Turboülelaaduri seade: kirjeldus, tööpõhimõte, põhielemendid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Enne turboülelaaduri enda käsitlemist peaksite teadma, et sisepõlemismootori võimsus sõltub täielikult sellest, kui palju õhku ja kütust sellesse siseneb. Seega, kui suurendate neid näitajaid, suurendate ka sisepõlemismootori võimsust.

Turbiini kirjeldus

Turboülelaaduri seade ja selle välimus on inimeste pideva võidujooksu tulemus mootori võimsuse suurendamise nimel. Siinkohal on oluline lisada, et selline turbiin on muutunud tõhusaks lahenduseks mitte ainult bensiinimootoritele, vaid ka diiselmootoritele. Enamasti paigaldatakse sellised seadmed neile mootoritele, millel on väike kogus õhku. Siin on oluline mõista järgmist: mida suurem on mootor ise, seda rohkem õhku ja kütust see tarbib ning seda suurem on võimsus. Väiksema mootoriga sama võimsuse saavutamiseks on vaja suurendada silindritesse mahtuva õhu hulka.

Turboülelaadur on seade, mis on mõeldudsuruda heitgaaside abil mootorisse suur hulk õhku. Turboülelaaduril on kaks põhielementi - turbiin ja tsentrifugaalpump. Need kaks osa on omavahel ühendatud jäiga teljega. Elemendid pöörlevad kiirusega kuni 100 000 pööret minutis ja käitavad ka kompressorit.

Turbiini osad

Turboülelaaduri seade sisaldab 8 osa. Seal on turbiiniratas, mis pöörleb spetsiaalse kujuga korpuses. Peamine eesmärk on heitgaaside energia ülekandmine kompressorisse. Nende elementide kokkupaneku lähtematerjaliks on kuumakindlad materjalid, näiteks keraamika.

Turboülelaaduri seade sisaldab ka kompressoriratast, mis imeb õhku. Samuti tegeleb see selle kokkusurumise ja mootori silindritesse süstimisega. Ratas asub spetsiaalses korpuses, nagu turbiinil. Mõlemad rattad on paigaldatud rootori võllile, mille pöörlemine toimub liugelaagritel.

Turboülelaaduri konstruktsioon ja töö, eriti bensiinimootorites, nõuavad täiendavat jahutust. Tavaliselt on see vedelikjahutussüsteem. Lisaks süsteemi enda jahutamisele jahutatakse ka suruõhku. Selleks on turbiinil õhk- või vedeliktüüpi vahejahuti. Õhu jahutamine on oluline, kuna see suurendab selle tihedust ja seega ka rõhku.

Seda süsteemi juhib rõhuregulaator. See möödavooluklapp on võimelinepiirata heitgaaside voolu. Sel viisil mööduvad mõned turbiinirattast.

Teose olemus

Turboülelaaduri seade ja selle tööpõhimõte põhineb heitgaaside kasutamisel. Nende gaaside energia juhib turbiini ratast. Selle energia ülekandmiseks kinnitatakse turbiini ratas rootori võlli külge, pöörates seda. Sel viisil kantakse energia üle kompressori rattale. See element tegeleb õhu surumisega süsteemi ja selle kokkusurumisega. Suruõhk läbib vahejahutit, mis selle maha jahutab. Pärast seda siseneb aine otse mootori silindritesse.

Lisateavet

Turboülelaaduri seade ja tööpõhimõte on ühelt poolt mingil moel sõltumatud sisepõlemismootorist, kuna puudub jäik ühendus mootori võlliga. Teisest küljest mõjutab pöörlemiskiirus ikkagi mingil moel turbiini efektiivsust. See on ühendatud järgmisel viisil. Mida rohkem pöördeid mootor teeb, seda võimsam on heitgaaside vool. Selle tõttu suureneb turbiini võlli pöörlemiskiirus, mis tähendab, et silindritesse siseneva õhu hulk suureneb.

Turboülelaaduri konstruktsioonil ja tööl on mitu negatiivset külge. Ühte puudust nimetatakse "turbo lagiks". Gaasipedaali järsu vajutamisega lükkub võimsuse kiire kasv mõnevõrra edasi. Pärast "turbojam" läbimist toimub järsk rõhuhüpe,mida nimetatakse "turbo liftiks".

Puudude parandamine

Esimese puuduse ilmnemine on tingitud asjaolust, et süsteem on inertsiaalne. Selle nähtuse tõttu on turbiini jõudluse ja mootorilt nõutava võimsuse vahel lahknevus. Selle probleemi lahendamiseks on kolm võimalust. Kuna diiselmootoriga turboülelaaduri seade on sarnane bensiinimootoriga, sobivad need ka sellele. Siin on, mida saate teha:

1. Kasutage muutuva geomeetriaga turbiini.
2. Kasutage kahte paralleelset või kahte järjestikku kompressorit.
3. Kasutage kombineeritud võimendussüsteemi.

Mis puudutab muutuva geomeetriaga turbiini, siis see suudab probleemi lahendada, muutes sisselaskeklapi pindala. Sellist süsteemi kasutatakse väga sageli diiselmootorites.

Erinevate süsteemide kirjeldus

Eesmärk, turboülelaaduri seade on sama, mis tavalisel turbiinil. Peamine erinevus seisneb selles, et instrumendil on ainult 5 põhiosa, mitte 8.

Kasutatakse paralleelselt ühendatud turbiinide süsteemi. Selline süsteem sobib kõige paremini piisav alt võimsatele V-mootoritele. Sellisel juhul paigaldatakse iga silindrirea jaoks üks väike turboülelaadur. Eeliseks on see, et mitme väikese seadme inerts on väiksem kui ühel suurel turbiinil.

Kompressori seade ja tööpõhimõte ei erine sõltuv altoma mahult mängib see aga olulist rolli näiteks kahe turbiini jadaühenduse kasutamisel. Sel juhul aktiveeritakse iga seade teatud kiirusel.

Kasutatakse ka võimendussüsteemi, mis kasutab nii mehaanilist kui ka turbolaadurit. Kui mootori pöörlemiskiirus on madal, lülitatakse sisse õhu pumpamise mehaaniline seade. Teatud läve ületamisel lülitub mehaaniline seade välja ja turbolaadur hakkab tööle.

Mis on turbiini eelised

Kompressori kasutamisel paistavad silma järgmised eelised:

1. Selle seadme laialdane kasutamine on saanud võimalikuks tänu selle disaini lihtsusele ja töökindlusele. Lisaks suurendab selle seadme kasutuselevõtt sisepõlemismootori süsteemi mootori võimsust umbes 20-35%.
2. Kompressor ise ei saa riket põhjustada, kuna selle jõudlus sõltub otseselt teistest süsteemidest, näiteks gaasijaotusest.
3. Kütust on võimalik säästa 5-20%. Kui paigaldate väikesele mootorile turbiini, muutub kütuse põlemisprotsess tõhusamaks, mis tähendab, et efektiivsus suureneb.
4. Selliste mootorite head eelist täheldatakse teedel, mis mööduvad näiteks mägedest. See on eriti märgatav, kui võrrelda atmosfääri analoogidega.
5. Turboülelaaduri konstruktsioon ja tööpõhimõte võimaldavad sellel töötada väljalaskesüsteemis täiendava summutina.

Rakenduse funktsioonid

Hoolimata asjaolust, et kompressor ise praktiliselt ei vea üles, tuleb aeg-aj alt ette olukordi, kui selle töö seiskub.

Tänapäeval on turboülelaaduri väljalülitamise kõige levinum põhjus see, et turbiini keskkassett on õliga ummistunud. Enamasti tekib selline probleem seetõttu, et pärast turboülelaaduri pikaajalist ja tõsist koormust seiskub selle töö järsult. Sellest hädast vabanemiseks on vaja paigaldada vesijahutussüsteem. Selle süsteemi jooned loovad soojust neelamise efekti, mis vähendab keskkasseti temperatuuri. Väärib märkimist, et see efekt ilmneb mõnda aega pärast mootori täielikku seiskumist, samuti pärast jahutusvedeliku ringluse täielikku peatumist.

Turbiinide sordid

Turboülelaaduri tüüpide puhul on olemas hülsitüüp ja kuullaagritüüp.

Kui rääkida bush-tüüpi turbolaaduritest, siis neid on kasutatud üsna pikka aega. Siiski oli neil mitmeid puudusi, mis olid seotud nende disainifunktsioonidega. See ei võimaldanud sellise süsteemi potentsiaali 100% ära kasutada. Kuullaagriplokid on uuemad, mis on arvestanud puudujääkidega ja seetõttu vahetavad need tasapisi välja pukskompressoreid.

Neid kahte tüüpi turbiinide võrdlemisel peetakse kuullaagrit ökonoomsemaks, kuna see kulutab oluliseltvähem õli kui varrukatüüp. Samuti on kompressoritel indikaator, mis vastutab turbiini reaktsiooni eest gaasipedaali vajutamisele. Kuullaagritüüpi turbiinide puhul on see näitaja parem, mis võimaldab parandada reaktsiooni umbes 15% võrreldes hülssiga.

Seadme talitlushäired

Siin tuleb öelda, et turboülelaadur on mootori ainus kinnitus, mis on töötamise ajal tihed alt seotud peaaegu kõigi teiste sõidukisüsteemidega. Selle põhjal on üsna ilmne, et mis tahes süsteemi töö minimaalsed kõrvalekalded põhjustavad kompressori kulumise märkimisväärselt suurenemist. Praeguseks on mitu põhjust, mis kõige sagedamini muutuvad turbiini töös takistuseks:

• Mehhanismi võib sattuda võõrkehi. Mootori tohutu pöörlemiskiiruse tõttu võib see kahjustada näiteks tiivikuid.
• Määrdeainete puudus. Mida suuremad on dünaamilised koormused, seda suurem on võimalus, et õli "kile" hävib. See omakorda toob kaasa "kuiva" hõõrdumise, mis mõjutab süsteemi kõige negatiivsem alt. Selle rikke põhjuseks võib olla mis tahes põhjus, mille tõttu õli ei jõua täielikult. Näiteks ummistunud õlisilindrid, filtrid, õlipumba kulumine jne.