Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng turbocharger at ang disenyo nito

Ang turbocharger (turbine) ay isang mekanismo na ginagamit sa mga kotse upang pilitin ang hangin sa mga cylinder ng isang internal combustion engine. Sa kasong ito, ang turbine ay hinihimok lamang ng daloy ng mga maubos na gas. Ang paggamit ng turbocharger ay nagbibigay-daan sa iyo upang mapataas ang lakas ng engine hanggang 40% habang pinapanatili ang compact na laki nito at mababang pagkonsumo ng gasolina.

Paano nakaayos ang turbine, ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito

Ang karaniwang turbocharger ay binubuo ng:

1. Pabahay. Ginawa mula sa heat resistant steel. Ito ay may helical na hugis na may dalawang magkaibang direksyon na tubo na may mga flanges para sa pag-install sa isang sistema ng presyon.
2. Gulong ng turbine. Kino-convert nito ang enerhiya ng tambutso sa pag-ikot ng baras kung saan ito ay mahigpit na naayos. Ginawa mula sa mga materyales na lumalaban sa init.
3. Compressor wheel. Tumatanggap ito ng pag-ikot mula sa turbine wheel at nagbomba ng hangin sa mga cylinder ng engine. Ang compressor impeller ay kadalasang gawa sa aluminyo, na binabawasan ang mga pagkalugi ng enerhiya. Ang temperatura ng rehimen sa zone na ito ay malapit sa normal at ang paggamit ng mga materyales na lumalaban sa init ay hindi kinakailangan.
4. Turbine shaft. Ikinokonekta ang mga gulong ng turbine (compressor at turbine).
5. Plain bearings o ball bearings. Kinakailangan upang ikonekta ang baras sa pabahay. Ang disenyo ay maaaring nilagyan ng isa o dalawang suporta (bearing). Ang huli ay pinadulas ng pangkalahatang sistema ng pagpapadulas ng makina.
6. bypass balbula. PDinisenyo upang ayusin ang daloy ng mga maubos na gas na kumikilos sa turbine wheel. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang boost power. Balbula na may pneumatic actuator. Ang posisyon nito ay kinokontrol ng engine ECU, na tumatanggap ng signal mula sa speed sensor.

Ang pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng turbine sa mga makina ng gasolina at diesel ay ang mga sumusunod:

• Ang mga maubos na gas ay nakadirekta sa pabahay ng turbocharger kung saan kumikilos sila sa mga blades ng turbine.
• Nagsisimulang umikot at bumibilis ang turbine wheel. Ang bilis ng pag-ikot ng turbine sa mataas na bilis ay maaaring umabot sa 250 rpm.
• Pagkatapos na dumaan sa turbine wheel, ang mga maubos na gas ay pinalabas sa sistema ng tambutso.
• Ang compressor impeller ay umiikot nang naka-sync (dahil ito ay nasa parehong baras ng turbine) at idinidirekta ang naka-compress na daloy ng hangin sa intercooler at pagkatapos ay sa engine intake manifold.

Mga katangian ng turbine

Kung ikukumpara sa isang mekanikal na compressor na hinimok ng isang crankshaft, ang bentahe ng isang turbine ay hindi ito kumukuha ng enerhiya mula sa makina, ngunit gumagamit ng enerhiya mula sa mga by-product nito. Ito ay mas mura sa paggawa at mas murang gamitin.

Bagama't teknikal na ang turbine para sa isang diesel engine ay mahalagang kapareho ng para sa isang gasolina engine, ito ay mas karaniwan sa isang diesel engine. Ang pangunahing tampok ay ang mga mode ng operasyon. Samakatuwid, ang mas kaunting mga materyales na lumalaban sa init ay maaaring gamitin para sa isang diesel engine, dahil ang temperatura ng tambutso ng gas ay nasa average mula 700 °C sa mga makinang diesel at mula sa 1000 °C sa mga makina ng gasolina. Nangangahulugan ito na hindi posible na mag-install ng diesel turbine sa isang gasolina engine.

Sa kabilang banda, ang mga sistemang ito ay mayroon ding iba't ibang antas ng boost pressure. Sa kasong ito, dapat itong isaalang-alang na ang kahusayan ng turbine ay nakasalalay sa mga geometric na sukat nito. Ang presyon ng hangin na hinipan sa mga cylinder ay ang kabuuan ng dalawang bahagi: 1 atmospheric pressure kasama ang labis na presyon na nilikha ng turbocharger. Maaari itong mula sa 0,4 hanggang 2,2 na atmospheres o higit pa. Dahil ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng turbine sa isang diesel engine ay nagpapahintulot sa mas maraming maubos na gas na makuha, ang disenyo ng isang gasolina engine ay hindi maaaring mai-install kahit na sa mga diesel engine.

Mga uri at buhay ng serbisyo ng mga turbocharger

Ang pangunahing kawalan ng turbine ay ang "turbo lag" na epekto na nangyayari sa mababang bilis ng engine. Ito ay kumakatawan sa isang pagkaantala ng oras bilang tugon sa isang pagbabago sa bilis ng engine. Upang malampasan ang pagkukulang na ito, ang iba't ibang uri ng turbocharger ay binuo:

• Twin-scroll system. Ang disenyo ay nagbibigay ng dalawang channel na naghihiwalay sa turbine chamber at, bilang resulta, ang daloy ng maubos na gas. Tinitiyak nito ang mas mabilis na mga oras ng pagtugon, pinakamataas na kahusayan ng turbine at pinipigilan ang pagbara ng mga port ng tambutso.
• Turbine na may variable na geometry (nozzle na may variable na geometry). Ang disenyo na ito ay karaniwang ginagamit sa mga makinang diesel. Nagbibigay ito ng pagbabago sa cross-section ng inlet patungo sa turbine dahil sa mobility ng mga blades nito. Ang pagpapalit ng anggulo ng pag-ikot ay nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang daloy ng mga maubos na gas, sa gayon ay inaayos ang bilis ng mga gas na maubos at ang bilis ng makina. Sa mga makina ng gasolina, ang mga variable na geometry turbine ay madalas na matatagpuan sa mga sports car.

Ang kawalan ng turbocharger ay ang hina ng turbine. Para sa mga makina ng gasolina, ito ay isang average na 150 kilometro. Sa kabilang banda, ang buhay ng turbine ng isang diesel engine ay bahagyang mas mahaba at may average na 000 kilometro. Sa matagal na pagmamaneho sa mataas na bilis, pati na rin sa maling pagpili ng langis, ang buhay ng serbisyo ay maaaring mabawasan ng dalawa o kahit tatlong beses.

Depende sa kung paano gumagana ang turbine sa isang gasolina o diesel engine, maaaring masuri ang pagganap. Ang senyales upang suriin ay ang hitsura ng asul o itim na usok, pagbaba ng lakas ng makina, pati na rin ang hitsura ng isang sipol at kalansing. Upang maiwasan ang mga pagkasira, kinakailangang baguhin ang langis, mga filter ng hangin at magsagawa ng regular na pagpapanatili sa oras.