteemi.
• Kompressori tiivik pöörleb sünkroonis (kuna see on turbiiniga samal võllil) ja suunab suruõhuvoolu vahejahutisse ja seejärel mootori sisselaskekollektorisse.

Turbiini omadused

Võrreldes väntvõlli jõul töötava mehaanilise kompressoriga on turbiini eeliseks see, et see ei ammuta energiat mootorist, vaid kasutab energiat oma kõrvalsaadustest. Seda on odavam valmistada ja odavam kasutada.

Kuigi tehniliselt on diiselmootori turbiin sisuliselt sama, mis bensiinimootoril, on see diiselmootori puhul tavalisem. Peamine omadus on töörežiimid. Seetõttu saab diiselmootori jaoks kasutada vähem kuumakindlaid materjale, kuna heitgaaside temperatuur on diiselmootorites keskmiselt alates 700 °C ja bensiinimootoritel alates 1000 °C. See tähendab, et bensiinimootorile ei ole võimalik diiselturbiini paigaldada.

Teisest küljest on nendel süsteemidel ka erinev ülelaadimisrõhu tase. Sel juhul tuleb arvestada, et turbiini kasutegur sõltub selle geomeetrilistest mõõtmetest. Silindritesse puhutud õhu rõhk on kahe osa summa: 1 atmosfäärirõhk pluss turbolaaduri tekitatud ülerõhk. See võib olla 0,4 kuni 2,2 atmosfääri või rohkem. Kuna diiselmootori turbiini tööpõhimõte võimaldab rohkem heitgaase sisse võtta, ei saa bensiinimootori konstruktsiooni paigaldada isegi diiselmootoritesse.

Turboülelaadurite tüübid ja kasutusiga

Turbiini peamiseks puuduseks on "turbo lag" efekt, mis tekib mootori madalatel pööretel. See tähistab viivitust vastuseks mootori pöörlemiskiiruse muutumisele. Selle puuduse ületamiseks on välja töötatud erinevat tüüpi turbolaadurid:

• Twin-scroll süsteem. Disain näeb ette kaks kanalit, mis eraldavad turbiinikambri ja sellest tulenevalt heitgaasi voolu. See tagab kiiremad reaktsiooniajad, turbiini maksimaalse efektiivsuse ja hoiab ära väljalaskeavade ummistumise.
• Muutuva geomeetriaga turbiin (muutuva geomeetriaga otsik). Seda disaini kasutatakse kõige sagedamini diiselmootorites. See muudab turbiini sisselaskeava ristlõike selle labade liikuvuse tõttu. Pöörlemisnurga muutmine võimaldab reguleerida heitgaaside voolu, reguleerides seeläbi heitgaaside kiirust ja mootori pöörlemiskiirust. Bensiinimootorites leidub sportautodes sageli muutuva geomeetriaga turbiine.

Turboülelaadurite puuduseks on turbiini haprus. Bensiinimootorite puhul on see keskmiselt 150 000 kilomeetrit. Seevastu diiselmootori turbiini eluiga on veidi pikem ja keskmiselt 250 000 kilomeetrit. Pikaajalisel suurel kiirusel sõitmisel, aga ka vale õlivaliku korral võib kasutusiga väheneda kaks või isegi kolm korda.

Sõltuvalt sellest, kuidas turbiin bensiini- või diiselmootoris töötab, saab jõudlust hinnata. Kontrollimise signaaliks on sinise või musta suitsu ilmumine, mootori võimsuse vähenemine, samuti vile ja kõrist. Rikete vältimiseks on vaja õigeaegselt vahetada õli, õhufiltrid ja teha korraline hooldus.