หลักการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์และการออกแบบ

เทอร์โบชาร์จเจอร์ (เทอร์ไบน์) เป็นกลไกที่ใช้ในรถยนต์เพื่อบังคับอากาศเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในกรณีนี้ กังหันถูกขับเคลื่อนโดยการไหลของก๊าซไอเสียเพียงอย่างเดียว การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยให้คุณเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ได้ถึง 40% ในขณะที่ยังคงขนาดที่กะทัดรัดและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงให้ต่ำ

วิธีการจัดเรียงกังหันหลักการทำงานของมัน

เทอร์โบชาร์จเจอร์มาตรฐานประกอบด้วย:

1. การเคหะ ผลิตจากเหล็กทนความร้อน มีรูปทรงเป็นเกลียวพร้อมท่อสองท่อที่มีครีบสำหรับติดตั้งในระบบแรงดัน
2. ล้อกังหัน มันแปลงพลังงานของไอเสียเป็นการหมุนของเพลาซึ่งได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนา ผลิตจากวัสดุทนความร้อน
3. ล้อคอมเพรสเซอร์. ได้รับการหมุนจากล้อกังหันและสูบลมเข้าสู่กระบอกสูบของเครื่องยนต์ ใบพัดของคอมเพรสเซอร์มักทำจากอลูมิเนียม ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงาน ระบอบอุณหภูมิในโซนนี้ใกล้เคียงกับปกติและไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุทนความร้อน
4. เพลากังหัน เชื่อมต่อล้อกังหัน (คอมเพรสเซอร์และกังหัน)
5. ตลับลูกปืนธรรมดาหรือตลับลูกปืน จำเป็นต้องเชื่อมต่อเพลาในตัวเรือน การออกแบบสามารถติดตั้งได้หนึ่งหรือสองตัวรองรับ (แบริ่ง) หลังได้รับการหล่อลื่นโดยระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์ทั่วไป
6. วาล์วบายพาส พีออกแบบมาเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซไอเสียที่กระทำต่อล้อกังหัน สิ่งนี้ช่วยให้คุณควบคุมพลังบูสต์ได้ วาล์วพร้อมตัวกระตุ้นแบบนิวแมติก ตำแหน่งของมันถูกควบคุมโดย ECU ของเครื่องยนต์ซึ่งรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์ความเร็ว

หลักการทำงานของกังหันในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลมีดังนี้

• ก๊าซไอเสียจะถูกส่งไปยังตัวเรือนเทอร์โบชาร์จเจอร์ซึ่งทำหน้าที่กับใบพัดกังหัน
• ล้อกังหันเริ่มหมุนและเร่งความเร็ว ความเร็วรอบการหมุนของกังหันที่ความเร็วสูงสามารถเข้าถึง 250 รอบต่อนาที
• หลังจากผ่านล้อกังหัน ก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยเข้าสู่ระบบไอเสีย
• ใบพัดคอมเพรสเซอร์หมุนพร้อมกัน (เพราะอยู่บนเพลาเดียวกันกับกังหัน) และนำการไหลของอากาศอัดไปยังอินเตอร์คูลเลอร์แล้วจึงไปยังท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์

ลักษณะกังหัน

เมื่อเทียบกับคอมเพรสเซอร์แบบกลไกที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาข้อเหวี่ยง ข้อดีของกังหันคือไม่ดึงพลังงานจากเครื่องยนต์ แต่ใช้พลังงานจากผลพลอยได้ ถูกกว่าการผลิตและใช้ถูกกว่า

แม้ว่าในทางเทคนิคแล้ว เทอร์ไบน์สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับเครื่องยนต์เบนซิน แต่ก็พบได้บ่อยในเครื่องยนต์ดีเซล คุณสมบัติหลักคือโหมดการทำงาน ดังนั้น เครื่องยนต์ดีเซลสามารถใช้วัสดุที่ทนความร้อนได้น้อยกว่า เนื่องจากอุณหภูมิไอเสียเฉลี่ยอยู่ที่ 700 °C ในเครื่องยนต์ดีเซล และตั้งแต่ 1000 °C ในเครื่องยนต์เบนซิน ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถติดตั้งกังหันดีเซลกับเครื่องยนต์เบนซินได้

ในทางกลับกัน ระบบเหล่านี้มีระดับแรงดันบูสต์ต่างกัน ในกรณีนี้ ควรคำนึงว่าประสิทธิภาพของกังหันขึ้นอยู่กับมิติทางเรขาคณิตของมัน ความดันของอากาศที่เป่าเข้าไปในกระบอกสูบเป็นผลรวมของสองส่วน: 1 ความดันบรรยากาศบวกกับความดันส่วนเกินที่เกิดจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ อาจมีตั้งแต่ 0,4 ถึง 2,2 บรรยากาศขึ้นไป เนื่องจากหลักการทำงานของเทอร์ไบน์ในเครื่องยนต์ดีเซลทำให้รับไอเสียได้มากขึ้น การออกแบบเครื่องยนต์เบนซินจึงไม่สามารถติดตั้งได้แม้แต่ในเครื่องยนต์ดีเซล

ประเภทและอายุการใช้งานของเทอร์โบชาร์จเจอร์

ข้อเสียเปรียบหลักของกังหันคือเอฟเฟกต์ "เทอร์โบแล็ก" ที่เกิดขึ้นที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ มันแสดงถึงการหน่วงเวลาเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความเร็วรอบเครื่องยนต์ เพื่อเอาชนะข้อบกพร่องนี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์ประเภทต่างๆ จึงได้รับการพัฒนา:

• ระบบเลื่อนคู่ การออกแบบให้ช่องสองช่องแยกห้องกังหันและส่งผลให้การไหลของก๊าซไอเสีย ซึ่งให้เวลาตอบสนองที่รวดเร็วขึ้น ประสิทธิภาพของเทอร์ไบน์สูงสุด และป้องกันการอุดตันของพอร์ตไอเสีย
• กังหันที่มีรูปทรงแปรผัน (หัวฉีดที่มีรูปทรงแปรผัน) การออกแบบนี้มักใช้ในเครื่องยนต์ดีเซล มันให้การเปลี่ยนแปลงในส่วนตัดขวางของทางเข้าไปยังกังหันเนื่องจากความคล่องตัวของใบมีด การเปลี่ยนมุมการหมุนช่วยให้คุณปรับการไหลของก๊าซไอเสียได้ ซึ่งจะเป็นการปรับความเร็วของก๊าซไอเสียและความเร็วของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์เบนซิน เทอร์ไบน์ทรงเรขาคณิตแบบแปรผันมักพบในรถสปอร์ต

ข้อเสียของเทอร์โบชาร์จเจอร์คือความเปราะบางของกังหัน สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน ระยะทางเฉลี่ย 150 กิโลเมตร ในทางกลับกัน อายุกังหันของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นยาวขึ้นเล็กน้อยและเฉลี่ย 000 กิโลเมตร ด้วยการขับขี่ที่ความเร็วสูงเป็นเวลานานและการเลือกน้ำมันที่ผิด อายุการใช้งานจะลดลงสองหรือสามเท่า

ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการทำงานของกังหันในเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล สัญญาณที่จะตรวจสอบคือลักษณะของควันสีน้ำเงินหรือสีดำ กำลังเครื่องยนต์ลดลง เช่นเดียวกับลักษณะของเสียงนกหวีดและเสียงสั่น เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย จำเป็นต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่อง กรองอากาศ และดำเนินการบำรุงรักษาตามกำหนดเวลา