С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Турбокомпрессор устройство и принцип действия

Турбокомпрессор устройство и принцип действия


Турбокомпрессор устройство и принцип действия

Во многих устройствах используется турбокомпрессор, устройство и принцип действия которого позволяют производить нагнетание воздуха в необходимых объемах. Для того, чтобы привести его в движение, задействована энергия, получаемая из потока отработанных газов. В технической области, турбокомпрессор получил название турбонагнетателя.

Принцип действия турбокомпрессора

Работа большинства конструкций турбокомпрессора отличается простотой и надежностью. Ротор агрегата приводится в действие выхлопными газами, проходящими в турбину. На оси ротора жестко закреплено колесо центробежного компрессора. Поэтому, его вращение происходит со скоростью, одинаковой с ротором.

Конструкции компрессорной части в разных устройствах различаются между собой. Чаще всего используются варианты центробежного типа. Скорость вращения колес турбины полностью зависит от энергии, производимой выхлопными газами. Соответственно, возрастает скорость работы и самого компрессора. Таким образом, увеличивается количество воздуха, подаваемого в цилиндры. В результате, топлива сгорает больше и общая мощность двигателя возрастает. Вращение турбокомпрессора может достигать очень высокой частоты, вплоть до 150 тысяч оборотов в минуту.

Устройство турбокомпрессора

Во всей конструкции, большое значение имеет точность соединения вала с колесом турбины. Для обеспечения нормальной работы, это соединение должно быть идеально сбалансировано. В противном случае, даже небольшие биения могут гарантированно вызвать поломку. На вал от колеса турбины идет очень высокая теплоотдача. Чтобы ее снизить, конструкция вала выполняется пустотелой. Тем самым, предотвращается перегревание подшипников.

Сам подшипниковый узел смазывается от общей системы смазки двигателя. Основная функция смазки более всего заключается в отведении лишнего тепла от корпуса и подшипников. В некоторых конструкциях подшипник устанавливается неподвижно, а в масляной ванне происходит вращение ротора.

В настоящее время, многие турбокомпрессоры оборудованы механизмами, позволяющими изменять геометрию турбины. Для этого, производится установка дополнительного кольца, на котором имеются управляемые направляющие лопатки. В зависимости от числа оборотов, происходит поочередное уменьшение или увеличение сечения турбины.

Все эти мероприятия направлены на повышение эффективности турбокомпрессоров, что позволяет значительно повысить мощность обычных двигателей.

Турбонагнетатель

Турбонагнетатель — это устройство на нагнетания воздуха под определенным давлением, то есть, простыми словами, это компрессор. Отличие от принципа действия обычных компрессоров в том, что принцип действия основан за счет применения отработанных газов, а не приводным ремнем от коленчатого вала.

Содержание статьи:

Работа турбонагнетателя

Устройство турбонагнетателя позволяет работать ему по такому принципу действия — выхлопные газы при попадании в турбину, начинают вращать ротор. На роторе жестко сидят рабочие колеса центробежного компрессора, которые вращаются с той же угловой скоростью, что и сам ротор.Чем выше энергия отработанных газов, тем быстрее вращаются колеса турбины и, чем больше попадает кислорода, тем больше сгорает топлива и мощнее работает сам турбокомпрессор.

Частота вращения вала и рабочих колес турбонагнетателя может быть довольно высокой и доходить до 150 000 оборотов в минуту.

Много турбонагнетателей имеют возможность менять геометрию турбины с помощью специального механизма. В конструкции этого устройства есть дополнительное кольцо с направляющими лопатками, которыми можно управлять. Они могут поддерживать поток отработанных выхлопных газов не только постоянным, но и изменять этот поток.При низких оборотах работы турбокомпрессора, при малом потоке поперечное сечение турбины уменьшается и за счет этого увеличивается скорость подачи поступающих на колесо газов. Что ведет, соответственно, к увеличению мощности.

При высоких оборотах работы поперечное сечение турбины больше, лопасти полностью открывают подачу газов. Пропускная способность движения газов больше.

Что такое РДТ? Это регулятор давления топлива, который создает нужное давление топлива на форсунки. При его неисправностях, двигатель получает топливо в беспорядочном объеме.

Такая способность регулировки площади сечения турбины позволяет уменьшать расход топлива и минимизировать вредных выхлопные выбросы. Турбонагнетатель с возможностью самостоятельно изменять геометрию турбины, повышает эффективность работы устройства как на высоких, так и на низких оборотах.

Устройство турбонагнетателя

Турбонагнетатель состоит из:

Турбина состоит из:
  • рабочего колеса (1);
  • корпуса (2).

Корпус служит для направления потока движения отработавших газов (3) на рабочее колесо турбины. Отработанные газы служат приводом для рабочего колеса. Поток газов вращает рабочее колесо и выводится через зону вывода отработанных газов. 

Компрессор состоит из:
  • рабочего колеса (5);
  • корпуса (6).

Принцип действия компрессора обратно противоположный принципу работы турбины. Кованый стальной вал, на котором жестко закреплено рабочее колесо, соединяется с турбиной. Рабочее колесо, при вращении турбины на высоких оборотах захватывает и сжимает воздух. Далее происходит такое явление — диффузия. То есть, поток воздуха в корпусе компрессора, который имеет низкое давление и высокую скорость преобразуется в поток воздуха с высоким давлением и низкой скоростью движения. Далее, сжатый воздух (8) направляется в мотор, это обеспечивает сжигание большего количества топлива (чтобы топливо сгорало полностью) и увеличивает мощность ДВС авто.

  1. Рабочее колесу турбины.
  2. Корпус турбины.
  3. Выхлопные отработанные газы.
  4. Зона отведения выхлопных газов.
  5. Рабочее колесо компрессора.
  6. Корпус компрессора.
  7. Вал стальной кованый.
  8. Сжатый воздух.

Турбонагнетатели: плюсы и минусы

Принцип действия обычных компрессоров, которые приводятся в движение ременной или кривошипно-шатунной передачей в том, что устройство и принцип действия таких устройств потребляют энергию двигателя. На двигатель создается дополнительная нагрузка.

Турбонагнетатели используют дармовую энергию. Такой принцип действия почти идеальный, так как отработанные газы попросту выбрасываются, а здесь они еще служат приводом ротора и сидящих на нем колес.

Турбонаддув может получить развивать мощность до 300 лс с одного литра объема. Двигатель с установленным турбонагнетателем (турбонаддувом) может развивать мощность на 40% больше, чем ДВС без него. К тому же, турбированные движки намного экономичнее. У ДВС без турбонагнетателя низкий КПД из-за потери на трение и низкой тепловой эффективности.

Соответственно, при увеличении объема двигателя без турбированного наддува, коэффициент полезного действия еще ниже. Турбированные моторы с малым объемом эффективнее ДВС с большим объемом.

Недостатки турбонагнетателей

При эксплуатации этого устройства появляется, так называемый, эффект турбоямы. Так привод осуществляется без механического соединения с валом двигателя, а за счет физического воздействия газов, то иногда появляется несоответствие в работе турбонаддвува и самого двигателя. То есть, мощность, которую задает водитель нажатием на педаль газа не соответствует мощности компрессора. Такие проблемы в работе составных устройств мотора можно выявить, если делать диагностику авто через ноутбук.

У турбонагнетателей есть еще такие недостатки, которые присущи обычным компрессорам. Чтобы их работа была максимально эффективной, они должны вращаться на максимальной скорости. К тому же, при таком режиме работы температура некоторых деталей доходит до 1000 С, также есть сложность в смазке и отведении тепла. Высокие температуры уменьшают качество смазки и создают очень горячий поток входящего воздуха. Охлаждение нагнетаемого воздуха — острый вопрос.

Для обеспечения эффективного охлаждения подбирается интеркулер с особой тщательностью по данным режима работы устройства.

Турбокомпрессор: устройство и принцип действия (кратко)

Турбокопрессор (турбина) - это устройство, которое применяется в автомобилях для увеличения во впускном коллекторе давления, чтобы в камеру сгорания поступило как можно больше кислорода. То есть, главное назначение турбокомпрессора - увеличение мощности автомобиля. Так, если во впускном коллекторе увеличивается давление на одну атмосферу, то в камеру сгорания попадается кислорода в два раза больше, соответственно, автомобиль получает большую мощность. Кроме того, турбонадув еще и экономит топливо (на 20%), а также снижает токсичность отработанных газов благодаря полному сгоранию топлива.

Данная система может применяться на дизельных двигателях, и на бензиновых. Но специалисты отмечают, что турбонадув наиболее эффективен все же на дизелях из-за того, что частота, с которой вращается коленчатый вал невысокая.

Устройство турбокомпрессора

Состоит турбина из:

В корпусе, который имеет специальную форму, вращается турбинное колесо. Его основная задача - передать компрессору энергию уже отработанных газов. Корпус турбины, как и турбинное колесо изготавливаются только из жаропрочных материалов. Это могут быть сплавы или керамика.

В специальном корпусе находится и компрессорное колесо, которое сжимает воздух, а потом передает его в цилиндры двигателя. На валу ротора размещаются турбинное и компрессорное колеса. В подшипниках скольжения происходит вращение вала. Устанавливаются подшипники плавающего типа, которые со стороны вала и корпуса имею зазор. Смазываются подшипники моторным маслом, поступающим через специальные каналы. Уплотнительные кольца используются для герметизации. В бензиновых двигателях для охлаждения турбины может применяться жидкостное охлаждение. Охлаждает сжимаемый воздух интеркулер - это радиатор воздушного или жидкостного типа. Охлаждение помогает увеличить плотность и давление воздуха.

В системе трубонадува главный элемент - регулятор давления. Он представлен перепускным клапаном. Этот клапан ограничивает поток уже отработанных газов и часть направляет мимо турбинного колеса. Таким образом обеспечивается нормальное давление наддува.

Принцип работу трубокомпрессора

Итак, турбокомпрессор, как мы уже выяснили, работает на энергии отработанных газов. Именно она и вращает турбинное колесо. После этого, через вал ротора вращение передается компрессорному колесу. Оно сжимает воздух и передает его в систему. Воздух, охлажденный в интеркулере, попадает в цилиндры двигателя. Эффективность работы турбины будет зависеть от частоты вращения вала двигателя, хотя между ними и нет жесткой связи. Если двигатель будет совершать больше оборотов, то и поток отработанных газов будет сильнее. Это, в свою очередь, приведет к увеличению количества воздуха, поступающего в цилиндры и увеличению скорости вращения турбины.

Преимущества турбонаддува

Турбокопрессор пользуется популярность из-за простоты конструкции, а также отличных эксплуатационных параметров. Используя его, можно увеличить до 35% мощность двигателя. Кроме того, двигатель, оборудованный такой турбиной, выбрасывает в атмосферу значительно меньше вредных газов, поскольку у сгораемого топлива получается меньше отхода. Дополнительные выхлопные газы вырабатываются в двигатель. Рекомендуется использование турбокомпрессора для авто, которые ездят по высокогорным дорогам. Тогда двигатель работает с меньшей потерей мощности.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости