Dispositivo turbocompressore: descrizione, principio di funzionamento, elementi principali

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Prima di passare alla considerazione del dispositivo turbocompressore stesso, dovresti sapere che la potenza di un motore a combustione interna dipende interamente da quanta aria e carburante vi entrano. Pertanto, se aumenti questi indicatori, aumenterai anche la potenza del motore a combustione interna.

Descrizione turbina

Il dispositivo turbocompressore e il suo aspetto sono il risultato di una corsa costante di persone per aumentare la potenza del motore. È importante aggiungere qui che una tale turbina è diventata una soluzione efficace non solo per i motori a benzina, ma anche per i modelli diesel. Molto spesso, tali dispositivi sono installati su quei motori che hanno una piccola quantità di aria fornita. Qui è importante capire quanto segue: più grande è il motore stesso, più aria e carburante consuma e più potenza ha. Per ottenere la stessa potenza da un motore più piccolo, è necessario aumentare la quantità di aria che entra nei cilindri.

Il turbocompressore è un dispositivo progettato perper forzare una grande quantità di aria nel motore utilizzando i gas di scarico. Un turbocompressore ha due elementi principali: una turbina e una pompa centrifuga. Tra di loro, queste due parti sono collegate da un asse rigido. Gli elementi ruotano a velocità fino a 100.000 giri al minuto e azionano anche il compressore.

Parti della turbina

Il dispositivo turbocompressore include 8 parti. C'è una ruota della turbina che ruota in un alloggiamento con una forma speciale. Lo scopo principale è trasferire l'energia dei gas di scarico al compressore. Il materiale di partenza per l'assemblaggio di questi elementi sono materiali resistenti al calore, come la ceramica.

Il dispositivo turbocompressore include anche una girante del compressore che aspira l'aria. Si occupa anche della sua compressione e iniezione nei cilindri del motore. La ruota si trova in un alloggiamento speciale, come una turbina. Entrambe queste ruote sono montate sull'albero del rotore, la cui rotazione avviene su cuscinetti a strisciamento.

La progettazione e il funzionamento di un turbocompressore, specialmente nei motori a benzina, richiedono un raffreddamento aggiuntivo. Di solito si tratta di un sistema di raffreddamento a liquido. Oltre a raffreddare il sistema stesso, viene raffreddata anche l'aria compressa. Per questo, la turbina ha un intercooler di tipo ad aria o liquido. Il raffreddamento dell'aria è essenziale poiché ne aumenta la densità e quindi la pressione.

Questo sistema è controllato da un regolatore di pressione. Questa valvola di bypass è in grado dilimitare il flusso dei gas di scarico. In questo modo, alcuni passeranno dalla ruota della turbina.

L'essenza del lavoro

Il dispositivo del turbocompressore e il principio del suo funzionamento si basano sull'uso dei gas di scarico. L'energia di questi gas guiderà la ruota della turbina. Per trasferire questa energia, la ruota della turbina è fissata all'albero del rotore, facendolo ruotare. In questo modo, l'energia viene trasferita alla girante del compressore. Questo elemento è impegnato a forzare l'aria nel sistema, oltre a comprimerlo. L'aria compressa passa attraverso l'intercooler, che la raffredda. Dopodiché, la sostanza entra direttamente nei cilindri del motore.

Maggiori informazioni

Il dispositivo turbocompressore e il principio di funzionamento sono in qualche modo indipendenti, da un lato, dal motore a combustione interna, in quanto non esiste un collegamento rigido con l'albero motore. D' altra parte, la velocità di rotazione influisce ancora in qualche modo sull'efficienza della turbina. È collegato nel modo seguente. Più giri fa il motore, più potente sarà il flusso dei gas di scarico. Per questo motivo, la velocità di rotazione dell'albero della turbina aumenterà, il che significa che la quantità di aria che entrerà nei cilindri aumenterà.

Il design e il funzionamento del turbocompressore hanno diversi lati negativi. Uno degli inconvenienti è chiamato "turbo lag". Con una forte pressione sul pedale dell'acceleratore, il rapido aumento della potenza sarà leggermente ritardato. Dopo aver attraversato il "turbojam" c'è un forte s alto di pressione,che si chiama "turbo lift".

Riparare le carenze

La comparsa del primo inconveniente è dovuta al fatto che il sistema è inerziale. A causa di questo fenomeno, c'è una discrepanza tra le prestazioni della turbina e la potenza richiesta dal motore. Ci sono tre modi per risolvere questo problema. Poiché il dispositivo di un turbocompressore diesel è simile a quello a benzina, sono adatti anche per questo. Ecco cosa puoi fare:

1. Usa turbina a geometria variabile.
2. Utilizzare due compressori in parallelo o due in serie.
3. Usa un sistema boost combinato.

Per quanto riguarda la turbina a geometria variabile, è abbastanza in grado di risolvere il problema modificando l'area della valvola di ingresso. Tale sistema è molto spesso utilizzato nei motori diesel.

Descrizione di diversi sistemi

Scopo, il dispositivo del turbocompressore è lo stesso di una turbina convenzionale. La differenza principale è che lo strumento ha solo 5 parti principali, non 8.

Si utilizza un sistema di turbine collegate in parallelo. Un tale sistema è più adatto per motori a V sufficientemente potenti. In questo caso viene installato un piccolo turbocompressore per ogni fila di cilindri. Il vantaggio è che l'inerzia di diversi piccoli dispositivi è inferiore a quella di una grande turbina.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del compressore non differiscono a secondadal suo volume, tuttavia, questo gioca un ruolo importante, ad esempio, quando si utilizza un collegamento seriale di due turbine. In questo caso, ogni dispositivo verrà attivato ad una determinata velocità.

Viene utilizzato anche un sistema boost, che utilizza sia un meccanico che un turbocompressore. Se la velocità del motore è bassa, il dispositivo meccanico per il pompaggio dell'aria si accende. Se viene superata una certa soglia, il dispositivo meccanico si spegne e il turbocompressore inizia a funzionare.

Quali sono i vantaggi di una turbina

I seguenti vantaggi si distinguono quando si utilizza un compressore:

1. L'uso diffuso di questo dispositivo è diventato possibile grazie alla semplicità e all'affidabilità del suo design. Inoltre, l'introduzione di questo dispositivo nel sistema del motore a combustione interna aumenta la potenza del motore di circa il 20-35%.
2. Il compressore stesso non può causare un guasto, poiché le sue prestazioni dipendono direttamente da altri sistemi, ad esempio la distribuzione del gas.
3. È possibile risparmiare dal 5 al 20% di carburante. Se installi una turbina in un piccolo motore, il processo di combustione del carburante diventerà più efficiente, il che significa che l'efficienza aumenterà.
4. Un buon vantaggio di tali motori si osserva sulle strade che passano, ad esempio, in montagna. Ciò è particolarmente evidente se confrontato con le controparti atmosferiche.
5. Il design e il principio di funzionamento del turbocompressore gli consentono di funzionare come silenziatore aggiuntivo nel sistema di scarico.

Caratteristiche dell'applicazione

Nonostante il compressore stesso praticamente non si guasta, occasionalmente si verificano situazioni in cui il suo funzionamento si interrompe.

Oggi, la causa più comune di spegnimento del turbocompressore è che la cartuccia centrale della turbina è intasata di olio. Molto spesso, un tale problema si verifica a causa del fatto che dopo carichi prolungati e gravi sul turbocompressore, il suo lavoro si interrompe bruscamente. Per sbarazzarsi di questo problema, è necessario installare un sistema di raffreddamento ad acqua. Le linee di questo sistema creeranno un effetto di assorbimento del calore, che ridurrà la temperatura nella cartuccia centrale. Vale la pena notare che questo effetto si verificherà per qualche tempo dopo che il motore si è completamente spento, nonché dopo la completa cessazione della circolazione del liquido di raffreddamento.

Varietà di turbine

Per quanto riguarda i tipi di turbocompressore, ci sono il tipo a manicotto e il tipo con cuscinetto a sfere.

Se parliamo di turbocompressori a cespuglio, sono stati utilizzati per un periodo piuttosto lungo. Tuttavia, avevano una serie di carenze, associate alle loro caratteristiche di design. Ciò non ha consentito di sfruttare al 100% il potenziale di un tale sistema. Le unità con cuscinetti a sfera sono più recenti, che hanno tenuto conto delle carenze, e quindi stanno gradualmente sostituendo i compressori a boccola.

Quando si confrontano questi due tipi di turbine, il cuscinetto a sfere è considerato più economico, poiché consuma in modo significativomeno olio rispetto al tipo a manicotto. Inoltre, i compressori hanno un indicatore che è responsabile della risposta della turbina alla pressione del pedale dell'acceleratore. Per i tipi di turbine con cuscinetti a sfere, questo indicatore è migliore, il che consente un miglioramento della risposta di circa il 15% rispetto a quelle a manicotto.

Dispositivo malfunzionante

Qui va detto che il turbocompressore è l'unico attacco del motore, che è strettamente connesso durante il funzionamento con quasi tutti gli altri sistemi del veicolo. Sulla base di ciò, diventa abbastanza ovvio che deviazioni minime nel funzionamento di qualsiasi sistema porteranno al fatto che l'usura del compressore aumenterà in modo significativo. Ad oggi, sono diversi i motivi che il più delle volte diventano un ostacolo al funzionamento della turbina:

• È possibile che oggetti estranei entrino nel meccanismo. A causa dell'elevata velocità di rotazione del motore, ciò potrebbe causare danni, ad esempio, alle giranti.
• Mancanza di lubrificanti. Più alti sono i carichi dinamici, maggiore è la possibilità che si verifichi la distruzione del "film" di olio. Questo, a sua volta, porterà a un attrito "a secco", che influisce sul sistema nel modo più negativo. La causa di questo malfunzionamento può essere qualsiasi motivo per cui l'olio non raggiunge completamente. Ad esempio, cilindri dell'olio intasati, filtri, usura della pompa dell'olio, ecc.