Prinsip pengoperasian turbocharger dan desainnya

Sebuah turbocharger (turbin) adalah mekanisme yang digunakan dalam mobil untuk memaksa udara ke dalam silinder mesin pembakaran internal. Dalam hal ini, turbin hanya digerakkan oleh aliran gas buang. Penggunaan turbocharger memungkinkan Anda meningkatkan tenaga mesin hingga 40% sambil mempertahankan ukurannya yang ringkas dan konsumsi bahan bakar yang rendah.

Bagaimana turbin diatur, prinsip operasinya

Turbocharger standar terdiri dari:

1. Perumahan. Terbuat dari baja tahan panas. Ini memiliki bentuk heliks dengan dua tabung dengan arah berbeda yang dilengkapi dengan flensa untuk pemasangan dalam sistem bertekanan.
2. Roda turbin. Ini mengubah energi knalpot menjadi rotasi poros yang dipasang dengan kaku. Terbuat dari bahan tahan panas.
3. Roda kompresor. Ini menerima rotasi dari roda turbin dan memompa udara ke dalam silinder mesin. Impeller kompresor sering terbuat dari aluminium, yang mengurangi kehilangan energi. Rezim suhu di zona ini mendekati normal dan penggunaan bahan tahan panas tidak diperlukan.
4. Poros turbin. Menghubungkan roda turbin (kompresor dan turbin).
5. Bantalan polos atau bantalan bola. Diperlukan untuk menghubungkan poros di perumahan. Desainnya dapat dilengkapi dengan satu atau dua penyangga (bantalan). Yang terakhir dilumasi oleh sistem pelumasan mesin umum.
6. katup pintas. PDirancang untuk mengatur aliran gas buang yang bekerja pada roda turbin. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengontrol daya boost. Katup dengan aktuator pneumatik. Posisinya dikendalikan oleh ECU mesin, yang menerima sinyal dari sensor kecepatan.

Prinsip dasar pengoperasian turbin pada mesin bensin dan diesel adalah sebagai berikut:

• Gas buang diarahkan ke rumah turbocharger di mana mereka bekerja pada bilah turbin.
• Roda turbin mulai berputar dan berakselerasi. Kecepatan putaran turbin pada kecepatan tinggi bisa mencapai 250 rpm.
• Setelah melewati roda turbin, gas buang dibuang ke sistem pembuangan.
• Impeller kompresor berputar secara sinkron (karena berada pada poros yang sama dengan turbin) dan mengarahkan aliran udara terkompresi ke intercooler dan kemudian ke intake manifold engine.

Karakteristik turbin

Dibandingkan dengan kompresor mekanis yang digerakkan oleh poros engkol, keuntungan turbin adalah turbin tidak menarik energi dari mesin, tetapi menggunakan energi produk sampingannya. Lebih murah untuk diproduksi dan lebih murah untuk digunakan.

Meskipun secara teknis turbin untuk mesin diesel pada dasarnya sama dengan mesin bensin, namun lebih umum pada mesin diesel. Fitur utama adalah mode operasi. Oleh karena itu, bahan yang kurang tahan panas dapat digunakan untuk mesin diesel, karena suhu gas buang rata-rata dari 700 °C di mesin diesel dan dari 1000 °C di mesin bensin. Ini berarti tidak mungkin memasang turbin diesel pada mesin bensin.

Di sisi lain, sistem ini juga memiliki tingkat tekanan dorongan yang berbeda. Dalam hal ini, harus diperhitungkan bahwa efisiensi turbin tergantung pada dimensi geometrisnya. Tekanan udara yang dihembuskan ke dalam silinder adalah jumlah dari dua bagian: 1 tekanan atmosfer ditambah tekanan berlebih yang diciptakan oleh turbocharger. Itu bisa dari 0,4 hingga 2,2 atmosfer atau lebih. Karena prinsip pengoperasian turbin dalam mesin diesel memungkinkan lebih banyak gas buang yang diambil, desain mesin bensin tidak dapat dipasang bahkan di mesin diesel.

Jenis dan masa pakai turbocharger

Kerugian utama turbin adalah efek "turbo lag" yang terjadi pada putaran mesin rendah. Ini mewakili waktu tunda dalam menanggapi perubahan kecepatan mesin. Untuk mengatasi kekurangan tersebut, dikembangkan berbagai jenis turbocharger:

• Sistem gulir kembar. Desainnya menyediakan dua saluran yang memisahkan ruang turbin dan, sebagai hasilnya, aliran gas buang. Ini memberikan waktu respons yang lebih cepat, efisiensi turbin maksimum, dan mencegah penyumbatan saluran pembuangan.
• Turbin dengan geometri variabel (nozzle dengan geometri variabel). Desain ini paling sering digunakan pada mesin diesel. Ini memberikan perubahan penampang saluran masuk ke turbin karena mobilitas bilahnya. Mengubah sudut rotasi memungkinkan Anda untuk menyesuaikan aliran gas buang, sehingga menyesuaikan kecepatan gas buang dan kecepatan mesin. Pada mesin bensin, turbin geometri variabel sering ditemukan pada mobil sport.

Kerugian dari turbocharger adalah kerapuhan turbin. Untuk mesin bensin, ini rata-rata 150 kilometer. Di sisi lain, sumber daya turbin mesin diesel sedikit lebih panjang dan rata-rata 000 kilometer. Dengan mengemudi dalam waktu lama dengan kecepatan tinggi, serta dengan pilihan oli yang salah, masa pakai dapat berkurang dua atau bahkan tiga kali lipat.

Tergantung pada bagaimana turbin bekerja di mesin bensin atau diesel, kinerja dapat dinilai. Sinyal yang perlu diperiksa adalah munculnya asap biru atau hitam, penurunan tenaga mesin, serta munculnya peluit dan derak. Untuk menghindari kerusakan, perlu mengganti oli, filter udara, dan melakukan perawatan rutin tepat waktu.