Zařízení turbodmychadla: popis, princip činnosti, hlavní prvky

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Než přistoupíte k úvahám o samotném zařízení turbodmychadla, měli byste vědět, že výkon spalovacího motoru zcela závisí na tom, kolik vzduchu a paliva do něj vstupuje. Pokud tedy tyto ukazatele zvýšíte, zvýšíte i výkon spalovacího motoru.

Popis turbíny

Zařízení turbodmychadla a jeho vzhled je výsledkem neustálého závodu lidí ve zvyšování výkonu motoru. Zde je důležité dodat, že taková turbína se stala efektivním řešením nejen pro benzinové motory, ale i pro dieselové modely. Nejčastěji jsou taková zařízení instalována na těch motorech, které mají malé množství dodávaného vzduchu. Zde je důležité pochopit následující: čím větší je samotný motor, tím více vzduchu a paliva spotřebuje a tím větší výkon má. Pro dosažení stejného výkonu z menšího motoru je nutné zvýšit množství vzduchu, které se vejde do válců.

Turbocharger je zařízení, které je určeno prok vhánění velkého množství vzduchu do motoru pomocí výfukových plynů. Turbodmychadlo má dva hlavní prvky - turbínu a odstředivé čerpadlo. Mezi sebou jsou tyto dvě části spojeny pevnou osou. Prvky se otáčejí rychlostí až 100 000 otáček za minutu a také pohánějí kompresor.

Díly turbíny

Zařízení turbodmychadla obsahuje 8 dílů. Je zde turbínové kolo, které se otáčí v pouzdře se speciálním tvarem. Hlavním účelem je přenos energie výfukových plynů do kompresoru. Výchozím materiálem pro montáž těchto prvků jsou tepelně odolné materiály, jako je keramika.

Součástí turbodmychadla je také kompresorové kolo, které nasává vzduch. Zabývá se také jeho kompresí a vstřikováním do válců motoru. Kolo je umístěno ve speciální skříni, jako turbína. Obě tato kola jsou namontována na hřídeli rotoru, jejíž rotace se provádí na kluzných ložiskách.

Konstrukce a provoz turbodmychadla, zejména u benzínových motorů, vyžaduje dodatečné chlazení. Obvykle se jedná o kapalinový chladicí systém. Kromě chlazení samotného systému se ochlazuje i stlačený vzduch. K tomu má turbína vzduchový nebo kapalinový mezichladič. Chlazení vzduchu je zásadní, protože zvyšuje jeho hustotu a tím i tlak.

Tento systém je řízen regulátorem tlaku. Tento obtokový ventil je schopenomezit proudění výfukových plynů. Tímto způsobem někteří projdou kolem turbínového kola.

Podstata práce

Zařízení turbodmychadla a princip jeho činnosti je založen na využití výfukových plynů. Energie těchto plynů bude pohánět kolo turbíny. Pro přenos této energie je kolo turbíny připevněno k hřídeli rotoru a otáčí jím. Tímto způsobem se přenáší energie na kolo kompresoru. Tento prvek se zabývá vháněním vzduchu do systému a jeho stlačováním. Stlačený vzduch prochází mezichladičem, který jej ochlazuje. Poté látka vstupuje přímo do válců motoru.

Další informace

Zařízení turbodmychadla a princip činnosti jsou určitým způsobem nezávislé na jedné straně na spalovacím motoru, protože zde není žádné pevné spojení s hřídelí motoru. Na druhou stranu rychlost otáčení stále nějakým způsobem ovlivňuje účinnost turbíny. Připojuje se následujícím způsobem. Čím více otáček motor udělá, tím silnější bude proudění výfukových plynů. Kvůli tomu se zvýší rychlost otáčení hřídele turbíny, což znamená, že se zvýší množství vzduchu, který bude vstupovat do válců.

Konstrukce a provoz turbodmychadla má několik negativních stránek. Jedna z nevýhod se nazývá "turbo lag". Při prudkém sešlápnutí plynového pedálu se rychlý nárůst výkonu poněkud zpozdí. Po průchodu "turbojam" dochází k prudkému skoku v tlaku,který se nazývá "turbo výtah".

Oprava nedostatků

Výskyt prvního nedostatku je způsoben tím, že systém je inerciální. Kvůli tomuto jevu dochází k nesouladu mezi výkonem turbíny a výkonem, který je od motoru požadován. Tento problém lze vyřešit třemi způsoby. Vzhledem k tomu, že zařízení naftového turbodmychadla je podobné benzínovému, jsou pro něj také vhodné. Zde je to, co můžete udělat:

1. Používejte turbínu s proměnnou geometrií.
2. Použijte dva paralelní nebo dva kompresory v sérii.
3. Použijte kombinovaný systém posílení.

Pokud jde o turbínu s proměnnou geometrií, je docela schopná problém vyřešit změnou oblasti vstupního ventilu. Takový systém se velmi často používá u dieselových motorů.

Popis různých systémů

Účel, zařízení turbodmychadla je stejné jako u konvenční turbíny. Hlavní rozdíl je v tom, že nástroj má pouze 5 hlavních částí, nikoli 8.

Je použit systém paralelně zapojených turbín. Takový systém se nejlépe hodí pro dostatečně výkonné V-motory. V tomto případě je pro každou řadu válců instalováno jedno malé turbodmychadlo. Výhodou je, že setrvačnost několika malých zařízení je menší než u jedné velké turbíny.

Zařízení a princip činnosti kompresoru se neliší v závislosti naz jeho objemu to však hraje důležitou roli např. při použití sériového zapojení dvou turbín. V tomto případě bude každé zařízení aktivováno určitou rychlostí.

Používá se také posilovací systém, který využívá jak mechanické, tak turbodmychadlo. Pokud jsou otáčky motoru nízké, zapne se mechanické zařízení pro čerpání vzduchu. Pokud je překročena určitá prahová hodnota, mechanické zařízení se vypne a turbodmychadlo začne pracovat.

Jaké jsou výhody turbíny

Při použití kompresoru vynikají následující výhody:

1. Široké použití tohoto zařízení je možné díky jednoduchosti a spolehlivosti jeho konstrukce. Zavedení tohoto zařízení do systému spalovacího motoru navíc zvyšuje výkon motoru asi o 20-35 %.
2. Samotný kompresor nemůže způsobit poruchu, protože jeho výkon přímo závisí na jiných systémech, například na rozvodu plynu.
3. Je možné ušetřit 5 až 20 % paliva. Pokud nainstalujete turbínu do malého motoru, proces spalování paliva bude efektivnější, což znamená, že se účinnost zvýší.
4. Dobrá výhoda těchto motorů je pozorována na silnicích procházejících například v horách. To je zvláště patrné ve srovnání s atmosférickými protějšky.
5. Konstrukce a princip činnosti turbodmychadla umožňují, aby fungovalo jako přídavný tlumič ve výfukovém systému.

Funkce aplikace

Přestože samotný kompresor prakticky neselže, občas nastanou situace, kdy se jeho provoz zastaví.

Nejčastější příčinou vypínání turbodmychadla je dnes zanesení centrální kazety turbíny olejem. Nejčastěji se takový problém vyskytuje v důsledku skutečnosti, že po dlouhodobém a vážném zatížení turbodmychadla se jeho práce náhle zastaví. Abychom se zbavili tohoto problému, je nutné nainstalovat systém vodního chlazení. Linky tohoto systému vytvoří efekt pohlcování tepla, který sníží teplotu v centrální patroně. Stojí za zmínku, že tento efekt nastane nějakou dobu po úplném zastavení motoru a také po úplném zastavení cirkulace chladicí kapaliny.

Růdy turbín

Pokud jde o typy turbodmychadel, existují typ pouzdra a typ kuličkového ložiska.

Pokud mluvíme o turbodmychadlech typu bush, používají se již poměrně dlouho. Měly však řadu nedostatků, což souviselo s jejich konstrukčními vlastnostmi. To neumožnilo využít potenciál takového systému na 100 %. Novější jsou kuličkové ložiskové jednotky, které zohlednily nedostatky, a proto postupně nahrazují pouzdrové kompresory.

Při srovnání těchto dvou typů turbín je kuličkové ložisko považováno za ekonomičtější, protože má značnou spotřebuméně oleje než typ rukávu. Kompresory mají také indikátor, který je zodpovědný za reakci turbíny na sešlápnutí plynového pedálu. U typů turbín s kuličkovými ložisky je tento indikátor lepší, což umožňuje zlepšení odezvy o cca 15 % ve srovnání s pouzdrovými.

Poruchy zařízení

Zde je třeba říci, že turbodmychadlo je jediným nástavcem motoru, který je za provozu úzce propojen s téměř všemi ostatními systémy vozidla. Na základě toho je zcela zřejmé, že minimální odchylky v provozu jakéhokoli systému povedou k tomu, že se výrazně zvýší opotřebení kompresoru. K dnešnímu dni existuje několik důvodů, které se nejčastěji stávají překážkou v provozu turbíny:

• Do mechanismu se mohou dostat cizí předměty. Kvůli velké rychlosti otáčení motoru to může vést k poškození, například oběžných kol.
• Nedostatek maziv. Čím vyšší dynamické zatížení, tím vyšší šance, že dojde k destrukci olejového „filmu“. To zase povede k "suchému" tření, které ovlivňuje systém nejnegativnějším způsobem. Příčinou této poruchy může být jakýkoli důvod, kvůli kterému olej nedosáhne úplně. Například ucpané olejové válce, filtry, opotřebení olejového čerpadla atd.