Всичко за принципите на турбокомпресора

Турбокомпресорът е система, която ви позволява да увеличите максималната мощност на двигателя на автомобила, като използвате енергията от отработените газове. Тази система често се нарича и просто „турбина“ – с името на основния блок, който под налягане инжектира отработените газове от двигателя в турбокомпресор, който от своя страна доставя повече въздух в цилиндрите на двигателя, отколкото атмосферен двигател.




История

Много шофьори смятат, че двигателите с турбокомпресор се появяват сравнително наскоро – през втората половина на ХХ век, когато турбокомпресорите започват да се оборудват с електроцентрали на немски марки Mercedes-Benz и BMW. Всъщност датата на раждане на турбодвигателя се счита за 1911 г., когато американецът Алфред Бючи получи патент за индустриалното производство на система, която позволи няколко пъти да увеличи мощността на конвенционален двигател. Трябва да се отбележи, че 15 години преди това събитие двама германци, Готлиб Даймлер и Рудолф Дизел, вече са тествали агрегати, които спомагат за по-ефективно изпомпване на въздух в цилиндрите на двигателя, но тази технология така и не получи патент.

Въпреки това, въпреки че първите турбини дадоха много забележимо увеличение на мощността, поради обемистостта си, те увеличиха многократно и без това доста голямото тегло на двигателите на автомобилите от тези години. Така разпространението на технологията с турбокомпресор за леки автомобили спира в продължение на много години, докато турбините се използват доста активно в камиони и специални превозни средства. В САЩ, де факто и законната родина на турбокомпресорната система, производителите на автомобили не бързаха да я използват в масово производство, разчитайки на големи и ненаситни атмосферни двигатели. Въпреки че първите серийни модели с турбокомпресор се появиха в САЩ, това бяха Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

Всичко за принципите на турбокомпресора

Chevrolet Corvair Monza 1961

По-икономична Европа, която освен това беше засегната от бензиновата криза в средата на ХХ век, започна да клони към популярната сега идея за намаляване – да намали обема на двигателя, като същевременно увеличи мощността си. Системата с турбокомпресор помогна за постигането на този резултат. През годините от изобретяването на системата дизайнерите са усъвършенствали технологията, правейки елементите на системата по-леки, като същевременно са увеличили нейната производителност. Но един от съществените недостатъци, който никога не е бил премахнат с течение на времето, е увеличеният разход на гориво. И затова моделите, оборудвани с бензинови двигатели с турбокомпресор, не спечелиха популярност сред хората.




Решението е намерено през 70-те години, когато Mercedes-Benz пуска на пазара първия си модел с турбодизелов двигател 300 SD.

Всичко за принципите на турбокомпресора

Mercedes-Benz 300SD

Дизайнерите успяха да решат един от основните проблеми на турбодвигателя – разход на гориво, тъй като, както знаете, дизеловият агрегат е по-малко „ненаситен“ от бензиновия агрегат. Друг несъмнен плюс на дизеловото гориво – отработените газове имат температура по-ниска от бензина, поради което основните агрегати на турбокомпресорната система могат да бъдат произведени от по-малко тежки и топлоустойчиви материали. И това от своя страна повлия на крайната цена на автомобила, която бързо беше оценена от купувачите.

Какви са разликите?

Турбокомпресорните системи за бензинови и дизелови двигатели практически нямат структурни разлики. Тази система включва следните компоненти: турбина, турбокомпресор и интеркулер (интеркулер). Някои шофьори погрешно смятат, че има разлика между турбокомпресор и турбокомпресор. Той не съществува, тъй като компресорът е само съставен елемент на системата за налягане.

Всичко за принципите на турбокомпресора

Турбокомпресор

Турбината е тръба с форма на волут, в която влизат отработените газове. Те въртят работното колело на ротора, разположен в дюзата, така че газовете да се вливат по-нататък в турбокомпресора. Представен е и под формата на тръба с форма на охлюв, която има собствено работно колело. Роторът на турбината се комбинира с ротора на турбокомпресора, следователно, колкото по-бързо се върти работното колело на първия, толкова по-бързо се върти работното колело на втория. Въздушната смес, влизаща в турбокомпресора под налягане, която се създава от въртенето на работното колело, се подава към цилиндрите на двигателя.




Всичко за принципите на турбокомпресора

Интеркулер

На входа на цилиндрите има третият основен компонент на турбокомпресора – междинният охладител, който охлажда въздуха, идващ от турбокомпресора, за да увеличи плътността му и да намали обема – след това в цилиндрите попада повече въздух, който при смесване с гориво, изгаря по-ефективно. А ефективното изгаряне на гориво ви позволява да увеличите мощността на двигателя, докато разходът на гориво, използван за образуване на въздушно-горивната смес в цилиндрите, намалява.

Всичко за принципите на турбокомпресора

Така работи турбината

Друг важен компонент на турбокомпресорната система е задвижващ компресор (или малък турбокомпресор), който създава налягане в турбината при ниски скорости и помага да се избегне такова явление като турбо изоставане (когато двигателят не може да развива мощност при ниски скорости поради недостатъчно всмукване на отработени газове в турбокомпресорната система).

В допълнение към гореспоменатите основни компоненти на турбокомпресора, системата включва също такива елементи като управляващ клапан, изпускателен отвор и изпускателен клапан, както и изпускателен колектор, въздушни и маслени тръби.

Регулиращият клапан помага да се поддържа налягането в системата на зададено ниво и при необходимост да се освободи във всмукателната тръба. Функцията на байпасния клапан е да принуждава въздуха обратно във всмукателните тръби, откъдето той отново влиза в турбината – това се случва, когато дроселната клапа е затворена. Изпускателният клапан отстранява излишния въздух от турбокомпресорната система, когато дроселовият клапан е затворен. Въздушните тръби подават въздух към турбината, докато маслените тръби доставят течност за смазване и охлаждане на турбокомпресорната система.

Сортове

В момента се произвеждат два основни типа турбини: единични и двойни. Първите се инсталират главно на редови двигатели: те използват енергията на отработените газове от всички цилиндри на двигателя и подават въздух към всички цилиндри. Вторите са електроцентрали с V-образно разположение на цилиндрите. Те имат два турбокомпресора, които подават въздух към определени цилиндри. Понякога, за да се увеличи мощността на двигателя на такива турбини, се използва така наречения колектор за кръстосан изпускателен колектор, който натрупва отработени газове от всички цилиндри на двигателя и насочва този по-мощен поток към компресорите, което увеличава налягането в турбината и съответно , мощността на двигателя.




Революционна в турбокомпресора беше идеята за използване на променлива геометрия на турбината. Той ви позволява да регулирате геометрията на дюзата на турбината, създавайки по-мощни въздушни потоци вече при ниски скорости, в резултат на което мощността на двигателя се увеличава многократно.

Video


Подобен...