Турбокомпресор на автомобила

турбокомпресор на автомобила

Турбокомпресор на автомобила

Турбокомпресор на автомобила е вид усилване. При което въздухът се подава към цилиндрите на двигателя под налягане чрез използване на енергия на отработените газове. В момента турбокомпресорът е най-ефективната система за увеличаване на мощността на двигателя без увеличаване на скоростта на коляновия вал и обема на цилиндъра. В допълнение към увеличаването на мощността, турбокомпресорът осигурява икономия на гориво за единица мощност и намалена токсичност на отработените газове поради по-пълно изгаряне на горивото. Турбокомпресорната система се използва както на бензинови, така и на дизелови двигатели. Въпреки това, най-ефективният турбокомпресор на дизелите се дължи на високата степен на компресия на двигателя и сравнително ниската скорост на коляновия вал. Ограничаващите фактори на приложението на турбокомпресора върху бензиновите двигатели са възможността за детонация.

Какво включва турбокомпресор на автомобила

Което е свързано с рязко увеличение на оборотите на двигателя. Както и високата температура на отработените газове и съответното нагряване на турбокомпресора. Въпреки различията в дизайна на отделните системи, може да се разграничи следното общо турбокомпресорно устройство. Въздушен вход и след това последователно въздушен филтър, дроселен клапан, турбокомпресор, интеркулер, всмукателен колектор. Всички елементи комбинират свързващи тръби и маркучи под налягане. Повечето елементи с турбокомпресор са типични елементи на всмукателната система. Отличителна черта на турбото е наличие на турбокомпресор, интеркулер и нови структурни контроли.

Устройство на турбокомпресор на автомобила

Турбокомпресор е основният структурен елемент на турбокомпресора и осигурява повишаване на налягането на въздуха във всмукателната система. Дизайнът на турбокомпресора комбинира две колела. Турбина и компресор, разположени на вала на ротора. Всяко от колелата, както и валът с лагери, са поставени в отделни корпуси. Турбинното колело получава енергията на отработените газове. Колелото се върти в корпус със специална форма. Турбинното колело и корпусът на турбината са изработени от термоустойчиви материали. Колелото на компресора привлича въздух, компресира и го изпомпва в цилиндрите на двигателя. Колелото на компресора също се върти в специален корпус.

Турбокомпресор на автомобила

Колелата на турбината и компресора са неподвижно фиксирани към вала на ротора. Валът се върти в обикновени лагери. Плаващи лагери, тоест имат хлабина отстрани на корпуса и вала. Лагерите се смазват с моторно масло на системата за смазване на двигателя. Маслото се подава през каналите в корпуса на лагера. О-пръстените са монтирани на вала за уплътняване на маслото. В някои дизайни на бензинови двигатели течното охлаждане на турбокомпресорите се използва в допълнение към смазването за подобряване на охлаждането. Корпусът на лагера на турбокомпресора е включен в системата за охлаждане на двигателя с две вериги. Интеркулерът е проектиран за охлаждане на сгъстен въздух. Поради охлаждането на сгъстен въздух плътността и налягането му се увеличават. Интеркулерът е радиатор от въздушен или течен тип.

Турбокомпресор на автомобила

Основният управляващ елемент на турбокомпресорната система е регулаторът на налягането за усилване. Който е байпасен клапан. Клапанът ограничава енергията на отработените газове, насочвайки част от тях да заобикалят колелото на турбината. Като по този начин гарантира оптимално налягане на усилване. Клапанът има пневматичен или електрически задвижващ механизъм. Байпасният клапан се активира въз основа на сигналите от сензора за усилващо налягане от системата за управление на двигателя. Въздушен клапан може да бъде монтиран във въздуховода за високо налягане. Той предпазва системите от скок на налягането на въздуха, който може да възникне, когато газта е рязко затворена. Свръхналягането може да се обезвъздуши в атмосферата с помощта на изпускателен клапан или байпас към входа на компресора с помощта на байпасен клапан.

Принцип на работа на турбокомпресор на автомобила

Работата на турбокомпресорната система се основава на използването на енергия на отработените газове. Изгорелите газове завъртат колелото на турбината, което върти колелото на компресора през вала на ротора. Колелото на компресора компресира въздуха и го изпомпва в системата. Загрят по време на компресията, въздухът се охлажда в интеркулера и влиза в цилиндрите на двигателя. Въпреки факта, че турбокомпресорът няма твърда връзка с коляновия вал на двигателя, ефективността на системата до голяма степен зависи от оборотите на двигателя. Колкото по-висока е скоростта на двигателя, толкова по-голяма е енергията на отработените газове. Турбината се върти по-бързо, повече сгъстен въздух навлиза в цилиндрите на двигателя.

Дизайн на турбокомпресор на автомобила

По дизайн турбокомпресорът има редица отрицателни характеристики. Сред които, от една страна, има забавяне на увеличаването на мощността на двигателя при рязко натискане на педала за газ. Така наречената Турбояма, от друга – рязко увеличаване на усилващото налягане след преодоляване на турбояма, така наречената Турбо пикап. Турбоямата се дължи на инертността на системата, което води до несъответствие между необходимата мощност и капацитета на компресора. Има няколко начина за решаване на този проблем. Използване на турбина с променлива геометрия. Използването на два серийни или паралелни турбокомпресора, twin-turdo или bi-turdo. Комбиниран тласък. Турбината с променлива геометрия оптимизира потока на отработените газове чрез промяна на площта на входящия канал. Турбините с променлива геометрия се използват широко при дизелови двигатели с турбокомпресор, например с турбокомпресор Volkswagen TDI.

Турбокомпресор на автомобила

Системата с два паралелни турбокомпресора се използва главно при мощни V-двигатели. Принципът на системата се основава на факта, че две малки турбини имат по-малка инерция от една голяма. Когато на двигателя са монтирани две последователни турбини, максималната производителност на системата се постига чрез използването на различни турбокомпресори при различни обороти на двигателя. Някои производители отиват още по-далеч и инсталират три последователни турбокомпресора. Троен турбокомпресор, BMW и дори четири турбокомпресора – четворно турбо, Bugatti. А Twincharger комбинация от механична и турбокомпресор. При ниски обороти на двигателя, сгъстяването на въздуха се осигурява от механично супер зарядно устройство. С увеличаване на скоростта, турбокомпресорът се вдига, а механичният пълнител се изключва. Пример за такава система е двигателят на Volkswagen с двойно усилване TSI.

Турбокомпресор на автомобила

Турбокомпресорът осигурява повишаване на налягането във всмукателната система чрез използване на енергия на отработените газове. В резултат на работата му масата на въздуха в горивните камери се увеличава. Турбокомпресорът е по-ефективен тласък устройство в сравнение с механичен компресор, като не използва мощност на двигателя за шофиране. Но използването на турбокомпресор все още води до определени загуби на мощност. Разположен в изпускателния тракт, турбокомпресорът създава пречка за движението на отработените газове от цилиндрите. Създаденото обратно налягане принуждава двигателя да свърши много работа. За да почисти цилиндрите от продуктите на горенето и съответно да харчи енергия за това. Но в сравнение с увеличението на мощността от използването на турбокомпресор с 30-40 %, тези загуби са незначителни.

Елементи на турбокомпресор на автомобила

Основният проблем при използването на турбокомпресор е изоставането в промяната на изходната мощност в отговор на промяна в налягането на отработените газове. тАКА НАРЕЧЕНОТО турбо закъснение или турбояг. Основните причини за турбоямата са инерцията, силите на триене и натоварването на турбокомпресора. Турбокомпресорът се състои от три основни елемента. Турбина, центробежен компресор и централен корпус. Турбината преобразува кинетичната енергия на отработените газове в ротационното движение на компресора. Той комбинира турбинно колело, поставено в корпус със специална форма – охлюв. Изгорелите газове влизат в корпуса, движат се по неговия канал и се изпращат към лопатките на турбинното колело. Колелото се върти с много висока скорост до 250 000 оборота в минута. Колелото е заварено към вал, който предава въртенето на колелото на компресора.

Турбокомпресор на автомобила

Преминавайки през лопатките на турбинното колело, отработените газове напускат турбината през централния отвор и се изхвърлят в изпускателната система. Турбината работи при високи температури, така че нейните елементи са изработени от топлинно устойчиви материали. Турбинното колело е направено от желязо-никелова сплав, а корпусът е от стомана. Производителността на турбокомпресора до голяма степен се определя от размера и формата на турбината. Най-общо казано, колкото по-голяма е турбината, толкова по-висока е работата на компресора. Големият турбокомпресор усеща по-голямо налягане в отработените газове и следователно осигурява по-голямо увеличение на мощността. Но при ниски обороти на двигателя турбо закъснението е най-остро в него. Малък турбокомпресор се върти до своята номинална скорост много по-бързо, но има по-ниска производителност.

Байпасен клапан на турбокомпресора на автомобила

В корпуса на турбината е монтиран клапан за отпадъчни води. Който контролира усилващото налягане. Клапанът има пневматичен задвижващ механизъм и се регулира от системата за управление на двигателя. Централният корпус служи за настаняване на вала, което му позволява да се върти с максимална скорост и минимално триене. Валът се върти в един или два лагера. Като лагери се използват различни дизайни на плъзгащи лагери, по-рядко – сачмени лагери. Лагерите и валът се смазват от системата за смазване на двигателя. Маслото преминава през много канали между корпуса и лагера, както и между лагера и вала. Маслото не само смазва, но и охлажда нагретите части. При двигателите с искрово запалване централният корпус е включен в системата за охлаждане на двигателя. Като по този начин се постига по-добро охлаждане.

Турбокомпресор на автомобила

Центробежен компресор директно създава допълнително налягане във всмукателната система. Конструкцията му е подобна на съответния механичен супер заряд и включва корпус с компресорно колело. Въздухът се движи в компресора от центъра на колелото към периферията на корпуса. Дифузьорът преобразува кинетичната енергия на въздуха в налягане поради рязко намаляване на дебита. Сгъстен въздух влиза в двигателя през всмукателния колектор. Колелото на компресора и корпусът на компресора са изработени от алуминий. За да се намалят последствията от турбо закъснението, да се увеличи производителността, дизайнът на турбокомпресора постоянно се подобрява. Най-популярните технически решения са. Намаляване на масата на турбината поради използването на по-леки и здрави материали. Използването на нови конструкции на лагери за намаляване на загубите от триене. Отделен турбокомпресор, двойно превъртане. Турбина с променлива геометрия, VNT турбина.

Турбокомпресор на автомобила

Отделният турбокомпресор има два входа за отработени газове и две дюзи за всяка двойка цилиндри. Една дюза е предназначена за бърза реакция. Друга дюза осигурява максимална производителност. В допълнение към високата производителност, конструкцията на турбокомпресорите с двойно превъртане разделя изпускателните канали. Предотвратявайки припокриването им при изпускане на отработените газове. Турбината с променлива геометрия е широко използвана в дизелови двигатели, като TDI двигателя на Volkswagen. В турбокомпресора са монтирани девет подвижни остриета, които контролират потока на отработените газове към турбината. Ъгълът на наклон на лопатките се регулира от задвижване. Което блокира или увеличава потока на отработените газове. Промяната на позицията на лопатките ви позволява да координирате скоростта на изгорелите газове и налягането на впръскания въздух със скоростта на двигателя.