Turbolader: beschrijving, werkingsprincipe, belangrijkste elementen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Voordat u verder gaat met de overweging van het turbocompressorapparaat zelf, moet u weten dat het vermogen van een verbrandingsmotor volledig afhangt van hoeveel lucht en brandstof erin komt. Als u deze indicatoren verhoogt, verhoogt u dus ook het vermogen van de verbrandingsmotor.

Turbinebeschrijving

De turbolader en zijn uiterlijk zijn het resultaat van een constante race van mensen om het motorvermogen te vergroten. Het is belangrijk om hier aan toe te voegen dat een dergelijke turbine een effectieve oplossing is geworden, niet alleen voor benzinemotoren, maar ook voor dieselmodellen. Meestal worden dergelijke apparaten geïnstalleerd op die motoren die een kleine hoeveelheid lucht toegevoerd hebben. Hier is het belangrijk om het volgende te begrijpen: hoe groter de motor zelf, hoe meer lucht en brandstof hij verbruikt en hoe meer vermogen hij heeft. Om hetzelfde vermogen uit een kleinere motor te halen, is het nodig om de hoeveelheid lucht die in de cilinders past te vergroten.

Turbocharger is een apparaat dat is ontworpen omom met behulp van de uitlaatgassen een grote hoeveelheid lucht in de motor te persen. Een turbocompressor heeft twee hoofdelementen: een turbine en een centrifugaalpomp. Deze twee delen zijn onderling verbonden door een starre as. De elementen draaien met snelheden tot 100.000 omwentelingen per minuut, en ze drijven ook de compressor aan.

Turbine onderdelen

Het turboladerapparaat bestaat uit 8 onderdelen. Er is een turbinewiel dat draait in een behuizing met een speciale vorm. Het belangrijkste doel is om de energie van de uitlaatgassen over te brengen naar de compressor. Het uitgangsmateriaal voor de montage van deze elementen zijn hittebestendige materialen, zoals keramiek.

Het turbocompressorapparaat bevat ook een compressorwiel dat lucht aanzuigt. Het behandelt ook de compressie en injectie in de motorcilinders. Het wiel bevindt zich in een speciale behuizing, zoals een turbine. Beide wielen zijn gemonteerd op de rotoras, waarvan de rotatie wordt uitgevoerd op glijlagers.

Het ontwerp en de werking van een turbocompressor, vooral in benzinemotoren, vereist extra koeling. Meestal is dit een vloeistofkoelsysteem. Naast het koelen van het systeem zelf, wordt de perslucht ook gekoeld. Hiervoor heeft de turbine een intercooler van het lucht- of vloeistoftype. Het koelen van de lucht is essentieel omdat het de dichtheid en daarmee de druk verhoogt.

Dit systeem wordt aangestuurd door een drukregelaar. Deze omloopklep is in staat om:de stroom van uitlaatgassen beperken. Op deze manier zullen sommigen langs het turbinewiel gaan.

De essentie van het werk

Het apparaat van de turbocompressor en het principe van zijn werking is gebaseerd op het gebruik van uitlaatgassen. De energie van deze gassen zal het turbinewiel aandrijven. Om deze energie over te dragen, wordt het turbinewiel aan de rotoras bevestigd en roteert het. Op deze manier wordt energie overgedragen aan het compressorwiel. Dit element houdt zich bezig met het persen van lucht in het systeem en het comprimeren ervan. De gecomprimeerde lucht passeert de intercooler, die deze afkoelt. Daarna komt de substantie rechtstreeks in de motorcilinders.

Meer informatie

Het turbocompressorapparaat en het werkingsprincipe zijn op de een of andere manier onafhankelijk, enerzijds, van de verbrandingsmotor, omdat er geen starre verbinding is met de motoras. Aan de andere kant heeft de rotatiesnelheid nog steeds op de een of andere manier invloed op het rendement van de turbine. Het is op de volgende manier aangesloten. Hoe meer omwentelingen de motor maakt, hoe krachtiger de stroom uitlaatgassen zal zijn. Hierdoor zal de rotatiesnelheid van de turbine-as toenemen, wat betekent dat de hoeveelheid lucht die de cilinders binnenkomt zal toenemen.

Het ontwerp en de werking van de turbocompressor hebben verschillende negatieve kanten. Een van de nadelen is de zogenaamde "turbolag". Met een scherpe druk op het gaspedaal zal de snelle toename van het vermogen enigszins worden vertraagd. Na het passeren van de "turbojam" is er een scherpe druksprong,die de "turbolift" wordt genoemd.

Oplossen van tekortkomingen

De schijn van het eerste nadeel is te wijten aan het feit dat het systeem traag is. Vanwege dit fenomeen is er een discrepantie tussen de prestaties van de turbine en het vermogen dat van de motor wordt gevraagd. Er zijn drie manieren om dit probleem op te lossen. Omdat het apparaat van een diesel-turbolader vergelijkbaar is met een benzine-turbo, zijn ze er ook geschikt voor. Dit is wat je kunt doen:

1. Gebruik turbine met variabele geometrie.
2. Gebruik twee parallelle of twee compressoren in serie.
3. Gebruik een gecombineerd boostsysteem.

Wat betreft de turbine met variabele geometrie, deze is goed in staat om het probleem op te lossen door het gebied van de inlaatklep te veranderen. Een dergelijk systeem wordt heel vaak gebruikt in dieselmotoren.

Beschrijving van verschillende systemen

Doel, het apparaat van de turbocompressor is hetzelfde als dat van een conventionele turbine. Het belangrijkste verschil is dat het instrument slechts 5 hoofdonderdelen heeft, niet 8.

Er wordt een systeem van parallel geschakelde turbines gebruikt. Een dergelijk systeem is het meest geschikt voor voldoende krachtige V-motoren. In dit geval wordt voor elke rij cilinders één kleine turbocompressor geïnstalleerd. Het voordeel is dat de traagheid van meerdere kleine apparaten kleiner is dan die van één grote turbine.

Het apparaat en het werkingsprincipe van de compressor verschilt niet afhankelijk vanvanuit het volume speelt dit echter een belangrijke rol, bijvoorbeeld bij gebruik van een seriële aansluiting van twee turbines. In dit geval wordt elk apparaat met een bepaalde snelheid geactiveerd.

Er wordt ook een boostsysteem gebruikt, dat zowel een mechanische als een turbolader gebruikt. Als het motortoerental laag is, wordt het mechanische apparaat voor het pompen van lucht ingeschakeld. Als een bepaalde drempel wordt overschreden, wordt het mechanische apparaat uitgeschakeld en begint de turbolader te werken.

Wat zijn de voordelen van een turbine

De volgende voordelen vallen op bij het gebruik van een compressor:

1. Het wijdverbreide gebruik van dit apparaat is mogelijk geworden dankzij de eenvoud en betrouwbaarheid van het ontwerp. Bovendien verhoogt de introductie van dit apparaat in het verbrandingsmotorsysteem het motorvermogen met ongeveer 20-35%.
2. De compressor zelf kan geen storing veroorzaken, omdat zijn prestatie direct afhankelijk is van andere systemen, bijvoorbeeld gasdistributie.
3. Het is mogelijk om 5 tot 20% brandstof te besparen. Als je een turbine in een kleine motor installeert, wordt het verbrandingsproces van de brandstof efficiënter, wat betekent dat de efficiëntie zal toenemen.
4. Een goed voordeel van dergelijke motoren wordt waargenomen op wegen die bijvoorbeeld in de bergen passeren. Dit is vooral merkbaar in vergelijking met atmosferische tegenhangers.
5. Het ontwerp en het werkingsprincipe van de turbolader maken het mogelijk om als extra geluiddemper in het uitlaatsysteem te functioneren.

Applicatiefuncties

Ondanks het feit dat de compressor zelf praktisch niet uitv alt, doen zich soms situaties voor waarin de werking stopt.

Tegenwoordig is de meest voorkomende oorzaak van het uitschakelen van de turbocompressor dat de centrale cartridge van de turbine verstopt is met olie. Meestal treedt een dergelijk probleem op vanwege het feit dat na langdurige en ernstige belasting van de turbolader het werk abrupt stopt. Om van dit probleem af te komen, is het noodzakelijk om een waterkoelsysteem te installeren. De lijnen van dit systeem zorgen voor een warmte-absorberend effect, waardoor de temperatuur in de centrale cartridge zal dalen. Het is vermeldenswaard dat dit effect enige tijd zal optreden nadat de motor volledig is gestopt, evenals na de volledige stopzetting van de koelvloeistofcirculatie.

Rassen van turbines

Wat betreft de typen turbocompressor, er zijn hulstype en kogellagertype.

Als we het hebben over turbochargers van het type bush, die worden al heel lang gebruikt. Ze hadden echter een aantal tekortkomingen, die verband hielden met hun ontwerpkenmerken. Hierdoor kon het potentieel van een dergelijk systeem niet voor 100% worden benut. Kogellagerunits zijn nieuwer, waarbij rekening is gehouden met de tekortkomingen, en daarom vervangen ze geleidelijk bushcompressoren.

Bij het vergelijken van deze twee soorten turbines wordt het kogellager als zuiniger beschouwd, omdat het aanzienlijk verbruiktminder olie dan mouwtype. Ook hebben compressoren een indicator die verantwoordelijk is voor de reactie van de turbine op het indrukken van het gaspedaal. Voor turbines met kogellagers is deze indicator beter, wat een verbetering van de respons met ongeveer 15% mogelijk maakt in vergelijking met die met hulzen.

Apparaatstoringen

Hier moet gezegd worden dat de turbocompressor de enige bevestiging van de motor is, die tijdens bedrijf nauw verbonden is met bijna alle andere voertuigsystemen. Op basis hiervan wordt het vrij duidelijk dat minimale afwijkingen in de werking van elk systeem ertoe zullen leiden dat de compressorslijtage aanzienlijk zal toenemen. Tot op heden zijn er verschillende redenen die het vaakst een obstakel worden bij de werking van de turbine:

• Het is mogelijk dat vreemde voorwerpen in het mechanisme komen. Door het enorme toerental van de motor kan dit wel eens leiden tot schade aan bijvoorbeeld de waaiers.
• Gebrek aan smeermiddelen. Hoe hoger de dynamische belastingen, hoe groter de kans dat de vernietiging van de oliefilm optreedt. Dit zal op zijn beurt leiden tot "droge" wrijving, wat het systeem op de meest negatieve manier beïnvloedt. De oorzaak van deze storing kan elke reden zijn waardoor de olie niet volledig bereikt. Bijvoorbeeld verstopte oliecilinders, filters, slijtage van de oliepomp, enz.