Bộ tăng áp: trái tim của hệ thống tăng áp không khí

Bộ tăng áp được sử dụng để tăng công suất của động cơ đốt trong mà không can thiệp triệt để vào thiết kế của nó.Bộ phận này làm tăng áp suất trong đường nạp của động cơ, cung cấp lượng hỗn hợp nhiên liệu-không khí tăng lên cho buồng đốt.Trong trường hợp này, quá trình đốt cháy xảy ra ở nhiệt độ cao hơn với sự hình thành một thể tích khí lớn hơn, dẫn đến sự gia tăng áp suất lên piston và do đó, làm tăng đặc tính mô-men xoắn và công suất động cơ.

Việc sử dụng bộ tăng áp cho phép bạn tăng công suất động cơ lên ​​20-50% với mức tăng chi phí tối thiểu (và với những sửa đổi đáng kể hơn, mức tăng công suất có thể đạt tới 100-120%).Do tính đơn giản, độ tin cậy và hiệu quả, hệ thống điều áp dựa trên turbo tăng áp được sử dụng rộng rãi trên tất cả các loại xe động cơ đốt trong.

Các loại và đặc điểm của bộ tăng áp

Ngày nay, có rất nhiều loại máy tăng áp, nhưng chúng có thể được chia thành các nhóm tùy theo mục đích và khả năng ứng dụng, loại tuabin được sử dụng và chức năng bổ sung.

Theo mục đích sử dụng, động cơ tăng áp có thể được chia thành nhiều loại:

• Đối với hệ thống điều áp một giai đoạn - một bộ tăng áp cho mỗi động cơ, hoặc hai hoặc nhiều bộ phận hoạt động trên nhiều xi-lanh;
•Đối với hệ thống lạm phát nối tiếp và song song (các biến thể khác nhau của Twin Turbo) - hai bộ phận giống hệt nhau hoặc khác nhau hoạt động trên một nhóm xi lanh chung;
• Đối với hệ thống điều áp hai giai đoạn, có hai bộ tăng áp có đặc tính khác nhau, hoạt động theo cặp (lần lượt từng bộ) cho một nhóm xi lanh.

Được sử dụng rộng rãi nhất là các hệ thống điều áp một giai đoạn được xây dựng trên cơ sở một bộ tăng áp đơn.Tuy nhiên, hệ thống như vậy có thể có hai hoặc bốn đơn vị giống hệt nhau - ví dụ, trong động cơ hình chữ V, các bộ tăng áp riêng biệt được sử dụng cho mỗi hàng xi-lanh, trong động cơ nhiều xi-lanh (hơn 8) có thể sử dụng bốn bộ tăng áp, mỗi bộ tăng áp hoạt động trên 2, 4 xi lanh trở lên.Ít phổ biến hơn là hệ thống điều áp hai giai đoạn và các biến thể khác nhau của Twin-Turbo, chúng sử dụng hai bộ tăng áp với các đặc tính khác nhau và chỉ có thể hoạt động theo cặp.

Theo khả năng ứng dụng, động cơ tăng áp có thể được chia thành nhiều nhóm:

• Theo loại động cơ - đối với các đơn vị năng lượng xăng, diesel và gas;
• Về khối lượng và công suất động cơ - đối với các tổ máy có công suất nhỏ, trung bình và cao;cho động cơ tốc độ cao, v.v.

Bộ tăng áp có thể được trang bị một trong hai loại tuabin:

• Hướng tâm (hướng tâm, hướng tâm) - dòng khí thải được đưa đến ngoại vi của bánh công tác tuabin, di chuyển đến tâm của nó và được thải ra theo hướng trục;
• Hướng trục - dòng khí thải được cung cấp dọc theo trục (đến trung tâm) của cánh quạt tuabin và được thải ra từ ngoại vi của nó.

Ngày nay, cả hai sơ đồ đều được sử dụng, nhưng trên các động cơ nhỏ, bạn thường có thể tìm thấy các bộ tăng áp có tua bin hướng tâm và trên các bộ nguồn mạnh, tua bin hướng trục được ưu tiên hơn (mặc dù đây không phải là quy tắc).Bất kể loại tuabin nào, tất cả các bộ tăng áp đều được trang bị một máy nén ly tâm - không khí được cung cấp trong đó vào trung tâm của bánh công tác và được đưa ra khỏi ngoại vi của nó.

Bộ tăng áp hiện đại có thể có chức năng khác nhau:

• Đầu vào kép - tuabin có hai đầu vào, mỗi đầu vào nhận khí thải từ một nhóm xi lanh, giải pháp này làm giảm sụt áp trong hệ thống và cải thiện độ ổn định tăng áp;
• Hình dạng thay đổi - tuabin có các cánh di động hoặc một vòng trượt, qua đó bạn có thể thay đổi dòng khí thải đến cánh quạt, điều này cho phép bạn thay đổi các đặc tính của bộ tăng áp tùy thuộc vào chế độ vận hành của động cơ.

Cuối cùng, bộ tăng áp khác nhau về đặc tính và khả năng vận hành cơ bản.Trong số các đặc điểm chính của các đơn vị này cần được nhấn mạnh:

• Mức độ tăng áp suất - tỷ số giữa áp suất không khí đầu ra của máy nén và áp suất không khí đầu vào nằm trong khoảng 1,5-3;
• Nguồn cung cấp máy nén (luồng không khí đi qua máy nén) - khối lượng không khí đi qua máy nén trong một đơn vị thời gian (giây) nằm trong khoảng 0,5-2 kg/s;
• Phạm vi tốc độ vận hành dao động từ vài trăm (đối với đầu máy diesel mạnh mẽ, động cơ công nghiệp và động cơ diesel khác) đến hàng chục nghìn (đối với động cơ cưỡng bức hiện đại) vòng quay mỗi giây. Tốc độ tối đa bị giới hạn bởi độ bền của cánh quạt tuabin và máy nén, nếu tốc độ quay quá cao do lực ly tâm, bánh xe có thể bị xẹp xuống.Trong động cơ tăng áp hiện đại, các điểm ngoại vi của bánh xe có thể quay với tốc độ 500-600 m / s trở lên, tức là nhanh hơn tốc độ âm thanh 1,5-2 lần, điều này gây ra hiện tượng kêu đặc trưng của tuabin;

• Nhiệt độ vận hành/tối đa của khí thải ở đầu vào tuabin nằm trong khoảng 650-700°C, có trường hợp lên tới 1000°C;
• Hiệu suất của tua bin/máy nén thường là 0,7-0,8, trên một đơn vị hiệu suất của tua bin thường nhỏ hơn hiệu suất của máy nén.