Zariadenie turbodúchadla: popis, princíp činnosti, hlavné prvky

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Predtým, ako pristúpite k úvahám o samotnom zariadení turbodúchadla, mali by ste vedieť, že výkon spaľovacieho motora závisí výlučne od toho, koľko vzduchu a paliva do neho vstupuje. Ak teda zvýšite tieto ukazovatele, zvýšite aj výkon spaľovacieho motora.

Popis turbíny

Zariadenie turbodúchadla a jeho vzhľad sú výsledkom neustáleho pretekania ľudí vo zvyšovaní výkonu motora. Tu je dôležité dodať, že takáto turbína sa stala efektívnym riešením nielen pre benzínové motory, ale aj pre naftové modely. Najčastejšie sú takéto zariadenia inštalované na tých motoroch, ktoré majú privádzané malé množstvo vzduchu. Tu je dôležité pochopiť nasledovné: čím väčší je samotný motor, tým viac vzduchu a paliva spotrebuje a tým väčší výkon má. Na dosiahnutie rovnakého výkonu z menšieho motora je potrebné zvýšiť množstvo vzduchu, ktoré sa zmestí do valcov.

Turbocharger je zariadenie, ktoré je určené navtlačiť veľké množstvo vzduchu do motora pomocou výfukových plynov. Turbodúchadlo má dva hlavné prvky - turbínu a odstredivé čerpadlo. Tieto dve časti sú medzi sebou spojené pevnou osou. Prvky sa otáčajú rýchlosťou až 100 000 otáčok za minútu a poháňajú aj kompresor.

Časti turbíny

Zariadenie turbodúchadla obsahuje 8 častí. Existuje turbínové koleso, ktoré sa otáča v kryte so špeciálnym tvarom. Hlavným účelom je prenos energie výfukových plynov do kompresora. Východiskovým materiálom pre montáž týchto prvkov sú tepelne odolné materiály, ako je keramika.

Zariadenie turbodúchadla obsahuje aj koleso kompresora, ktoré nasáva vzduch. Zaoberá sa aj jeho kompresiou a vstrekovaním do valcov motora. Koleso je umiestnené v špeciálnom kryte ako turbína. Obe tieto kolesá sú namontované na hriadeli rotora, ktorého otáčanie prebieha na klzných ložiskách.

Konštrukcia a prevádzka turbodúchadla, najmä v benzínových motoroch, si vyžaduje dodatočné chladenie. Zvyčajne ide o kvapalinový chladiaci systém. Okrem chladenia samotného systému sa chladí aj stlačený vzduch. Na tento účel má turbína vzduchový alebo kvapalinový medzichladič. Chladenie vzduchu je nevyhnutné, pretože zvyšuje jeho hustotu a tým aj tlak.

Tento systém je riadený regulátorom tlaku. Tento obtokový ventil je schopnýobmedziť prúdenie výfukových plynov. Týmto spôsobom niektorí prejdú okolo turbínového kolesa.

Podstata práce

Zariadenie turbodúchadla a princíp jeho činnosti je založený na využití výfukových plynov. Energia týchto plynov bude poháňať turbínové koleso. Na prenos tejto energie je koleso turbíny pripevnené k hriadeľu rotora a otáča ho. Týmto spôsobom sa energia prenáša na koleso kompresora. Tento prvok sa podieľa na vtláčaní vzduchu do systému, ako aj na jeho stláčaní. Stlačený vzduch prechádza cez medzichladič, ktorý ho ochladzuje. Potom látka vstupuje priamo do valcov motora.

Viac informácií

Zariadenie turbodúchadla a princíp činnosti sú určitým spôsobom nezávislé na jednej strane od spaľovacieho motora, pretože tu nie je žiadne pevné spojenie s hriadeľom motora. Na druhej strane rýchlosť otáčania stále nejakým spôsobom ovplyvňuje účinnosť turbíny. Pripája sa nasledujúcim spôsobom. Čím viac otáčok motor vykoná, tým silnejší bude prúd výfukových plynov. Z tohto dôvodu sa zvýši rýchlosť otáčania hriadeľa turbíny, čo znamená, že sa zvýši množstvo vzduchu, ktoré bude vnikať do valcov.

Konštrukcia a činnosť turbodúchadla má niekoľko negatívnych stránok. Jedna z nevýhod sa nazýva „turbo lag“. Pri prudkom stlačení plynového pedálu sa rýchle zvýšenie výkonu trochu oneskorí. Po prechode cez "turbojam" nastáva prudký skok v tlaku,ktorý sa nazýva „turbo výťah“.

Oprava nedostatkov

Výskyt prvej nevýhody je spôsobený skutočnosťou, že systém je inerciálny. Kvôli tomuto javu dochádza k nesúladu medzi výkonom turbíny a výkonom, ktorý sa od motora vyžaduje. Existujú tri spôsoby, ako tento problém vyriešiť. Keďže zariadenie naftového turbodúchadla je podobné benzínovému, hodia sa aj naň. Tu je to, čo môžete urobiť:

1. Použite turbínu s variabilnou geometriou.
2. Použite dva paralelné alebo dva kompresory v sérii.
3. Použite kombinovaný systém zosilnenia.

Pokiaľ ide o turbínu s premenlivou geometriou, je celkom schopná vyriešiť problém zmenou oblasti vstupného ventilu. Takýto systém sa veľmi často používa v dieselových motoroch.

Popis rôznych systémov

Účel, zariadenie turbodúchadla je rovnaké ako u konvenčnej turbíny. Hlavný rozdiel je v tom, že nástroj má iba 5 hlavných častí, nie 8.

Používa sa systém paralelne zapojených turbín. Takýto systém je najvhodnejší pre dostatočne výkonné V-motory. V tomto prípade je pre každý rad valcov inštalované jedno malé turbodúchadlo. Výhodou je, že zotrvačnosť niekoľkých malých zariadení je menšia ako u jednej veľkej turbíny.

Zariadenie a princíp činnosti kompresora sa nelíšia v závislosti odz jeho objemu to však zohráva dôležitú úlohu napríklad pri použití sériového zapojenia dvoch turbín. V tomto prípade sa každé zariadenie aktivuje určitou rýchlosťou.

Používa sa aj posilňovací systém, ktorý využíva mechanické aj turbodúchadlo. Ak sú otáčky motora nízke, zapne sa mechanické zariadenie na čerpanie vzduchu. Ak sa prekročí určitá hranica, mechanické zariadenie sa vypne a turbodúchadlo začne pracovať.

Aké sú výhody turbíny

Pri použití kompresora vyniknú nasledujúce výhody:

1. Široké použitie tohto zariadenia je možné vďaka jednoduchosti a spoľahlivosti jeho dizajnu. Zavedením tohto zariadenia do systému spaľovacieho motora sa navyše zvýši výkon motora približne o 20-35 %.
2. Samotný kompresor nemôže spôsobiť poruchu, pretože jeho výkon priamo závisí od iných systémov, napríklad od rozvodu plynu.
3. Je možné ušetriť od 5 do 20 % paliva. Ak nainštalujete turbínu do malého motora, proces spaľovania paliva bude efektívnejší, čo znamená, že účinnosť sa zvýši.
4. Dobrá výhoda takýchto motorov je pozorovaná na cestách prechádzajúcich napríklad v horách. Toto je obzvlášť viditeľné pri porovnaní s atmosférickými náprotivkami.
5. Konštrukcia a princíp činnosti turbodúchadla umožňujú, aby fungovalo ako dodatočný tlmič vo výfukovom systéme.

Funkcie aplikácie

Napriek tomu, že samotný kompresor prakticky nezlyháva, občas nastanú situácie, keď sa jeho prevádzka zastaví.

V súčasnosti je najčastejšou príčinou vypínania turbodúchadla to, že centrálna kazeta turbíny je zanesená olejom. Najčastejšie sa takýto problém vyskytuje v dôsledku skutočnosti, že po dlhšom a vážnom zaťažení turbodúchadla sa jeho práca náhle zastaví. Aby ste sa zbavili tohto problému, je potrebné nainštalovať vodný chladiaci systém. Línie tohto systému vytvoria efekt absorpcie tepla, ktorý zníži teplotu v centrálnej kazete. Stojí za zmienku, že tento efekt sa prejaví ešte nejaký čas po úplnom zastavení motora, ako aj po úplnom zastavení obehu chladiacej kvapaliny.

Rôzne turbíny

Pokiaľ ide o typy turbodúchadiel, existujú typ objímky a typ guľôčkového ložiska.

Ak hovoríme o turbodúchadlách typu Bush, používajú sa už pomerne dlho. Mali však množstvo nedostatkov, čo súviselo s ich dizajnovými vlastnosťami. To neumožnilo využiť potenciál takéhoto systému na 100 %. Novšie sú guľôčkové ložiskové jednotky, ktoré zohľadnili nedostatky, a preto postupne nahrádzajú puzdrové kompresory.

Pri porovnaní týchto dvoch typov turbín sa guľkové ložisko považuje za ekonomickejšie, pretože má značnú spotrebumenej oleja ako typ rukávu. Kompresory majú tiež indikátor, ktorý je zodpovedný za reakciu turbíny na stlačenie plynového pedálu. Pre typy turbín s guľôčkovými ložiskami je tento ukazovateľ lepší, čo umožňuje zlepšenie odozvy asi o 15 % v porovnaní s objímkovými.

Poruchy zariadenia

Tu treba povedať, že turbodúchadlo je jediným nástavcom motora, ktorý je počas prevádzky úzko spojený s takmer všetkými ostatnými systémami vozidla. Na základe toho je celkom zrejmé, že minimálne odchýlky v prevádzke akéhokoľvek systému povedú k tomu, že opotrebovanie kompresora sa výrazne zvýši. K dnešnému dňu existuje niekoľko dôvodov, ktoré sa najčastejšie stávajú prekážkou pri prevádzke turbíny:

• Do mechanizmu sa môžu dostať cudzie predmety. Vzhľadom na veľkú rýchlosť otáčania motora to môže viesť k poškodeniu napríklad obežných kolies.
• Nedostatok mazív. Čím vyššie je dynamické zaťaženie, tým je väčšia šanca, že dôjde k deštrukcii olejového „filmu“. To zase povedie k "suchému" treniu, ktoré ovplyvňuje systém najnegatívnejším spôsobom. Príčinou tejto poruchy môže byť akýkoľvek dôvod, kvôli ktorému olej nedosiahne úplne. Napríklad upchaté olejové valce, filtre, opotrebovanie olejového čerpadla atď.