Будова турбокомпресора турбонаддуву ДВЗ

Как работает турбонаддув

Будова сучасного турбокомпресора:

1 - корпус підшипників - металевий корпус системи підшипників забезпечує місцеположення для плаваючої системи підшипника вала турбіни і компресора, який може обертатися зі швидкістю до 170,000 обертів/хв. Складна геометрична конструкція для охолодження. Основні вимоги: якість обробки, твердість, термостійкість;
2 - турбінне колесо - встановлено в корпусі турбіни і з'єднане штифтом, який обертає крильчатку компресора. Вкрите нікелевим сплавом. Зроблено з міцних і стійких сплавів. Витримує температури до 760 °C. Основні вимоги: стійкість до зношування, до деформацій, корозії;
3 - перепускний клапан - керований пневматичним приводом (див. рис. 1), при певній величині тиску наддуву направляє частину відпрацьованих газів в обхід турбіни, тим самим обмежує тиск наддуву ДВЗ. Обмеження тиску наддуву здійснюють з метою захистити двигун від перевантаження;
4 - корпус (равлик) турбіни - виготовляється з різних сортів сфероідованного чавуну, щоб протистояти тепловому впливу і руйнуванню. Як і крильчатка, профіль равлика оброблений до повної відповідності формі лопатей крильчатки. Впускний фланець равлика турбіни працює як настановна база для закріплення турбіни, несуча навантаження. Основні вимоги: ударостійкість, стійкість до окислення, жароміцність, жаростійкість, легкість механічної обробки;
5 - масляні канали;
6 - вал ротора;
7 - підшипник ковзання - виготовлений з спеціально розроблених бронзових або мідних сплавів. Спеціально розроблений виробничий процес призначений, щоб створити підшипники з необхідними якостями термостійкості і зносостійкості. Стопорні, упорні сталеві кільця і масляні проточки виготовляються особливо точно. Осьовий тиск поглинається бронзовим гідродинамічним підшипником осьового тиску, розташованим в кінець збірки валу. Точне калібрування забезпечує рівномірне навантаження підшипника.
8 - компресорне колесо - виконане з алюмінієвих сплавів методом лиття, на деяких моделях крильчаток, для дуже тяжкої і тривалої роботи при великих температурах, лопаті виготовляються з титану. Точні розміри лопатей крильчатки і точна механічна обробка важливі для нормальної роботи компресора. Розточування та полірування підвищує коефіцієнти опору втомі. Крильчатка розташована на збірці валу. Основні вимоги: високий опір втомі, розтягуванню, корозії;
9 - корпус (равлик) компресора - вилитий з алюмінію. Використовуються різні сплави для різних типів компресорів. Використовуються як вакумне лиття так і "пісочне" лиття. Точна фінальна обробка для дотримання розмірів і якості поверхонь, необхідні для нормальної роботи турбіни. Основні вимоги: міцність до ударів і механічних навантажень, високу якість обробки і точні розміри;
10 - пневмопривід перепускного клапану - керує перепускним клапаном, для обмеження тиску наддуву і захисту двигуна від перевантажень.

Загальна будова турбокомпресора

включає у себе основні частини: корпус компресора 1, компресорне колесо 2, вал ротора 3, корпус турбіни 4, турбінне колесо 5 й корпус підшипників з ротором в зборі.

Корпуси турбіни і компресора в побуті називають "равлики". Турбінний корпус пов'язаний з випускним, а компресорний - з впускним трубопроводом.
В корпусі підшипників встановлено ротор в зборі, який представляє собою вал, на якому жорстко закріплені турбінне та компресорне колеса з лопатями. Ротор обертається на підшипниках ковзання. Вони змащуються і охолоджуються моторним мастилом, що надходить із системи змащення двигуна. Для зниження температури корпусу в ньому можуть бути передбачені канали подачі охолоджуючої рідини.

Робота турбокомпресора відбувається під впливом потоку відпрацьованих газів, обертаючих турбінне колесо і вал ротора. Встановлене на тому ж валу компресорне колесо нагнітає повітря у впускний трубопровід. На деяких режимах роботи мотора проявляють себеособливості турбонаддуву:

"Турбояма" ("турболаг") - затримка збільшення оборотів і потужності двигуна при різкому натисканні на педаль акселератора ("газу"). Ефект пов'язаний з інерційністю системи - потрібен час, щоб прискорений потік вихлопних газів розкрутив турбіну. Основний спосіб усунення - зниження розмірів і маси обертових деталей для полегшення їх швидкого розкручування. Однак це веде до зниження продуктивності турбокомпресора і для збереження необхідного тиску наддуву доводиться збільшувати частоту обертання ротора або застосовувати корпус турбіни із змінним прохідним перетином.
"Турбоподхват" - виникає при збільшенні оборотів і швидкості руху вихлопних газів після подолання "турбоями". Внаслідок цього різко збільшується тиск наддуву, створюваного турбокомпресором і, відповідно, потужність двигуна. Щоб виключити перевантаження деталей кривошипно-шатунного механізму і детонацію (в бензинових двигунах), необхідно таке ж різке обмеження тиску наддуву.