Как устроен турбокомпрессор? Для чего он нужен?

Что такое двигатель с турбонаддувом?

Еще несколько десятилетий назад двигатели с турбонаддувом воспринимались как элемент фантастических машин из будущего или красивых компьютерных игр. И даже после реализации гениальной идеи несложного способа увеличения мощности двигателя такая возможность долгое время оставалась прерогативой бензиновых устройств. Теперь турбосистемой оснащается практически каждый автомобиль, сходивший с конвейера буть то седан, кроссовер или грузовой автомобиль типа Камаз, независимо от того, на каком топливе он работает.

На высоких скоростях или крутых подъемах обычный двигатель автомобиля испытывает серьезные перегрузки. Для облегчения его эксплуатации и была изобретена система, позволяющая увеличивать мощность мотора, не мешая внутренней структуре.

Наряду с влиянием на потенциальные возможности двигателя, принцип «турбо» способствует значительной очистке выхлопных газов за счет их повторного использования и рециркуляции. И это важно для улучшения окружающей среды, что отвечает требованиям многих международных организаций, борющихся за окружающую среду.

Турбокомпрессор имеет некоторые недостатки, связанные с преждевременным воспламенением горючей смеси.

КПД автомобиля с турбонаддувом увеличивается на 30-50%, а то и на 100% от его стандартных возможностей. И это при том, что само устройство относительно недорогое, имеет небольшой вес и объем, надежно работает по гениально простому принципу.

Устройство создает повышенное давление в двигателе внутреннего сгорания за счет искусственного впрыска дополнительной дозы воздуха, который формирует увеличенный объем топливно-газовой смеси, а при его мощности двигателя внутреннего сгорания увеличивается на 40-60%.

Механизм, оснащенный турбонаддувом, становится намного эффективнее без изменения его конструкции. После установки простенького устройства маломощный 4-цилиндровый двигатель может выдать потенциал работы 8 цилиндров. Являясь более доступной, турбина является неприметной, но высокоэффективной деталью на двигателе автомобиля, которая помогает увеличить работоспособность «сердца» автомобиля без лишнего расхода топлива за счет вторичного использования энергии выхлопных газов.

На какие двигатели устанавливают турбокомпрессоры?

Современное оборудование газотурбинных двигателей намного быстрее, чем их первоначальное внедрение в бензиновые двигатели. Для определения оптимального режима работы устройства впервые начали применять на гоночных автомобилях, поэтому их стали применять:

• Электронное управление;
• Жидкостное охлаждение стенок устройства;
• Более совершенные виды масел;
• Термостойкие материалы для изготовления корпуса.

Более совершенные разработки позволили применить систему «турбо» практически на любом двигателе, будь то бензиновый, бензиновый или дизельный.

Точно так же рабочий цикл коленчатого вала (в двух или четырех измерениях) и способ охлаждения: воздухом или жидкостью роли не играет. Помимо, грузовых автомобилей и легковых автомобилей с мощностью двигателя более 80 кВт, система используется на локомотивах, дорожно-строительной технике и судовых двигателях с увеличенным рабочим объемом 150 кВт.

Принцип работы

Суть турбокомпрессора заключается в повышении производительности двигателя малой мощности с минимальным количеством цилиндров и небольшим количеством топлива за счет вторичного использования выхлопных газов. Результаты могут быть ошеломляющими: например, трехцилиндровый двигатель объемом литра способен без дополнительного топлива вырабатывать 90 лошадиных сил и с высокими экологическими показателями.

Система работает очень просто: отработанное топливо — газы - не сразу уходит в атмосферу, а попадает в ротор турбины, прикрепленный к выхлопной трубе, которая, в свою очередь, находится на одной оси с нагнетателем воздуха. Горячий газ вращает лопасти турбосистемы, которые приводят в движение вал, что облегчает попадание воздуха в холодную улитку. Колесо сжатого воздуха, попадая в агрегат, действует на крутящий момент двигателя и под давлением, увеличивая объем газотопливной жидкости, увеличивает мощность агрегата.

Получается, что для окончательной работы двигателю нужен не бензин, а достаточное количество сжатого воздуха (который совершенно свободен), который при смешивании с топливом увеличивает его КПД (КПД).

Конструкция турбокомрессора

Преобразователь энергии - это механизм, состоящий из двух компонентов: турбины и компрессора, которые играют одинаково важную роль в повышении мощности двигателя любой машины. Оба устройства расположены на одной жесткой оси (валу), которая вместе с лопатками (колесами) образует два одинаковых ротора: турбину и компрессор, размещенные в корпусах, похожих на улитки.

Схематическая структура

Горячая турбинная улитка (корпус). Принимает выхлопные газы, приводящие в движение ротор. Для производства используется чугун с шаровидным графитом, выдерживающий сильное нагревание.

Рабочее колесо (колесо) турбины, жестко закрепленное на общей оси. Обычно выравнивается для предотвращения коррозии. Центральный патронный корпус с подшипниками между колесами ротора. Холодная компрессорная улитка (корпус). После раскручивания вал с отработавшим топливом (газами) втягивает дополнительный объем воздуха. Часто из алюминия.

Рабочее колесо (колесо) компрессора, сжимающее воздух и подающее его в систему, нагнетая его под высоким давлением.

Маслосливные каналы для частичного охлаждения деталей, предотвращения LSPI (предварительное тихоходное зажигание), снижения расхода топлива.

Конструкция позволяет использовать кинетическую энергию выхлопных газов для увеличения мощности двигателя без дополнительного расхода топлива.

Функции турбины

Работа турбосистемы основана на увеличении крутящего момента, что увеличивает КПД двигателя машины. Причем использование устройства не ограничивается легковыми и грузовыми автомобилями. В настоящее время турбокомпрессоры с размером колес от 220 мм до 500 мм используются на многих промышленных машинах, кораблях, локомотивах. Это связано с некоторыми преимуществами, которые получает технология:

• Турбоустройство при правильной работе поможет в стабильном режиме максимально увеличить мощность двигателя;
• Плодотворная эксплуатация двигателя окупается за полгода;
• Установка специального агрегата позволит сэкономить на покупке крупногабаритного двигателя, «кушает» больше топлива;
• Расход топлива становится более рациональным при постоянном объеме двигателя;
• КПД двигателя увеличен почти вдвое.

И последнее, но не менее важное - выхлопные газы после повторного использования становятся намного чище и, следовательно, не так вредны для окружающей среды.

Подробнее https://turbomos.ru