محتوى المقال:
- وصف الشاحن التوربيني
- مبدأ التشغيل
- جهاز
- مخطط جهاز التوربينات
يعطي التوربين الموجود في المحرك أو كما يطلق عليه الشاحن التوربيني مزيدًا من القوة للوحدة. لفهم كيفية عمل النظام وكيفية عمل النظام ، سننظر في كل هذا بالتفصيل.
قليلا عن الشاحن التوربيني
الشاحن التربيني أو يطلق عليه أيضًا "شاحن توربينات الغاز" (ضواغط الطرد المركزي أو أنه من الشائع جدًا الاتصال به "شاحن توربيني") هو ضاغط محوري أو طرد مركزي يعمل بالتزامن مع التوربينات. إنه عنصر هيكلي أساسي في المركبات ذات المحركات التوربينية الغازية.
يمكن زيادة الضغط في نظام السحب عن طريق تركيب شاحن توربيني يستخدم الطاقة من غازات العادم. عند استخدامه ، تزداد كتلة الهواء المتوفرة في غرف الاحتراق. الشاحن الميكانيكي الفائق ليس بنفس كفاءة ضاغط الغاز التوربيني لأن قوة المحرك لا تستخدم لقيادته.
ومع ذلك ، بعد تركيب توربينات الطرد المركزي ، فإن فقدان بعض الطاقة أمر لا مفر منه. لا تجد غازات العادم من الاسطوانات منفذًا ، لأن التوربين يسد طريقها للخروج. المحرك لديه حمولة ثقيلة لتنظيف الاسطوانات ، بسبب حقيقة أن ضغطًا هائلاً يتم إنشاؤه في قناة العادم. تستهلك هذه المهمة بعضًا من قوة محرك السيارة. بالطبع ، هذه الخسارة ضئيلة مقارنة بالزيادة في قوة المحرك بنسبة 30-40٪.
بعد تركيب توربين يعمل بالطرد المركزي ، يمكن أن تواجه مشكلة أخرى ، والتي تسمى عادةً تأخر التوربو. يتغير خرج طاقة المحرك مع التغير في ضغط غاز العادم. العوامل الرئيسية التي أدت إلى تباطؤ التوربو هي قوى الاحتكاك والقصور الذاتي وحمل التوربين.
تشغيل شاحن توربيني للسيارة (شاحن توربيني للمحرك)
مخطط شاحن توربيني
العناصر الثلاثة الرئيسية التي يحتوي عليها تصميم شاحن توربيني هي: ضاغط طرد مركزي ، وتوربين ، وغطاء مركزي. يتم تحويل الطاقة الحركية لغازات العادم بواسطة التوربين إلى حركة دورانية للضاغط. يربط التوربين أيضًا عجلة التوربين ، التي توضع في غلاف خاص على شكل حلزون.
عند دخول التمرير ، تتحرك غازات العادم عبر القناة ثم تسقط على شفرات عجلة التوربين. ثم تزداد سرعتها في حدود 250000 دورة في الدقيقة. يقوم العمود ، الذي يتم لحام عجلة التوربين فيه ، بنقل الطاقة إلى عجلة الضاغط ، مما يمنحها الدوران. تصبح شفرات عجلة التوربينات قنوات لغازات العادم ، والتي تترك التوربين بعد ذلك من خلال فتحة في وسط الشاحن التوربيني وفي نظام العادم.
مكونات التوربين مصنوعة من معادن مقاومة للحرارة ، حيث أن درجة الحرارة داخل الشاحن التوربيني لا تصدق. تحتوي عجلة التوربين على سبيكة من الحديد والنيكل ، ويحتوي الجسم المركزي على فولاذ مقاوم للحرارة.
يعتمد أداء الشاحن التوربيني بشكل مباشر على شكل وحجم التوربين. يزيد حجم التوربين الأكبر من أداء الضاغط. تُلاحظ زيادة كبيرة في الطاقة في التوربينات الأكبر حجمًا لأنها يمكن أن تستخدم ضغطًا أكبر للعادم. ومع ذلك ، في مثل هذه الشاحن التوربيني ، عند عدد دورات منخفضة في الدقيقة ، هناك احتمال كبير للتأخر التوربيني. يتم الوصول إلى السرعة المقدرة بشكل أسرع باستخدام الشواحن التوربينية الأصغر ، لكنها تظهر أداءً أقل.
يتم تركيب صمام جانبي في مبيت التوربين للتحكم في مستوى ضغط التعزيز. يتم ضبط الصمام باستخدام نظام إدارة المحرك. الصمام مجهز بمشغل هوائي.
يقع العمود في السكن المركزي. هذا يسمح لها بالوصول إلى أقصى سرعة دوران لها بأقل قدر من الاحتكاك. يحدث الدوران في واحد أو اثنين من المحامل. مختلف تصميمات محمل عادي مناسبة لهذا الغرض. نادرًا ما تستخدم المحامل الكروية ، ويضمن نظام تزييت المحرك التشحيم الكامل للمحامل والعمود. بين الهيكل والمحمل ، هناك العديد من الممرات التي يتدفق الزيت من خلالها. بالإضافة إلى وظيفة التزييت ، فإن للزيت تأثير تبريد على الأجزاء الساخنة. يحدث التبريد بشكل أفضل في محركات الإشعال بالشرارة ، حيث يتم دمج مبيت مركز التوربين في نظام تبريد المحرك.
يتم إنشاء حجم إضافي للضغط في نظام السحب عند التعرض له ضاغط الطرد المركزي... تصميمه مشابه لتصميم الشواحن الميكانيكية الفائقة. يتكون ضاغط الطرد المركزي من غلاف وعجلة ضاغط. في CC (ضاغط الطرد المركزي) ، ينتقل تدفق الهواء من مركز العجلة إلى الهيكل. يسمح لك الانخفاض الحاد في معدل تدفق الهواء بتحويل طاقته الحركية إلى ضغط. يسمح مشعب السحب بتدفق الهواء المضغوط إلى المحرك. يستخدم الألمنيوم في صناعة عجلة الضاغط والإسكان.
لتقليل تأثيرات التباطؤ التوربيني وزيادة الإنتاجية ، يتم تحسين تصميم الشاحن التوربيني باستمرار. الحلول التقنية الأكثر طلبًا هي - التحديث المستمر لتصميم الشاحن التوربيني يجعل من الممكن تقليل آثار تأخر التوربو وزيادة أدائه. يمكنك الاطلاع أدناه على قائمة بأكثر الطرق فعالية للترقية:
- باستخدام مواد قوية وخفيفة الوزن ، يتم تحقيق انخفاض كبير في وزن التوربين. على سبيل المثال ، السيراميك.
- تركيب محامل جديدة مع احتكاك أقل.
- شاحن توربيني منفصل
- التوربينات ذات الهندسة المتغيرة
دعنا نتحدث أكثر عن آخر عنصرين في هذه القائمة.
تصميم شاحن توربيني سبليت
يحتوي الشاحن التوربيني المنفصل على منفذي عادم لغازات العادم. كما أن لديها فوهتان لكل زوج من الأسطوانات. توفر الفوهة الأولى استجابة سريعة ، وتوفر الثانية أقصى أداء. تم تصميم الشاحن التوربيني المنفصل لمنع انسداد ممرات العادم عند مرور غازات العادم عبرها.
مخطط التوربينات الهندسية المتغيرة (VNT)
يُعرف أيضًا باسم أنبوب الفوهة المتغير. يستخدم هذا النوع من التوربينات في محركات الديزل. تعمل تسع شفرات متحركة مثبتة في الشاحن التوربيني على تنظيم تدفق الغازات إلى التوربين. يتم تحقيق زيادة تدفق الغاز وإغلاقه عن طريق محرك يضبط زاوية ميل تسع ريش. يتوافق معدل تدفق الغاز وضغط هواء الشحن مع عدد دورات المحرك أثناء تغيير زاوية ميل الريش.
يجب أن نتذكر أن بعض المحركات تستخدم شواحن توربينية متعددة. من الممكن استخدام اثنين (Twin Turbo) أو ثلاثة أو أربعة. في مثل هذه التصاميم ، يتم تثبيتها في سلسلة. يستخدم الأول عند عدد دورات منخفضة في الدقيقة ، ويستخدم الثاني عند عدد دورات عالية في الدقيقة. يوجد أيضًا مخطط لتركيب الضواغط ، حيث توجد بالتوازي مع بعضها البعض. يتم استخدامه على محركات V. يوجد ضاغط لكل صف من الاسطوانات. يُعتقد أن شاحن توربيني كبير واحد أقل كفاءة من شاحنين صغيرين.
