Turbófeltöltő berendezés: leírás, működési elv, főbb elemek

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Mielőtt magával a turbófeltöltő berendezéssel foglalkozna, tudnia kell, hogy a belső égésű motor teljesítménye teljes mértékben attól függ, hogy mennyi levegő és üzemanyag kerül be. Ezért ha növeli ezeket a mutatókat, akkor a belső égésű motor teljesítményét is növeli.

Turbina leírása

A turbófeltöltő berendezés és megjelenése az emberek állandó versenyfutásának eredménye a motorteljesítmény növeléséért. Itt fontos hozzátenni, hogy egy ilyen turbina nem csak a benzinmotorokhoz, hanem a dízelmotorokhoz is hatékony megoldássá vált. Leggyakrabban az ilyen eszközöket azokra a motorokra szerelik fel, amelyekhez kis mennyiségű levegőt szállítanak. Itt fontos megérteni a következőket: minél nagyobb maga a motor, annál több levegőt és üzemanyagot fogyaszt, és annál nagyobb a teljesítménye. Ahhoz, hogy egy kisebb motorral azonos teljesítményt érjünk el, meg kell növelni a hengerekbe beférő levegő mennyiségét.

A turbófeltöltő egy olyan eszköz, amelyet arra terveztekhogy a kipufogógázok segítségével nagy mennyiségű levegőt nyomjon a motorba. A turbófeltöltőnek két fő eleme van - egy turbina és egy centrifugálszivattyú. Egymás között ez a két rész egy merev tengellyel van összekötve. Az elemek percenként akár 100 000 fordulattal is forognak, és a kompresszort is meghajtják.

Turbina alkatrészek

A turbófeltöltő készülék 8 alkatrészt tartalmaz. Van egy turbinakerék, ami egy speciális alakú házban forog. A fő cél az, hogy a kipufogógázok energiáját átadják a kompresszornak. Ezen elemek összeszerelésének kiindulási anyaga hőálló anyagok, például kerámia.

A turbófeltöltő berendezésben van egy kompresszorkerék is, amely levegőt szív be. Foglalkozik a kompressziójával és a motor hengereibe való befecskendezésével is. A kerék egy speciális házban található, mint egy turbina. Mindkét kerék a forgórész tengelyére van felszerelve, amelynek forgása siklócsapágyakon történik.

A turbófeltöltő kialakítása és működése, különösen a benzinmotoroknál, további hűtést igényel. Általában ez egy folyékony hűtőrendszer. A rendszer hűtésén túl a sűrített levegőt is hűtik. Ehhez a turbina levegő- vagy folyadék típusú intercoolerrel rendelkezik. A levegő hűtése elengedhetetlen, mivel növeli a levegő sűrűségét és ezáltal a nyomást.

Ezt a rendszert nyomásszabályozó vezérli. Ez a bypass szelep képeskorlátozza a kipufogógázok áramlását. Ily módon néhányan elhaladnak a turbina kereke mellett.

A mű lényege

A turbófeltöltő berendezése és működési elve a kipufogógázok felhasználásán alapul. Ezeknek a gázoknak az energiája hajtja a turbina kerekét. Ennek az energiának a átviteléhez a turbina kerekét a forgórész tengelyéhez rögzítik, forgatva azt. Ily módon az energia a kompresszor kerekére kerül. Ez az elem részt vesz a levegő kényszerítésében a rendszerbe, valamint annak összenyomásában. A sűrített levegő áthalad az intercooleren, ami lehűti azt. Ezt követően az anyag közvetlenül a motor hengereibe kerül.

További információ

A turbófeltöltő berendezés és a működési elv valamilyen módon független egyrészt a belső égésű motortól, mivel nincs merev kapcsolat a motor tengelyével. Másrészt a forgási sebesség valamilyen módon még mindig befolyásolja a turbina hatásfokát. A következő módon van csatlakoztatva. Minél több fordulatot tesz a motor, annál erősebb lesz a kipufogógázok áramlása. Emiatt megnő a turbina tengelyének forgási sebessége, ami azt jelenti, hogy megnő a hengerekbe jutó levegő mennyisége.

A turbófeltöltő kialakításának és működésének több negatív oldala is van. Az egyik hátrányt "turbó késésnek" nevezik. A gázpedál éles megnyomásával a teljesítmény gyors növekedése némileg késik. A "turbojam" áthaladása után éles nyomásugrás következik be,amit "turbó emelésnek" neveznek.

Hiányok kijavítása

Az első hátrány megjelenése annak a ténynek köszönhető, hogy a rendszer inerciális. E jelenség miatt eltérés van a turbina teljesítménye és a motortól szükséges teljesítmény között. A probléma megoldásának három módja van. Mivel a dízel turbófeltöltő készüléke hasonló a benzineshez, arra is alkalmasak. A következőket teheti:

1. Használjon változó geometriájú turbinát.
2. Használjon két párhuzamos vagy két soros kompresszort.
3. Használjon kombinált boost rendszert.

Ami a változtatható geometriájú turbinát illeti, a bemeneti szelep területének megváltoztatásával eléggé képes megoldani a problémát. Ilyen rendszert nagyon gyakran használnak dízelmotorokban.

Különböző rendszerek leírása

Célja, a turbófeltöltő berendezése megegyezik a hagyományos turbináéval. A fő különbség az, hogy a hangszernek csak 5 fő része van, nem pedig 8.

Párhuzamosan kapcsolt turbinák rendszerét használják. Egy ilyen rendszer a kellően erős V-motorokhoz a legalkalmasabb. Ebben az esetben minden hengersorhoz egy kis turbófeltöltőt szerelnek fel. Előnye, hogy több kis eszköz tehetetlensége kisebb, mint egy nagy turbináé.

A kompresszor berendezése és működési elve nem különbözik attól függőentérfogatából viszont ennek fontos szerepe van például két turbina soros kapcsolatának alkalmazásakor. Ebben az esetben minden eszköz egy bizonyos sebességgel aktiválódik.

Használnak egy töltőrendszert is, amely mechanikus és turbófeltöltőt is használ. Ha a motor fordulatszáma alacsony, akkor a levegő szivattyúzására szolgáló mechanikus berendezés be van kapcsolva. Ha egy bizonyos küszöböt túllép, a mechanikus eszköz kikapcsol, és a turbófeltöltő elkezd működni.

Milyen előnyei vannak a turbinának

A következő előnyök tűnnek ki a kompresszor használatakor:

1. Az eszköz széles körben elterjedt használata a kialakításának egyszerűsége és megbízhatósága miatt vált lehetővé. Ezenkívül ennek az eszköznek a belső égésű motorrendszerbe történő bevezetése körülbelül 20-35%-kal növeli a motor teljesítményét.
2. Maga a kompresszor nem okozhat meghibásodást, mivel teljesítménye közvetlenül függ más rendszerektől, például a gázelosztástól.
3. Az üzemanyag 5-20%-át takaríthatja meg. Ha egy kis motorba turbinát épít be, az üzemanyag égési folyamata hatékonyabb lesz, ami azt jelenti, hogy a hatásfok nő.
4. Az ilyen motorok jó előnye megfigyelhető például a hegyekben elhaladó utakon. Ez különösen szembetűnő az atmoszférikus társaival összehasonlítva.
5. A turbófeltöltő kialakítása és működési elve lehetővé teszi, hogy kiegészítő hangtompítóként működjön a kipufogórendszerben.

Alkalmazás jellemzői

Annak ellenére, hogy maga a kompresszor gyakorlatilag nem hibásodik meg, időnként előfordulnak olyan helyzetek, amikor a működése leáll.

Ma a turbófeltöltő leállásának leggyakoribb oka az, hogy a turbina központi patronja eltömődött az olajtól. Leggyakrabban ez a probléma annak a ténynek köszönhető, hogy a turbófeltöltés hosszan tartó és súlyos terhelése után a munka hirtelen leáll. A probléma elkerülése érdekében vízhűtő rendszert kell telepíteni. Ennek a rendszernek a vonalai hőelnyelő hatást keltenek, ami csökkenti a központi patron hőmérsékletét. Érdemes megjegyezni, hogy ez a hatás egy ideig a motor teljes leállása után, valamint a hűtőfolyadék keringésének teljes leállása után jelentkezik.

Változatos turbinák

A turbófeltöltők típusai közül vannak hüvelyes és golyóscsapágyas típusok.

Ha a persely típusú turbófeltöltőkről beszélünk, akkor ezeket elég régóta használják. Azonban számos hiányosságuk volt, amelyek a tervezési jellemzőikhez kapcsolódnak. Ez nem tette lehetővé egy ilyen rendszerben rejlő lehetőségek 100%-os kihasználását. A golyóscsapágyas egységek újabbak, amelyek figyelembe vették a hiányosságokat, ezért fokozatosan lecserélik a perselykompresszorokat.

A két turbinatípus összehasonlításakor a golyóscsapágy gazdaságosabb, mivel jelentősen fogyasztkevesebb olaj, mint a hüvely típus. Ezenkívül a kompresszoroknak van egy jelzője, amely felelős a turbina reakciójáért a gázpedál megnyomására. A golyóscsapágyas típusú turbináknál ez a mutató jobb, ami körülbelül 15%-os reakciójavulást tesz lehetővé a hüvelyes turbinákhoz képest.

Az eszköz hibás működése

Itt el kell mondani, hogy a turbófeltöltő a motor egyetlen tartozéka, amely működés közben szorosan kapcsolódik szinte az összes többi járműrendszerhez. Ennek alapján nyilvánvalóvá válik, hogy bármely rendszer működésében a minimális eltérések azt eredményezik, hogy a kompresszor kopása jelentősen megnő. A mai napig számos ok van, amelyek leggyakrabban akadályozzák a turbina működését:

• Idegen tárgyak kerülhetnek a mechanizmusba. A motor hatalmas forgási sebessége miatt ez például a járókerekek károsodásához vezethet.
• Kenőanyagok hiánya. Minél nagyobb a dinamikus terhelés, annál nagyobb az esélye, hogy az olajfilm tönkremegy. Ez viszont "száraz" súrlódáshoz vezet, ami a legnegatívabb módon érinti a rendszert. Ennek a hibának az oka lehet bármilyen ok, ami miatt az olaj nem éri el teljesen. Például eltömődött olajhengerek, szűrők, olajszivattyú kopása stb.