Daxili yanma mühərriklərinin gücünü artırmaq üçün xüsusi qurğular - turbokompressorlar geniş istifadə olunur.Turbomühərrikin nə olduğu, bu aqreqatların hansı növləri, necə qurulduğu və işlərinin hansı prinsiplərə əsaslandığı, eləcə də onlara qulluq və təmir haqqında məqalədə oxuyun.
Turbomühərrik nədir?
Turbomühərrik daxili yanma mühərriklərinin məcmu təzyiq sisteminin əsas komponenti, işlənmiş qazların enerjisi hesabına mühərrikin suqəbuledici kanalında təzyiqi artırmaq üçün bir qurğudur.
Turbomühərrik daxili yanma mühərrikinin gücünü onun dizaynına radikal müdaxilə etmədən artırmaq üçün istifadə olunur.Bu qurğu yanma kameralarına artan miqdarda yanacaq-hava qarışığını təmin edərək mühərrikin suqəbuledici kanalındakı təzyiqi artırır.Bu halda, yanma daha böyük həcmdə qazların əmələ gəlməsi ilə daha yüksək temperaturda baş verir ki, bu da pistonda təzyiqin artmasına və nəticədə fırlanma momentinin və mühərrikin güc xüsusiyyətlərinin artmasına səbəb olur.
Bir turbomühərrikin istifadəsi, maya dəyərinin minimal artması ilə mühərrik gücünü 20-50% artırmağa imkan verir (və daha əhəmiyyətli dəyişikliklərlə güc artımı 100-120% -ə çata bilər).Sadəliyinə, etibarlılığına və səmərəliliyinə görə turbokompressor əsaslı təzyiq sistemləri bütün növ daxili yanma mühərrikli avtomobillərdə geniş istifadə olunur.
Turbomühərriklərin növləri və xüsusiyyətləri
Bu gün çox sayda turbomühərrik var, lakin onları təyinatına və tətbiqinə, istifadə olunan turbinin növünə və əlavə funksionallığına görə qruplara bölmək olar.
Məqsədinə görə turbomühərrikləri bir neçə növə bölmək olar:
• Birpilləli təzyiq sistemləri üçün - hər mühərrikə bir turbokompressor və ya bir neçə silindrdə işləyən iki və ya daha çox blok;
•Serial və seriyalı paralel şişirmə sistemləri üçün (Twin Turbo-nun müxtəlif variantları) - ümumi silindrlər qrupunda işləyən iki eyni və ya fərqli blok;
• İki mərhələli təzyiq sistemləri üçün, bir qrup silindr üçün cüt-cüt (ardıcıl olaraq bir-birinin ardınca) işləyən müxtəlif xüsusiyyətlərə malik iki turbomühərrik mövcuddur.
Ən çox istifadə edilənlər tək turbomühərrik əsasında qurulmuş təkpilləli təzyiq sistemləridir.Bununla belə, belə bir sistemdə iki və ya dörd eyni aqreqat ola bilər - məsələn, V-formalı mühərriklərdə hər silindr sırası üçün ayrıca turbomühərriklər istifadə olunur, çox silindrli mühərriklərdə (8-dən çox) dörd turbomühərrik istifadə edilə bilər, hər biri 2, 4 və ya daha çox silindrdə işləyən.İki mərhələli təzyiq sistemləri və Twin-Turbo-nun müxtəlif varyasyonları daha az yayılmışdır, onlar yalnız cütlərdə işləyə bilən fərqli xüsusiyyətlərə malik iki turbomühərrikdən istifadə edirlər.
Tətbiq qabiliyyətinə görə turbomühərrikləri bir neçə qrupa bölmək olar:
• Mühərrik tipinə görə - benzin, dizel və qaz enerji blokları üçün;
• Mühərrikin həcmi və gücü baxımından - kiçik, orta və yüksək güclü güc blokları üçün;yüksək sürətli mühərriklər üçün və s.
Turbomühərriklər iki növ turbindən biri ilə təchiz oluna bilər:
• Radial (radial-oxlu, mərkəzdənqaçma) - işlənmiş qazların axını turbin çarxının periferiyasına qidalanır, onun mərkəzinə doğru hərəkət edir və ox istiqamətində boşaldılır;
• Eksenel - işlənmiş qazların axını turbin çarxının oxu boyunca (mərkəzə) verilir və onun periferiyasından boşaldılır.
Bu gün hər iki sxem istifadə olunur, lakin kiçik mühərriklərdə tez-tez radial eksenel turbinli turbomühərrikləri tapa bilərsiniz və güclü güc qurğularında eksenel turbinlərə üstünlük verilir (baxmayaraq ki, bu qayda deyil).Turbinin növündən asılı olmayaraq, bütün turbomühərriklər mərkəzdənqaçma kompressoru ilə təchiz edilmişdir - orada hava çarxın mərkəzinə verilir və onun periferiyasından çıxarılır.
Müasir turbomühərriklər müxtəlif funksiyalara malik ola bilər:
• İkiqat giriş - turbinin iki girişi var, onların hər biri bir qrup silindrdən işlənmiş qazları qəbul edir, bu həll sistemdə təzyiq düşməsini azaldır və gücləndirici sabitliyi yaxşılaşdırır;
• Dəyişən həndəsə - turbinin daşınan qanadları və ya sürüşmə halqası var, onun vasitəsilə siz işlənmiş qazların pervanəyə axınını dəyişə bilərsiniz, bu, mühərrikin iş rejimindən asılı olaraq turbomühərrikin xüsusiyyətlərini dəyişməyə imkan verir.
Nəhayət, turbomühərriklər əsas performans xüsusiyyətləri və imkanları ilə fərqlənirlər.Bu bölmələrin əsas xüsusiyyətlərini vurğulamaq lazımdır:
• Təzyiq artımının dərəcəsi - kompressorun çıxışındakı hava təzyiqinin girişdəki hava təzyiqinə nisbəti 1,5-3 aralığındadır;
• Kompressor təchizatı (kompressordan keçən hava axını) - vaxt vahidi (saniyə) üçün kompressordan keçən havanın kütləsi 0,5-2 kq/s aralığında yatır;
• İşləmə sürəti diapazonu bir neçə yüz (güclü dizel lokomotivləri, sənaye və digər dizel mühərrikləri üçün) saniyədə on minlərlə (müasir məcburi mühərriklər üçün) dövrə qədər dəyişir. Maksimum sürət turbin və kompressor çarxlarının gücü ilə məhdudlaşır, mərkəzdənqaçma qüvvələri səbəbindən fırlanma sürəti çox yüksək olarsa, təkər çökə bilər.Müasir turbokompressorlarda təkərlərin periferik nöqtələri 500-600 və ya daha çox m / s sürətlə fırlana bilər, yəni səs sürətindən 1,5-2 dəfə daha sürətli, bu, turbinin xarakterik fitinin meydana gəlməsinə səbəb olur;
• Turbinə girişdə işlənmiş qazların işləmə/maksimum temperaturu 650-700°C aralığında olur, bəzi hallarda 1000°C-ə çatır;
• Turbinin/kompressorun səmərəliliyi adətən 0,7-0,8 olur, bir blokda turbinin səmərəliliyi adətən kompressorun səmərəliliyindən az olur.
Həmçinin, bölmələr ölçüləri, quraşdırma növü, köməkçi komponentlərdən istifadə ehtiyacı və s.
Turbokompressor dizaynı
Ümumiyyətlə, turbomühərrik üç əsas komponentdən ibarətdir:
1.Turbin;
2. Kompressor;
3.Podşiyot yuvası (mərkəzi korpus).
Daxili yanma mühərrikinin məcmu hava təzyiqi sisteminin tipik diaqramı
Turbin kompressorun işini təmin edən işlənmiş qazların kinetik enerjisini mexaniki enerjiyə (təkərin fırlanma momentində) çevirən qurğudur.Kompressor havanı vurmaq üçün bir qurğudur.Rulman gövdəsi hər iki aqreqatı vahid bir konstruksiyaya birləşdirir və orada yerləşən rotor şaftı fırlanma anının turbin təkərindən kompressor çarxına ötürülməsini təmin edir.
Turboşarj bölməsi
Turbin və kompressor oxşar dizayna malikdir.Bu bölmələrin hər birinin əsasını koklear gövdə təşkil edir, onun periferik və mərkəzi hissələrində təzyiq sisteminə qoşulmaq üçün borular var.Kompressorda giriş borusu həmişə mərkəzdə, egzoz (boşaltma) periferiyadadır.Eksenel turbinlər üçün boruların eyni düzülüşü, radial-oxlu turbinlər üçün boruların yeri əksinədir (periferiyada - suqəbuledici, mərkəzdə - işlənmiş).
Korpusun içərisində xüsusi formalı bıçaqları olan təkər var.Hər iki təkər - turbin və kompressor - rulman gövdəsindən keçən ümumi bir mil tərəfindən tutulur.Təkərlər bərk tökmə və ya kompozitdir, turbin çarxının qanadlarının forması işlənmiş qaz enerjisindən ən səmərəli istifadəni təmin edir, kompressor çarxının qanadlarının forması maksimum mərkəzdənqaçma effektini təmin edir.Müasir yüksək səviyyəli turbinlər aşağı çəkiyə və daha yaxşı performansa malik olan keramika bıçaqları olan kompozit təkərlərdən istifadə edə bilər.Avtomobil mühərriklərinin turbomühərriklərinin təkərlərinin ölçüsü 50-180 mm, güclü lokomotiv, sənaye və digər dizel mühərrikləri 220-500 mm və daha çox olur.
Hər iki korpus möhürlər vasitəsilə boltlar ilə podşipnik korpusuna quraşdırılmışdır.Burada düz rulmanlar (daha az tez-tez xüsusi dizaynın yuvarlanan rulmanları) və O-ringlər yerləşir.Həmçinin mərkəzi korpusda rulmanların və şaftın yağlanması üçün yağ kanalları, bəzi turbomühərriklərdə və su soyutma gödəkçəsinin boşluğu var.Quraşdırma zamanı qurğu mühərrikin yağlama və soyutma sistemlərinə qoşulur.
Turbomühərrikin dizaynında müxtəlif köməkçi komponentlər də təqdim edilə bilər, o cümlədən işlənmiş qazın təkrar dövriyyəsi sisteminin hissələri, yağ klapanları, hissələrin yağlanması və onların soyudulmasını yaxşılaşdırmaq üçün elementlər, idarəetmə klapanları və s.
Turboşarj hissələri xüsusi polad markalardan hazırlanır, turbin çarxı üçün istiliyədavamlı çeliklər istifadə olunur.Materiallar müxtəlif iş rejimlərində dizaynın etibarlılığını təmin edən istilik genişlənmə əmsalı ilə diqqətlə seçilir.
Turbomühərrik hava təzyiqi sisteminə daxil edilmişdir ki, bura həm də suqəbuledici və egzoz manifoldları və daha mürəkkəb sistemlərə - intercooler (hava soyutma radiatoru), müxtəlif klapanlar, sensorlar, amortizatorlar və boru kəmərləri daxildir.
Turbomühərrikin iş prinsipi
Turbomühərrikin işləməsi sadə prinsiplərə əsaslanır.Bölmənin turbini mühərrikin egzoz sisteminə, kompressor - suqəbuledici traktına daxil edilir.Mühərrikin işləməsi zamanı işlənmiş qazlar turbinə daxil olur, təkərlərin qanadlarına dəyir, ona kinetik enerjisinin bir hissəsini verir və onun fırlanmasına səbəb olur.Turbindən gələn fırlanma momenti mil vasitəsilə birbaşa kompressor təkərlərinə ötürülür.Dönərkən, kompressor çarxı havanı periferiyaya atır, təzyiqini artırır - bu hava suqəbuledici manifolda verilir.
Tək turbomühərrikin bir sıra çatışmazlıqları var, bunlardan əsası turbo gecikmə və ya turbo çuxurdur.Bölmənin təkərləri kütlə və bəzi ətalətlərə malikdir, buna görə də güc blokunun sürəti artdıqda dərhal fırlana bilmirlər.Buna görə də, qaz pedalını kəskin basdığınız zaman turbomühərrik dərhal sürətlənmir - qısa bir fasilə, elektrik kəsilməsi var.Bu problemin həlli xüsusi turbin idarəetmə sistemləri, dəyişən həndəsəli turbokompressorlar, sıra-paralel və iki mərhələli təzyiq sistemləri və s.
Turbomühərrikin iş prinsipi
Turbomühərriklərə texniki qulluq və təmir məsələləri
Turbomühərrikə minimal texniki qulluq tələb olunur.Əsas odur ki, mühərrik yağını və yağ filtrini vaxtında dəyişdirin.Mühərrik hələ də bir müddət köhnə yağda işləyə bilərsə, turbomühərrik üçün ölümcül ola bilər - hətta yüksək yüklərdə sürtkü yağının keyfiyyətinin bir qədər pisləşməsi aqreqatın tıxanmasına və məhv olmasına səbəb ola bilər.Turbin hissələrini vaxtaşırı karbon çöküntülərindən təmizləmək də tövsiyə olunur, bu da onun sökülməsini tələb edir, lakin bu iş yalnız xüsusi alətlər və avadanlıqların istifadəsi ilə aparılmalıdır.
Arızalı bir turbomühərriki təmir etməkdənsə əvəz etmək əksər hallarda daha asandır.Dəyişdirmək üçün əvvəllər mühərrikdə quraşdırılmış eyni tipli və modeldən istifadə etmək lazımdır.Digər xüsusiyyətlərə malik turbomühərrikin quraşdırılması enerji blokunun işini poza bilər.Bölmənin seçilməsini, quraşdırılmasını və tənzimlənməsini mütəxəssislərə etibar etmək daha yaxşıdır - bu, işin düzgün yerinə yetirilməsinə və mühərrikin normal işləməsinə zəmanət verir.Turbomühərrikin düzgün dəyişdirilməsi ilə mühərrik yüksək gücü bərpa edəcək və ən çətin vəzifələri həll edə biləcək.
Göndərmə vaxtı: 21 avqust 2023-cü il