Princip rada turbine

Turbina (turbopunjač) je postala ključna karika u povećanju snage motora.

Šta je turbina i zašto je potrebna

Turbina je uređaj u automobilu koji je dizajniran da stvara pritisak na usisnu granu automobila kako bi omogućio više zraka, a time i kisika, da uđe u komoru za sagorijevanje.

Glavna svrha turbine - uz njenu pomoć možete značajno povećati snagu automobila. Sa povećanjem pritiska u usisnom razvodniku za 1 atmosferu, duplo više kiseonika će ući u komoru za sagorevanje, što znači da od malog turbo motora možete očekivati ​​snagu, kao od aspiracionog motora duplo veće zapremine: Približna teoretska aritmetika je nije besmisleno...

Kako radi turbopunjač

Princip rada turbine je jednostavan: vrući izduvni plinovi ulaze u vrući dio turbine kroz izduvni razvodnik, prolaze kroz impeler vrućeg dijela, pokrećući ga i osovinu na kojoj je ugrađena. Radno kolo samog kompresora je fiksirano na istoj osi u hladnom dijelu turbine; ovaj impeler, dok se okreće, stvara pritisak u usisnom kanalu i usisnom razvodniku, omogućavajući da više vazduha uđe u komoru za sagorevanje.

Turbinski uređaj

Turbina se sastoji od dva namotaja: zavojnice kompresora, kroz koju se vazduh usisava i potiskuje u usisnu granu, i toplog kraja, kroz koji prolaze izduvni gasovi tokom rotacije turbine, turbinskog točka i izlaza do izduvnog trakta. Propeler kompresora i propeler vrućeg kraja. Od stezne glave sa kugličnim ležajem. Ležajevi su pričvršćeni za kućište spajajući obje spirale, a u kućištu se nalazi i rashladni krug.

Tokom rada, turbina je izložena vrlo visokim termodinamičkim opterećenjima. Izduvni gasovi vrlo visoke temperature od 800-9000°C ulaze u vrući dio turbine, pa je kućište turbine izrađeno od livenog gvožđa posebnog sastava i posebnog načina livenja.

Brzina rotacije osovine turbine dostiže 200 o/min ili više, tako da proizvodnja dijelova zahtijeva visoku preciznost, podešavanje i balansiranje. Osim toga, turbina postavlja visoke zahtjeve za maziva koja se koriste. Kod nekih turbina, sistem za podmazivanje služi i kao sistem za hlađenje ležajeva turbine.

Sistem za hlađenje turbine

Sistem za hlađenje turbine motora služi za poboljšanje razmjene toplote dijelova i mehanizama turbopunjača.

Postoje dva najčešća načina za hlađenje dijelova turbopunjača: hlađenje uljem, koje podmazuje ležajeve, i složeno hlađenje uljem i antifrizom cjelokupnog sistema za hlađenje vozila.

Obje metode imaju niz prednosti i mana.

hlađenje ulja

Преимущества:

• Jednostavniji dizajn
• Niži troškovi proizvodnje same turbine

Defekti:

• Manja efikasnost hlađenja u poređenju sa složenim sistemom
• Veći zahtjevi za kvalitetom ulja i češća promjena ulja
• Zahtjevniji za kontrolu temperature ulja

U početku je većina proizvodnih motora s turbopunjačem bila opremljena cijevima hlađenim uljem. Prolazeći kroz ležaj, ulje je veoma vruće. Zatim, kada je temperatura bila izvan normalnog radnog opsega, ulje je počelo da ključa, koksuje, začepljuje kanale i ograničava pristup podmazivanju i hlađenju ležajevima. To je dovelo do brzog habanja, začepljenja i skupih popravki. Problem može biti uzrokovan iz više razloga: ulje lošeg kvaliteta ili se ne preporučuje za ovaj tip motora, prekoračenje preporučenih intervala zamjene ulja, neispravnost sistema za podmazivanje motora itd.

Ugrađeno hlađenje ulja i antifriza

Преимущества:

• Veća efikasnost hlađenja

Defekti:

• Složeniji dizajn samog turbopunjača, kao rezultat veće cijene

Kada se turbina hladi uljem i antifrizom, efikasnost se povećava i praktično nema problema kao što su ključanje i koksovanje ulja. Ali ovaj sistem hlađenja ima složeniji dizajn. Ima odvojeni krug ulja i krug rashladnog sredstva. Ulje, kao i do sada, služi za podmazivanje ležajeva i za hlađenje, a antifriz, koji se koristi iz opšteg sistema za hlađenje motora, sprečava pregrevanje i ključanje ulja. Kao rezultat toga, povećava se cijena same strukture.

Tokom rada turbine, vazduh se komprimira pod dejstvom kompresora i kao rezultat toga je veoma vruć, što ima neželjene posledice: što je temperatura vazduha viša, to je manje kiseonika u njemu, to je niža efikasnost pojačanja. Za borbu protiv ove pojave dizajniran je intercooler: intercooler zraka.

Zagrijavanje zraka nije jedini problem s kojim se dizajneri pokušavaju nositi pri dizajniranju motora s turbopunjačem. Stvarni problem je inercija turbine (turbina lag, turbo lag), kašnjenje u reakciji motora na otvaranje gasa. Turbina dostiže vrhunac svojih mogućnosti pri određenim brzinama motora, pa se vjerovalo da se turbina uključuje pri određenim brzinama. Turbina, u većini slučajeva, uvijek radi, a brzina kojom dostiže maksimalnu efikasnost je različita za svaki motor i svaku turbinu. U nastojanju da se ovaj problem riješi, twin-turbo (twin-turbo, twin-turbo, bi-turbo, bi-turbo) sistemi, twin-scroll turbine (twin-scroll), turbine s promjenjivom geometrijom mlaznice i promjenjivim uglom radnog kola ( VGT ) se već pojavio.

Twin-turbo (double turbo) - sistem koji koristi dvije identične turbine. Svrha ovog sistema je povećanje zapremine ili pritiska ulaznog vazduha. Koristi se kada je potrebna maksimalna snaga pri visokim obrtajima, kao što je u drag trkama. Takav sistem je implementiran na legendarnom japanskom automobilu Nissan Skyline Gt-R sa rb26-dett motorom.

Isti sistem, ali sa istim malim turbo motorima, omogućava vam da dobijete pojačanje pri niskim obrtajima i da održite pojačanje konstantnim do crvene zone.

Biturbo (bi-turbo) - sistemi sa dvije različite turbine koje su povezane u seriju. Sistem je konstruisan tako da mala turbina radi na malim obrtajima, što daje dobar odziv na malim obrtajima, pod određenim uslovima se velika turbina „upali“ i daje pojačanje pri visokim obrtajima. Ovo omogućava automobilu da smanji zaostajanje motora i dobije lijepo povećanje performansi u cijelom rasponu motora.

Takvi sistemi turbo punjenja se koriste u BMW biturbo automobilima.

Turbina promjenjive geometrije (VGT) je sistem u kojem lopatice radnog kola u vrućoj sekciji mogu promijeniti ugao strujanja izduvnih gasova.

Pri niskim brzinama motora, područje prolaza izduvnih gasova postaje uže, a "auspuh" prolazi većom brzinom i više povrata energije. S povećanjem brzine motora, područje protoka postaje šire i otpor kretanju ispušnih plinova se smanjuje, ali istovremeno ima dovoljno energije za stvaranje potrebnog tlaka od strane kompresora. Najčešće se VGT sistem koristi u dizel motorima, gdje su manja toplinska opterećenja, manji broj okretaja rotora turbine.

Kako se broj obrtaja motora povećava, izduvni gasovi se kreću duž kruga većeg prečnika, čime se održava radni pritisak u usisnom sistemu i sprečava zatvor na putu izduvnih gasova. Sve to reguliraju ventili koji mijenjaju protok iz jednog kruga u drugi.