دستگاه توربوشارژر: شرح، اصل کار، عناصر اصلی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

قبل از اینکه به بررسی خود دستگاه توربوشارژر بپردازید، باید بدانید که قدرت یک موتور احتراق داخلی کاملاً به میزان هوا و سوخت وارد شده به آن بستگی دارد. بنابراین، اگر این شاخص ها را افزایش دهید، قدرت موتور احتراق داخلی را نیز افزایش خواهید داد.

شرح توربین

دستگاه توربوشارژر و ظاهر آن نتیجه مسابقه مداوم مردم برای افزایش قدرت موتور است. در اینجا مهم است که اضافه کنیم که چنین توربینی نه تنها برای موتورهای بنزینی، بلکه برای مدل های دیزلی نیز به یک راه حل موثر تبدیل شده است. بیشتر اوقات ، چنین دستگاه هایی روی موتورهایی نصب می شوند که مقدار کمی هوا دارند. در اینجا درک موارد زیر مهم است: هرچه خود موتور بزرگتر باشد، هوا و سوخت بیشتری مصرف می کند و قدرت بیشتری دارد. برای دستیابی به همان قدرت از یک موتور کوچکتر، باید مقدار هوای موجود در سیلندرها را افزایش داد.

توربوشارژر دستگاهی است که برایبا استفاده از گازهای خروجی، مقدار زیادی هوا را وارد موتور کند. یک توربوشارژر دارای دو عنصر اصلی است - یک توربین و یک پمپ گریز از مرکز. بین خود، این دو قسمت توسط یک محور صلب به هم متصل می شوند. این عناصر با سرعت 100000 دور در دقیقه می چرخند و کمپرسور را نیز به حرکت در می آورند.

قطعات توربین

دستگاه توربوشارژر شامل 8 قسمت است. یک چرخ توربین وجود دارد که در محفظه ای با شکل خاصی می چرخد. هدف اصلی انتقال انرژی گازهای خروجی به کمپرسور است. مواد اولیه برای مونتاژ این عناصر مواد مقاوم در برابر حرارت مانند سرامیک هستند.

دستگاه توربوشارژر همچنین دارای یک چرخ کمپرسور است که هوا را می مکد. همچنین با فشرده سازی و تزریق آن به سیلندرهای موتور سروکار دارد. چرخ در محفظه خاصی مانند توربین قرار دارد. هر دوی این چرخ‌ها بر روی محور روتور نصب می‌شوند که چرخش آن بر روی یاتاقان‌های ساده انجام می‌شود.

طراحی و عملکرد یک توربوشارژر، به ویژه در موتورهای بنزینی، نیاز به خنک کننده اضافی دارد. معمولاً این یک سیستم خنک کننده مایع است. علاوه بر خنک کردن خود سیستم، هوای فشرده نیز خنک می شود. برای این، توربین دارای یک خنک کننده هوا یا مایع نوع است. خنک کردن هوا ضروری است زیرا چگالی آن و در نتیجه فشار را افزایش می دهد.

این سیستم توسط یک تنظیم کننده فشار کنترل می شود. این شیر بای پس قادر استمحدود کردن جریان گازهای خروجی به این ترتیب عده ای از کنار چرخ توربین می گذرند.

ماهیت کار

دستگاه توربوشارژر و اصل کارکرد آن بر اساس استفاده از گازهای خروجی است. انرژی این گازها چرخ توربین را به حرکت در می آورد. برای انتقال این انرژی، چرخ توربین به شفت روتور متصل می شود و آن را می چرخاند. به این ترتیب انرژی به چرخ کمپرسور منتقل می شود. این عنصر درگیر وارد کردن هوا به داخل سیستم و همچنین فشرده سازی آن است. هوای فشرده از اینترکولر عبور می کند و خنک می شود. پس از آن، ماده مستقیماً وارد سیلندرهای موتور می شود.

اطلاعات بیشتر

دستگاه توربوشارژر و اصل عملکرد از یک طرف به نوعی مستقل از موتور احتراق داخلی است، زیرا هیچ اتصال سفت و سختی با شفت موتور وجود ندارد. از سوی دیگر، سرعت چرخش همچنان به نوعی بر راندمان توربین تأثیر می گذارد. به روش زیر متصل می شود. هرچه چرخش موتور بیشتر باشد، جریان گازهای خروجی قوی تر خواهد بود. به همین دلیل سرعت چرخش محور توربین افزایش می‌یابد، یعنی مقدار هوایی که وارد سیلندرها می‌شود افزایش می‌یابد.

طراحی و عملکرد توربوشارژر چندین جنبه منفی دارد. یکی از ایرادات آن «تأخیر توربو» نام دارد. با فشار تند روی پدال گاز، افزایش سریع قدرت تا حدودی به تاخیر می افتد. پس از عبور از "توربوجام" یک جهش شدید در فشار ایجاد می شود.که به آن "بالابر توربو" می گویند.

رفع نواقص

ظاهر ایراد اول به دلیل اینرسی بودن سیستم است. به دلیل این پدیده، بین عملکرد توربین و نیروی مورد نیاز موتور اختلاف وجود دارد. سه راه برای حل این مشکل وجود دارد. از آنجایی که دستگاه توربوشارژر دیزلی شبیه به بنزینی است، برای آن نیز مناسب هستند. کاری که می توانید انجام دهید این است:

1. استفاده از توربین هندسه متغیر.
2. از دو کمپرسور موازی یا دو به صورت سری استفاده کنید.
3. از سیستم تقویت ترکیبی استفاده کنید.

در مورد توربین هندسه متغیر، کاملاً قادر است با تغییر مساحت دریچه ورودی مشکل را حل کند. چنین سیستمی اغلب در موتورهای دیزلی استفاده می شود.

شرح سیستم های مختلف

هدف، دستگاه توربوشارژر مانند یک توربین معمولی است. تفاوت اصلی این است که ساز فقط 5 قسمت اصلی دارد نه 8.

سیستم توربین هایی که به صورت موازی متصل هستند استفاده می شود. چنین سیستمی برای موتورهای V به اندازه کافی قدرتمند مناسب است. در این حالت برای هر ردیف سیلندر یک توربوشارژر کوچک تعبیه شده است. مزیت این است که اینرسی چندین دستگاه کوچک کمتر از یک توربین بزرگ است.

دستگاه و اصل عملکرد کمپرسور بسته به این تفاوت نداردبا این حال، از نظر حجم آن، به عنوان مثال، هنگام استفاده از اتصال سریال دو توربین، نقش مهمی ایفا می کند. در این صورت هر دستگاه با سرعت مشخصی فعال می شود.

همچنین از سیستم تقویت کننده استفاده می شود که هم از یک مکانیکی و هم از توربوشارژر استفاده می کند. اگر دور موتور کم باشد، دستگاه مکانیکی پمپاژ هوا روشن می شود. اگر از آستانه خاصی فراتر رود، دستگاه مکانیکی خاموش می شود و توربوشارژر شروع به کار می کند.

مزایای توربین چیست

مزایای زیر هنگام استفاده از کمپرسور برجسته می شود:

1. استفاده گسترده از این دستگاه به دلیل سادگی و قابل اعتماد بودن طراحی آن امکان پذیر شده است. علاوه بر این، ورود این دستگاه به سیستم موتور احتراق داخلی، قدرت موتور را حدود 20-35% افزایش می دهد.
2. خود کمپرسور نمی تواند باعث خرابی شود، زیرا عملکرد آن به طور مستقیم به سیستم های دیگر، به عنوان مثال، توزیع گاز بستگی دارد.
3. می توان از 5 تا 20 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی کرد. اگر یک توربین را در یک موتور کوچک نصب کنید، فرآیند احتراق سوخت کارآمدتر می شود، به این معنی که راندمان افزایش می یابد.
4. مزیت خوبی از چنین موتورهایی در جاده های عبوری، به عنوان مثال، در کوهستان مشاهده می شود. این به ویژه در مقایسه با همتایان جوی قابل توجه است.
5. طراحی و اصل عملکرد توربوشارژر به آن اجازه می دهد تا به عنوان یک صدا خفه کن اضافی در سیستم اگزوز عمل کند.

ویژگی های برنامه

علیرغم این واقعیت که خود کمپرسور عملاً از کار نمی افتد، گاهی اوقات هنگام توقف عملکرد آن موقعیت هایی ایجاد می شود.

امروزه، رایج ترین علت خاموش شدن توربوشارژر، گرفتگی کارتریج مرکزی توربین با روغن است. بیشتر اوقات ، چنین مشکلی به این دلیل رخ می دهد که پس از بارهای طولانی و جدی روی توربوشارژ ، کار آن به طور ناگهانی متوقف می شود. برای رهایی از این مشکل، نصب سیستم خنک کننده آبی ضروری است. خطوط این سیستم یک اثر جذب حرارت ایجاد می کند که باعث کاهش دما در کارتریج مرکزی می شود. شایان ذکر است که این اثر تا مدتی پس از توقف کامل موتور و همچنین پس از توقف کامل گردش مایع خنک کننده رخ خواهد داد.

انواع توربین

در مورد انواع توربوشارژر، نوع آستین و یاتاقان توپ وجود دارد.

اگر در مورد توربوشارژرهای نوع بوش صحبت کنیم، مدت زمان زیادی است که از آنها استفاده می شود. با این حال، آنها تعدادی کاستی داشتند که با ویژگی های طراحی آنها همراه بود. این اجازه نمی دهد که از پتانسیل چنین سیستمی تا 100٪ استفاده شود. بلبرینگ ها جدیدتر هستند که کاستی ها را در نظر گرفته اند و به همین دلیل به تدریج در حال جایگزینی کمپرسورهای بوش هستند.

هنگام مقایسه این دو نوع توربین، بلبرینگ مقرون به صرفه تر در نظر گرفته می شود، زیرا مصرف قابل توجهی دارد.روغن کمتری نسبت به نوع آستین دار همچنین کمپرسورها دارای نشانگر هستند که وظیفه واکنش توربین به فشار دادن پدال گاز را بر عهده دارد. برای انواع توربین‌های بلبرینگ، این نشانگر بهتر است، که امکان بهبود پاسخ را تا حدود 15 درصد در مقایسه با توربین‌های آستینی فراهم می‌کند.

عیب‌های دستگاه

در اینجا باید گفت که توربوشارژر تنها ضمیمه موتور است که در حین کار تقریباً با سایر سیستم های خودرو ارتباط نزدیک دارد. بر این اساس، کاملاً آشکار می شود که حداقل انحراف در عملکرد هر سیستم منجر به این واقعیت می شود که سایش کمپرسور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. تا به امروز، چندین دلیل وجود دارد که اغلب به مانعی در عملکرد توربین تبدیل می شود:

• امکان ورود اجسام خارجی به مکانیسم وجود دارد. به دلیل سرعت زیاد چرخش موتور، این ممکن است منجر به آسیب، به عنوان مثال، به پروانه ها شود.
• کمبود روان کننده. هرچه بارهای دینامیکی بیشتر باشد، احتمال تخریب "فیلم" روغن بیشتر می شود. این به نوبه خود منجر به اصطکاک "خشک" می شود که سیستم را به منفی ترین شکل تحت تأثیر قرار می دهد. علت این نقص می تواند هر دلیلی باشد که به دلیل آن روغن به طور کامل نرسد. برای مثال، گرفتگی سیلندرهای روغن، فیلترها، سایش پمپ روغن و غیره.