Пристрій турбіни дизельного двигуна

як працює турбіна дизельного двигуна

Турбокомпресор є рішенням, яке встановлюється як на бензиновий, так і практичний на кожен сучасний дизельний двигун автомобіля. Мотори з турбонагнітачем в побуті називаються турбодизелями. Зазначений компресор представляє собою своєрідний насос для повітря, який приводиться в дію турбіною. Турбіну дизельного двигуна обертає енергія вихлопних газів.

Головним завданням пристрою є нагнітання повітря в циліндри дизельного ДВС під тиском. Чим більше повітря надійде в камеру згоряння, тим більша кількість солярки дизель зможе спалити. Результатом стає значне збільшення потужності двигуна без необхідності фізично збільшувати об’єм циліндрів.

 

Принцип роботи і конструкція дизельного турбонагнетателя

Турбокомпресор дизельного двигуна складається з двох коліс: турбінного і компресорного. Дані колеса ще можуть називатися крильчаткою. Крильчатка турбіни безпосередньо і жорстко з’єднана з компресорним колесом за допомогою осі. Пристрій нагнітача можна розділити на головні складові частини:

  • корпус компресора (1);
  • компрессорное колесо (2);
  • вал ротора або вісь (3);
  • корпус турбіни (4),
  • турбінне колесо (5);
  • корпус підшипників;

пристрій турбіни

Турбіна має в основі ротор (крильчатку), який закріплений на осі і ув’язнений в спеціальний корпус. Постійний контакт всіх елементів турбіни з розпеченими газами обумовлює необхідність виготовлення ротора і корпусу турбіни з особливих жароміцних матеріалів.

Крильчатка і вісь обертаються в протилежних напрямках з високою частотою, в результаті чого здійснюється щільний притиск одного елемента до іншого. Потік відпрацьованих газів проникає в випускний колектор, після чого виявляється в спеціальному каналі. Даний канал знаходиться в корпусі турбонагнетателя. Корпус має своєрідну форму-равлика. Після проходження равлики, відпрацьовані гази розганяються і подаються на ротор. Так здійснюється обертання турбіни.

Конструкція пристрою може відрізнятися на різних типах дизельних двигунів. Головною відмінністю виступає різну кількість каналів для руху вихлопних газів в корпусі. Також можуть додатково бути присутнім рішення, які дозволяють управляти потоком відпрацьованих газів всередині корпусу (турбіна із змінною геометрією) і т.п.

 

пристрій компресора

Компресор має корпус і колесо (ротор). Корпус компресора алюмінієвий. Ротор кріпиться на осі турбіни аналогічно крильчатці. Колесо компресора має лопаті, матеріалом виготовлення яких також є алюміній. Завданням компресорного колеса стає забір повітря, який проходить через його центр.

Форма лопатей змушує повітря відкидатися до стінок корпусу компресора, завдяки чому відбувається його стиснення. Далі потік стисненого повітря подається у впускний колектор двигуна.

ось турбокомпресора

Ось є центральною частиною турбонагнетателя і закріплена всередині корпусу на підшипниках ковзання. Мастило осі реалізована за допомогою подачі моторного масла з системи мастила двигуна. З обох сторін встановлюються спеціальні кільця ущільнювачів і прокладки.

Дані елементи перешкоджають рясним витокам масла, щоб мастило не потрапляла в область знаходження компресора і турбіни. Самі масляні ущільнення не забезпечують повної герметичності. Дані рішення є ущільнювачами, які функціонують завдяки різниці тисків, які виникають в процесі роботи турбокомпресора.

Також ущільнення мінімізують прорив повітря з компресора і газів з турбіни в корпус осі. Варто відзначити, що повністю виключити потрапляння вихлопу і стисненого компресором повітря не вдається. Надлишки видаляються по зливному мастилопроводу разом з маслом і виявляються в картері дизельного двигуна.

Турбояма і турбоподхват

Крильчатка турбіни і компресорне колесо закріплені на одній загальній осі. З цієї причини спостерігається певна залежність, яка полягає в збільшенні подачі повітря компресором тільки з ростом оборотів турбіни. Фахівці виділяють поняття турбоями (турболаг), що може призвести до затримок приросту потужності дизеля при різкому натисканні на акселератор.

 

Турбояма виникає в результаті інерційності всієї системи турбонаддува. Справа в тому, що для розкручування турбінного колеса надходять на крильчатку вихлопними газами потрібен певний час. Турбоподхват є різким збільшенням оборотів ДВС, який виникає слідом за турбоями.

Крильчатка турбіни розкручується вихлопними газами для створення ефективного тиск наддуву турбокомпресором. При певних умовах турбіна може обертатися з дуже великою частотою, що залежить від конструктивних особливостей корпусу пристрою і інтенсивності потоку відпрацьованих газів.

Принцип роботи турбіни на дизельному двигуні і її пристрій

як працює турбіна дизельного двигуна

Геніальна ідея використання вихлопних газів для розгону ротора дозволила створити турбований дизельний двигун внутрішнього згоряння і збільшити його потужність на 40-50″code-block code-block-3″ style=”margin: 8px 0; clear: both;”>

 

Розглянемо пристрій турбіни дизельного двигуна, як працює, і яким чином досягаються такі показники.

Конструктивні елементи системи

Для здійснення покладених функцій, система турбонаддува складається з двох основних частин:

Компресор служить для нагнітання атмосферного повітря в систему подачі палива. Він складається з корпусу і розташованої в ньому крильчатки, яка, обертаючись, всмоктує повітря. Чим вище її швидкість обертання, тим більше обсяг прийнятого повітря. Збільшенню швидкості сприяє робота турбіни.

Вона також складається з корпусу з крильчаткою (ротором), що приводиться в рух вихлопними газами. У корпусі гази проходять через спеціальний канал, що має форму равлика, що дозволяє їм збільшити швидкість.

Як працює турбонаддув дизельного двигуна

Ротор турбіни і крильчатка компресора жорстко закріплені на одному валу. Таким чином, швидкість обертання ротора передається крильчатці. Коло замикається:

  • Через компресор повітря з атмосфери, змішуючись з паливом, подається в циліндри двигуна;
  • Суміш згорає, приводячи в рух поршні, і утворилися в результаті гази надходять в випускний колектор;
  • Тут вони приймаються в корпус турбіни, розганяються в каналі і на виході взаємодіють з ротором, змушуючи його обертатися;
  • Ротор через вал передає обертання крильчатці компресора, яка всмоктує в корпус атмосферне повітря.

Виходить взаємопов’язана схема роботи, коли кількість всмоктуваного повітря залежить від швидкості обертання крильчатки і, навпаки, крильчатка обертається швидше при більшій кількості забирає повітря.

Принцип роботи турбонаддува має два моменти, звані турбоями і турбоподхватом.

Перший момент характеризується затримкою в роботі турбіни після збільшення подачі палива натисканням на педаль газу, так як для розгону ротора вихлопними газами потрібен час.

Слідом за турбоями настає момент турбоподхвата, коли розігнався ротор різко збільшує подачу повітря в циліндри, підвищуючи потужність двигуна.

Регулювання тиску наддуву

Наддувши дизельного двигуна підвищує його потужність за рахунок зростання тиску вихлопних газів, які є результатом збільшення числа оборотів і інтенсивності роботи мотора. Цей же процес підвищує тиск наддуву. Якщо його не регулювати, то на найвищих обертах воно може досягти небезпечних значень, що призводять до поломок і механічних пошкоджень.

 

Регулювання тиску проводиться за допомогою випускного запобіжного клапана, а контроль максимально допустимого значення – за допомогою мембрани і пружини певної жорсткості.

Суть роботи: при досягненні граничного значення тиску, мембрана, встановлена ​​в корпусі компресора, долає вплив пружини і відкриває регулювальний клапан.

Тиск регулюють як на стороні компресора, так і на стороні турбіни:

  1. Працюючий турбокомпресор скидає в атмосферу через випускний клапан надлишки забраного повітря, тим самим знижуючи тиск.
  2. У турбіні клапан випускає відпрацьовані гази під впливом мембрани компресора, коли тиск всмоктуваного повітря досягає максимального рівня. Завдяки цьому, ротор обертається з встановленою швидкістю, а компресор не забирає зайве повітря і не збільшує тиск.

Другий варіант розташування клапана дозволяє виготовляти системи менших габаритів. Крім того, турбонагнетатель з клапаном в компресорі схильний дії надмірного тепла через підвищену температуру випускається повітря, що негативно позначається на ефективності його роботи.

Тому турбонаддув дизельного двигуна частіше оснащують регулювальним клапаном в турбіні, а регулювання в компресорі використовують в якості доповнення.

Система змазки

Мастило вала турбонагнетателя здійснюється мастильної системою двигуна.

На вал встановлюють ущільнювальні кільця, що запобігають проникненню масла в порожнині корпусів компресора і турбіни. Вони ж оберігають корпусу від перегріву. Але герметичність забезпечується не стільки ущільненнями, скільки різницею величини тиску в різних частинах агрегату. Цю різницю тисків створює турбінна вісь (вал), що має нерівномірний діаметр.

Особлива форма лиття корпусу, в якому розташований вал, також сприяє утриманню масла.

Якщо мотор не розвиває необхідну потужність, це може бути симптомом несправності турбонаддува. Найбільш часто зустрічаються проблеми – забруднення повітряного фільтра або втрата герметичності впускного колектора. Крім втрати потужності, їх можна діагностувати по невластивому для справної машини кольором і кількістю диму, що виходить з вихлопної труби.

 

недоліки турбокомпресорів

Принцип роботи турбіни на дизельному двигуні створює і негативні фактори:

  • Підвищений витрата пального. Можливість спалити більшу кількість солярки за рахунок збільшеного обсягу подачі повітря, разом з потужністю підвищує і «ненажерливість» машини. Зменшити апетит до розумних меж дозволяє правильне регулювання системи.
  • Позитивні сторони наддуву призводять до багаторазового підвищення температури під час такту стиснення, що може викликати детонацію в двигуні. Вирішується ця проблема установкою охолоджувачів, регуляторів і інших елементів.

Правила експлуатації

Щоб повною мірою використовувати ресурс турбіни дизельного мотора і продовжити її термін служби, необхідно виконувати ряд умов:

  • Регулярно міняти масло в системі, щоб не допустити потрапляння абразиву в маслопровід і його засмічення.
  • Застосовувати тільки якісне масло, що має сертифікат, тієї марки, яка відповідає зазначеній в паспортних даних двигуна.
  • Прогрівати мотор перед початком руху і не давати холодного двигуну високих навантажень.
  • Ніколи різко не відключати двигун, а після зупинки автомобіля давати йому можливість попрацювати кілька секунд на холостих обертах.

Як працює турбіна на дизельному двигуні – Експерт з техніки

як працює турбіна дизельного двигуна

Перед з’ясуванням того, як працює турбіна на дизельному двигуні, слід сказати про систему турбонаддува. До її складу входять турбіни, а також турбокомпресора. Головною функцією турбіни є перетворення енергії відпрацьованих газів, в той момент коли компресор застосовується при подачі атмосферного повітря під тиском в циліндри. Крильчатки служать основними деталями такої системи.

Турбокомпресор – це технологічний насос для повітря, відповідальний за обертання ротора і нагнітання повітря в циліндри.

До складових турбонаддува відносять:

  • вал ротора / вісь;
  • турбінне колесо;
  • компрессорное колесо;
  • корпус компресора;
  • корпус підшипників.

Вал і крильчатки обертаються в протилежних напрямках з надзвичайно великою швидкістю. Це гарантує щільний притиск обох елементів. Відпрацьовані гази спочатку надходять в випускний колектор після чого потік проникає в спеціальний канал, що знаходиться в корпусі турбонагнетателя. Після проходження цього корпусу, всі відпрацьовані гази з розгоном направляються на ротор, а це забезпечує поступальні обертання турбіни.

 

Ось турбонагнетателя закріплена всередині корпусу на спеціальних «підшипниках ковзання», мастило відбувається за рахунок масла, що подається з системи мастила моторного відсіку. Запобігти витоку масла, проривів повітря і відпрацьованих газів допомагають прокладки і кільця ущільнювачів.

Які відмінності між дизельної турбіною і бензинової?

А чи є взагалі якась різниця, перш за все в тому як працює дизельна турбіна, і як бензинова? Ну звичайно є, в першу чергу це стосується різних умов, в яких працюють дані агрегати.

Наприклад, дизельна турбіна розкручується за допомогою відпрацьованих газів, максимальна температура яких становить 850 ° С. У той момент, коли бензинова може лише позаздрити такому показнику. Так як, цієї турбіні доводиться відчувати вплив газів, температура яких може досягати і 1000 ° С. А як відомо, в найближчому майбутньому екологічні обмеження призведуть до того, що бензинові турбіни будуть працювати з відпрацьованими газами з ще більшою температурою.

 

Ви також можете насолодитися:

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *