İçten yanmalı motorların gücünü artırmak için özel üniteler - turboşarjlar - yaygın olarak kullanılmaktadır.Makalede turboşarjın ne olduğunu, bu birimlerin hangi tipte olduğunu, nasıl düzenlendiklerini ve çalışmalarının hangi prensiplere dayandığını, bakım ve onarımlarını okuyun.
Turboşarj nedir?
Turboşarj, egzoz gazlarının enerjisinden dolayı motorun emme kanalındaki basıncı artıran bir ünite olan içten yanmalı motorların toplam basınçlandırma sisteminin ana bileşenidir.
Turboşarj, tasarımında radikal bir müdahale olmaksızın içten yanmalı bir motorun gücünü artırmak için kullanılır.Bu ünite, motorun emme kanalındaki basıncı artırarak yanma odalarına daha fazla miktarda yakıt-hava karışımı sağlar.Bu durumda yanma, daha büyük miktarda gaz oluşumuyla daha yüksek bir sıcaklıkta meydana gelir, bu da piston üzerindeki basıncın artmasına ve bunun sonucunda tork ve motor güç özelliklerinin artmasına neden olur.
Bir turboşarjın kullanılması, maliyetinde minimum bir artışla motor gücünü% 20-50 artırmanıza olanak tanır (ve daha önemli değişikliklerle güç artışı% 100-120'ye ulaşabilir).Basitliği, güvenilirliği ve verimliliği nedeniyle turboşarj bazlı basınçlandırma sistemleri her türlü içten yanmalı motorlu taşıtta yaygın olarak kullanılmaktadır.
Turboşarjların çeşitleri ve özellikleri
Günümüzde çok çeşitli turboşarjlar mevcut olmakla birlikte, amaçlarına ve uygulanabilirliklerine, kullanılan türbin tipine ve ek işlevlerine göre gruplara ayrılabilirler.
Amaca göre turboşarjlar çeşitli tiplere ayrılabilir:
• Tek kademeli basınçlandırma sistemleri için - motor başına bir turboşarj veya birkaç silindir üzerinde çalışan iki veya daha fazla ünite;
• Seri ve seri paralel şişirme sistemleri için (Twin Turbo'nun çeşitli çeşitleri) - ortak bir silindir grubu üzerinde çalışan iki aynı veya farklı ünite;
• İki kademeli basınçlandırma sistemlerinde, bir silindir grubu için çiftler halinde (sırayla birbiri ardına) çalışan, farklı özelliklerde iki turboşarj bulunmaktadır.
En yaygın kullanılanlar, tek bir turboşarj temelinde inşa edilen tek kademeli basınçlandırma sistemleridir.Bununla birlikte, böyle bir sistem iki veya dört özdeş üniteye sahip olabilir - örneğin, V şeklindeki motorlarda, her silindir sırası için ayrı turboşarjlar kullanılır, çok silindirli motorlarda (8'den fazla) her biri dört turboşarj kullanılabilir. 2, 4 veya daha fazla silindir üzerinde çalışır.Daha az yaygın olanı, iki aşamalı basınçlandırma sistemleri ve Twin-Turbo'nun çeşitli varyasyonlarıdır; yalnızca çiftler halinde çalışabilen farklı özelliklere sahip iki turboşarj kullanırlar.
Uygulanabilirliğe göre turboşarjlar birkaç gruba ayrılabilir:
• Motor tipine göre - benzinli, dizel ve gazlı güç üniteleri için;
• Motor hacmi ve gücü açısından - küçük, orta ve yüksek güçlü güç üniteleri için;yüksek hızlı motorlar vb. için
Turboşarjlar iki tür türbinden biriyle donatılabilir:
• Radyal (radyal-eksenel, merkezcil) - egzoz gazlarının akışı türbin çarkının çevresine beslenir, merkezine doğru hareket eder ve eksenel yönde boşaltılır;
• Eksenel - egzoz gazlarının akışı türbin pervanesinin ekseni boyunca (merkeze doğru) sağlanır ve çevresinden boşaltılır.
Günümüzde her iki şema da kullanılıyor, ancak küçük motorlarda radyal eksenel türbinli turboşarjları sıklıkla bulabilirsiniz ve güçlü güç ünitelerinde eksenel türbinler tercih edilir (bu kural olmasa da).Türbin tipine bakılmaksızın, tüm turboşarjlar bir santrifüj kompresörle donatılmıştır - içindeki hava, pervanenin merkezine beslenir ve çevresinden çıkarılır.
Modern turboşarjların farklı işlevleri olabilir:
• Çift giriş - türbinin iki girişi vardır, her biri bir silindir grubundan egzoz gazlarını alır, bu çözüm sistemdeki basınç düşüşlerini azaltır ve yükseltme stabilitesini artırır;
• Değişken geometri - türbin, egzoz gazlarının pervaneye akışını değiştirebileceğiniz hareketli kanatlara veya kayan bir halkaya sahiptir; bu, motorun çalışma moduna bağlı olarak turboşarjın özelliklerini değiştirmenize olanak tanır.
Son olarak, turboşarjlar temel performans özellikleri ve yetenekleri bakımından farklılık gösterir.Bu birimlerin temel özelliklerinden biri vurgulanmalıdır:
• Basınç artış derecesi - kompresör çıkışındaki hava basıncının girişteki hava basıncına oranı 1,5-3 aralığındadır;
• Kompresör beslemesi (kompresörden hava akışı) - birim zaman başına (saniye) kompresörden geçen hava kütlesi 0,5-2 kg / s aralığındadır;
• Çalışma hızı aralığı saniyede birkaç yüz (güçlü dizel lokomotifler, endüstriyel ve diğer dizel motorlar için) ila onbinlerce (modern zorlamalı motorlar için) devir arasında değişir. Maksimum hız, türbin ve kompresör çarklarının gücüyle sınırlıdır, merkezkaç kuvvetleri nedeniyle dönüş hızı çok yüksekse tekerlek çökebilir.Modern turboşarjlarda tekerleklerin çevresel noktaları 500-600 m/s ve üzeri hızlarda, yani ses hızından 1,5-2 kat daha hızlı dönebilmektedir, bu da türbinin karakteristik ıslığının oluşmasına neden olmakta;
• Türbin girişindeki egzoz gazlarının çalışma/maksimum sıcaklığı 650-700°C aralığındadır, bazı durumlarda 1000°C'ye ulaşır;
• Türbin/kompresörün verimi genellikle 0,7-0,8'dir, bir ünitede türbinin verimi genellikle kompresörün veriminden azdır.
Ayrıca üniteler boyut, kurulum tipi, yardımcı bileşenlerin kullanılması ihtiyacı vb. bakımından farklılık gösterir.
Turboşarj tasarımı
Genel olarak turboşarj üç ana bileşenden oluşur:
1. Türbin;
2. Kompresör;
3.Rulman yatağı (merkezi gövde).
İçten yanmalı motor agrega hava basınçlandırma sisteminin tipik diyagramı
Türbin, egzoz gazlarının kinetik enerjisini, kompresörün çalışmasını sağlayan mekanik enerjiye (tekerleğin torkunda) dönüştüren bir ünitedir.Kompresör hava pompalamaya yarayan bir ünitedir.Rulman mahfazası her iki üniteyi tek bir yapıya bağlar ve içinde bulunan rotor mili, torkun türbin çarkından kompresör çarkına aktarılmasını sağlar.
Turboşarj bölümü
Türbin ve kompresör benzer bir tasarıma sahiptir.Bu birimlerin her birinin temeli, çevresel ve merkezi kısımlarında basınçlandırma sistemine bağlantı için boruların bulunduğu koklear gövdedir.Kompresörde giriş borusu her zaman merkezde, egzoz (boşaltma) ise çevrededir.Eksenel türbinler için, radyal eksenel türbinler için aynı boru düzenlemesi, boruların konumu tam tersidir (çevrede - emme, merkezde - egzoz).
Kasanın içinde özel şekilli bıçaklara sahip bir tekerlek bulunmaktadır.Her iki tekerlek de (türbin ve kompresör) yatak yuvasından geçen ortak bir mil tarafından tutulur.Tekerlekler katı döküm veya kompozittir, türbin çarkı kanatlarının şekli egzoz gazı enerjisinin en verimli şekilde kullanılmasını sağlar, kompresör çarkı kanatlarının şekli maksimum merkezkaç etkisi sağlar.Modern üst düzey türbinler, düşük ağırlığa ve daha iyi performansa sahip seramik kanatlı kompozit çarklar kullanabilir.Otomobil motorlarının turboşarjlarının tekerleklerinin boyutu 50-180 mm, güçlü lokomotif, endüstriyel ve diğer dizel motorların tekerleklerinin boyutu 220-500 mm veya daha fazladır.
Her iki yatak da contalar aracılığıyla cıvatalarla yatak yuvasına monte edilir.Kaymalı yataklar (daha az sıklıkla özel tasarımlı rulmanlar) ve O-halkaları burada bulunur.Ayrıca merkezi mahfazada yatakları ve şaftı yağlamak için yağ kanalları ve bazı turboşarjlarda ve su soğutma ceketinin boşluğu vardır.Kurulum sırasında ünite motor yağlama ve soğutma sistemlerine bağlanır.
Turboşarjın tasarımında, egzoz gazı devridaim sisteminin parçaları, yağ valfleri, parçaların yağlanmasını ve soğutulmasını iyileştirmeye yönelik elemanlar, kontrol valfleri vb. dahil olmak üzere çeşitli yardımcı bileşenler de sağlanabilir.
Turboşarj parçaları özel çelik kalitelerinden yapılmış olup, türbin çarkı için ısıya dayanıklı çelikler kullanılmıştır.Malzemeler, tasarımın çeşitli çalışma modlarında güvenilirliğini sağlayan termal genleşme katsayısına göre özenle seçilir.
Turboşarj, emme ve egzoz manifoldlarını da içeren hava basınçlandırma sistemine ve daha karmaşık sistemlere - bir ara soğutucu (şarj havası soğutma radyatörü), çeşitli valfler, sensörler, damperler ve boru hatlarına dahildir.
Turboşarjın çalışma prensibi
Turboşarjın çalışması basit prensiplere bağlıdır.Ünitenin türbini, motorun egzoz sistemine, kompresör ise emme yoluna sokulur.Motorun çalışması sırasında egzoz gazları türbine girerek tekerlek kanatlarına çarparak kinetik enerjisinin bir kısmını vererek dönmesine neden olur.Türbinden gelen tork, şaft aracılığıyla doğrudan kompresör çarklarına iletilir.Kompresör çarkı dönerken çevreye hava atarak basıncını artırır - bu hava emme manifolduna verilir.
Tek bir turboşarjın bir takım dezavantajları vardır; bunların en önemlisi turbo gecikmesi veya turbo çukurudur.Ünitenin tekerlekleri kütleye ve bir miktar atalete sahiptir, bu nedenle güç ünitesinin hızı arttığında anında dönemezler.Bu nedenle gaz pedalına sert bir şekilde bastığınızda turboşarjlı motor hemen hızlanmaz - kısa bir duraklama olur, elektrik kesintisi olur.Bu sorunun çözümü özel türbin kontrol sistemleri, değişken geometrili turboşarjlar, seri-paralel ve iki kademeli basınçlandırma sistemleri ve diğerleridir.
Turboşarjın çalışma prensibi
Turboşarjların bakım ve onarımı sorunları
Turboşarjın minimum düzeyde bakıma ihtiyacı vardır.Önemli olan motor yağını ve yağ filtresini zamanında değiştirmektir.Motor bir süre daha eski yağla çalışabilirse, turboşarj için ölümcül olabilir - yüksek yüklerde yağlama maddesinin kalitesinde hafif bir bozulma bile ünitenin sıkışmasına ve tahrip olmasına neden olabilir.Ayrıca türbin parçalarının, sökülmesini gerektiren karbon birikintilerinden periyodik olarak temizlenmesi tavsiye edilir, ancak bu çalışma yalnızca özel alet ve ekipman kullanılarak yapılmalıdır.
Arızalı bir turboşarjın değiştirilmesi çoğu durumda onarmaktan daha kolaydır.Değiştirme için, daha önce motora takılan aynı tip ve modelde bir ünitenin kullanılması gerekir.Başka özelliklere sahip bir turboşarjın takılması güç ünitesinin çalışmasını bozabilir.Ünitenin seçimine, kurulumuna ve ayarlanmasına uzmanlara güvenmek daha iyidir - bu, işin doğru şekilde yürütülmesini ve motorun normal çalışmasını garanti eder.Turboşarjın doğru şekilde değiştirilmesiyle motor yeniden yüksek güce kavuşacak ve en zor görevleri çözebilecektir.
Gönderim zamanı: Ağu-21-2023