עקרון הפעולה של מגדש הטורבו ועיצובו

מגדש טורבו (טורבינה) הוא מנגנון המשמש במכוניות כדי לאלץ אוויר לתוך הצילינדרים של מנוע בעירה פנימית. במקרה זה, הטורבינה מונעת אך ורק על ידי זרימת גזי פליטה. השימוש במגדש טורבו מאפשר להגדיל את כוח המנוע עד ל-40% תוך שמירה על גודלו הקומפקטי וצריכת הדלק הנמוכה.

איך מסודרת הטורבינה, עקרון פעולתה

מגדש הטורבו הסטנדרטי מורכב מ:

1. דיור. עשוי מפלדה עמידה בחום. יש לו צורה סלילנית עם שני צינורות מכוונים שונים המסופקים עם אוגנים להתקנה במערכת לחץ.
2. גלגל טורבינה. הוא ממיר את האנרגיה של הפליטה לסיבוב של הציר שעליו הוא מקובע בצורה נוקשה. עשוי מחומרים עמידים בחום.
3. גלגל מדחס. הוא מקבל סיבוב מגלגל הטורבינה ומזרים אוויר לצילינדרים של המנוע. אימפלר המדחס עשוי לרוב מאלומיניום, מה שמפחית את הפסדי האנרגיה. משטר הטמפרטורה באזור זה קרוב לנורמלי ואין צורך בשימוש בחומרים עמידים בחום.
4. פיר טורבינה. מחבר את גלגלי הטורבינה (מדחס וטורבינה).
5. מיסבים רגילים או מיסבים כדוריים. יש צורך לחבר את הפיר במארז. העיצוב יכול להיות מצויד עם תומך אחד או שניים (מיסבים). האחרונים משומנים על ידי מערכת שימון המנוע הכללית.
6. שסתום מעקף. פנועד לווסת את זרימת גזי הפליטה הפועלים על גלגל הטורבינה. זה מאפשר לך לשלוט בכוח הדחיפה. שסתום עם מפעיל פנאומטי. מיקומו נשלט על ידי ECU המנוע, המקבל אות מחיישן המהירות.

העיקרון הבסיסי של פעולת הטורבינה במנועי בנזין ודיזל הוא כדלקמן:

• גזי הפליטה מופנים לבית מגדש הטורבו שם הם פועלים על להבי הטורבינה.
• גלגל הטורבינה מתחיל להסתובב ולהאיץ. מהירות סיבוב הטורבינה במהירויות גבוהות יכולה להגיע ל-250 סל"ד.
• לאחר מעבר דרך גלגל הטורבינה, נפלטים גזי הפליטה למערכת הפליטה.
• האימפלר של המדחס מסתובב בסנכרון (מכיוון שהוא נמצא על אותו ציר כמו הטורבינה) ומכוון את זרימת האוויר הדחוס אל מצנן הביניים ולאחר מכן אל סעפת יניקת המנוע.

מאפייני טורבינה

בהשוואה למדחס מכני המונע על ידי גל ארכובה, היתרון של טורבינה הוא בכך שהיא לא שואבת אנרגיה מהמנוע, אלא משתמשת באנרגיה של תוצרי הלוואי שלה. זה זול יותר לייצור וזול יותר לשימוש.

למרות שמבחינה טכנית הטורבינה למנוע דיזל זהה בעצם למנוע בנזין, היא נפוצה יותר במנוע דיזל. המאפיין העיקרי הוא מצבי הפעולה. לכן, ניתן להשתמש בחומרים פחות עמידים בחום למנוע דיזל, שכן טמפרטורת גזי הפליטה נעה בממוצע בין 700 מעלות צלזיוס במנועי דיזל ומ-1000 מעלות צלזיוס במנועי בנזין. המשמעות היא שלא ניתן להתקין טורבינת דיזל על מנוע בנזין.

מצד שני, למערכות אלו יש גם רמות שונות של לחץ דחיפה. במקרה זה, יש לקחת בחשבון שיעילות הטורבינה תלויה במידותיה הגיאומטריות. לחץ האוויר המונשף לתוך הצילינדרים הוא סכום של שני חלקים: 1 לחץ אטמוספרי בתוספת הלחץ העודף שנוצר על ידי מגדש הטורבו. זה יכול להיות בין 0,4 ל-2,2 אטמוספרות או יותר. מכיוון שעיקרון הפעולה של הטורבינה במנוע דיזל מאפשר לקלוט יותר גז פליטה, לא ניתן להתקין תכנון של מנוע בנזין אפילו במנועי דיזל.

סוגים וחיי שירות של מגדשי טורבו

החיסרון העיקרי של הטורבינה הוא אפקט "פיגור טורבו" המתרחש במהירויות מנוע נמוכות. הוא מייצג עיכוב זמן בתגובה לשינוי במהירות המנוע. כדי להתגבר על חסרון זה פותחו סוגים שונים של מגדשי טורבו:

• מערכת טווין-גלילה. התכנון מספק שני תעלות המפרידות בין תא הטורבינה וכתוצאה מכך, זרימת גז הפליטה. זה מספק זמני תגובה מהירים יותר, יעילות מקסימלית של טורבינה ומונע סתימה של יציאות הפליטה.
• טורבינה עם גיאומטריה משתנה (זרבובית עם גיאומטריה משתנה). עיצוב זה משמש לרוב במנועי דיזל. הוא מספק שינוי בחתך הרוחב של הכניסה לטורבינה עקב הניידות של הלהבים שלה. שינוי זווית הסיבוב מאפשר לך להתאים את זרימת גזי הפליטה, ובכך להתאים את מהירות גזי הפליטה ואת מהירות המנוע. במנועי בנזין, טורבינות בגיאומטריה משתנה נמצאות לרוב במכוניות ספורט.

החיסרון של מגדשי טורבו הוא שבירות הטורבינה. עבור מנועי בנזין מדובר בממוצע של 150 קילומטרים. מצד שני, חיי הטורבינה של מנוע דיזל ארוכים מעט ועומדים על 000 קילומטרים בממוצע. בנהיגה ממושכת במהירות גבוהה, כמו גם בבחירה שגויה של שמן, ניתן להפחית את חיי השירות פי שניים או אפילו שלוש.

בהתאם לאופן פעולת הטורבינה במנוע בנזין או דיזל, ניתן להעריך את הביצועים. האות לבדיקה הוא הופעת עשן כחול או שחור, ירידה בכוח המנוע, כמו גם הופעת שריקה ורעשן. כדי למנוע תקלות, יש צורך להחליף את השמן, מסנני האוויר ולבצע תחזוקה שוטפת בזמן.