جهاز الشاحن التربيني: الوصف ، مبدأ التشغيل ، العناصر الرئيسية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

قبل الشروع في النظر في جهاز الشاحن التوربيني نفسه ، يجب أن تعلم أن قوة محرك الاحتراق الداخلي تعتمد كليًا على كمية الهواء والوقود التي تدخل إليه. لذلك ، إذا قمت بزيادة هذه المؤشرات ، فستزيد أيضًا من قوة محرك الاحتراق الداخلي.

وصف التوربين

جهاز الشاحن التوربيني ومظهره هو نتيجة السباق المستمر للناس لزيادة قوة المحرك. من المهم أن نضيف هنا أن مثل هذا التوربين أصبح حلاً فعالاً ليس فقط لمحركات البنزين ، ولكن أيضًا لنماذج الديزل. في أغلب الأحيان ، يتم تثبيت هذه الأجهزة على المحركات التي تحتوي على كمية صغيرة من الهواء المزود. من المهم هنا فهم ما يلي: كلما زاد حجم المحرك نفسه ، زاد استهلاكه من الهواء والوقود وزادت قوته. من أجل الحصول على نفس القوة من محرك أصغر ، من الضروري زيادة كمية الهواء التي تناسب الاسطوانات.

الشاحن التربيني هو جهاز مصمم للإدخال كمية كبيرة من الهواء إلى المحرك باستخدام غازات العادم. يحتوي الشاحن التوربيني على عنصرين رئيسيين - توربين ومضخة طرد مركزي. يرتبط هذان الجزءان فيما بينهما بمحور صلب. تدور العناصر بسرعات تصل إلى 100000 دورة في الدقيقة ، كما أنها تقود الضاغط.

أجزاء التوربينات

يشتمل جهاز الشاحن التوربيني على 8 أجزاء. يوجد عجلة توربينية تدور في غلاف ذي شكل خاص. الغرض الرئيسي هو نقل طاقة غازات العادم إلى الضاغط. مادة البداية لتجميع هذه العناصر هي مواد مقاومة للحرارة ، مثل السيراميك.

يشتمل جهاز الشاحن التوربيني أيضًا على عجلة ضاغط تمتص الهواء. كما أنها تتعامل مع ضغطها وحقنها في أسطوانات المحرك. تقع العجلة في مبيت خاص ، مثل التوربينات. كلتا العجلتين مركبتان على عمود الدوار ، ويتم تدويرهما على محامل عادية.

تصميم وتشغيل شاحن توربيني ، خاصة في محركات البنزين ، يتطلب تبريدًا إضافيًا. عادة ما يكون هذا نظام تبريد سائل. بالإضافة إلى تبريد النظام نفسه ، يتم أيضًا تبريد الهواء المضغوط. لهذا ، يحتوي التوربين على مبرد بيني من النوع الهوائي أو السائل. تبريد الهواء ضروري لأنه يزيد كثافته ومن ثم الضغط.

يتم التحكم في هذا النظام بواسطة منظم ضغط. هذا الصمام الجانبي قادر علىتقييد تدفق غازات العادم. وبهذه الطريقة سيمر البعض بعجلة التوربين.

جوهر العمل

يعتمد جهاز الشاحن التوربيني ومبدأ تشغيله على استخدام غازات العادم. ستقود طاقة هذه الغازات عجلة التوربين. لنقل هذه الطاقة ، يتم توصيل عجلة التوربين بعمود الدوار ، وتدويرها. بهذه الطريقة ، يتم نقل الطاقة إلى عجلة الضاغط. يعمل هذا العنصر في إجبار الهواء على النظام ، وكذلك ضغطه. يمر الهواء المضغوط عبر المبرد البيني الذي يبرده. بعد ذلك تدخل المادة مباشرة في اسطوانات المحرك

مزيد من المعلومات

جهاز الشاحن التوربيني ومبدأ التشغيل مستقلان بطريقة ما ، من ناحية ، عن محرك الاحتراق الداخلي ، نظرًا لعدم وجود اتصال صارم بعمود المحرك. من ناحية أخرى ، لا تزال سرعة الدوران تؤثر بطريقة ما على كفاءة التوربين. إنه متصل بالطريقة التالية. كلما زاد عدد الثورات التي يقوم بها المحرك ، زادت قوة تدفق غازات العادم. وبسبب هذا ، ستزداد سرعة دوران عمود التوربين ، مما يعني أن كمية الهواء التي ستدخل الأسطوانات ستزداد.

تصميم وتشغيل الشاحن التوربيني له عدة جوانب سلبية. أحد العيوب يسمى "تربو تباطؤ". مع الضغط الحاد على دواسة الوقود ، ستتأخر الزيادة السريعة في الطاقة إلى حد ما. بعد المرور عبر "التربوجام" يحدث قفزة حادة في الضغط ،وهو ما يسمى ب "تربو ليفت".

إصلاح النواقص

ظهور العيب الأول يرجع إلى حقيقة أن النظام بالقصور الذاتي. بسبب هذه الظاهرة ، هناك تناقض بين أداء التوربين والقوة المطلوبة من المحرك. هناك ثلاث طرق لحل هذه المشكلة. نظرًا لأن جهاز الشاحن التوربيني بالديزل يشبه جهاز البنزين ، فهو مناسب أيضًا له. إليك ما يمكنك فعله:

1. استخدم التوربينات ذات الهندسة المتغيرة.
2. استخدم ضاغطين متوازيين أو ضاغطين على التوالي.
3. استخدم نظام التعزيز المشترك.

بالنسبة للتوربينات ذات الهندسة المتغيرة ، فهي قادرة تمامًا على حل المشكلة عن طريق تغيير منطقة صمام المدخل. غالبًا ما يستخدم مثل هذا النظام في محركات الديزل.

وصف الأنظمة المختلفة

الغرض ، جهاز الشاحن التوربيني هو نفسه جهاز التوربينات التقليدية. الفرق الرئيسي هو أن الجهاز يحتوي على 5 أجزاء رئيسية فقط ، وليس 8.

يتم استخدام نظام توربينات متصلة بالتوازي. مثل هذا النظام هو الأنسب لمحركات V القوية بدرجة كافية. في هذه الحالة ، يتم تثبيت شاحن توربيني صغير لكل صف من الأسطوانات. الميزة هي أن القصور الذاتي للعديد من الأجهزة الصغيرة أقل من القصور الذاتي للتوربينات الكبيرة.

لا يختلف الجهاز ومبدأ تشغيل الضاغط حسبمن حجمه ، يلعب هذا دورًا مهمًا ، على سبيل المثال ، عند استخدام اتصال تسلسلي لتوربينات. في هذه الحالة سيتم تفعيل كل جهاز بسرعة معينة.

يتم استخدام نظام التعزيز أيضًا ، والذي يستخدم كلاً من الشاحن التوربيني والميكانيكي. إذا كانت سرعة المحرك منخفضة ، فسيتم تشغيل الجهاز الميكانيكي لضخ الهواء. في حالة تجاوز حد معين ، سيتم إيقاف تشغيل الجهاز الميكانيكي ، وسيبدأ الشاحن التوربيني في العمل.

ما هي فوائد التوربينات

تبرز الفوائد التالية عند استخدام الضاغط:

1. أصبح الاستخدام الواسع لهذا الجهاز ممكنًا بسبب بساطة تصميمه وموثوقيته. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدخال هذا الجهاز في نظام محرك الاحتراق الداخلي يزيد من قوة المحرك بحوالي 20-35٪.
2. لا يمكن أن يتسبب الضاغط نفسه في حدوث عطل ، لأن أدائه يعتمد بشكل مباشر على أنظمة أخرى ، على سبيل المثال ، توزيع الغاز.
3. من الممكن توفير من 5 إلى 20٪ من الوقود. إذا قمت بتثبيت توربين في محرك صغير ، فإن عملية احتراق الوقود ستصبح أكثر كفاءة ، مما يعني أن الكفاءة ستزداد.
4. تُلاحظ ميزة جيدة لمثل هذه المحركات على الطرق المارة ، على سبيل المثال ، في الجبال. هذا ملحوظ بشكل خاص عند مقارنته بنظرائه في الغلاف الجوي.
5. تصميم ومبدأ تشغيل الشاحن التوربيني يسمح له بالعمل ككاتم صوت إضافي في نظام العادم.

مميزات التطبيق

على الرغم من حقيقة أن الضاغط نفسه لا يفشل عمليًا ، إلا أن المواقف تظهر أحيانًا عندما يتوقف تشغيله.

اليوم ، السبب الأكثر شيوعًا لإغلاق الشاحن التوربيني هو انسداد الخرطوشة المركزية للتوربين بالزيت. في أغلب الأحيان ، تحدث مثل هذه المشكلة بسبب حقيقة أنه بعد الأحمال الطويلة والخطيرة على الشحن التوربيني ، يتوقف عملها فجأة. للتخلص من هذه المشكلة ، من الضروري تركيب نظام تبريد مائي. ستخلق خطوط هذا النظام تأثير امتصاص الحرارة ، مما يقلل درجة الحرارة في الخرطوشة المركزية. وتجدر الإشارة إلى أن هذا التأثير سيحدث لبعض الوقت بعد توقف المحرك تمامًا ، وكذلك بعد التوقف التام لدوران المبرد.

أنواع مختلفة من التوربينات

بالنسبة لأنواع الشاحن التوربيني ، هناك نوع كم ونوع محمل كروي.

إذا تحدثنا عن الشواحن التوربينية من نوع الأدغال ، فقد تم استخدامها لفترة طويلة جدًا. ومع ذلك ، كان لديهم عدد من أوجه القصور ، والتي ارتبطت بسمات التصميم الخاصة بهم. هذا لم يسمح باستخدام إمكانات مثل هذا النظام بنسبة 100٪. الوحدات ذات الكرات هي الأحدث ، والتي أخذت في الاعتبار أوجه القصور ، وبالتالي فهي تحل محل ضواغط الأدغال تدريجياً.

عند مقارنة هذين النوعين من التوربينات ، يعتبر المحمل الكروي أكثر اقتصادا ، حيث يستهلك بشكل كبيرزيت أقل من نوع الأكمام. أيضًا ، تحتوي الضواغط على مؤشر مسؤول عن استجابة التوربين للضغط على دواسة الغاز. بالنسبة لأنواع التوربينات ذات المحامل الكروية ، يعد هذا المؤشر أفضل ، مما يسمح بتحسين الاستجابة بنحو 15٪ مقارنةً بالتوربينات ذات الأكمام.

أعطال الجهاز

هنا يجب أن يقال أن الشاحن التوربيني هو الملحق الوحيد للمحرك ، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا أثناء التشغيل بجميع أنظمة المركبات الأخرى تقريبًا. بناءً على ذلك ، يصبح من الواضح تمامًا أن الحد الأدنى من الانحرافات في تشغيل أي نظام سيؤدي إلى زيادة تآكل الضاغط بشكل كبير. حتى الآن ، هناك العديد من الأسباب التي غالبًا ما تصبح عقبة في تشغيل التوربين:

• من الممكن أن تدخل الأجسام الغريبة في الآلية. نظرًا للسرعة الهائلة لدوران المحرك ، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تلف ، على سبيل المثال ، للدفاعات.
• قلة المزلقات. كلما زادت الأحمال الديناميكية ، زادت فرصة تدمير "فيلم" الزيت. وهذا بدوره سيؤدي إلى احتكاك "جاف" ، مما يؤثر على النظام بأكثر الطرق سلبية. يمكن أن يكون سبب هذا الخلل لأي سبب بسبب عدم وصول الزيت بالكامل. على سبيل المثال ، أسطوانات الزيت المسدودة ، والفلاتر ، وتآكل مضخة الزيت ، إلخ.