Princip činnosti turbodmychadla a jeho konstrukce

Turbodmychadlo (turbína) je mechanismus používaný v automobilech k vhánění vzduchu do válců spalovacího motoru. Turbína je v tomto případě poháněna výhradně prouděním výfukových plynů. Použití turbodmychadla umožňuje zvýšit výkon motoru až o 40 % při zachování jeho kompaktních rozměrů a nízké spotřeby paliva.

Jak je turbína uspořádána, princip její činnosti

Standardní turbodmychadlo se skládá z:

1. Bydlení. Vyrobeno z tepelně odolné oceli. Má šroubovitý tvar se dvěma různě nasměrovanými trubkami opatřenými přírubami pro instalaci do tlakového systému.
2. Turbínové kolo. Přeměňuje energii výfuku na rotaci hřídele, na které je pevně upevněn. Vyrobeno z tepelně odolných materiálů.
3. Kompresorové kolo. Přijímá rotaci od turbínového kola a pumpuje vzduch do válců motoru. Oběžné kolo kompresoru je často vyrobeno z hliníku, což snižuje energetické ztráty. Teplotní režim v této zóně je blízký normálu a není nutné použití tepelně odolných materiálů.
4. Hřídel turbíny. Spojuje turbínová kola (kompresor a turbína).
5. Kluzná nebo kuličková ložiska. Potřebné pro připojení hřídele v pouzdře. Konstrukce může být vybavena jednou nebo dvěma podpěrami (ložiska). Ty jsou mazány obecným systémem mazání motoru.
6. obtokový ventil. PUrčený k regulaci průtoku výfukových plynů působících na turbínové kolo. To vám umožní ovládat zesilovací výkon. Ventil s pneumatickým pohonem. Jeho poloha je řízena ECU motoru, která přijímá signál ze snímače otáček.

Základní princip fungování turbíny v benzínových a dieselových motorech je následující:

• Výfukové plyny jsou směrovány do skříně turbodmychadla, kde působí na lopatky turbíny.
• Turbínové kolo se začne otáčet a zrychlovat. Rychlost otáčení turbíny při vysokých rychlostech může dosáhnout 250 000 ot / min.
• Po průchodu turbínovým kolem jsou výfukové plyny odváděny do výfukového systému.
• Oběžné kolo kompresoru se otáčí synchronizovaně (protože je na stejném hřídeli jako turbína) a směruje proud stlačeného vzduchu do mezichladiče a následně do sacího potrubí motoru.

Charakteristika turbíny

Oproti mechanickému kompresoru poháněnému klikovým hřídelem je výhodou turbíny, že nečerpá energii z motoru, ale využívá energii jeho vedlejších produktů. Je levnější na výrobu a levnější na použití.

Ačkoli technicky je turbína pro vznětový motor v podstatě stejná jako pro benzinový motor, je běžnější u dieselového motoru. Hlavním rysem jsou režimy provozu. Proto lze pro dieselový motor použít materiály méně odolné vůči teplu, protože teplota výfukových plynů se pohybuje v průměru od 700 °C u dieselových motorů a od 1000 °C u benzínových motorů. To znamená, že není možné instalovat dieselovou turbínu na benzínový motor.

Na druhou stranu mají tyto systémy také různé úrovně plnicího tlaku. V tomto případě je třeba vzít v úvahu, že účinnost turbíny závisí na jejích geometrických rozměrech. Tlak vzduchu vháněného do válců je součtem dvou částí: 1 atmosférický tlak plus přetlak vytvářený turbodmychadlem. Může být od 0,4 do 2,2 atmosféry nebo více. Protože princip činnosti turbíny u vznětového motoru umožňuje nasát více výfukových plynů, nelze konstrukci benzinového motoru instalovat ani do dieselových motorů.

Typy a životnost turbodmychadel

Hlavní nevýhodou turbíny je efekt „turbo lag“, ke kterému dochází při nízkých otáčkách motoru. Představuje časovou prodlevu v reakci na změnu otáček motoru. K překonání tohoto nedostatku byly vyvinuty různé typy turbodmychadel:

• Twin-scroll systém. Konstrukce zajišťuje dva kanály oddělující komoru turbíny a v důsledku toho proud výfukových plynů. To poskytuje rychlejší dobu odezvy, maximální účinnost turbíny a zabraňuje ucpávání výfukových kanálů.
• Turbína s proměnnou geometrií (tryska s proměnnou geometrií). Tato konstrukce se nejčastěji používá u dieselových motorů. Zajišťuje změnu průřezu vtoku do turbíny v důsledku pohyblivosti jejích lopatek. Změna úhlu natočení umožňuje upravit proudění výfukových plynů, a tím upravit rychlost výfukových plynů a otáčky motoru. U benzínových motorů se turbíny s proměnnou geometrií často vyskytují ve sportovních autech.

Nevýhodou turbodmychadel je křehkost turbíny. U benzínových motorů je to průměrně 150 000 kilometrů. Turbínový zdroj vznětového motoru je naopak o něco delší a průměrně 250 000 kilometrů. Při delší jízdě vysokou rychlostí, stejně jako při špatné volbě oleje, může být životnost snížena dvakrát nebo dokonce třikrát.

V závislosti na tom, jak turbína pracuje v benzínovém nebo naftovém motoru, lze hodnotit výkon. Signálem ke kontrole je výskyt modrého nebo černého kouře, snížení výkonu motoru a také výskyt píšťalky a chrastění. Aby se předešlo poruchám, je nutné včas vyměnit olej, vzduchové filtry a provádět pravidelnou údržbu.