A belső égésű motorok teljesítményének növelésére széles körben használnak speciális egységeket - turbófeltöltőket.Olvassa el a cikkben, hogy mi a turbófeltöltő, milyen típusúak ezek az egységek, hogyan vannak elrendezve és milyen elveken alapul a munkájuk, valamint a karbantartásukról és javításukról.
Mi az a turbófeltöltő?
A turbófeltöltő a belső égésű motorok aggregált nyomástartó rendszerének fő eleme, a kipufogógázok energiája miatt a motor szívócsatornájában a nyomás növelésére szolgáló egység.
A turbófeltöltőt a belső égésű motor teljesítményének növelésére használják anélkül, hogy radikálisan megzavarná a tervezést.Ez az egység növeli a nyomást a motor szívócsatornájában, így nagyobb mennyiségű üzemanyag-levegő keveréket juttat az égésterekbe.Ebben az esetben az égés magasabb hőmérsékleten megy végbe, nagyobb mennyiségű gáz képződésével, ami a dugattyúra nehezedő nyomás növekedéséhez, és ennek következtében a nyomaték és a motor teljesítményjellemzőinek növekedéséhez vezet.
A turbófeltöltő használata lehetővé teszi a motor teljesítményének 20-50% -os növelését minimális költségnövekedéssel (és jelentősebb módosításokkal a teljesítménynövekedés elérheti a 100-120%).Egyszerűségük, megbízhatóságuk és hatékonyságuk miatt a turbófeltöltő alapú túlnyomásos rendszereket széles körben alkalmazzák minden típusú belső égésű motoros járműben.
A turbófeltöltők típusai és jellemzői
Manapság sokféle turbófeltöltő létezik, de céljuk és alkalmazhatóságuk, az alkalmazott turbina típusa és kiegészítő funkcionalitása szerint csoportokba sorolhatók.
A cél szerint a turbófeltöltőket több típusra oszthatjuk:
• Egyfokozatú túlnyomásos rendszerek esetén - motoronként egy turbófeltöltő, vagy két vagy több, több hengeren működő egység;
• Soros és soros-párhuzamos felfújórendszerekhez (a Twin Turbo különböző változatai) - két azonos vagy különböző egység, amelyek egy közös hengercsoporton működnek;
• A kétfokozatú túlnyomásos rendszerekhez két különböző karakterisztikájú turbófeltöltő található, amelyek párban (sorrendben) működnek egy-egy hengercsoporthoz.
A legelterjedtebbek az egyfokozatú, egyetlen turbófeltöltőre épülő nyomástartó rendszerek.Egy ilyen rendszer azonban két vagy négy egyforma egységet tartalmazhat - például a V-alakú motorokban minden hengersorhoz külön turbófeltöltőt használnak, a többhengeres motorokban (8-nál több) négy turbófeltöltő használható, mindegyik amely 2, 4 vagy több hengeren működik.Kevésbé elterjedt a kétfokozatú túlnyomásos rendszerek és a Twin-Turbo különféle variációi, ezekben két eltérő karakterisztikájú turbófeltöltőt használnak, amelyek csak párban tudnak működni.
Az alkalmazhatóság szerint a turbófeltöltőket több csoportra oszthatjuk:
• Motortípus szerint - benzin-, dízel- és gázüzemű erőforrásokhoz;
• Motortérfogat és teljesítmény tekintetében - kis, közepes és nagy teljesítményű erőforrásokhoz;nagy sebességű motorokhoz stb.
A turbófeltöltőket kétféle turbinával lehet felszerelni:
• Radiális (radiális-axiális, centripetális) - a kipufogógázok áramlását a turbina járókerék perifériájára táplálják, annak középpontjába mozognak és axiális irányban távoznak;
• Axiális - a kipufogógázok áramlását a turbina járókerék tengelye mentén (középpontig) táplálják, és a kerületéről távoznak.
Manapság mindkét sémát használják, de a kis motorokon gyakran találhat radiális-axiális turbinával rendelkező turbófeltöltőket, és az erős hajtóműveken az axiális turbinákat részesítik előnyben (bár ez nem szabály).A turbina típusától függetlenül minden turbófeltöltő centrifugális kompresszorral van felszerelve - benne levegőt szállítanak a járókerék közepére, és eltávolítják a perifériájáról.
A modern turbófeltöltők különböző funkciókkal rendelkezhetnek:
• Kettős bemenet – a turbinának két bemenete van, mindegyik egy-egy hengercsoportból fogadja a kipufogógázokat, ez a megoldás csökkenti a nyomásesést a rendszerben, és javítja a nyomásfokozó stabilitását;
• Változtatható geometria - a turbina mozgatható lapátokkal vagy csúszógyűrűvel rendelkezik, amelyen keresztül módosíthatja a kipufogógázok áramlását a járókerék felé, ez lehetővé teszi a turbófeltöltő karakterisztikájának megváltoztatását a motor működési módjától függően.
Végül a turbófeltöltők alapvető teljesítményjellemzőikben és képességeikben különböznek egymástól.Ezen egységek főbb jellemzői közül kiemelendő:
• A nyomásnövekedés mértéke - a kompresszor kimeneténél a légnyomás és a bemeneti légnyomás aránya 1,5-3 tartományban van;
• Kompresszor betáplálása (levegőáramlás a kompresszoron keresztül) - a kompresszoron áthaladó levegő tömege időegységenként (másodperc) 0,5-2 kg/s tartományba esik;
• Az üzemi fordulatszám tartomány több száztól (erős dízelmozdonyok, ipari és egyéb dízelmotorok esetén) több tízezer (modern kényszermotorok) fordulatig terjed másodpercenként. A maximális sebességet a turbina és a kompresszor járókerekeinek szilárdsága korlátozza, ha a forgási sebesség a centrifugális erők miatt túl magas, a kerék összeeshet.A modern turbófeltöltőkben a kerekek kerületi pontjai 500-600 m / s vagy annál nagyobb sebességgel foroghatnak, azaz 1,5-2-szer gyorsabban, mint a hangsebesség, ez a turbina jellegzetes sípjának előfordulását okozza;
• A kipufogógázok üzemi/maximális hőmérséklete a turbina bemeneténél a 650-700 °C tartományba esik, egyes esetekben eléri az 1000 °C-ot;
• A turbina/kompresszor hatásfoka általában 0,7-0,8, egy egységben a turbina hatásfoka általában kisebb, mint a kompresszoré.
Ezenkívül az egységek eltérőek a méretben, a telepítés típusában, a segédkomponensek használatának szükségességében stb.
Turbófeltöltő kialakítás
Általában a turbófeltöltő három fő részből áll:
1.Turbina;
2.Kompresszor;
3. Csapágyház (központi ház).
A belső égésű motor aggregált levegőnyomás-szabályozó rendszerének tipikus diagramja
A turbina a kipufogógázok mozgási energiáját mechanikai energiává alakító egység (a kerék nyomatékában), amely biztosítja a kompresszor működését.A kompresszor a levegő szivattyúzására szolgáló egység.A csapágyház mindkét egységet egyetlen szerkezetté köti össze, a benne elhelyezett forgórész tengelye biztosítja a nyomaték átvitelét a turbinakerékről a kompresszorkerékre.
Turbófeltöltő rész
A turbina és a kompresszor hasonló kialakítású.Ezen egységek mindegyikének alapja a cochleáris test, amelynek perifériás és központi részében csövek vannak a nyomástartó rendszerhez való csatlakozáshoz.A kompresszorban a bemeneti cső mindig középen, a kipufogó (ürítés) a periférián van.Ugyanaz a csövek elrendezése az axiális turbinákhoz, a radiális-axiális turbinákhoz, a csövek elhelyezkedése ellentétes (a periférián - szívó, középen - kipufogó).
A ház belsejében egy speciális alakú pengékkel ellátott kerék található.Mindkét kereket - a turbinát és a kompresszort - egy közös tengely tartja, amely áthalad a csapágyházon.A kerekek tömör öntvények vagy kompozitok, a turbinakerék lapátok formája biztosítja a kipufogógáz energia leghatékonyabb felhasználását, a kompresszor keréklapátjainak formája a maximális centrifugális hatást.A modern csúcskategóriás turbinák kerámia lapátokkal ellátott kompozit kerekeket használhatnak, amelyek kis súlyúak és jobb teljesítményűek.Az autómotorok turbófeltöltőinek kerekei 50-180 mm, a nagy teljesítményű mozdonyok, ipari és egyéb dízelmotorok 220-500 mm vagy nagyobbak.
Mindkét ház tömítéseken átmenő csavarokkal van felszerelve a csapágyházra.Itt találhatók a siklócsapágyak (ritkábban speciális kialakítású gördülőcsapágyak) és az O-gyűrűk.Szintén a központi házban olajcsatornák találhatók a csapágyak és a tengely, valamint egyes turbófeltöltőknél és a vízhűtő köpeny üregének kenésére.A telepítés során az egység a motor kenő- és hűtőrendszeréhez csatlakozik.
A turbófeltöltő kialakításában különféle segédalkatrészek is biztosíthatók, beleértve a kipufogógáz-visszavezető rendszer részeit, olajszelepeket, az alkatrészek kenését és hűtését javító elemeket, vezérlőszelepeket stb.
A turbófeltöltő alkatrészek speciális acélminőségekből készülnek, a turbinakerékhez hőálló acélokat használnak.Az anyagokat gondosan választják ki a hőtágulási együttható szerint, ami biztosítja a tervezés megbízhatóságát különböző üzemmódokban.
A turbófeltöltő a levegőnyomás-szabályozó rendszerben található, amely magában foglalja a szívó- és kipufogócsonkokat is, összetettebb rendszerekben pedig egy intercooler (töltőlevegő-hűtőradiátor), különféle szelepek, érzékelők, csappantyúk és csővezetékek.
A turbófeltöltő működési elve
A turbófeltöltő működése egyszerű elveken múlik.Az egység turbináját a motor kipufogórendszerébe, a kompresszort a szívócsatornába vezetik.A motor működése során a kipufogógázok bejutnak a turbinába, a keréklapátokhoz csapódnak, kinetikai energiájának egy részét átadva, forogást okozva.A turbina nyomatékát a tengelyen keresztül közvetlenül továbbítják a kompresszor kerekeihez.Forgás közben a kompresszor kerék levegőt dob a perifériára, növelve annak nyomását - ez a levegő a szívócsonkhoz kerül.
Egyetlen turbófeltöltőnek számos hátránya van, amelyek közül a fő a turbó késleltetése vagy a turbógödör.Az egység kerekei tömeggel és némi tehetetlenséggel rendelkeznek, így nem tudnak azonnal felpörögni, ha az erőforrás sebessége nő.Ezért, ha élesen megnyomja a gázpedált, a turbófeltöltős motor nem gyorsul azonnal - rövid szünet, áramkimaradás következik be.Ennek a problémának a megoldását a speciális turbinavezérlő rendszerek, változó geometriájú turbófeltöltők, soros párhuzamos és kétfokozatú túlnyomásos rendszerek és mások.
A turbófeltöltő működési elve
Turbófeltöltők karbantartásának és javításának kérdései
A turbófeltöltő minimális karbantartást igényel.A lényeg az, hogy időben cserélje ki a motorolajat és az olajszűrőt.Ha a motor egy ideig még működhet régi olajjal, akkor az halálossá válhat a turbófeltöltő számára - még a kenőanyag minőségének kismértékű romlása is nagy terhelés mellett az egység elakadásához és tönkremeneteléhez vezethet.Javasoljuk továbbá a turbina alkatrészeinek időszakos tisztítását a szénlerakódásoktól, amihez szét kell szerelni, de ezt a munkát csak speciális szerszámok és berendezések használatával szabad elvégezni.
A hibás turbófeltöltőt a legtöbb esetben könnyebb kicserélni, mint megjavítani.A cseréhez ugyanolyan típusú és típusú egységet kell használni, amelyet korábban a motorra szereltek.Más jellemzőkkel rendelkező turbófeltöltő beszerelése megzavarhatja a tápegység működését.Jobb, ha az egység kiválasztását, telepítését és beállítását szakemberekre bízza - ez garantálja a munka helyes végrehajtását és a motor normál működését.A turbófeltöltő helyes cseréjével a motor visszanyeri nagy teljesítményét, és képes lesz megoldani a legnehezebb feladatokat is.
Feladás időpontja: 2023. augusztus 21