Строение и принцип работы турбокомпрессора

Многие владельцы турбированных автомобилей, особенно автомобилей с дизельными моторами, не совсем представляют себе, как работает турбокомпрессор, чем он приводится в движение, а так же при помощи чего достигается повышение мощности мотора и как следствие, топливная экономия.

И так, турбокомпрессор это агрегат, который закачивает воздух из окружающей среды в двигатель автомобиля. Такой поток улучшает горение в цилиндрах мотора, а значит, горючее используется более оптимально. Топливная смесь получается обогащенной кислородом, что интенсифицирует ее сгорание.

Что вращает турбокомпрессор

Для передачи крутящего момента на вал турбокомпрессора используется турбина. Она устанавливается в выхлопной системе и выхлопной поток, покидая выпускной коллектор двигателя, попадает в корпус турбины и вращает ее ротор. А через жесткий вал вращение передается на собственно компрессор. Отсюда простой вывод, чем больше воздуха закачает в мотор турбокомпрессор, тем больше сгорит солярки, а значит, тем более сильным будет поток отработанных газов. А более мощный поток будет быстрее вращать турбину. Такое вот соотношение. Кстати, скорость вращения лопастей компрессора, весьма и весьма впечатляющая. Она достигает тринадцати тысяч оборотов в минуту. А это уже практически звуковые скорости. Так что, нагрузки, которые испытывают детали таких устройств, очень даже значительны.

Что же касается турбины, то они бывают очень разными. Есть турбины с двумя каналами, где используется импульсное усилие потока газов. А это открывает достаточно интересные возможности в сфере резонансных эффектов. Ну а в обычных, легковых автомобилях столь сложная конструкция турбин, в общем-то, ни к чему. Поэтому здесь применяется одноканальная турбина, которая использует энергию поступательно двигающегося потока выхлопных газов.

Помимо регуляции потока выхлопных газов, в последнее время активно используются турбины с изменяемой геометрией. Такое решение позволяет достичь одинаково эффективной работы турбонагнетателя, как на высоких оборотах двигателя, так и на низких. Да и вообще, такая турбина, являясь, безусловно, более сложной в конструктивном плане, в работе обладает большей универсальностью и гибкостью. Корпуса турбин изготавливают из материалов, обладающих высокой термостойкостью, но даже такие материалы при чрезмерном повышении температуры выхлопа, могут не выдерживать нагрузок. В результате на роторе турбины появляются трещины.

О роторе

Ротор или вращающаяся часть турбины как и ее корпус изготавливается из очень термостойких материалов. Ось, на которой расположен ротор, изготавливается из материала отличного от материала ротора. Ротор насаживается на ось, но не намертво. После чего обе детали вращают с очень высокой скоростью в противоположных направлениях. В результате такого вращения возникает нешуточное трение деталей, которое раскаляет их и сплавляет в единое целое. В месте крепления ротора ось делается пустотелой, это нужно для того, чтобы затруднить передачу тепла от ротора на саму ось и дальше на турбокомпрессор.

О компрессоре

Ротор турбокомпрессора насаживается на ось ротора турбины. Таким образом, вращение турбины передается на ротор компрессора. Корпус компрессора, точнее, его внутренний объем зависит от необходимого для мотора количества воздуха, а так же от скорости, с которой вращается турбина. Лопатки компрессора имеют такую форму, которая позволяет им всасывать воздух в центре и, сжимая его направлять во впускной коллектор двигателя. Здесь особой термоустойчивости не требуется, а потому лопатки обычно изготавливаются из легкого и прочного алюминия.

Для обеспечения смазки и отчасти охлаждения всей конструкции турбокомпрессор включен в общую систему циркуляции масла в двигателе. А потому, для него очень критичным является качество масла и его температура.

Такова структура турбокомпрессора и принцип его работы. Конечно, мы рассмотрели устройство этого агрегата в наиболее общих чертах. Но большего, для пользователя турбированной автомашины, чаще всего и не требуется.