توربوشارژ ظاهر خود را مدیون غیرت بدنام آلمانی و عملی بودن در همه چیز است. حتی رودولف دیزل و گوتلیب دایملر، در پایان قرن نوزدهم، با چنین سوالی تسخیر شده بودند. چگونه است که گازهای خروجی به سادگی به داخل دودکش پرتاب می شوند و انرژی آنها هیچ سودی ندارد؟ اختلال... در قرن بیست و یکم، موتورهای مجهز به توربین مدت‌هاست که دیگر عجیب و غریب نیستند و در همه جا، بر روی تجهیزات بسیار متنوعی استفاده می‌شوند. چرا توربین ها در درجه اول گسترش یافتند موتورهای دیزلیو اصل عملکرد این واحدهای مفید چیست ، ما بیشتر تجزیه و تحلیل خواهیم کرد - در یک علم کاملاً محبوب ، اما بصری و قابل درک برای همه.

بنابراین، ایده "عملکرد" ​​انرژی اتلاف گازهای خروجیبلافاصله پس از اختراع و آزمایش های موفقیت آمیز در استفاده از موتورها ظاهر شد احتراق داخلی. مهندسان آلمانی و پیشگامان خودروسازی و تراکتورسازی به رهبری دیزل و دایملر اولین آزمایش‌ها را برای افزایش قدرت موتور و کاهش مصرف سوخت با استفاده از سوپرشارژر انجام دادند. هوای فشردهاز اگزوز

گوتدیب دایملر خودروهایی از این دست تولید می کرد و از قبل به معرفی سیستم توربوشارژ فکر می کرد.

اما اولین کسی که اولین توربوشارژر کارآمد را ساخت آنها نبودند، بلکه مهندس دیگری به نام آلفرد بوچی بودند. او در سال 1911 برای اختراع خود ثبت اختراع دریافت کرد. اولین توربین ها به گونه ای بودند که استفاده از آنها فقط روی آن امکان پذیر بود موتورهای بزرگ(مثلاً کشتی ها).

سپس توربوشارژرها در صنعت هوانوردی مورد استفاده قرار گرفتند. با شروع دهه 1930، ایالات متحده به طور منظم هواپیماهای نظامی (اعم از جنگنده و بمب افکن) را با موتورهای بنزینی مجهز به توربوشارژر به فضا پرتاب کرد. و اولین کامیون تاریخ با موتور دیزل توربوشارژ در سال 1938 ساخته شد.

در دهه 60، شرکت جنرال موتورز اولین شورلت و اولدزموبیل را با موتورهای بنزینی تولید کرد. موتورهای کاربراتوریمجهز به توربو شارژ قابلیت اطمینان آن توربین ها ضعیف بود و به سرعت از بازار ناپدید شدند.

1962 Oldsmobile Jetfire - اولین خودروی تولیدی با توربوشارژر

مد برای موتورهای توربوشارژ در اواخر دهه 70/80 بازگشت، زمانی که توربوشارژ به طور گسترده در ایجاد ورزش و ورزش مورد استفاده قرار گرفت. ماشین های مسابقه ای. پیشوند توربو بسیار محبوب شد و به نوعی برچسب تبدیل شد. در فیلم‌های هالیوود آن سال‌ها، ابرقهرمانان دکمه‌های توربو جادویی را روی پنل‌های ابرخودروهایشان فشار می‌دادند و ماشین به دوردست‌ها می‌رفت. در واقعیت، توربوشارژرهای آن سال ها به طور قابل توجهی "آهسته" شدند و تاخیر قابل توجهی در پاسخ ایجاد کردند. و اتفاقاً نه تنها کمکی به مصرف سوخت نکردند، بلکه برعکس مصرف آن را افزایش دادند.

کارگر مزارع شوروی - با توربوشارژ

اولین تلاش های واقعاً موفق برای معرفی توربوشارژ در تولید موتورهای خودرو تولید سریالدر اوایل دهه 80 توسط SAAB و مرسدس بنز انجام شد. سایر شرکت های مهندسی جهانی به سرعت از این تجربه پیشرفته استفاده کردند.

در اتحاد جماهیر شوروی، توسعه و معرفی موتورهای توربوشارژ به "سری"، اول از همه، با توسعه تولید تراکتورهای صنعتی و کشاورزی سنگین - "Kirovets" همراه بود. کامیون کمپرسی بیلاز و غیره تکنولوژی قدرتمند

چرا توربین ها در نهایت در موتورهای دیزلی به جای موتورهای بنزینی رایج شدند؟ زیرا موتورهای دیزلی دارای درجه تراکم هوای بسیار بالاتری هستند و گازهای خروجی آنها بیشتر است دمای پایین. بر این اساس، الزامات مقاومت حرارتی توربین بسیار کمتر و هزینه و راندمان استفاده از آن بسیار بالاتر است.

سیستم توربوشارژ از دو بخش تشکیل شده است: یک توربین و یک توربوشارژر. توربین برای تبدیل انرژی گازهای خروجی استفاده می شود و کمپرسور مستقیماً برای تامین هوای فشرده شده مکرر جوی به حفره های کاری سیلندرها استفاده می شود. بخش های اصلی سیستم دو چرخ پره، یک توربین و یک کمپرسور (به اصطلاح پروانه ها) هستند. توربوشارژر یک پمپ هوا با تکنولوژی بالا است که توسط چرخش روتور توربین به حرکت در می آید. تنها وظیفه آن پمپاژ هوای فشرده به داخل سیلندرها تحت فشار است.

هرچه هوای بیشتری وارد محفظه احتراق شود، موتور دیزل می تواند سوخت بیشتری را در یک واحد زمان خاص بسوزاند. نتیجه افزایش قابل توجه قدرت موتور، بدون نیاز به افزایش حجم سیلندرهای آن است.

اجزای دستگاه توربوشارژ:

• محفظه کمپرسور؛
• چرخ کمپرسور؛
• محور یا محور روتور؛
• محفظه توربین؛
• چرخ توربین;
• مسکن بلبرینگ

اساس سیستم توربوشارژ یک روتور است که بر روی یک محور خاص نصب شده و در یک محفظه ویژه مقاوم در برابر حرارت محصور شده است. تماس مداوم تمام اجزای توربین با گازهای بسیار داغ نیاز به ایجاد روتور و محفظه توربین از آلیاژهای فلزی ویژه مقاوم در برابر حرارت را تعیین می کند.

پروانه و محور توربین با خیلی می چرخند فرکانس بالاو در جهت مخالف. این تضمین می کند که یک عنصر محکم به دیگری فشار داده شود. جریان گازهای خروجی ابتدا به منیفولد اگزوز نفوذ می کند و از آنجا وارد کانال ویژه ای می شود که در محفظه توربوشارژر قرار دارد. شکل بدن آن شبیه پوسته حلزون است. پس از عبور از این "حلزون"، گازهای خروجی شتاب گرفته و به روتور عرضه می شود. این امر چرخش رو به جلوی توربین را تضمین می کند.

محور توربوشارژر بر روی یاتاقان های ساده مخصوص نصب شده است. روغن کاری با تامین روغن از سیستم روانکاری انجام می شود محفظه موتور. اورینگ ها و واشرها از نشت روغن و همچنین هوا و گازهای خروجی از داخل و مخلوط شدن آنها جلوگیری می کند. البته خروجی اگزوز به داخل فشرده را کاملاً حذف کنید هوای جویاین کار نمی کند، اما واقعا نیازی به آن نیست...

قدرت هر موتور و عملکرد آن به چند دلیل بستگی دارد. یعنی: بر روی حجم کار سیلندرها، بر روی مقدار عرضه شده هوا مخلوط سوخت، بر بازده احتراق آن و همچنین در بخش انرژی سوخت. قدرت موتور متناسب با افزایش میزان سوخت سوزانده شده در آن در یک واحد زمان مشخص افزایش می یابد. اما برای تسریع در احتراق سوخت، لازم است عرضه هوای فشرده در حفره های کاری موتور افزایش یابد.

یعنی هرچه سوخت بیشتری در واحد زمان سوزانده شود، هوای بیشتری به موتور نیاز خواهد داشت (اما کلمه نه چندان زیبای "shove" در اینجا بسیار مناسب است ، زیرا خود موتور نمی تواند با آن مقابله کند. مصرف مقدار اضافیهوای فشرده و فیلترها مقاومت صفرآنها در این مورد به او کمک نمی کنند).

این، تکرار می کنیم، هدف اصلی توربوشارژ است - افزایش عرضه مخلوط هوا و سوخت به محفظه های احتراق. این امر با تزریق هوای فشرده به سیلندرها، که تحت فشار ثابت اتفاق می افتد، تضمین می شود. این در نتیجه تبدیل انرژی گازهای خروجی، به عبارت دیگر، از زباله و از دست رفته - به مفید رخ می دهد. برای انجام این کار، قبل از تخلیه گازهای خروجی به لوله اگزوز، و سپس به اتمسفر، جریان آنها از طریق سیستم توربوشارژر هدایت می شود.

این فرآیند تضمین می کند که چرخ توربین ("پروان")، مجهز به تیغه های ویژه، تا 100-150 هزار دور در دقیقه بچرخد. پره های کمپرسور که هوای فشرده را به داخل سیلندرهای موتور پمپ می کنند نیز با پروانه به همان محور متصل می شوند. نیروی حاصل از تبدیل انرژی گازهای خروجی برای افزایش قابل توجه فشار هوا استفاده می شود. به همین دلیل، تزریق بسیار بیشتر به حفره های کاری سیلندرها امکان پذیر می شود. بیشترسوخت برای مدت زمان معین این باعث افزایش قابل توجهی در قدرت و راندمان موتور دیزل می شود.

سطح مقطع توربین دیزل

به بیان ساده، سیستم توربو شامل دو پروانه تیغه ای است که روی یکی نصب شده اند شفت عمومی. اما آنها در اتاقک های جداگانه قرار دارند که به طور هرمتیک از یکدیگر جدا شده اند. یکی از پروانه ها مجبور می شود از گازهای خروجی موتور که دائماً روی تیغه های آن جریان دارد بچرخد. از آنجایی که پروانه دوم به طور صلب به آن متصل است، همچنین شروع به چرخش می کند و هوای جو را می گیرد و آن را به شکل فشرده به سیلندرهای موتور می رساند.

چندین دهه طول کشید تا مهندسان یک توربوشارژر واقعا کارآمد بسازند. از این گذشته ، فقط در تئوری است که همه چیز صاف به نظر می رسد: با تبدیل انرژی گازهای خروجی ، می توانید درصد از دست رفته راندمان را "بازیابی" کنید و قدرت موتور را به میزان قابل توجهی افزایش دهید (مثلاً از صد تا صد و شصت اسب بخار). اما به دلایلی این در عمل جواب نداد.

علاوه بر این، وقتی پدال گاز را به شدت فشار می دادید، باید منتظر افزایش دور موتور می شدید. این فقط پس از یک مکث خاص اتفاق افتاد. افزایش فشار گاز خروجی، چرخش توربین و تزریق هوای فشرده بلافاصله اتفاق نیفتاد، بلکه به تدریج اتفاق افتاد. این پدیده که "توربولاگ" ("تاخیر توربو") نامیده می شود، قابل مهار نیست. و با استفاده از دو سوپاپ اضافی می توان با آن کنار آمد: یکی برای دور زدن هوای اضافی به داخل کمپرسور از طریق یک خط لوله از منیفولد موتور. و سوپاپ دیگر برای گازهای خروجی است. و به طور کلی، توربین های مدرن با هندسه پره های متغیر، حتی در شکل خود، در حال حاضر تفاوت قابل توجهی با توربین های کلاسیک نیمه دوم قرن بیستم دارند.

توربوشارژر دیزلی بوش

مشکل دیگری که باید در طول توسعه فناوری حل می شد توربین های دیزل، شامل انفجار بیش از حد بود. این انفجار به دلیل افزایش شدید دما در حفره های کاری سیلندرها هنگامی که توده های اضافی هوای فشرده به داخل آنها پمپ می شود، به خصوص در مرحله نهایی ضربه اتفاق افتاد. اینترکولر هوا شارژ (اینترکولر) برای رفع این مشکل در سیستم طراحی شده است.

اینترکولر چیزی نیست جز رادیاتور برای خنک کردن هوای شارژ. علاوه بر کاهش انفجار، دمای هوا را نیز کاهش می دهد تا از چگالی آن کاسته نشود. و این امر در طول فرآیند گرمایش از فشرده سازی اجتناب ناپذیر است و از این طریق راندمان کل سیستم به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

بعلاوه، سیستم مدرنتوربوشارژ موتور بدون:

• شیر کنترل (wastegate). در خدمت حفظ است فشار بهینهدر سیستم، و برای تخلیه آن، در صورت لزوم، به لوله اگزوز.
• شیر بای پس هدف آن این است که در صورت نیاز به کاهش قدرت و بسته شدن دریچه گاز، هوای شارژ را به داخل لوله های ورودی تا توربین هدایت کند.
• و/یا "سوپاپ دمنده". که در صورت بسته شدن دریچه گاز و سنسور، هوا را وارد جو می کند جریان جرمیهوا وجود ندارد؛
• منیفولد اگزوز سازگار با توربوشارژر؛
• لوله های آب بندی شده: لوله های هوا برای تامین هوای ورودی و لوله های روغن برای خنک سازی و روانکاری توربوشارژر.

قرن بیست و یکم است و هیچکس دیگر نام ماشین خود را با پیشوند توربو که در قرن بیستم مد بود دنبال نمی کند. هیچ کس دیگر به "قدرت جادویی یک توربین" برای شتاب گیری چشمگیر یک ماشین اعتقاد ندارد. منظور از استفاده و کارایی سیستم توربوشارژر هنوز هم موضوع نیست.

این یک "حلزون" است!

البته توربوشارژ در موتورهای تراکتور و کامیون های سنگین. این به شما امکان می دهد تا بدون مصرف سوخت بیش از حد نیرو و گشتاور را اضافه کنید که برای عملکرد اقتصادی تجهیزات بسیار مهم است. آنجاست که استفاده می شود. سیستم های توربو نیز کاربرد گسترده ای در لوکوموتیوهای دیزلی پیدا کرده اند موتورهای دیزل دریایی. و اینها قوی ترین توربین های ساخت بشر برای موتور دیزل هستند.

در این مقاله به پاسخ این سوال می پردازیم که توربین چیست. در اینجا خواننده اطلاعاتی در مورد ویژگی ها، انواع و روش های بهره برداری انسان از آن پیدا می کند و همچنین اطلاعات تاریخی مربوط به توسعه این وسیله مکانیکی را در نظر می گیرد.

معرفی

توربین چیست و چگونه کار می کند؟ این یک سیستم تیغه ای (ماشین) است که انرژی ها را تبدیل می کند: داخلی و/یا جنبشی. این منبع می دهد سیال کارو به شفت اجازه می دهد تا هدف مکانیکی خود را انجام دهد. تیغه ها تحت تأثیر یک جت سیال کاری قرار می گیرند که در نزدیکی محیط روتورها ثابت شده است. به حرکت آنها نیز منجر می شود.

می تواند کاربرد خود را به عنوان یک توربین در نیروگاه ها (نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی، نیروگاه های برق آبی) پیدا کند، قطعه ای از درایوها برای انواع مختلفحمل و نقل، و همچنین می تواند به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از پمپ های هیدرولیک و موتورهای توربین گاز باشد. صنعت انرژی فعلی بدون این دستگاه ها نمی تواند کار کند. نوع انتقال حرارت چرخش توربین در نیروگاه های حرارتی کارایی بالایی دارد و بسیار انرژی بر است. این به شخص اجازه می دهد تا از منابع مختلف در مقادیر نسبتاً کم، در مقایسه با مقدار برق دریافتی استفاده کند.

داده های تاریخی

تلاش های زیادی برای ایجاد دستگاهی مشابه به توربین مدرن، مدتها قبل از شکل کامل خود، که در پایان قرن نوزدهم به دست آورد، تکمیل شد. اولین تلاش متعلق به هرون اسکندریه (قرن اول پس از میلاد) است.

I. V. Linde استدلال کرد که در قرن 19 بود که بسیاری از برنامه ها و پروژه ها متولد شدند که به شخص اجازه می داد بر "مشکلات مادی" غلبه کند که مانع اجرای و ایجاد چنین فناوری می شد. رویدادهای اصلی آن سالها توسعه علم ترمودینامیکی و همچنین متالورژی و صنایع مهندسی. در پایان قرن نوزدهم دو دانشمند به طور جداگانه و مستقل توانستند یک توربین بخار مناسب برای صنایع مختلف بسازند. اینها گوستاو لاوال، اصالتاً سوئدی، و چارلز پارسونز، اصالتاً از بریتانیای کبیر بودند.

داده های رویداد تاریخی

حال بیایید نگاهی به برخی از رویدادهای مربوط به تاریخچه اختراع توربین بیندازیم:

• در قرن 1 n ه. هرون اسکندریه سعی کرد یک توربین بخار ایجاد کند، اما برای چندین قرن پس از آن به دلیل این نظر اشتباه که این ایده غیرقابل دفاع است، مورد مطالعه قرار نگرفت.
• در سال 1500، می توانید به "چتر دود" اشاره کنید - وسیله ای که جریان هوای گرم را از شعله از طریق تیغه های متصل به یکدیگر و چرخاندن یک تف بلند می کند.
• جیووانی برانکا در سال 1629 توربینی را ایجاد کرد که پره های آن با عمل یک جت بخار قوی بالا می رفت.
• در سال 1791، جان باربر، اصالتاً اهل انگلستان، حق ثبت اختراع را به دست آورد که به او اجازه داد اولین مالک و خالق توربین گاز مدرن شود.
• توربین های با نیروی آب برای اولین بار در سال 1832 توسط دانشمند فرانسوی Burden ساخته شدند.
• در سال 1894، ایده کشتی رانده شده توسط یک توربین بخار به ثبت رسید و سر چارلز پارسونز مالک آن شد.
• 1903: Egidius Elling از نروژ اولین سیستم توربین گازی در نوع خود را طراحی کرد که قادر بود انرژی بیشتری را نسبت به تعمیرات داخلی اجزای خود توربین منتقل کند. این فناوری یک پیشرفت مهم در آن زمان بود. مشکلاتی ایجاد شد سطح ناکافیتوسعه دانش ترمودینامیکی، با این حال، غلبه کردند.
• در سال 1913، نیکولا تسلا حق ثبت اختراع توربین را دریافت کرد که بر اساس اثر لایه مرزی کار می کرد.
• 1920: تئوری عملی جریان گاز از طریق کانال ها امکان فرموله کردن داده های واضح را برای توسعه یک درک نظری از فرآیند جریان که در آن گاز در امتداد یک هواپیمای آیرودینامیکی حرکت می کند، فراهم کرد. این کار توسط دکتر A. A. Griffits انجام شده است.
• برای این هواپیما، یک توربین نیروی محرکه جت توسط Sir F. Whittle ایجاد شد و خود موتور در آوریل 1937 با موفقیت آزمایش شد.

آثار گوستاو لاوال

اولین خالق توربین بخار گوستاو لاوال، مخترع اصالتاً سوئدی بود. این عقیده وجود دارد که او با تمایل به تهیه یک جداکننده شیر خودساخته با یک عمل مکانیکی، بدون دخالت مستقیم انسان، به ساخت چنین مکانیزمی منجر شد. موتورهای آن زمان اجازه ایجاد سرعت چرخش مورد نیاز را نمی دادند.

مایع کار در دستگاه لاوال بخار بود. در سال 1889، او نازل‌های توربین را اضافه کرد که بر روی آنها انبساط‌های مخروطی نصب کرد. کار او به یک پیشرفت مهندسی تبدیل شد، و این واضح است، زیرا تجزیه و تحلیل بزرگی باری که بر روی آن گذاشته شد چرخ کار، نشان می دهد که او فوق العاده قوی بود. چنین ضربه ای حتی با کوچکترین اختلالی منجر به نقص در حفظ مرکز ثقل و مشکلات فوری در عملکرد بلبرینگ ها می شود. مخترع توانست با استفاده از یک محور نازک که در حین چرخش خم می شود از این مشکل جلوگیری کند.

چارلز پارسونز و آثارش

چارلز پارسونز برای اختراع اولین توربین چند مرحله ای حق اختراع دریافت کرد و او این کار را در سال 1884 انجام داد. عملکرد مکانیزم دستگاه ژنراتور الکتریکی را تغذیه می کرد. یک سال بعد، در سال 1885، او نسخه خود را تغییر داد، که به طور گسترده شروع به توزیع و استفاده در نیروگاه ها کرد. این دستگاه دارای دستگاه تسطیح بود که از تاج‌هایی با بیل‌های توربین تشکیل می‌شد که به داخل هدایت می‌شد. سمت معکوس. خود تاج ها بی حرکت ماندند. مکانیزم دارای 3 مرحله با سطوح مختلف فشار و پارامترهای هندسیتیغه ها و همچنین راه های نصب آنها. این توربین هم از توان اکتیو و هم از توان راکتیو استفاده می کرد.

طراحی توربین

اکنون ما به این سؤال خواهیم پرداخت که یک توربین چیست و مکانیسم عملکرد آن را بررسی می کنیم.

مرحله توربین با استفاده از دو بخش اصلی تشکیل می شود:

1. پروانه (پره های روی روتور که مستقیماً چرخش ایجاد می کنند)؛
2. مکانیسم نازل (تیغه های استارت مسئول چرخاندن سیال کار است که زاویه حمله مورد نظر را نسبت به پروانه به جریان می دهد).

بسته به جهت حرکت جریان، سیالات عامل را می توان به مکانیزم های توربین محوری و شعاعی تقسیم کرد. اولی دارای جریان رودخانه است. یعنی در جهت در امتداد محور توربین حرکت می کند. توربین هایی که جریان در آنها عمود بر محور شفت هدایت می شود شعاعی نامیده می شوند.

تعداد مدارها اجازه می دهد که چنین مکانیزم هایی به یک، دو و سه مدار تقسیم شوند. گاهی اوقات می توانید توربین هایی با چهار یا پنج مدار پیدا کنید، اما این یک اتفاق بسیار نادر است. طراحی چند مداری توربین امکان بهره گیری از جهش های بزرگ در تغییرات آنتالپی حرارتی را فراهم می کند. این به دلیل قرار گرفتن تعداد زیادی از مراحل با فشارهای مختلف است و همچنین بر قدرت توربین تأثیر می گذارد.

با توجه به تعداد شفت ها می توان توربین های یک، دو و گاهی سه شفت را تشخیص داد. آنها توسط پارامترهای رایج پدیده های حرارتی یا مکانیزم جعبه دنده به هم متصل می شوند. شفت ها را می توان به صورت هم محور یا موازی قرار داد.

طراحی و اصل کار توربین به شرح زیر است: در مکان هایی که شفت از دیواره های محفظه عبور می کند، ضخامت هایی وجود دارد که از نشت سیال کار به بیرون و مکش هوا به داخل محفظه جلوگیری می کند.

قسمت جلویی شفت مجهز به یک تنظیم کننده حد است که در صورت لزوم به طور خودکار توربین را متوقف می کند. این اتفاق می افتد، به عنوان مثال، در نتیجه افزایش فرکانس چرخش، که برای یک دستگاه خاص مجاز است.

تبدیل انرژی گاز

توربین چیست؟ که در نمای کلیماشینی است که هدف آن تبدیل انرژی به کار است. انواع مختلفی از آنها وجود دارد که یکی از آنها توربین گازی است.

طراحی توربین گاز بر اساس تبدیل پتانسیل انرژی گاز در حالت فشرده یا گرم شده به کاری است که توسط مکانیزم شفت انجام می شود. عناصر اصلی روتور و استاتور هستند. کاربرد خود را به عنوان بخشی از موتورهای توربین گازی، واحدهای توربین گازی و واحدهای توربین گازی سیکل ترکیبی می یابد.

مکانیزم توربین گاز

توربین زمانی کار می‌کند که دستگاه نازل گازها را تحت فشار داخل محفظه، به مکان‌هایی که کوچک است، منتقل می‌کند. در همان زمان، مولکول های گاز منبسط و شتاب می گیرند. سپس روی سطح تیغه های کار می افتند و درصدی از بار انرژی جنبشی خود را به آنها می دهند. گشتاور تیغه ها اطلاع رسانی می شود.

طراحی مکانیکی یک توربین گاز می تواند بسیار ساده تر از این باشد موتور پیستونیاحتراق داخلی موتورهای توربوجت مدرن می توانند چندین شفت و صدها تیغه روی استارت و شفت داشته باشند. به عنوان مثال می توان به توربین های هواپیما اشاره کرد. آنها همچنین با وجود یک سیستم پیچیده از لوله کشی، مبدل های حرارتی و اتاق های احتراق مشخص می شوند.

هر دو یاتاقان های شعاعی و رانش به عنوان یک عنصر حیاتی در این توسعه عمل می کنند. به طور سنتی، بلبرینگ های هیدرودینامیکی یا بلبرینگ های روغنی استفاده می شد، اما یاتاقان های هوا به زودی از آنها پیشی گرفتند. تا به امروز از آنها برای ایجاد میکروتوربین ها استفاده می شود.

موتورهای حرارتی

یک توربین حرارتی کار انجام شده توسط بخار را به کار مکانیکی تبدیل می کند. در داخل دستگاه تیغه، انرژی پتانسیل بخار در حالت گرم و فشرده به شکل جنبشی تبدیل می شود. دومی به نوبه خود به مکانیکی تبدیل می شود و باعث چرخش شفت می شود.

بخار از طریق دستگاه دیگ بخار وارد می شود و به هر تیغه منحنی ثابت شده در اطراف محیط روتور هدایت می شود. سپس بخار روی آن اثر می کند و پره ها با هم باعث چرخش روتور می شوند. توربین بخار یکی از عناصر کارخانه توربین بخار است. واحد توربین از ترکیب کار تشکیل می شود توربین بخارو یک ژنراتور الکتریکی

بخش اصلی یک موتور بخار

مکانیسم های بخار درست مانند گازها با کمک روتور و استاتور تشکیل می شوند. تیغه هایی که قابلیت حرکت دارند روی اولی و آنهایی که قابلیت حرکت ندارند روی تیغه آخر ثابت می شوند.

حرکت جریان مطابق با شکل محوری یا شعاعی انجام می شود که به نوع جهت جریان بخار بستگی دارد. شکل محوری با حرکت بخار در اطراف محیط محور مشخص می شود که توربین دارای آن است. یک توربین شعاعی دارای جریان بخار است که به صورت عمود حرکت می کند. در این حالت، تیغه ها به موازات محوری قرار می گیرند که در امتداد آن چرخش اتفاق می افتد. آنها می توانند از یک تا پنج سیلندر داشته باشند. تعداد شفت ها نیز ممکن است متفاوت باشد. دستگاه هایی با یک، دو یا سه شفت وجود دارد.

محفظه قطعه ای ثابت به نام استاتور است. دارای تعدادی فرورفتگی است که در آنها دیافراگم ها نصب شده است، با اتصالات مربوط به صفحه جداکننده محفظه توربین. تعدادی کانال نازل (شبکه) در امتداد حاشیه آنها قرار داده شده است که با استفاده از تیغه های منحنی ریخته شده به دیافراگم یا جوش داده شده به آن تشکیل می شوند.

توربوشارژر

مکانیزمی وجود دارد که از گازهای خروجی برای افزایش فشار در فضای محفظه ورودی استفاده می کند. این دستگاه توربوشارژر نامیده می شود.

قطعات اصلی توسط یک کمپرسور پیش مرکز یا محوری و یک توربین گاز لازم برای راندن آن نشان داده می شوند. دارای یک شفت عملکرد اصلی افزایش فشار اعمال شده توسط سیال عامل است. این امر به دلیل گرمایش امکان پذیر می شود موتور توربین گازکار خود کمپرسور که به لطف توربین قدرت می گیرد.

سرانجام

حالا خواننده دارد ایده های کلیدر مورد طراحی، اصل عملکرد، مکانیسم عمل، روش های عملکرد توربین ها. انواع خاصی از توربین ها، متفاوت در نوع سیال کار، و اطلاعات تاریخی که سیر کلی توسعه این مکانیسم ها را نشان می دهد نیز در اینجا در نظر گرفته شد. به طور خلاصه می توان گفت که توربین ها وسایلی هستند که انرژی را تبدیل می کنند. تلاش برای ایجاد آنها خیلی قبل از دوران ما انجام شد. در حال حاضر، آنها به طور گسترده ای توسط افراد در صنایع مختلف استفاده می شوند، که تا حد زیادی فرآیند کار را ساده می کند، بهره وری را افزایش می دهد و اجازه می دهد تا اقدامات مکانیکی، قبلاً برای بشریت غیرقابل دسترس است.

احتمالاً هر راننده ای حداقل یک بار در زندگی خود کلمه "توربوشارژ" را شنیده است. به روزگار قدیم برگشت زمان شورویشایعات باورنکردنی زیادی در بین مکانیک های گاراژ در مورد افزایش عظیم قدرت ارائه شده توسط توربوشارژ وجود داشت، اما هیچ کس در آن زمان با موتورهایی از این نوع در خودروهای سواری روبرو نشده بود.

امروزه موتورهای سوپرشارژر محکم وارد واقعیت ما شده‌اند، اما در واقعیت، همه نمی‌توانند بفهمند که یک توربین در خودرو چگونه کار می‌کند و استفاده از توربین چه فواید یا مضراتی دارد.

خوب، بیایید سعی کنیم این موضوع را درک کنیم و دریابیم که اصل عملکرد توربوشارژ چیست و همچنین چه مزایا و معایبی دارد.

توربین خودرو - چیست؟

صحبت كردن به زبان ساده, توربین خودرووسیله ای مکانیکی است که هوای تحت فشار را به سیلندرها می رساند. وظیفه توربوشارژ افزایش قدرت واحد قدرت در عین حفظ جابجایی موتور در همان سطح است.

یعنی در واقع با استفاده از توربوشارژ می‌توانید به پنجاه درصد (یا حتی بیشتر) افزایش قدرت در مقایسه با یک موتور تنفس طبیعی با همان حجم دست پیدا کنید. افزایش قدرت با این واقعیت تضمین می شود که توربین هوا را تحت فشار به سیلندرها می رساند که باعث احتراق بهتر مخلوط سوخت و در نتیجه توان خروجی می شود.

از نظر ساختاری، توربین یک پروانه مکانیکی است که توسط گازهای خروجی موتور هدایت می شود. اساساً، با استفاده از انرژی اگزوز، توربوشارژ به جذب و تامین اکسیژن "حیاتی" موتور از هوای اطراف کمک می کند.

امروزه توربوشارژ موثرترین سیستم برای افزایش قدرت موتور و همچنین دستیابی و سمیت گازهای خروجی از اگزوز است.

ویدئو - نحوه عملکرد یک توربین خودرو:

این توربین به طور گسترده ای در هر دو واحد قدرت بنزینی و موتورهای دیزلی استفاده می شود. علاوه بر این، در مورد دوم، توربوشارژ به دلیل موثرترین کارآمد است درجه بالاتراکم و سرعت چرخش میل لنگ کم (نسبت به موتورهای بنزینی).

علاوه بر این، اثربخشی توربوشارژ روی موتورهای بنزینی به دلیل امکان انفجار، که می تواند با افزایش شدید دور موتور رخ دهد، و همچنین دمای گازهای خروجی که حدود هزار درجه سانتیگراد در مقابل ششصد است، محدود می شود. یک موتور دیزل ناگفته نماند که چنین رژیم دمایی می تواند منجر به تخریب عناصر توربین شود.

ویژگی های طراحی

علیرغم این واقعیت که سیستم های توربوشارژ سازندگان مختلف تفاوت های خود را دارند، تعدادی از اجزا و مجموعه ها مشترک در همه طرح ها هستند.

به طور خاص، هر توربین دارای یک ورودی هوا، یک فیلتر هوا که مستقیماً در پشت آن نصب شده است، یک دریچه گاز، خود توربوشارژر، یک اینترکولر و یک منیفولد ورودی دارد. عناصر سیستم توسط شیلنگ ها و لوله های ساخته شده از مواد مقاوم در برابر سایش به یکدیگر متصل می شوند.

همانطور که خوانندگان آشنا با طراحی خودرو احتمالا متوجه شده اند، تفاوت معنی دارتوربو شارژ از سیستم سنتیورودی وجود یک اینترکولر، توربوشارژر و همچنین عناصر ساختاریطراحی شده برای کنترل افزایش.

توربوشارژر یا همان طور که به آن توربوشارژر نیز گفته می شود، عنصر اصلی توربوشارژر است. این اوست که مسئول افزایش فشار هوا در مجرای ورودی موتور است.

از نظر ساختاری، یک توربوشارژر از یک جفت چرخ - توربین و کمپرسور تشکیل شده است که روی شفت روتور قرار می گیرند. علاوه بر این، هر یک از این چرخ ها دارای بلبرینگ های خودو در یک محفظه بادوام جداگانه قرار گرفته است.

توربوشارژ در خودرو چگونه کار می کند؟

انرژی گازهای خروجی در موتور به سمت چرخ توربین سوپرشارژر هدایت می شود که تحت تأثیر گازها در محفظه خود می چرخد ​​که شکل خاصی برای بهبود سینماتیک عبور گازهای خروجی دارد.

دما در اینجا بسیار بالا است و بنابراین محفظه و خود روتور توربین به همراه پروانه آن از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ساخته شده اند که می توانند در معرض قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بالا مقاومت کنند. همچنین اخیراً از کامپوزیت های سرامیکی برای این منظور استفاده شده است.

چرخ کمپرسور که توسط انرژی توربین می چرخد، هوا را می مکد، آن را فشرده می کند و سپس آن را به داخل سیلندرهای واحد نیرو پمپ می کند. در این حالت چرخش چرخ کمپرسور نیز در یک محفظه جداگانه انجام می شود که پس از عبور از ورودی هوا و فیلتر هوا وارد آن می شود.

ویدئو - توربوشارژر برای چه چیزی و چگونه کار می کند:

همانطور که در بالا ذکر شد، هر دو چرخ توربین و کمپرسور به طور صلب به شفت روتور ثابت می شوند. در این حالت، شفت با استفاده از یاتاقان‌های ساده می‌چرخد که با روغن موتور سیستم روغن‌کاری اصلی موتور روغن کاری می‌شوند.

روغن از طریق کانال هایی که مستقیماً در محفظه هر یاتاقان قرار دارند به بلبرینگ ها می رسد. به منظور آب بندی شفت از روغن ورودی به سیستم، از حلقه های آب بندی مخصوص ساخته شده از لاستیک مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود.

البته، چالش اصلی طراحی برای مهندسان هنگام طراحی توربوشارژر، سازماندهی خنک کننده کارآمد آنها است. برای این منظور، در برخی از موتورهای بنزینی که بار حرارتی در آنها بالاتر است، اغلب از خنک کننده مایع سوپرشارژر استفاده می شود. در این حالت ، محفظه ای که یاتاقان ها در آن قرار دارند در سیستم خنک کننده دو مداره کل واحد نیرو قرار می گیرد.

یکی بیشتر عنصر مهمسیستم توربوشارژ یک اینترکولر است. هدف آن خنک کردن هوای ورودی است. مطمئناً بسیاری از خوانندگان این مطالب تعجب خواهند کرد که چرا هوای "خارجی" را خنک می کنند اگر دمای آن قبلاً پایین است؟

پاسخ در فیزیک گازها نهفته است. هوای خنک باعث افزایش چگالی آن و در نتیجه افزایش فشار آن می شود. در این حالت، اینترکولر از نظر ساختاری یا هوا یا رادیاتور مایع. هوا با عبور از آن دمای آن را کاهش داده و چگالی آن را افزایش می دهد.

بخش مهمی از سیستم توربوشارژ یک خودرو، تنظیم کننده فشار تقویت کننده است که می باشد شیر بای پس. برای محدود کردن انرژی گازهای خروجی موتور استفاده می شود و برخی از آنها را از چرخ توربین دور می کند که به شما امکان می دهد فشار بوست را تنظیم کنید.

درایو سوپاپ می تواند پنوماتیک یا الکتریکی باشد و عملکرد آن به دلیل سیگنال های دریافتی از سنسور فشار تقویت کننده انجام می شود که توسط واحد کنترل موتور خودرو پردازش می شود. این واحد کنترل الکترونیکی (ECU) است که بسته به داده های دریافت شده توسط سنسور فشار، سیگنال هایی را برای باز یا بسته کردن شیر ارسال می کند.

علاوه بر دریچه ای که فشار بوست را تنظیم می کند، الف دریچه اطمینان. هدف از استفاده از آن محافظت از سیستم در برابر افزایش فشار هوا است که ممکن است در صورت خاموش شدن ناگهانی رخ دهد. سوپاپ دریچه گازموتور

فشار اضافی که در سیستم ایجاد می شود با استفاده از یک شیر به اصطلاح بلوف به اتمسفر آزاد می شود یا توسط یک شیر بای پس به ورودی کمپرسور هدایت می شود.

اصل عملکرد یک توربین خودرو

همانطور که قبلاً در بالا نوشته شد، اصل عملکرد توربوشارژ در یک خودرو مبتنی بر استفاده از انرژی آزاد شده توسط گازهای خروجی موتور است. گازها چرخ توربین را می چرخانند، که به نوبه خود، گشتاور را از طریق شفت به چرخ کمپرسور منتقل می کند.

ویدئو - اصل عملکرد موتور توربوشارژ:

این به نوبه خود، هوا را فشرده می کند و آن را به سیستم وارد می کند. با خنک شدن در اینترکولر، هوای فشرده وارد سیلندرهای موتور می شود و مخلوط را با اکسیژن غنی می کند و عملکرد کارآمد موتور را تضمین می کند.

در واقع، دقیقاً در اصل عملکرد یک توربین در یک ماشین است که مزایا و معایب آن نهفته است که از بین بردن آنها برای مهندسان بسیار دشوار است.

مزایا و معایب توربوشارژ

همانطور که خواننده از قبل می داند، توربین در یک ماشین اتصال سفت و سختی با آن ندارد میل لنگموتور به طور منطقی، چنین راه حلی باید وابستگی سرعت توربین به سرعت چرخش توربین را کاهش دهد.

با این حال، در واقعیت، بازده توربین به طور مستقیم به سرعت موتور بستگی دارد. بازتر از دور بیشترموتور، انرژی گازهای خروجی در حال چرخش توربین بیشتر و در نتیجه حجم هوای پمپ شده توسط کمپرسور به سیلندرهای واحد قدرت بیشتر می شود.

در واقع، ارتباط "غیر مستقیم" بین چرخش ها و فرکانس چرخش توربین نه از طریق میل لنگ، بلکه از طریق گازهای خروجی، منجر به معایب "مزمن" توربوشارژ می شود.

از جمله تاخیر در رشد قدرت موتور هنگامی که به شدت پدال گاز را فشار می دهید، زیرا توربین باید به سمت بالا بچرخد و کمپرسور باید هوای فشرده کافی را به سیلندرها بدهد. این پدیده "تأخیر توربو" نامیده می شود، یعنی لحظه ای که خروجی موتور حداقل است.

بر اساس این کاستی، مورد دوم بلافاصله می آید - جهش شدید فشار پس از غلبه بر موتور بر "تأخیر توربو". این پدیده "پیکاپ توربو" نامیده می شود.

و وظیفه اصلی مهندسان موتور که موتورهای سوپرشارژ را ایجاد می کنند، "یکنواخت کردن" این پدیده ها برای اطمینان از رانش یکنواخت است. از این گذشته ، "تأخیر توربو" در اصل خود به دلیل اینرسی بالای سیستم توربوشارژ ایجاد می شود ، زیرا برای وارد کردن تقویت "به آمادگی کامل"مدتی طول می کشد.

در نتیجه، نیاز به نیرو از جانب راننده در یک موقعیت خاص منجر به این واقعیت می شود که موتور نمی تواند تمام ویژگی های خود را به یکباره "بیرون دهد". که در زندگی واقعیمثلاً در هنگام سبقت سخت، ثانیه های از دست رفته است...

البته امروزه یکسری ترفندهای مهندسی وجود دارد که امکان به حداقل رساندن و حتی از بین بردن اثر ناخوشایند را فراهم می کند. از جمله:

• استفاده از توربین با هندسه متغیر.
• استفاده از یک جفت توربوشارژر که به صورت سری یا موازی قرار دارند (به اصطلاح طرح های دو توردو یا دو توردو)؛
• کاربرد طرح ترکیبیتقویت

این توربین که دارای هندسه متغیر است، جریان گازهای خروجی از واحد نیرو را با تغییر در زمان واقعی مساحت کانال ورودی که از طریق آن وارد می شود، بهینه می کند. طراحی مشابه توربین در موتورهای دیزل توربوشارژ بسیار رایج است. به ویژه، بر اساس این اصل است که توربودیزل های سری TDI فولکس واگن کار می کنند.

طرحی با یک جفت توربوشارژر موازی، به عنوان یک قاعده، در واحدهای قدرت قدرتمند ساخته شده به شکل V استفاده می شود، زمانی که هر ردیف سیلندر مجهز به توربین خاص خود باشد. به حداقل رساندن اثر "تأخیر توربو" به دلیل این واقعیت است که دو توربین کوچک دارای اینرسی بسیار کمتر از یک توربین بزرگ هستند.

سیستمی با یک جفت توربین متوالی تا حدودی کمتر از دو مورد ذکر شده استفاده می شود، اما به دلیل مجهز بودن موتور به دو توربین با عملکرد متفاوت، بیشترین کارایی را نیز ارائه می دهد.

یعنی وقتی پدال گاز را فشار می دهید یک توربین کوچک وارد عمل می شود و وقتی سرعت و دورها زیاد شد دومی وصل می شود و با هم کار می کنند. در همان زمان، اثر "تأخیر توربو" عملا ناپدید می شود و قدرت به طور سیستماتیک مطابق با شتاب و افزایش سرعت افزایش می یابد.

در عین حال، بسیاری از خودروسازان از نه دو، بلکه از سه توربوشارژر استفاده می کنند، مانند BMW در طرح توربو سه گانه خود. اما مهندسانی که طراحی کردند سوپراسپرت بوگاتی، به طور کلی ، آنها واحد قدرت را به طور همزمان با چهار کمپرسور متوالی مجهز کردند که امکان دستیابی به ویژگی های قدرت منحصر به فرد را با رفتار کاملاً "غیر نظامی" موتور در حالت های رانندگی معمولی فراهم کرد.

سلام، خوانندگان عزیز و بازدیدکنندگان وبلاگ Autoguide.ru.امروز در مقاله ما آن را کشف خواهیم کرد و خواهیم فهمید که توربین چگونه کار می کند موتور بنزینی. موضوع البته جالب است و در درجه اول برای دارندگان خودروهای توربوشارژ بنزینی است. اغلب، اطلاعات کمی در مورد اصل عملکرد و طراحی یک توربین بر روی یک موتور بنزینی وجود دارد یا برای افراد معمولی بسیار پیچیده است.

استفاده از توربین به هر موتور کوچک اجازه می دهد تا بدون افزایش مصرف سوخت و کاهش عمر مفید، قدرت را افزایش دهد. پس از اتصال توربین، به نظر می رسد که موتور یک ضربه نامرئی دریافت می کند و بسیار سریعتر کار می کند. استفاده از موتورهای بنزینی مجهز به توربین ویژگی هایی دارد.

برای افزایش طول عمر دستگاه و استفاده از موتور ماشین در حداکثر کارایی باید آنها را در نظر گرفت. قبل از صحبت در مورد اصل عملکرد یک توربین بر روی موتور بنزینی، باید تاریخچه ظاهر و استفاده گسترده آن توسط سازندگان خودرو را بدانید.

تاریخچه ظهور موتور بنزینی توربوشارژ

اولین موتورهای احتراق داخلی، مثل بقیه پیشگامان فنیظاهری بسیار "خام" داشت و نیاز به بهبود داشت. زمان گذشت و مدل های قابل اعتماد و بادوام موتورهای بنزینی در بازار ظاهر شد که با سهولت نگهداری و استقامت رانندگان را خوشحال کرد. الزامات برای موتور در میان مصرف کنندگان افزایش یافت و معیارهای مقامات نظارتی سختگیرانه تر شد.

در ابتدا، توسعه موتورهای بنزینی عمدتاً در یک مسیر گسترده انجام شد. برای افزایش قدرت موتور، حجم آن به سادگی افزایش یافت. همه چیز عالی بود اگر به دلیل افزایش مصرف سوخت و میزان انتشارات مضر به محیط زیست نبود. این دیگر نمی توانست به همین منوال ادامه یابد و مهندسان و سازندگان موتورهای احتراق داخلی کار بسیار دشواری بر عهده داشتند.

دستیابی به افزایش قدرت موتور(موتور احتراق داخلی) بدون افزایش حجم موتور و مصرف سوخت. تعداد زیادی راه حل پیشنهاد شد، اما تنها جهت درست برای توسعه موتور انتخاب شد. تصمیم گرفته شد که روی افزایش راندمان تشکیل و احتراق مخلوط سوخت و هوا در موتور خودرو کار شود.

تنها راه درستافزایش راندمان احتراق مخلوط سوخت و هوا، افزایش جریان هوا به داخل سیلندرهای موتور است. در این حالت باید حجم اضافی هوا به دلیل فشار ایجاد شده به اجبار تامین می شد.

مقدار اضافی هوا به طور قابل توجهی احتراق سوخت را در سیلندرهای موتور افزایش داد و در نتیجه قدرت اضافی را در حجم ثابت آزاد کرد. این ایده ساده است، اما نیاز به پیاده سازی در قالب دستگاهی برای پمپاژ هوا به داخل سیلندرهای موتور دارد.

برای حل این مشکل، مهندسان خودرو تصمیم گرفتند بر تحولات صنعت هوانوردی تکیه کنند. او برای مدت طولانی از توربین استفاده می کرد. اولین موتورهای بنزینی توربوشارژر ظاهر شدند کامیون هادر دهه سی قرن گذشته کامیون هایی که از توربین استفاده می کنند قدرت را افزایش داده و مصرف سوخت را بهینه کرده اند.

تجربه موفق در استفاده از توربین به عنوان وسیله ای برای پمپاژ توده هوا به داخل کامیون هاشاهکار طراحان و مهندسان صنعت خودرو برای تسریع حرکت در این مسیر. اولین خودروهای با موتورهای بنزینی مجهز به توربین در دهه 60 قرن گذشته در ایالات متحده فروخته شدند.

اولین مدل های خودرو از این نوع با احتیاط و شک مورد استقبال علاقه مندان به خودرو از آمریکا قرار گرفت. تنها 10 سال بعد، در دهه 70 قرن گذشته، آنها مورد قدردانی قرار گرفتند و شروع به استفاده فعال در ایجاد اتومبیل هایی با خمیدگی ورزشی کردند. بر مدل های تولیدماشین های توربین در مقادیر بسیار کم نصب شدند.

این به این دلیل بود که اولین مدل های موتورهای توربین بسیار "پرخور" بودند و دارای بسیاری از ایرادات جزئی دیگر بودند که اولین تصور را خراب کردند. مصرف سوخت قابل توجه امکان ایجاد تولید گسترده اتومبیل با موتورهای توربوشارژ را فراهم نمی کند. بحران نفت که با افزایش قیمت سوخت به پایان رسید، سرعت ورود توربین ها به موتورها را به طور قابل توجهی کاهش داد. مردم شروع به پس انداز بیشتر کردند.

تنها در اواخر دهه 90، پس از پیشرفت های قابل توجه در طراحی توربین و موتور بنزینی به طور کلی، امکان تغییر وضعیت وجود داشت. این نقطه شروع دوران توسعه و شکل گیری موتورهای بنزینی توربوشارژ بود.

توربین یک موتور بنزینی با استفاده از کمپرسور، توده ای از هوا را وارد سیلندرها می کند. غنی سازی اکسیژن مخلوط سوخت و هوا به طور قابل توجهی افزایش می یابد و احتراق بنزین بهبود می یابد. ضریب اقدام مفیدبه طور قابل توجهی افزایش می یابد. راندمان موتور افزایش می یابد در حالی که حجم آن بدون تغییر باقی می ماند.

هنگام استفاده از توربین، قدرت موتور به نسبت مستقیم با مقدار بنزین سوزانده شده در واحد زمان افزایش می یابد. برای اطمینان از حداکثر احتراق سریع سوخت در سیلندرهای موتور، حجم قابل توجهی از هوا مورد نیاز است. این است که به دلیل عملکرد کمپرسور به مقدار کافی توسط توربین ارسال می شود. به اجبار وارد سیلندرها می شود و مخلوط سوخت و هوا را غنی می کند.

اگر توربین یک موتور بنزینی را در امتداد بدنه برش دهید، می توانید عناصر کار زیر را مشاهده کنید:

مسکن بلبرینگ.

برای قرار دادن یک روتور، که توسط یک توربین حامل شفت و حلقه های کمپرسور مجهز به پره ها نشان داده می شود، خدمت می کند. این آنها هستند که هنگام چرخش هوا را می گیرند و آن را به داخل سیلندرهای موتور هدایت می کنند.

کانال های نفت

آنها مانند رگ های خونی در بدن انسان به محفظه توربین نفوذ می کنند. برای تحویل به موقع روغن موتور به عناصر مالشی و چرخشی خدمت کنید. این امر باعث کاهش سایش عناصر کار توربین بنزینی می شود.

بلبرینگ کشویی.

وظیفه اصلی آن اطمینان از چرخش آزاد و روان روتور توربین با پره های آن برای جذب مقدار کافی هوا است. روغن کاری و خنک کنندگی آن توسط روغن موتور در گردش در توربین تامین می شود.

قاب.

محفظه توربین، به شکل حلزون، محافظت در برابر خارجی را فراهم می کند تاثیرات مکانیکیعناصر کار دستگاه تزریق هوا.

توربین یک موتور بنزینی توسط عرضه گاز خروجی به حرکت در می آید که انرژی آن روتور را مجبور می کند تا پره ها را بچرخاند. هیچ چیز پیچیده ای در طراحی و عملکرد وجود ندارد، همه چیز واضح و کاملا ساده است.

هنگامی که یک موتور بنزینی راه اندازی می شود، گازهای خروجی از سیلندرهای موتور مستقیماً به توربین فرستاده می شود. آنها روتور را به حرکت در می آورند و به آن انرژی می دهند. سپس از طریق لوله اگزوز وارد صدا خفه کن شده و به محیط تخلیه می شوند.

شفت روتور چرخ کمپرسور و چرخ تیغه را می چرخاند. آنها هوا را از محیط، از فیلتر هوای موتور وارد می شود. به زور وارد سیلندرهای موتور می شود. کمپرسور توربین می تواند فشار هوا را تا 80 درصد افزایش دهد.

عملکرد توربین یک موتور بنزینی به مخلوط سوخت و هوای غنی شده با اکسیژن اجازه می دهد تا سیلندرها را در مقادیر زیادی پر کند. اندازه موتور بدون تغییر باقی می ماند، اما قدرت آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به طور متوسط ​​استفاده از توربین امکان افزایش توان را فراهم می کند نیروگاهاتومبیل 20-30٪.

برای کارکرد صحیح توربین بنزین چه چیزهایی باید بدانید؟

فراهم كردن عملکرد طولانی مدتتوربین های روی موتور بنزینی نیازی به صرفه جویی در کمیت و کیفیت روغن موتور ندارند. کسانی که دوست دارند فواصل تعویض روغن موتور را کنار بگذارند دیر یا زود در عملکرد توربین با مشکل و اختلال مواجه می شوند. او به کیفیت روغن استفاده شده بسیار حساس است. روغن ارزان قیمت قادر به تامین سطح اصطکاک لازم برای عناصر کار نخواهد بود و در صورت استفاده فشرده از خودرو به سرعت غیر قابل استفاده شده و نیاز به تعویض دارند.

هنگام خرید خودروی مجهز به توربین، لازم است روغن موتور را تعویض کرده و کل سیستم را تمیز کنید. مخلوط کردن با افزودن روغن دیگر غیرممکن است، زیرا خواص خود را از دست می دهد و کارایی آن به صفر می رسد. تعویض کاملروغن به جلوگیری از اثرات مضر و افزایش حفاظت از توربین موتور بنزینی کمک می کند.

برخی از ویژگی های کارکرد موتور مجهز به توربین وجود دارد. بعد از یک ماشین سواری طولانی، نیازی به خاموش کردن سریع موتور در هنگام توقف نیست. باید به او زمان بدهید تا روی آن کار کند. سرعت بیکارو کمی خنک شود. خاموش شدن ناگهانی موتور اختلاف دمای منفی ایجاد می کند و بر استحکام و قابلیت اطمینان عناصر کار توربین موتور تأثیر می گذارد.

مزایا و معایب موتور توربوشارژ

مزیت اصلی هر موتور بنزینی مجهز به توربین افزایش قدرت آن 20-30٪ است. با همان حجم موتور احتراق داخلی اتمسفر سنتی، قدرت آن یک سوم بیشتر است. بهره وری سوخت به طور قابل توجهی بهبود یافته است.

حداکثر سطح احتراق مخلوط سوخت و هوا می تواند به طور قابل توجهی انتشار آلاینده ها را به محیط زیست کاهش دهد. حداکثر استفاده از موتورهای توربوشارژ در همه جا یک رویای واقعیطرفدار محیط زیست. این مزیت است موتور توربوشارژدر حال پایان یافتن هستند.

موتورهای توربوشارژر در مورد کیفیت سوخت و روغن موتور مورد استفاده بسیار خواستار هستند. همه اینها با هم منجر به افزایش هزینه برای استفاده از خودرو در دراز مدت می شود. سرویس یک موتور توربوشارژ از راننده مستلزم صرف هزینه زیادی است.

تعمیر توربین نیاز به استفاده از تجهیزات خاصو مواد. انجام آن توسط خودتان بسیار مشکل ساز است. اغلب عمر یک توربین تعمیر شده کوتاه است و در نهایت نیاز به تعویض دارد. این می تواند تاثیر قابل توجهی بر کیف پول صاحب خودرو داشته باشد.

نتیجه

ظهور موتورهای توربوشارژ گام دیگری در توسعه قدرت است تاسیسات خودرو. الزامات مدرن برای اجزای زیست محیطی موتور به طور قابل توجهی سخت تر می شود و رقابت بین خودروسازان تشدید می شود.

توربوشارژر چیست، اصل کارکرد آن، توربین از چه چیزی تشکیل شده است و چه کاربردی دارد. چگونه یک توربین به ماشین شما کمک می کند؟ تمام اطلاعات در مقاله ما است.

توربوشارژر چیست، از چه چیزی تشکیل شده و چگونه کار می کند. مقاله مفصلی در مورد طراحی و اصل عملکرد توربین. چه خرابی ها و مشکلاتی در هنگام کار کردن توربین ها رخ می دهد، چرا نمی توانید خودتان آنها را تعمیر کنید و موارد دیگر.

دستگاه توربوشارژر در ماشین - چیست؟

هدف از این قبیل دستگاه ماشینچگونه یک توربوشارژر می تواند چنین فشاری ایجاد کند جریان هوادر حفره منیفولد ورودی، که متعاقباً به گازهای خروجی اجازه می دهد تا مخلوط سوخت و هوا را با عنصر لازم برای احتراق - اکسیژن اشباع کنند.

این امکان توسعه یک نیروگاه واقع در آن را فراهم می کند محفظه موتور، توان مورد نیاز مقدار این توان بستگی به تغییر موقعیت دریچه گاز واقع در آن دارد سیستم سوخت. به نوبه خود تحت تأثیر پدال گاز قرار می گیرد که بیشتر به عنوان پدال گاز شناخته می شود.دستیابی به سطوح توان بالا از راه های دیگری امکان پذیر است.

افزایش تعداد سیلندرهای موتور و در نتیجه افزایش حجم موتور. علاوه بر این امکان افزایش حجم خود سیلندرها نیز وجود دارد که این امر منجر به افزایش پارامترهای حجمی محفظه های احتراق سوخت نیز خواهد شد.

با این حال، این گزینه ها چندان قابل قبول نیستند، زیرا مصرف سوخت و همچنین میزان انتشار گازهای خروجی در جو به طور قابل توجهی افزایش می یابد. بنابراین، نصب یک توربین روشن است این لحظه، بیشترین بهترین گزینه، امکان دستیابی به عملکرد خوب قدرت یک موتور احتراق داخلی را با حفظ همان سطح یا حتی اغراق آمیز بودن نتایج زیست محیطی و اقتصادی فراهم می کند.

واحد یاتاقان - محفظه ای است که از فولاد ساخته شده است که مکانی را برای یاتاقان های شناور در سطح شفت ها فراهم می کند. سرعت چرخش این سیستم می تواند به 170000 دور در دقیقه برسد. این واحد دارای طراحی هندسی پیچیده ای از سیستم خنک کننده است. الزامات این واحد: مقاومت در برابر سایش، تغییر شکل و خوردگی.

چرخ توربین - در حفره محفظه واحد توربین قرار دارد و دارای یک اتصال پین با پروانه کمپرسور است. دمای محیطی که این محصول در آن کار می کند به 760 درجه سانتی گراد می رسد. بنابراین آلیاژهای موادی که از آن ساخته می شود از استحکام و دوام بالایی برخوردار است. همچنین محصول مرحله پوشش سطحی با آلیاژ نیکل را طی می کند.

شیر بای پس - توسط یک محرک پنوماتیک کنترل می شود. هدف آن اطمینان از عملکرد ایمن توربین و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد عناصر است. هنگامی که فشار به سطح غیرقابل قبولی افزایش می یابد، شیر تضمین می کند که مقدار معینی از توده هوا در مسیری که از خارج از توربین عبور می کند، خارج می شود. این عنصر از موتور احتراق داخلی در برابر فشار بیش از حد در محفظه های احتراق محافظت می کند. این به جلوگیری از بارگیری بیش از حد موتور کمک می کند.

پوشش دستگاه توربوشارژ - ماده مورد استفاده برای ساخت این واحد آلیاژ چدن کروی است. اثرات حرارتی محصولات ساخته شده از این ماده را تهدید نمی کند. محفظه کاملاً مطابق با شکل تیغه های واقع در پروانه پردازش می شود. فلنج ورودی به عنوان پایه نصب برای نصب توربین استفاده می شود. ویژگی های اصلی که یک واحد توربین باید داشته باشد:

1. قدرت ضربه.
2. مقاومت در برابر اکسیداسیون
3. استحکام - قدرت.
4. مقاومت در برابر حرارت.
5. امکان ماشینکاری آسان.

بلبرینگ های کشویی با اصلاح ویژه - دمای بالا، که باید روی آن کار کنند، بر سایش و عمر مفید یاتاقان ها تأثیر نمی گذارد. همچنین در مرحله تولید، توجه بزرگدقت در ساخت معابر نفتی و رینگ های نگهدارنده مورد توجه قرار گرفت. جذب فشار محوریبا استفاده از یک یاتاقان هیدرودینامیکی انجام شد. در پایان تولید بلبرینگ های ساده، مرحله کالیبراسیون و تراز انجام می شود.

محفظه کمپرسور از یک عنصر جامد تشکیل شده است. بسته به نوع آن با استفاده از آلیاژ آلومینیوم تولید می شود. ریخته گری می تواند با خلاء یا ریخته گری شن و ماسه انجام شود. مرحله نهایی پردازش است که به ابعاد مورد نیاز لازم برای اطمینان از عملکرد صحیح قطعه می رسد.

چرخ کمپرسور مانند بدنه آن از آلومینیوم ساخته شده است. اما پروانه هایی که بر روی آن قرار می گیرد به دلیل بار و دمای زیاد در حین کار از آلیاژ تیتانیوم ساخته شده است. برای اطمینان از عملکرد بهینه واحد کمپرسور، لازم است که تیغه های پروانه با دقت بالا ساخته شده و تحت پردازش مکانیکی بیشتری قرار گیرند. مرحله آخر خسته کننده و پولیش است که ضریب مقاومت در برابر خستگی را بهبود می بخشد. پروانه در مرکز شفت قرار دارد. الزامات اصلی برای تمام عناصر چرخ کمپرسور عبارتند از: توانایی مقاومت در برابر کشش و خوردگی.

کمپرسور واحد توربو با استفاده از منیفولد اگزوز واحد قدرت محکم می شود اتصال پیچ و مهره ای. گازهای خروجی از سیستم اگزوزبا استفاده از کانال های مخصوص تعیین شده وارد محفظه توربین شده و توربین را که بر اساس اصل موتور توربین گازی کار می کند به بالا بچرخانید. شفت توربین را با یک واحد کمپرسور واقع در محل اتصال متصل می کند فیلتر هواو منیفولد ورودی

گازهای خروجی اگزوز به سطوح پره های توربین برخورد کرده و در نتیجه باعث چرخش آن می شود. هر چه حجم جریان گاز خروجی بیشتر باشد، سرعت چرخش واحد توربین بیشتر می شود. واحد کمپرسور از نظر نوع مشابه پمپ گریز از مرکز است.

عملکرد آن به شرح زیر انجام می شود: گازهای خروجی به سطوح پره های پروانه وارد می شوند و پس از آن به سمت مرکز چرخ کمپرسور شتاب می گیرند و سپس از طریق مجاری هوا به داخل حفره منیفولد ورودی خارج می شوند.

که به نوبه خود تضمین می کند که آنها وارد سیلندرهای موتور می شوند. کمپرسور هوا را فشرده می کند و جریان بعدی آن را در محفظه های کاری سیلندرها سازماندهی می کند.

چه خرابی ها و مشکلاتی در حین کار توربین رخ می دهد؟

نشت روغن از حفره توربوشارژر منجر به احتراق آن در سیلندرهای موتور می شود. این نقص با انتشار گازهای اگزوز مایل به آبی در اتمسفر در هنگام شتاب خود را نشان می دهد. وسیله نقلیه موتوری. این در یک سرعت ثابت میل لنگ مشاهده نمی شود.

مخلوط سوخت و هوای غنی شده در محفظه های کاری سیلندرهای نیروگاه می سوزد. این پدیده زمانی رخ می دهد که بخشی از توده هوا در یکی از عناصر زیر نشت کند: خط هوا یا اینترکولر. همچنین، ممکن است کمبود اکسیژن در مخلوط با سوخت وجود داشته باشد، زیرا سیستم کنترل توربین معیوب است یا از کار افتاده است. نشانه این امر انتشار گازهای اگزوز سیاه رنگ و لوله های اگزوز است.

علائم ترک خوردگی یا تغییر شکل محفظه توربین به دلیل تماس پره‌ها با سطوح بدنه توربین، ظاهر یک صدای سایشی مشخص در حین کار با توربوشارژر است.

محفظه محور توربین ممکن است کک شود و عملکرد سیستم های روانکاری ممکن است مختل شود. این را نشت روغن در سطح محفظه توربین، در سمتی که کمپرسور قرار دارد، نشان می دهد.

ویدئو: انواع خرابی های توربین چیست؟

• "توربو کمپرسورهای فریون کم جریان." نویسنده A.B. بارنبویم
• "توربو کمپرسور". نویسنده D.N. میسارک
• "توربوشارژرهای دیزلی". نویسنده Mezheritsky A.D.

اصل عملکرد توربین TGM6

TGM6 مجهز به توربوشارژر TK-30 است. اصل عملکرد آن عبور از کانال های منیفولدهای گاز اگزوز و ورود بعدی آنها به کمپرسور توربوشارژ است. در داخل آن، حرکت از طریق یک دستگاه نازل واقع در جلوی تیغه های دیسک انجام می شود.

به لطف این حرکت گازهای خروجی، روتور متناسب با حجم جریان هوا، سرعت محور را به دست می آورد. این حجم به قدرت مکش چرخ کمپرسور بستگی دارد که به نوبه خود بر اساس سیگنالی از کنترل ها عمل می کند. پس از این، گازهای تزریق شده وارد واحد خنک کننده هوا و سپس به منیفولد ورودی می شوند که آنها را در حفره سیلندرهای موتور توزیع می کند.

توربوشارژر ماشین VAZ

یک توربوشارژر نصب شده روی یک خودروی VAZ نشان می دهد که این خودرو تحت تیونینگ و مدرن سازی اضافی قرار گرفته است. نصب می شوند انواع مختلفواحدهای توربوشارژر، با این حال، رایج ترین توربوشارژر با برچسب TD04HL است.

روی موتورهایی که حجم آنها از 1.5 لیتر تا 2.0 متغیر است نصب می شود. لیتر هنگامی که فشار بیش از حد 1 بار به دست می آید، گشتاور 300 نیوتن متر را می توان به دست آورد. پارامترهای قدرت نیز به 250 اسب بخار افزایش می یابد.

توربوشارژر دارای پارامترهای فنی زیر است. محدوده سرعت عملکرد از 30 تا 120 هزار دور در دقیقه است. نسبت تراکم در حداکثر سرعت، بیشینه سرعتبه 2.9 می رسد. مصرف هوا - 0.26 کیلوگرم بر ثانیه.

حداکثر دمای گازها قبل از ورود به حفره توربین 700 درجه است. روغن در خروجی می تواند از 0.3 تا 7 مگاپاسکال فشار داشته باشد. جرم توربین از 9.8 کیلوگرم تجاوز نمی کند. برای نصب توربین روی خودروی کاماز باید موارد زیر را داشته باشید: کیت تعمیر: 4 گل میخ واشر فلزی، یک واشر منیفولد و یک واشر برای لوله ای که روغن از طریق آن تامین می شود.

توربوشارژر از کجا بخریم و قیمت آن در مسکو چقدر است

توربوشارژرها در مسکو در بسیاری از فروشگاه ها و بازارها فروخته می شوند. بسته به نیاز خریدار برای یک واحد توربین، قیمت ها می تواند بسیار متفاوت باشد. معروف ترین فروشگاه فروش کمپرسور Turboost است.

این واحدهای با کیفیت بالا را با گارانتی 1 ساله عرضه می کند. قیمت ها از 20000 تا 70000 روبل متغیر است. کیفیت توربین های فروخته شده در بازارها و مراکز فروش غیر تخصصی جای سوال دارد. با این حال، قیمت ها به طور متوسط ​​5-15 هزار کمتر در هر وجود دارد محصولات مشابهنسبت به فروشگاه های اصلی

چرا خودتان نمی توانید آن را تعمیر کنید

توربین به موقع نیاز دارد نگهداریو استفاده از سوخت ها و روان کننده ها و فیلترهای با کیفیت بالا. در کارخانه تولیدی، محصول چندین مرحله کنترل کیفیت و انطباق اندازه ها با پارامترهای مشخص شده را طی می کند.

عملکرد یک دستگاه توربوشارژ مستقیماً بر کیفیت های دینامیکی خودرو تأثیر می گذارد. اگر توربین را با دست خود تعمیر کنید، می توانید عناصر آن را تغییر شکل دهید یا آنها را با اشیاء خارجی مسدود کنید.

این می تواند باعث عملکرد نادرست و در نتیجه خرابی عنصر توربو شود. در شتاب تندخودرو هنگام سبقت یا مانور، خرابی توربین می تواند کاربران جاده را به خطر بیندازد.

هدف دستگاه تراکم عبارت است از: ایجاد و متعاقباً حفظ کمترین فشار بخار خروجی در خروجی توربین و همچنین انجام تراکم و بازگرداندن آن به حفره های سیستم های تأمین واحدهای بخار. اصل کار این است که انرژی جنبشی با تبدیل انرژی پتانسیل بخار آب فشرده و گرم شده در پره های چرخ بخار به دست می آید.

پس از این، انرژی جنبشی حاصل به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. در نتیجه سرعت چرخش محور توربین واحد بخار افزایش می یابد.

فیزیک حرکت گازهای خروجی را می توان با استفاده از یک نازل متغیر تغییر داد. عملکرد آن شبیه به اصل فورسپس است. هنگامی که یک وسیله نقلیه در لحظات مختلف حرکت می کند، لازم است پارامترهای قدرت متفاوتی به دست آید. برای این منظور سیستمی ایجاد کردند که هندسه جریان هوا را در توربین تغییر می دهد.

این سیستم مجهز به درایو خلاء، پره های راهنما و مکانیزم کنترل است. اصل کار این است که تغییر موقعیت پره های راهنما و جریان گازهای خروجی با تغییر زاویه مقطعی که گازهای خروجی از آن عبور می کنند انجام می شود. بنابراین، فشار خروجی به دست می آید که پارامتر توان تولیدی را تضمین می کند.