Η αρχή λειτουργίας του υπερσυμπιεστή και ο σχεδιασμός του

Ένας στροβιλοσυμπιεστής (τουρμπίνα) είναι ένας μηχανισμός που χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητα για να ωθεί αέρα στους κυλίνδρους μιας μηχανής εσωτερικής καύσης. Στην περίπτωση αυτή, ο στρόβιλος κινείται αποκλειστικά από τη ροή των καυσαερίων. Η χρήση υπερσυμπιεστή σάς επιτρέπει να αυξήσετε την ισχύ του κινητήρα έως και 40%, διατηρώντας παράλληλα το συμπαγές του μέγεθος και τη χαμηλή κατανάλωση καυσίμου.

Πώς είναι διατεταγμένος ο στρόβιλος, η αρχή της λειτουργίας του

Ο τυπικός υπερσυμπιεστής αποτελείται από:

1. Στέγαση. Κατασκευασμένο από ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα. Έχει ελικοειδές σχήμα με δύο σωλήνες διαφορετικής κατεύθυνσης εφοδιασμένους με φλάντζες για εγκατάσταση σε σύστημα πίεσης.
2. Τροχός στροβίλου. Μετατρέπει την ενέργεια της εξάτμισης σε περιστροφή του άξονα στον οποίο είναι στερεωμένο άκαμπτα. Κατασκευασμένο από ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά.
3. Τροχός συμπιεστή. Δέχεται περιστροφή από τον τροχό του στροβίλου και αντλεί αέρα στους κυλίνδρους του κινητήρα. Η πτερωτή του συμπιεστή είναι συχνά κατασκευασμένη από αλουμίνιο, το οποίο μειώνει τις απώλειες ενέργειας. Το καθεστώς θερμοκρασίας σε αυτή τη ζώνη είναι κοντά στο κανονικό και δεν απαιτείται η χρήση ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών.
4. Άξονας στροβίλου. Συνδέει τους τροχούς του στροβίλου (συμπιεστή και τουρμπίνα).
5. Απλά ρουλεμάν ή ρουλεμάν. Απαιτείται για τη σύνδεση του άξονα στο περίβλημα. Ο σχεδιασμός μπορεί να εξοπλιστεί με ένα ή δύο στηρίγματα (ρουλεμάν). Τα τελευταία λιπαίνονται από το γενικό σύστημα λίπανσης κινητήρα.
6. βαλβίδα παράκαμψης. ΠΣχεδιασμένο για να ρυθμίζει τη ροή των καυσαερίων που δρουν στον τροχό του στροβίλου. Αυτό σας επιτρέπει να ελέγχετε την ισχύ ενίσχυσης. Βαλβίδα με πνευματικό ενεργοποιητή. Η θέση του ελέγχεται από την ECU του κινητήρα, η οποία λαμβάνει σήμα από τον αισθητήρα ταχύτητας.

Η βασική αρχή λειτουργίας του στροβίλου σε κινητήρες βενζίνης και ντίζελ είναι η εξής:

• Τα καυσαέρια κατευθύνονται στο περίβλημα του στροβιλοσυμπιεστή όπου δρουν στα πτερύγια του στροβίλου.
• Ο τροχός του στροβίλου αρχίζει να περιστρέφεται και να επιταχύνει. Η ταχύτητα περιστροφής του στροβίλου σε υψηλές ταχύτητες μπορεί να φτάσει τις 250 σ.α.λ.
• Αφού περάσουν από τον τροχό του στροβίλου, τα καυσαέρια εκκενώνονται στο σύστημα εξάτμισης.
• Η πτερωτή του συμπιεστή περιστρέφεται συγχρονισμένα (επειδή βρίσκεται στον ίδιο άξονα με τον στρόβιλο) και κατευθύνει τη ροή του πεπιεσμένου αέρα στο intercooler και μετά στην πολλαπλή εισαγωγής του κινητήρα.

Χαρακτηριστικά στροβίλου

Σε σύγκριση με έναν μηχανικό συμπιεστή που κινείται από έναν στροφαλοφόρο άξονα, το πλεονέκτημα ενός στροβίλου είναι ότι δεν αντλεί ενέργεια από τον κινητήρα, αλλά χρησιμοποιεί ενέργεια από τα παραπροϊόντα του. Είναι φθηνότερο στην κατασκευή και φθηνότερο στη χρήση.

Αν και τεχνικά ο στρόβιλος για έναν κινητήρα ντίζελ είναι ουσιαστικά ο ίδιος με έναν βενζινοκινητήρα, είναι πιο συνηθισμένος σε έναν κινητήρα ντίζελ. Το κύριο χαρακτηριστικό είναι οι τρόποι λειτουργίας. Ως εκ τούτου, λιγότερο ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για έναν κινητήρα ντίζελ, καθώς η μέση θερμοκρασία των καυσαερίων κυμαίνεται από 700 °C στους κινητήρες ντίζελ και από 1000 °C στους βενζινοκινητήρες. Αυτό σημαίνει ότι δεν είναι δυνατή η εγκατάσταση τουρμπίνας ντίζελ σε βενζινοκινητήρα.

Από την άλλη πλευρά, αυτά τα συστήματα έχουν επίσης διαφορετικά επίπεδα πίεσης υπερπλήρωσης. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η απόδοση του στροβίλου εξαρτάται από τις γεωμετρικές του διαστάσεις. Η πίεση του αέρα που διοχετεύεται στους κυλίνδρους είναι το άθροισμα δύο μερών: 1 ατμοσφαιρική πίεση συν την υπερβολική πίεση που δημιουργείται από τον υπερσυμπιεστή. Μπορεί να είναι από 0,4 έως 2,2 ατμόσφαιρες ή περισσότερο. Δεδομένου ότι η αρχή της λειτουργίας του στροβίλου σε έναν κινητήρα ντίζελ επιτρέπει την πρόσληψη περισσότερων καυσαερίων, ο σχεδιασμός ενός βενζινοκινητήρα δεν μπορεί να εγκατασταθεί ακόμη και σε κινητήρες ντίζελ.

Τύποι και διάρκεια ζωής στροβιλοσυμπιεστών

Το κύριο μειονέκτημα της τουρμπίνας είναι το φαινόμενο «turbo lag» που εμφανίζεται στις χαμηλές στροφές του κινητήρα. Αντιπροσωπεύει μια χρονική καθυστέρηση ως απόκριση σε μια αλλαγή στην ταχύτητα του κινητήρα. Για να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα, έχουν αναπτυχθεί διάφοροι τύποι στροβιλοσυμπιεστών:

• Σύστημα διπλής κύλισης. Ο σχεδιασμός προβλέπει δύο κανάλια που χωρίζουν το θάλαμο του στροβίλου και, ως αποτέλεσμα, τη ροή των καυσαερίων. Αυτό παρέχει ταχύτερους χρόνους απόκρισης, μέγιστη απόδοση του στροβίλου και αποτρέπει το φράξιμο των θυρών εξαγωγής.
• Στρόβιλος με μεταβλητή γεωμετρία (στόμιο με μεταβλητή γεωμετρία). Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται πιο συχνά σε κινητήρες ντίζελ. Παρέχει αλλαγή στη διατομή της εισόδου στον στρόβιλο λόγω της κινητικότητας των πτερυγίων του. Η αλλαγή της γωνίας περιστροφής σας επιτρέπει να ρυθμίσετε τη ροή των καυσαερίων, ρυθμίζοντας έτσι την ταχύτητα των καυσαερίων και την ταχύτητα του κινητήρα. Στους βενζινοκινητήρες, οι τουρμπίνες μεταβλητής γεωμετρίας βρίσκονται συχνά σε σπορ αυτοκίνητα.

Το μειονέκτημα των στροβιλοσυμπιεστών είναι η ευθραυστότητα της τουρμπίνας. Για τους βενζινοκινητήρες, αυτό είναι κατά μέσο όρο 150 χιλιόμετρα. Από την άλλη πλευρά, η διάρκεια ζωής του στροβίλου ενός κινητήρα ντίζελ είναι ελαφρώς μεγαλύτερη και είναι κατά μέσο όρο 000 χιλιόμετρα. Με παρατεταμένη οδήγηση με υψηλή ταχύτητα, καθώς και με λάθος επιλογή λαδιού, η διάρκεια ζωής μπορεί να μειωθεί κατά δύο ή και τρεις φορές.

Ανάλογα με το πώς λειτουργεί ο στρόβιλος σε έναν κινητήρα βενζίνης ή ντίζελ, μπορεί να εκτιμηθεί η απόδοση. Το σήμα που πρέπει να ελέγξετε είναι η εμφάνιση μπλε ή μαύρου καπνού, η μείωση της ισχύος του κινητήρα, καθώς και η εμφάνιση σφυρίχτρας και κουδουνίσματος. Για την αποφυγή βλαβών, είναι απαραίτητο να αντικαταστήσετε το λάδι, τα φίλτρα αέρα και να κάνετε τακτική συντήρηση εγκαίρως.