Принцип работы турбины дизельного двигателя
Агрегаты, принцип работы которых нацелен на подачу воздушного потока к цилиндрам в дизельных двигателях под высоким давлением, имеют название турбинных компрессоров. Весь процесс подачи воздуха называется турбонаддувом.
Турбинные компрессоры состоят из многочисленных отдельных деталей, основные из них — два кожуха, непосредственно в которых расположены главные части устройства — компрессор с турбиной. Кожухи эти выполнены из жароустойчивого чугуна, а турбинное колесо — из сплава, который также устойчив к высоким температурам.
Компрессор и турбинный ротор соединяются валом, который крепится на подшипниках скольжения. Подшипники изготовлены из особого вида бронзы. В этом механизме они служат опорой, которая удерживает всю конструкцию. Компрессор с турбиной закреплены дополнительным подшипником для упора и соединяются с осью. Чтобы внутрь агрегата не попадал мусор и другие предметы, впускное отверстие для воздуха закрыто сеткой, изготовленной из стали.
В чем заключается принцип работы турбинного компрессора
Принцип работы турбинного компрессора таков. Из выпускного коллектора дизеля выходят выхлопные газы, которые далее идут к приемному патрубку компрессора. При проходе по каналу в турбинном корпусе (который сужается ближе к концу) выхлопные газы набирают все большую скорость и приводят в движение турбину, оказывая воздействие на ротор. Насколько часто будет вращаться турбина, зависит от многих обстоятельств: какой по размеру канал, какое он имеет сечение, форму и так далее.
Вращение турбины производится со скоростью 1500 оборотов в секунду. Размеры и параметры турбины напрямую зависят от вида установленного двигателя.
Воздух, который попадает снаружи, сначала проходит через специальные фильтры, очищаясь от загрязнений, после чего он идет к впускному коллектору дизеля.
Впускной канал затем закрывается, и топливная смесь, сжимаясь под давлением, зажигается. После этого открывается выпускной коллектор.
Выхлопные газы, выходящие из коллектора, имеют очень высокую температуру — 800-900 градусов. Чтобы охлаждать механизм, в турбокомпрессоре предусмотрена для этого специальная система. В этой системе сделанный из сплава алюминия корпус подшипника (который исполняет роль радиатора) оснащен штуцерами, подающими охлажденное масло. Из него же потом отводится в процессе работы компрессора нагревшееся масло.
Когда турбокомпрессор находится в действии, возрастает сила трения внутри и воздух, который подается в цилиндры, процессы сжатия, что приводит к его нагреванию до 170 градусов. При остывании воздуха, его плотность сильно увеличивается вместе с объемом.
Когда в двигатель поступает охлажденный воздух, это положительно сказывается на увеличении мощности двигателя.
Большой плюс принципа такой работы в том, что топлива сжигается гораздо меньшее количество, благодаря турбинам компрессора дизельного двигателя.
И окружающая среда при этом также меньше страдает от количества загрязнений.
Моторы с турбокомпрессорами несколько выгоднее, чем обычные двигатели.
Основные их преимущества заключаются в следующем.
С одними и теми же затратами энергии меньше расходуется горючее. Это происходит благодаря тому, что турбокомпрессор, раскручиваемый энергией выхлопных газов, подает максимальный объем воздуха к цилиндрам мотора. Именно это позволяет значительно повысить его мощность.
Двигатель с турбинным компрессором несколько меньше по наружному объему, чем обычные, что позволяет сохранять больше нагрева.
Сама конструкция имеет не слишком большой вес и размер, что позволяет ей занимать меньше места в установленном отсеке.
Небольшое количество оборотов при достаточной мощности турбодвигателя дает ему хорошие характеристики нагрузки.
При разреженном воздухе турбокомпрессор позволяет двигателю практически не терять мощность, в отличие от обычного двигателя.
Учитывая, что размеры двигателя с турбокомпрессором не слишком большие, от него исходит меньше звука, к тому же компрессор срабатывает как дополнительная заглушка для поглощения шума.
Недостатки турбины дизельного двигателя
Принцип работы турбины дизельного двигателя имеет и некоторые недостатки. К примеру, при быстром нажатии педали акселератора набор мощности слегка задерживается. Это происходит из-за отсутствия механической связи коленвала с турбиной. Мощность возрастает при раскручивании турбины под воздействием выхлопных газов. Но, подобная проблема может возникать и в работе обычных двигателей.
Дизельные двигатели с турбокомпрессорами особенно хорошо подходят для грузовых автомобилей, которые работают с повышенной нагрузкой.