مبدأ تشغيل الشاحن التوربيني وتصميمه

الشاحن التوربيني (التوربين) هو آلية تستخدم في السيارات لدفع الهواء إلى داخل أسطوانات محرك الاحتراق الداخلي. في هذه الحالة ، يتم تشغيل التوربين فقط عن طريق تدفق غازات العادم. يتيح لك استخدام الشاحن التوربيني زيادة قوة المحرك بنسبة تصل إلى 40٪ مع الحفاظ على حجمه الصغير واستهلاكه المنخفض للوقود.

كيف يتم ترتيب التوربين ، مبدأ تشغيله

يتكون الشاحن التوربيني القياسي من:

1. الإسكان. مصنوعة من الفولاذ المقاوم للحرارة. لها شكل حلزوني مع أنبوبين موجهين بشكل مختلف مزود بحواف للتركيب في نظام الضغط.
2. عجلة التوربينات. إنه يحول طاقة العادم إلى دوران للعمود الذي يتم تثبيته عليه بشكل صارم. مصنوعة من مواد مقاومة للحرارة.
3. عجلة الضاغط. يتلقى الدوران من عجلة التوربين ويضخ الهواء في أسطوانات المحرك. غالبًا ما تكون المكره للضاغط مصنوعة من الألومنيوم ، مما يقلل من فقد الطاقة. نظام درجة الحرارة في هذه المنطقة قريب من المعتاد واستخدام مواد مقاومة للحرارة غير مطلوب.
4. عمود التوربينات. يربط عجلات التوربين (الضاغط والتوربينات).
5. محامل عادية أو محامل كروية. مطلوب لتوصيل العمود في السكن. يمكن تجهيز التصميم بدعامة واحدة أو اثنتين (محامل). يتم تشحيم الأخير بواسطة نظام تزييت المحرك العام.
6. صمام الالتفافية. صمصمم لتنظيم تدفق غازات العادم التي تعمل على عجلة التوربين. هذا يسمح لك بالتحكم في قوة التعزيز. صمام مع مشغل هوائي. يتم التحكم في موضعها بواسطة المحرك ECU ، والذي يتلقى إشارة من مستشعر السرعة.

المبدأ الأساسي لتشغيل التوربين في محركات البنزين والديزل هو كما يلي:

• يتم توجيه غازات العادم إلى مبيت الشاحن التوربيني حيث تعمل على ريش التوربينات.
• تبدأ عجلة التوربين بالدوران والتسارع. يمكن أن تصل سرعة دوران التوربينات بسرعات عالية إلى 250 دورة في الدقيقة.
• بعد المرور عبر عجلة التوربين ، يتم تفريغ غازات العادم في نظام العادم.
• يدور المكره الضاغط بشكل متزامن (لأنه على نفس عمود التوربين) ويوجه تدفق الهواء المضغوط إلى المبرد البيني ثم إلى مشعب سحب المحرك.

خصائص التوربينات

بالمقارنة مع الضاغط الميكانيكي الذي يتم تشغيله بواسطة العمود المرفقي ، فإن ميزة التوربين هي أنه لا يستمد الطاقة من المحرك ، ولكنه يستخدم الطاقة من منتجاته الثانوية. إنه أرخص في التصنيع وأرخص في الاستخدام.

على الرغم من أن التوربين الخاص بمحرك الديزل من الناحية الفنية هو في الأساس نفس محرك البنزين ، إلا أنه أكثر شيوعًا في محرك الديزل. السمة الرئيسية هي أوضاع التشغيل. لذلك ، يمكن استخدام مواد أقل مقاومة للحرارة لمحرك الديزل ، حيث تتراوح درجة حرارة غاز العادم من 700 درجة مئوية في محركات الديزل ومن 1000 درجة مئوية في محركات البنزين. هذا يعني أنه لا يمكن تركيب توربين ديزل على محرك بنزين.

من ناحية أخرى ، تتمتع هذه الأنظمة أيضًا بمستويات مختلفة من الضغط المعزز. في هذه الحالة يجب مراعاة أن كفاءة التوربين تعتمد على أبعادها الهندسية. يتكون ضغط الهواء المنفوخ في الأسطوانات من جزأين: 1 الضغط الجوي بالإضافة إلى الضغط الزائد الناتج عن الشاحن التوربيني. يمكن أن يكون من 0,4 إلى 2,2 الغلاف الجوي أو أكثر. نظرًا لأن مبدأ تشغيل التوربين في محرك الديزل يسمح بامتصاص المزيد من غاز العادم ، فلا يمكن تثبيت تصميم محرك البنزين حتى في محركات الديزل.

أنواع الشاحن التوربيني وعمرها التشغيلي

العيب الرئيسي للتوربين هو تأثير "التباطؤ التوربيني" الذي يحدث عند سرعات المحرك المنخفضة. إنه يمثل تأخيرًا زمنيًا استجابة لتغير في سرعة المحرك. للتغلب على هذا النقص ، تم تطوير أنواع مختلفة من الشواحن التوربينية:

• نظام التمرير المزدوج. يوفر التصميم قناتين تفصلان حجرة التوربين ، ونتيجة لذلك ، تدفق غاز العادم. وهذا يضمن أوقات استجابة أسرع وأقصى كفاءة للتوربينات ويمنع انسداد منافذ العادم.
• توربين ذو هندسة متغيرة (فوهة ذات هندسة متغيرة). يستخدم هذا التصميم بشكل شائع في محركات الديزل. يوفر تغييرًا في المقطع العرضي لمدخل التوربين نظرًا لحركة شفراته. يتيح لك تغيير زاوية الدوران ضبط تدفق غازات العادم ، وبالتالي ضبط سرعة غازات العادم وسرعة المحرك. في محركات البنزين ، غالبًا ما توجد توربينات هندسية متغيرة في السيارات الرياضية.

عيب الشاحن التوربيني هو هشاشة التوربين. بالنسبة لمحركات البنزين ، يبلغ متوسط ​​هذا 150 كيلومتر. من ناحية أخرى ، فإن مورد التوربينات لمحرك الديزل أطول قليلاً ويبلغ متوسطه 000 كيلومتر. مع القيادة المطولة بسرعة عالية ، وكذلك مع الاختيار الخاطئ للزيت ، يمكن تقليل عمر الخدمة مرتين أو حتى ثلاث مرات.

اعتمادًا على كيفية عمل التوربين في محرك البنزين أو الديزل ، يمكن تقييم الأداء. الإشارة التي يجب التحقق منها هي ظهور دخان أزرق أو أسود ، وانخفاض في قوة المحرك ، وكذلك ظهور صافرة وخشخشة. لتجنب الأعطال ، من الضروري تغيير الزيت وفلاتر الهواء وإجراء الصيانة الدورية في الوقت المناسب.