อุปกรณ์เทอร์โบชาร์จเจอร์: คำอธิบายหลักการทำงานองค์ประกอบหลัก

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ก่อนดำเนินการพิจารณาอุปกรณ์เทอร์โบชาร์จเจอร์ คุณควรรู้ว่ากำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายในขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศและเชื้อเพลิงที่เข้าสู่ร่างกาย ดังนั้น หากคุณเพิ่มตัวบ่งชี้เหล่านี้ คุณก็จะเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย

รายละเอียดกังหัน

อุปกรณ์เทอร์โบชาร์จเจอร์และรูปลักษณ์เป็นผลมาจากการแข่งขันกันอย่างต่อเนื่องของผู้คนเพื่อเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ สิ่งสำคัญคือต้องเพิ่มที่นี่ว่ากังหันดังกล่าวได้กลายเป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพไม่เฉพาะสำหรับเครื่องยนต์เบนซินเท่านั้น แต่สำหรับรุ่นดีเซลด้วย ส่วนใหญ่มักจะติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวในเครื่องยนต์ที่มีการจ่ายอากาศเพียงเล็กน้อย สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสิ่งต่อไปนี้ ยิ่งเครื่องยนต์มีขนาดใหญ่ขึ้นเท่าไร อากาศและเชื้อเพลิงก็จะยิ่งกินมากขึ้น และมีกำลังมากขึ้น เพื่อให้ได้กำลังเดียวกันจากเครื่องยนต์ที่เล็กกว่า คุณต้องเพิ่มปริมาณอากาศที่เหมาะสมในกระบอกสูบ

เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อเพื่อบังคับอากาศจำนวนมากเข้าสู่เครื่องยนต์โดยใช้ก๊าซไอเสีย เทอร์โบชาร์จเจอร์มีสององค์ประกอบหลัก - กังหันและปั๊มแรงเหวี่ยง ทั้งสองส่วนนี้เชื่อมต่อกันด้วยแกนแข็ง องค์ประกอบหมุนด้วยความเร็วสูงถึง 100,000 รอบต่อนาที และยังขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ด้วย

อะไหล่กังหัน

อุปกรณ์เทอร์โบชาร์จเจอร์มี 8 ส่วน มีล้อกังหันที่หมุนอยู่ในตัวเรือนที่มีรูปร่างพิเศษ วัตถุประสงค์หลักคือการถ่ายโอนพลังงานของก๊าซไอเสียไปยังคอมเพรสเซอร์ วัสดุเริ่มต้นสำหรับการประกอบชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นวัสดุทนความร้อน เช่น เซรามิก

อุปกรณ์เทอร์โบยังมีล้อคอมเพรสเซอร์ที่ดูดอากาศอีกด้วย นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการบีบอัดและการฉีดเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ ล้ออยู่ในตัวเรือนพิเศษ เช่น กังหัน ล้อทั้งสองนี้ติดตั้งอยู่บนเพลาของโรเตอร์ โดยจะหมุนด้วยตลับลูกปืนธรรมดา

การออกแบบและการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์ โดยเฉพาะในเครื่องยนต์เบนซิน จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนเพิ่มเติม โดยปกตินี่คือระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว นอกจากจะทำให้ระบบเย็นลงแล้ว อากาศอัดยังระบายความร้อนด้วย สำหรับสิ่งนี้ เทอร์ไบน์มีอินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศหรือของเหลว การทำให้อากาศเย็นลงเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากจะเพิ่มความหนาแน่นและความดันด้วย

ระบบนี้ควบคุมโดยตัวปรับแรงดัน วาล์วบายพาสนี้สามารถจำกัดการไหลของก๊าซไอเสีย ด้วยวิธีนี้ บางส่วนจะผ่านล้อกังหัน

สาระสำคัญของงาน

อุปกรณ์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์และหลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการใช้ก๊าซไอเสีย พลังงานของก๊าซเหล่านี้จะขับเคลื่อนล้อกังหัน ในการถ่ายโอนพลังงานนี้ ล้อกังหันจะแนบกับเพลาโรเตอร์แล้วหมุน ด้วยวิธีนี้ พลังงานจะถูกส่งไปยังล้อคอมเพรสเซอร์ องค์ประกอบนี้มีส่วนร่วมในการบังคับให้อากาศเข้าสู่ระบบเช่นเดียวกับการบีบอัด อากาศอัดจะไหลผ่านอินเตอร์คูลเลอร์ ซึ่งทำให้เย็นลง หลังจากนั้นสารจะเข้าสู่กระบอกสูบเครื่องยนต์โดยตรง

ข้อมูลเพิ่มเติม

อุปกรณ์เทอร์โบชาร์จเจอร์และหลักการทำงานมีความเป็นอิสระในทางหนึ่งจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน เนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อที่แน่นหนากับเพลาเครื่องยนต์ ในทางกลับกัน ความเร็วของการหมุนยังคงส่งผลต่อประสิทธิภาพของกังหันในทางใดทางหนึ่ง มีการเชื่อมต่อด้วยวิธีต่อไปนี้ ยิ่งเครื่องยนต์หมุนรอบมากเท่าไร ไอเสียก็จะยิ่งไหลแรงมากขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ความเร็วของการหมุนของเพลากังหันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าปริมาณอากาศที่จะเข้าสู่กระบอกสูบจะเพิ่มขึ้น

การออกแบบและการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์มีด้านลบหลายด้าน ข้อเสียประการหนึ่งเรียกว่า "เทอร์โบแล็ก" ด้วยการกดคันเร่งอย่างรวดเร็วกำลังที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจะค่อนข้างล่าช้า หลังจากผ่าน "เทอร์โบแจม" ก็มีแรงกดดันเพิ่มขึ้นซึ่งเรียกว่า "เทอร์โบลิฟท์"

แก้ไขข้อบกพร่อง

ลักษณะที่ปรากฏของข้อเสียเปรียบประการแรกเกิดจากการที่ระบบมีความเฉื่อย จากปรากฏการณ์นี้ ประสิทธิภาพของเทอร์ไบน์กับกำลังที่ต้องการจากเครื่องยนต์จึงไม่ตรงกัน มีสามวิธีในการแก้ปัญหานี้ เนื่องจากอุปกรณ์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์ดีเซลนั้นคล้ายกับน้ำมันเบนซินจึงเหมาะสำหรับมัน สิ่งที่คุณสามารถทำได้:

1. ใช้กังหันเรขาคณิตแปรผัน
2. ใช้คอมเพรสเซอร์แบบขนานหรือสองตัวต่ออนุกรมกัน
3. ใช้ระบบบูสต์รวม

สำหรับกังหันเรขาคณิตแบบแปรผันนั้นค่อนข้างสามารถแก้ปัญหาได้โดยการเปลี่ยนพื้นที่ของวาล์วทางเข้า ระบบดังกล่าวมักใช้ในเครื่องยนต์ดีเซล

คำอธิบายของระบบต่างๆ

จุดประสงค์ อุปกรณ์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์เหมือนกับของกังหันทั่วไป ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ เครื่องดนตรีมีเพียง 5 ส่วนหลัก ไม่ใช่ 8

ใช้ระบบเทอร์ไบน์แบบขนานกัน ระบบดังกล่าวเหมาะที่สุดสำหรับเครื่องยนต์วีที่มีกำลังเพียงพอ ในกรณีนี้มีการติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ขนาดเล็กหนึ่งตัวสำหรับกระบอกสูบแต่ละแถว ข้อดีคือความเฉื่อยของอุปกรณ์ขนาดเล็กหลายตัวนั้นน้อยกว่าของกังหันขนาดใหญ่ตัวเดียว

อุปกรณ์และหลักการทำงานของคอมเพรสเซอร์ไม่ต่างกันขึ้นอยู่กับจากปริมาตรของมัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้มีบทบาทสำคัญ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของกังหันสองตัว ในกรณีนี้ อุปกรณ์แต่ละเครื่องจะเปิดใช้งานด้วยความเร็วที่กำหนด

ระบบบูสต์ก็ใช้เช่นกัน ซึ่งใช้ทั้งกลไกและเทอร์โบชาร์จเจอร์ หากความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ แสดงว่าอุปกรณ์กลไกสำหรับสูบลมเปิดอยู่ หากเกินเกณฑ์ที่กำหนด อุปกรณ์กลไกจะปิด และเทอร์โบชาร์จเจอร์ก็จะเริ่มทำงาน

ประโยชน์ของกังหันคืออะไร

ข้อดีดังต่อไปนี้เมื่อใช้คอมเพรสเซอร์:

1. การใช้งานอุปกรณ์นี้อย่างแพร่หลายเป็นไปได้เนื่องจากความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือของการออกแบบ นอกจากนี้ การนำอุปกรณ์นี้เข้าสู่ระบบเครื่องยนต์สันดาปภายในจะเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ประมาณ 20-35%
2. ตัวคอมเพรสเซอร์เองไม่สามารถทำให้เสียได้ เนื่องจากประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์นั้นขึ้นอยู่กับระบบอื่นโดยตรง เช่น การจ่ายแก๊ส
3. สามารถประหยัดน้ำมันได้ 5 ถึง 20% หากคุณติดตั้งเทอร์ไบน์ในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก กระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น
4. ข้อได้เปรียบที่ดีของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือบนถนนที่ผ่านไป เช่น บนภูเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับบรรยากาศ
5. การออกแบบและหลักการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยให้ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บเสียงเพิ่มเติมในระบบไอเสีย

คุณสมบัติแอปพลิเคชั่น

ทั้งๆ ที่ตัวคอมเพรสเซอร์เองก็ไม่ได้ล้มเหลว แต่บางครั้งสถานการณ์ก็เกิดขึ้นเมื่อหยุดทำงาน

วันนี้สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการปิดระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์คือคาร์ทริดจ์กลางของกังหันอุดตันด้วยน้ำมัน ส่วนใหญ่แล้วปัญหาดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการโหลดเทอร์โบชาร์จเป็นเวลานานและรุนแรง งานของมันก็หยุดกะทันหัน เพื่อกำจัดปัญหานี้ จำเป็นต้องติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ เส้นของระบบนี้จะสร้างเอฟเฟกต์การดูดซับความร้อนซึ่งจะลดอุณหภูมิในคาร์ทริดจ์กลาง เป็นที่น่าสังเกตว่าผลกระทบนี้จะเกิดขึ้นชั่วขณะหนึ่งหลังจากที่เครื่องยนต์ดับสนิท รวมทั้งหลังจากการหยุดหมุนเวียนของสารหล่อเย็นโดยสมบูรณ์

กังหันนานาพันธุ์

สำหรับประเภทเทอร์โบชาร์จเจอร์ มีทั้งแบบปลอกและแบบลูกปืน

ถ้าพูดถึงเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบบุชก็ใช้กันมานานพอสมควรแล้ว อย่างไรก็ตาม พวกเขามีข้อบกพร่องหลายประการ ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติการออกแบบของพวกเขา ไม่อนุญาตให้ใช้ศักยภาพของระบบดังกล่าว 100% หน่วยลูกปืนใหม่กว่าซึ่งคำนึงถึงข้อบกพร่องและดังนั้นจึงค่อยๆเปลี่ยนคอมเพรสเซอร์บุช

เมื่อเปรียบเทียบกังหันทั้งสองประเภทนี้ ลูกปืนถือว่าประหยัดกว่าเพราะกินไฟมากน้ำมันน้อยกว่าชนิดปลอกหุ้ม นอกจากนี้ คอมเพรสเซอร์ยังมีตัวบ่งชี้ที่ตอบสนองต่อการตอบสนองของเทอร์ไบน์เมื่อกดคันเร่ง สำหรับเทอร์ไบน์ประเภทลูกปืน ตัวบ่งชี้นี้ดีกว่า ซึ่งช่วยให้การตอบสนองดีขึ้นประมาณ 15% เมื่อเทียบกับแบบปลอก

อุปกรณ์ทำงานผิดปกติ

ในที่นี้ต้องบอกว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นสิ่งที่แนบมากับเครื่องยนต์เพียงตัวเดียว ซึ่งเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดระหว่างการทำงานกับระบบรถอื่นๆ เกือบทั้งหมด จากสิ่งนี้ จะเห็นได้ชัดเจนว่าการเบี่ยงเบนน้อยที่สุดในการทำงานของระบบใดๆ จะนำไปสู่ความจริงที่ว่าการสึกหรอของคอมเพรสเซอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในปัจจุบัน มีสาเหตุหลายประการที่มักกลายเป็นอุปสรรคในการทำงานของกังหัน:

• วัตถุแปลกปลอมอาจเข้าไปในกลไกได้ เนื่องจากมอเตอร์มีความเร็วรอบมาก จึงอาจเกิดความเสียหายแก่ใบพัดได้ เช่น ใบพัด
• ขาดสารหล่อลื่น. ยิ่งโหลดไดนามิกสูงเท่าใด โอกาสที่ "ฟิล์ม" น้ำมันจะเกิดขึ้นก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางกลับกันจะทำให้เกิดการเสียดสี "แห้ง" ซึ่งส่งผลต่อระบบในทางลบมากที่สุด สาเหตุของความผิดปกตินี้อาจเกิดจากสาเหตุใดก็ตามที่น้ำมันไปไม่ถึงเต็มที่ ตัวอย่างเช่น ถังน้ำมันอุดตัน ตัวกรอง การสึกหรอของปั๊มน้ำมัน ฯลฯ