Meginreglan um rekstur túrbínu

Túrbínan (turbocharger) er orðinn afgerandi hlekkur í því að auka vélarafl.

Hvað er hverfla og hvers vegna er þörf á henni

Túrbína er tæki í bíl sem er hannað til að þrýsta á inntaksgrein bílsins til að hleypa meira lofti og þar með súrefni inn í brunahólfið.

Megintilgangur hverflans - með hjálp hennar geturðu aukið kraft bílsins verulega. Með aukningu á þrýstingi í inntaksgreininni um 1 andrúmsloft fer tvöfalt meira súrefni inn í brunahólfið, sem þýðir að frá lítilli túrbóvél má búast við afli, eins og frá innblástursvél með tvöfalt rúmmál: Áætlaður fræðilegur reikningur er ekki tilgangslaust...

Vinnureglur forþjöppu

Meginreglan um rekstur túrbínu er einföld: heitt útblástursloft fer inn í heita hluta túrbínu í gegnum útblástursgreinina, fer í gegnum hjól heita hlutans, setur það í gang og skaftið sem það er sett upp á. Hjól þjöppunnar sjálfrar er festur á sama ás í köldu hluta túrbínu; þetta hjól, þegar það snýst, þrýstir á inntaksveginn og inntaksgreinina og hleypir meira lofti inn í brunahólfið.

Túrbínutæki

Túrbínan samanstendur af tveimur spólum: þjöppuspólunni, þar sem loft sogast inn og þvingað inn í inntaksgreinina, og heita endaspólunni, sem útblástursloftið fer í gegnum við snúning hverflans, hverflahjólið og úttakið til útblástursvegurinn. Þjöppuhjól og heitt endahjól. Frá kúlulaga chuck. Legurnar eru festar við húsið sem tengja báðar spólurnar og það er einnig kælirás í húsinu.

Í rekstri verður hverflin fyrir mjög miklu hitaaflfræðilegu álagi. Útblástursloft með mjög háum hita upp á 800-9000 ° C koma inn í heita hluta túrbínu, þannig að túrbínuhúsið er úr steypujárni með sérstakri samsetningu og sérstakri steypuaðferð.

Snúningshraði túrbínuskaftsins nær 200 snúningum á mínútu eða meira, þannig að framleiðsla á hlutum krefst mikillar nákvæmni, aðlögunar og jafnvægis. Auk þess gerir túrbínan miklar kröfur til smurefna sem notuð eru. Í sumum hverflum þjónar smurkerfið einnig sem kælikerfi fyrir hverfla legur.

Túrbínukælikerfi

Kælikerfi túrbínu vélarinnar þjónar til að bæta varmaskipti hluta og búnaðar túrbóhleðslunnar.

Það eru tvær algengustu leiðirnar til að kæla hluta túrbóhleðslunnar: olíukælingu, sem smyr legur, og flókin olíu-frostvarnarkæling á heildarkælikerfi ökutækisins.

Báðar aðferðirnar hafa ýmsa kosti og galla.

olíukæling

Kostir:

• Einfaldari hönnun
• Minni kostnaður við framleiðslu á hverflinum sjálfum

Gallar:

• Minni kælivirkni miðað við flókið kerfi
• Meiri kröfur um olíugæði og tíðari olíuskipti
• Meiri kröfur um olíuhitastýringu

Upphaflega voru flestar framleiddar túrbóvélar búnar olíukældum slöngum. Þegar hún fer í gegnum leguna er olían mjög heit. Síðan, þegar hitastigið var utan venjulegs rekstrarsviðs, byrjaði olían að sjóða, kóks, stífla rásir og takmarka aðgang smurningar og kælingar að legunum. Þetta leiddi til hraðs slits, stíflu og kostnaðarsamra viðgerða. Vandamálið getur stafað af ýmsum ástæðum: léleg gæði olía eða ekki ráðlögð fyrir þessa tegund af vél, umfram ráðlagt olíuskiptatímabil, bilun í smurkerfi vélarinnar o.s.frv.

Innbyggð olía og frostlegi kæling

Kostir:

• Meiri kælingarvirkni

Gallar:

• Flóknari hönnun sjálfrar túrbóhleðslunnar, sem afleiðing af hærri kostnaði

Þegar túrbínan er kæld með olíu og frostlegi eykst skilvirkni og það eru nánast engin vandamál eins og suðu og koksun olíunnar. En þetta kælikerfi hefur flóknari hönnun. Það hefur aðskilda olíurás og kælimiðilsrás. Olía þjónar eins og áður til að smyrja legurnar og til kælingar og frostlögur, sem notaður er úr almennu kælikerfi vélarinnar, kemur í veg fyrir ofhitnun og suðu á olíunni. Fyrir vikið eykst kostnaður við mannvirkið sjálft.

Meðan á túrbínu stendur er loftið þjappað saman undir virkni þjöppunnar og er þar af leiðandi mjög heitt, sem hefur óæskilegar afleiðingar: því hærra sem lofthitinn er, því minna súrefni er í því, því lægra er aukningin. Til að berjast gegn þessu fyrirbæri er millikælir hannaður: loftkælir.

Lofthitun er ekki eina vandamálið sem hönnuðir eru að reyna að takast á við þegar þeir hanna forþjöppuvél. Raunverulegt vandamál er tregða túrbínu (töf túrbínu, túrbó töf), seinkun á viðbrögðum hreyfilsins við inngjöf opnunar. Túrbínan nær hámarki getu sinnar við ákveðna snúningshraða og því var talið að túrbínan kviknaði á ákveðnum hraða. Túrbínan virkar í flestum tilfellum alltaf og hraðinn sem hún nær hámarksnýtni á er mismunandi fyrir hverja vél og hverja túrbínu. Í viðleitni til að leysa þetta vandamál, tvöfalda túrbó (tvítúrbó, tvítúrbó, tvítúrbó, tvítúrbó) kerfi, twin-sroll hverfla (twin-scroll), hverfla með breytilegri rúmfræði stúts og breytilegu hjólahorni ( VGT) hefur þegar birst.

Twin-turbo (tvöfaldur turbo) - kerfi sem notar tvær eins hverfla. Tilgangur þessa kerfis er að auka rúmmál eða þrýsting innkomandi lofts. Hann er notaður þegar hámarksafls er krafist við háa snúninga á mínútu, eins og í dragkappakstri. Slíkt kerfi er útfært á hinum goðsagnakennda japanska bíl Nissan Skyline Gt-R með rb26-dett vél.

Sama kerfi, en með sömu litlu túrbónum, gerir þér kleift að fá boost við lágan snúning á mínútu og halda boostnum stöðugum þar til rauða svæðið.

Biturbo (bi-turbo) - kerfi með tveimur mismunandi hverflum sem eru tengdir í röð. Kerfið er þannig hannað að lítil túrbína gengur á lágum snúningi sem gefur góða viðbrögð á lágum snúningi, við ákveðnar aðstæður „kveikir“ stór túrbína og gefur aukningu á háum snúningi. Þetta gerir bílnum kleift að draga úr töf á vélinni og fá gott afköst yfir allt vélarsviðið.

Slík túrbóhleðslukerfi eru notuð í BMW biturbo bílum.

Túrbína með breytilegri rúmfræði (VGT) er kerfi þar sem hjólablöðin í heita hlutanum geta breytt horninu á útblástursloftinu.

Við lágan snúningshraða verður útblásturssvæðið þrengra og „útblástursloftið“ fer yfir á meiri hraða og meiri orkuskila. Með aukningu á snúningshraða vélarinnar stækkar flæðisvæðið og viðnámið við hreyfingu útblásturslofts minnkar, en á sama tíma er næg orka til að búa til nauðsynlegan þrýsting við þjöppuna. Oftast er VGT kerfið notað í dísilvélum, þar sem hitauppstreymi er minna, lægri snúningshraði túrbínu.

Þegar snúningshraði hreyfilsins eykst færast útblástursloftið eftir hringrás með stærra þvermál og viðheldur þannig vinnuþrýstingi í inntakskerfinu og kemur í veg fyrir hægðatregðu í útblástursleiðinni. Allt þetta er stjórnað af lokum sem breyta flæði frá einni hringrás í aðra.