توربوشارژر: قلب سیستم تقویت هوا

توربوشارژر برای افزایش قدرت موتور احتراق داخلی بدون دخالت رادیکال در طراحی آن استفاده می شود.این واحد فشار را در مجرای ورودی موتور افزایش می دهد و مقدار بیشتری از مخلوط سوخت و هوا را به محفظه های احتراق می دهد.در این حالت احتراق در دمای بالاتر با تشکیل حجم بیشتری از گازها اتفاق می افتد که منجر به افزایش فشار روی پیستون و در نتیجه افزایش مشخصات گشتاور و قدرت موتور می شود.

استفاده از توربوشارژر به شما امکان می دهد قدرت موتور را با حداقل افزایش هزینه آن 20-50٪ افزایش دهید (و با تغییرات قابل توجه تر، رشد قدرت می تواند به 100-120٪ برسد).به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و کارایی، سیستم‌های فشار بر پایه توربوشارژر به طور گسترده در انواع خودروهای موتور احتراق داخلی استفاده می‌شوند.

انواع و ویژگی های توربوشارژر

امروزه توربوشارژرها تنوع زیادی دارند، اما با توجه به هدف و کاربرد، نوع توربین مورد استفاده و کارایی اضافی می توان آنها را به گروه هایی تقسیم کرد.

با توجه به هدف، توربوشارژرها را می توان به چند نوع تقسیم کرد:

• برای سیستم های فشار یک مرحله ای - یک توربوشارژر در هر موتور، یا دو یا چند واحد که بر روی چندین سیلندر کار می کنند.
• برای سیستم های باد سری و سری موازی (انواع مختلف توربو دوقلو) - دو واحد یکسان یا متفاوت که روی یک گروه مشترک از سیلندرها کار می کنند.
• برای سیستم های فشار دو مرحله ای، دو توربوشارژر با ویژگی های مختلف وجود دارد که به صورت جفت (به ترتیب یکی پس از دیگری) برای یک گروه از سیلندرها کار می کنند.

پرکاربردترین آنها سیستم های فشار یک مرحله ای هستند که بر اساس یک توربو شارژر ساخته شده اند.با این حال، چنین سیستمی ممکن است دو یا چهار واحد یکسان داشته باشد - به عنوان مثال، در موتورهای V شکل، از توربوشارژرهای جداگانه برای هر ردیف سیلندر استفاده می شود، در موتورهای چند سیلندر (بیش از 8) می توان از چهار توربوشارژر استفاده کرد، هر یک از که روی 2، 4 یا بیشتر سیلندر کار می کند.سیستم های فشار دو مرحله ای و انواع مختلف Twin-Turbo کمتر رایج هستند، آنها از دو توربوشارژر با ویژگی های مختلف استفاده می کنند که فقط می توانند به صورت جفت کار کنند.

با توجه به کاربرد، توربوشارژرها را می توان به چند گروه تقسیم کرد:

• بر اساس نوع موتور - برای واحدهای قدرت بنزین، دیزل و گاز.
• از نظر حجم و قدرت موتور - برای واحدهای قدرت کوچک، متوسط ​​و بالا.برای موتورهای پرسرعت و غیره

توربوشارژرها را می توان به یکی از دو نوع توربین مجهز کرد:

• شعاعی (شعاعی محوری، مرکز مرکزی) - جریان گازهای خروجی به حاشیه پروانه توربین تغذیه می شود، به مرکز آن حرکت می کند و در جهت محوری تخلیه می شود.
• محوری - جریان گازهای خروجی در امتداد محور (به مرکز) پروانه توربین تامین می شود و از حاشیه آن تخلیه می شود.

امروزه از هر دو طرح استفاده می شود، اما در موتورهای کوچک اغلب می توانید توربوشارژرهایی با توربین شعاعی محوری پیدا کنید و در واحدهای قدرت قدرتمند، توربین های محوری ترجیح داده می شوند (اگرچه این قاعده نیست).صرف نظر از نوع توربین، تمام توربوشارژرها به یک کمپرسور گریز از مرکز مجهز هستند - در آن هوا به مرکز پروانه عرضه می شود و از حاشیه آن خارج می شود.

توربوشارژرهای مدرن می توانند عملکردهای مختلفی داشته باشند:

• ورودی دوگانه - توربین دارای دو ورودی است، هر یک از آنها گازهای خروجی از یک گروه از سیلندرها را دریافت می کند، این محلول باعث کاهش افت فشار در سیستم و بهبود پایداری تقویت می شود.
• هندسه متغیر - توربین دارای پره های متحرک یا یک حلقه کشویی است که از طریق آن می توانید جریان گازهای خروجی را به پروانه تغییر دهید، این به شما امکان می دهد مشخصات توربوشارژر را بسته به حالت کار موتور تغییر دهید.

در نهایت، توربوشارژرها از نظر ویژگی‌ها و قابلیت‌های اصلی عملکرد متفاوت هستند.از ویژگی های اصلی این واحدها باید برجسته شود:

• درجه افزایش فشار - نسبت فشار هوا در خروجی کمپرسور به فشار هوا در ورودی، در محدوده 1.5-3 قرار دارد.
• منبع تغذیه کمپرسور (جریان هوا از طریق کمپرسور) - جرم هوای عبوری از کمپرسور در واحد زمان (ثانیه) در محدوده 0.5-2 کیلوگرم بر ثانیه است.
محدوده سرعت عملیاتی از چند صد (برای لوکوموتیوهای دیزلی قدرتمند، موتورهای دیزلی صنعتی و سایر موتورهای دیزلی) تا ده ها هزار (برای موتورهای مدرن اجباری) دور در ثانیه است. حداکثر سرعت توسط قدرت توربین و پروانه های کمپرسور محدود می شود. اگر سرعت چرخش به دلیل نیروهای گریز از مرکز خیلی زیاد باشد، چرخ می تواند فرو بریزد.در توربوشارژرهای مدرن، نقاط پیرامونی چرخ ها می توانند با سرعت 500-600 یا بیشتر متر بر ثانیه بچرخند، یعنی 1.5-2 برابر سریعتر از سرعت صوت، این باعث بروز سوت مشخصه توربین می شود.

• حداکثر دمای کار / حداکثر دمای گازهای خروجی در ورودی به توربین در محدوده 650-700 درجه سانتیگراد قرار دارد، در برخی موارد به 1000 درجه سانتیگراد می رسد.
• راندمان توربین / کمپرسور معمولاً 0.7-0.8 است، در یک واحد راندمان توربین معمولاً کمتر از راندمان کمپرسور است.