Hvað eru Turbocharger íhlutir?

Íhlutir túrbínu eru túrbínuhlutar, þjöppuhlutar og legukerfi (CHRA) sem kjarnaþættirnir þrír, ásamt stuðningshlutum eins og affallshlífum, afblásturslokum,-afblásturslokum og húsum sem gera túrbóhleðslunum kleift að þjappa inntakslofti og auka vélarafl.

Þrír aðal forþjöppuhlutar

Hvert túrbókerfi skiptist í þrjár grundvallarsamstæður. Túrbínuhlutinn fangar útblástursorku, þjöppuhlutinn þrýstir inntakslofti og snúningssamsetning miðhússins tengir þá í gegnum nákvæmni bol og legukerfi.

Arkitektúr túrbínuhluta

Túrbínusamstæðan samanstendur af túrbínuhjólinu og túrbínuhúsinu sem vinna saman að því að vinna orku úr útblásturslofti. Túrbínuhjólið breytir útblástursþrýstingi og hita í snúningskraft og snýst á hraða sem getur farið yfir 250.000 RPM í afkastamiklum forritum. Þetta hjól festist á öðrum enda túrbóássins og tengist beint við þjöppuhjólið á hinum endanum.

Hönnun túrbínuhúss hefur veruleg áhrif á frammistöðueiginleika. Húsið leiðir útblástursloft í átt að túrbínuhjólinu í gegnum spíralhólf. Rúmfræði þessa voluta, mæld sem A/R hlutfall (flatarmál deilt með radíus), ákvarðar hversu hratt túrbó bregst við á móti því hversu mikið afl það getur borið við háa snúninga á mínútu. Minni A/R eins og 0,82:1 skilar hraðari svörun en takmarkar topp-flæði, á meðan stærra A/R eins og 1,32:1 dregur úr bakþrýstingi á miklum hraða en eykur seinkun.

Túrbóhleðslutæki með breytilegri rúmfræði kynna stillanlegar blöðrur á milli rafhlöðunnar og túrbínuhjólsins. Þessar vængur breyta áhrifaríku A/R hlutfallinu á kraftmikinn hátt, sem gerir túrbónum kleift að hámarka afköst yfir allt snúningssviðið. Skífurnar eru framleiddar með háþróaðri Metal Injection Moulding (MIM) framleiðsluferlum sem geta framleitt flóknar rúmfræði með vikmörk allt að ±0,015 mm á meðan þær standast stöðugt hitastig um 800 gráður.

Þjöppuhlutahlutir

Þjöppusamstæðan þjappar saman lofti í umhverfinu áður en það fer inn í vélina. Í hjartanu situr þjöppuhjólið, venjulega unnið úr ál til að halda snúningsmassa lágum. Þetta hjól dregur loft í gegnum þjöppuinntakið og flýtir fyrir því í geislamynd-og snýr loftflæði 90 gráður meðfram yfirborði blaðsins áður en það þrýstir því inn í þjöppuhúsið.

Stærð þjöppuhjóls ákvarðar loftflæðisgetu beint. Þvermál örvunar (mælt við odd blaðsins þar sem loft kemst inn) er venjulega á bilinu 45 mm til yfir 100 mm eftir notkun. Framleiðendur vísa oft til túrbós með þessari mælingu-„88 mm túrbó“ er með 88 mm þjöppuvirkja. Stærri hjól flytja meira loft en krefjast meiri útblástursorku til að snúast, sem skapar grundvallarviðskipti-á milli svörunar og hámarksafls.

Þjöppuhúsið safnar þrýstilofti sem fer út úr hjólinu og beinir því í átt að inntak hreyfilsins. Inni í húsinu hægir dreifihluti á há-lofthraða og breytir hreyfiorku í stöðuþrýsting-aukninguna sem við mælum. Þjöppuhúsið er einnig með sitt eigið A/R hlutfall sem hefur áhrif á skilvirkni þjöppu og bylgjueiginleika.

Center Housing Rotating Assembly (CHRA)

CHRA myndar vélrænan kjarna hvers kyns forþjöppu. Þessi samsetning inniheldur sjálft miðhúsið, túrbínuskaftið sem tengir bæði hjólin og burðarkerfið sem styður skaftið. Miðhúsið notar venjulega steypujárns- eða álbyggingu með innbyggðum göngum fyrir olíu- og kælivökvaflæði.

Inni í CHRA stjórnar legukerfinu erfiðum rekstrarskilyrðum. Skaftið snýst á hraða sem nær 230.000 RPM á meðan hann starfar við hitastig sem nálgast 800 gráður á túrbínuendanum og undir-núll hitastig þjöppuhliðar við kaldræsingu. Þessar legur verða að lágmarka núning en stjórna nákvæmlega hreyfingu skafts bæði í geisla- og ásstefnu.

Tvær legutækni ráða yfir nútíma túrbóhlöðum. Legur nota vatnsafnfræðilega olíufilmu til að hengja skaftið án málms-við-málmsnertingu. Skaftið svífur bókstaflega á vélarolíu undir þrýstingi innan legubilanna. Þessi fulla-fljótandi hönnun veitir framúrskarandi dempun en krefst meiri olíuflæðis og skapar meiri núning. Kúlulagakerfi koma í stað tjaldalaga fyrir hyrndar snertikúlulegur sem draga úr núningi um um það bil 50% samanborið við tapplager. Þessi lækkun gerir túrbóum með kúlulaga kleift að spóla upp 15% hraðar, sem dregur verulega úr túrbótöf.

CHRA inniheldur einnig mikilvæga þéttingarhluta. Stimpillhringur-þéttingar á hvorum enda miðjuhússins koma í veg fyrir að inntaksloft og útblástursloft berist inn í olíu-fyllt leguholið. Þessi innsigli standa frammi fyrir krefjandi verkefni-þau verða að þétta á áhrifaríkan hátt gegn lofttegundum undir örvunarþrýstingi á sama tíma og þau taka á móti öxulhreyfingu og forðast óhóflegan núning við ofur-háan snúningshraða.

Nauðsynlegir stuðningshlutir

Fyrir utan aðalhlutana þrjá, stjórna nokkrir aukaíhlutir virkni túrbóhleðslunnar og koma í veg fyrir skemmdir við erfiðar aðstæður.

Wastegate kerfi

Wastegates stjórna hámarks aukaþrýstingi með því að fara framhjá útblásturslofti í kringum túrbínuhjólið. Án þessarar stjórnunar myndi túrbó halda áfram að hraða þar til örvunarþrýstingur færi yfir örugg mörk vélar eða þar til eitthvað bilaði skelfilega.

Innri wastegates fellast beint inn í hverflahúsið. Pneumatic actuator tengdur "flapper" loki opnar framhjárás þegar örvunarþrýstingur nær markmiðinu og beinir útblástursflæði í burtu frá túrbínuhjólinu. Þessi uppsetning heldur kerfinu fyrirferðarlítið og minnkar pípulagnir. Yfir 70% af túrbóknúnum ökutækjum frá verksmiðjunni nota innri affallshögg vegna kosta umbúða og kostnaðar-hagkvæmni.

Ytri affallshlífar festast sérstaklega á útblástursgreininni eða hausnum. Þessar einingar bjóða upp á yfirburða flæðisgetu og afköst, sérstaklega í háum-hestöflum sem fara yfir 600 hestöfl. Hægt er að leiða útblástursloftið sem er framhjáhlaupið aftur inn í útblásturskerfið niðurstreymis túrbínu eða loftræst beint út í andrúmsloftið í kappakstursnotkun. Ytri affallshlífar veita nákvæmari uppörvunarstýringu en auka uppsetningu og kostnað.

Hjáveitulokar þjöppu

Hjáveitulokar þjöppu-almennt kallaðir blásturs-aflokar eða endurrásarlokar-koma í veg fyrir þjöppuþrýsting þegar inngjöfin lokar skyndilega. Meðan á mikilli-boostingu stendur myndar lokun inngjafarblaðsins þrýstilok sem þrýstir þjappað lofti aftur á bak í gegnum þjöppuhjólið. Þetta öfuga flæði veldur því að þjöppan stöðvast og stækkar, framleiðir áberandi flöktandi hljóð og setur álagslagið fyrir eyðileggjandi álagi.

Hjáveituventillinn festist á milli úttaks þjöppunnar og inngjafarhússins. Það notar blöndu af fjöðrunarkrafti og þrýstingsmerkjum til að greina lokun inngjafar, opnast síðan til að lofta út eða dreifa föstum aukaþrýstingi. Andrúmsloftsblásturslokar-sleppa út í andrúmsloftið með einkennandi „whoosh“ hljóði, en endurrásarlokar beina lofti aftur að þjöppuinntakinu til að viðhalda réttu lofts-eldsneytishlutfalli í ökutækjum með massaloftflæðisskynjara.

Millikælir samþætting

Þjöppun lofts myndar hita í gegnum varmafræðilegt samband milli þrýstings og hitastigs. Fyrir hverja 20 psi af aukningu getur þjappað lofthiti farið yfir 300 gráður F áður en það fer í vélina. Þetta heita loft dregur úr þéttleika og stuðlar að sprengingu, takmarkar kraft og áreiðanleika.

Millikælarar (nákvæmara kallaðir hleðsluloftkælar) leysa þetta vandamál með því að kæla þjappað loft áður en það fer inn í inntaksgreinina. Loft-til-millikælar nota umhverfisloftstreymi, en loft-til-vatnshönnun dreifir kælivökva í gegnum varmaskipti. Árangursrík millikæling getur lækkað hitastig inntaksloftsins um 150-200 gráður F, aukið loftþéttleika um 15-25% og bætt verulega afköst og vélöryggi.

Háþróuð framleiðsla í framleiðslu á forþjöppu

Nútíma íhlutir fyrir forþjöppu krefjast mikillar nákvæmni og framandi efna. Vinkar með breytilegri rúmfræði verða að halda loftþynnusniði innan ±0,015 mm á meðan þær verða fyrir ætandi útblásturslofti við 800 gráður. Hefðbundnar vinnslu- og steypuaðferðir eiga í erfiðleikum með að uppfylla þessar kröfur á hagkvæman hátt við framleiðslumagn sem fer yfir 100.000 einingar árlega.

Málmsprautumótun hefur gjörbylt framleiðslu á íhlutum fyrir forþjöppu. MIM sameinar duftmálmvinnslu og plastsprautumótunartækni til að framleiða flókna málmhluta sem krefjast fimm-ása vinnslu eða eru ómögulegar með hefðbundinni mótsteypu. Ferlið blandar fínu málmdufti við hitaþjálu bindiefni, sprautar blöndunni í nákvæmnismót, fjarlægir bindiefnið með afbindingu og hertar síðan hlutinn við háan hita til að ná endanlegum eiginleikum.

Fyrir túrbóhleðslutæki gerir MIM kleift að framleiða íhluti úr ofurblendi eins og Inconel 713 og 718 sem bjóða upp á einstaklega háan-hitastyrk og oxunarþol. Yfir 180 milljónir túrbóhleðsluvéla eru framleiddar árlega með því að notamim framleiðslatækni, þar sem framleiðendur segja frá 20% kostnaðarsparnaði á móti nákvæmni steypu. Tæknin framleiðir einnig túrbínuhjól með samþættum blaðgeometríum, þjöppuhjólum með flóknu bogadregnu yfirborði og úrgangsíhlutum með nákvæmum þéttingarflötum sem áður var óhagkvæmt að framleiða.

Efnisval yfir íhluti

Íhlutaefni endurspegla hið erfiða rekstrarumhverfi sem hver hluti verður að lifa af. Túrbínuhjól nota venjulega Inconel málmblöndur eða aðrar nikkel-ofurblöndur sem halda styrk yfir 700 gráður. Sum há-afkastaforrit nota keramik hverflahjól sem draga úr snúningstregðu um 30% með minni þéttleika, sem gerir kleift að spóla hraðar upp-, þó að keramikhjól skorti höggþol frá málmvalkostum.

Þjöppuhjól eru hlynnt álblöndur, sérstaklega 2000 eða 6000-röð, sem bjóða upp á framúrskarandi styrk-til-þyngdarhlutfalls fyrir tiltölulega flott þjöppuumhverfi. Há-afkastaforrit nota í auknum mæli þjöppuhjól sem eru vélknúin með þjöppum frekar en steypt hjól. Billet hjól veita yfirburða loftaflfræði og styrk blaða en krefjast mikils CNC vinnslutíma.

Miðhús verða að þola báðar hliðar hitastigsins. Steypujárn er enn vinsælt vegna hitastöðugleika, lágs kostnaðar og fullnægjandi styrkleika. Vatns-kæld forrit nota oft ál vegna yfirburða hitaflutningseiginleika þess, þó að ál þurfi þykkari vegghluta til að passa við styrkleika steypujárns.

Leguefni skipta á milli brons-blandaðra málmblöndur fyrir tjald legur og keramik eða stál fyrir kúlulegur. Há-afköst kúlulagahylki nota í auknum mæli keramikkúlur (venjulega kísilnítríð) sem vega 60% minna en stál á sama tíma og bjóða upp á hærra hitastig og yfirburða slitþol.

Olíu- og vatnslagnakerfi

Turbohlaðan er háð vélarolíu til að smyrja legu og fjarlægja hita. Olía fer inn í gegnum olíuinntak miðhússins, rennur í gegnum legholið til að smyrja og kæla legurnar og rennur síðan aftur í olíupönnuna í gegnum olíuafturlínuna. Þetta kerfi stendur frammi fyrir einstökum áskorunum-olía verður að ná legunum innan nokkurra sekúndna frá ræsingu þegar túrbó byrjar að snúast, en samt getur olíuhiti í legholinu farið yfir 300 gráður F meðan á viðvarandi-álagi stendur.

Kúlulegur túrbó krefjast marktækt minna olíuflæðis en hönnun tjaldalaga -venjulega 50% minna. Þessi minni flæðisþörf gerir olíuinntakstakmarkara nauðsynlega þegar olíuþrýstingur vélarinnar fer yfir 60 psi til að koma í veg fyrir skemmdir á legum vegna of mikils þrýstings. Olíutæmingarlínan verður að viðhalda þyngdaraflinu án láréttra hlaupa eða upp á við sem myndi hindra frárennsli og valda flóði í leguholi.

Vatnskæling tekur á hitaþynningu-til baka, fyrirbæri þar sem hiti frá túrbínuhúsinu flyst inn í miðhúsið eftir að vélin er slökkt. Án kælivökvahringrásar getur leifar af olíu í legunum náð kokshitastigi (yfir 400 gráður F), sem skilur eftir sig harða kolefnisútfellingu sem flýtir fyrir sliti á legum. Vatns-kælt miðhús nota vélkælivökva sem varmamassa sem heldur áfram að gleypa hita í gegnum hitauppstreymisáhrif, jafnvel eftir lokun, og heldur hitastigi leguholsins undir olíukoksþröskuldinum.

Algengar frammistöðustillingar

Val á forþjöppu felur í sér að passa við stærð þjöppu og hverfla við slagrými hreyfils, fyrirhugað snúningssvið og markafl. 2,0L fjögurra-strokka sem miðar á 400 hestöflur krefst mjög mismunandi túrbóstærðar en 5,0L V8 sem eltir 1.000 hestöfl.

Grundvallarreglan er stöðug: vélarafl er í réttu hlutfalli við loft- og eldsneytisflæði. Náttúrulega innblásin vél dregur að sér andrúmsloft við loftþrýsting (u.þ.b. 14,7 psi við sjávarmál). Forþjöppuð vél með 20 psi aukaþrýstingi (34,7 psi alger) flæðir meira en tvöfaldan loftmassa í sömu slagrými, sem gerir hlutfallslega meiri eldsneytisbrennslu og orkuframleiðslu.

Tvöfaldar-túrbó stillingar skipta útblástursflæði á milli tveggja minni túrbóa frekar en að nota einn stóran túrbó. Tvöföld -skrollhönnun innan eins túrbóhúss aðskilur útblásturspúlsa frá pöruðum strokkum til að lágmarka truflun og bæta skilvirkni hverfla. Tvöfaldur-túrbókerfi nota lítinn túrbó fyrir lága-rpm svörun og bæta við stærri túrbó við hærri snúninga fyrir hámarksafl. Hver uppsetning sýnir-viðskipti á milli svörunar, hámarksafls, flókinnar umbúða og kostnaðar.

Viðhald og algengar bilunarstillingar

Langlífi forþjöppunnar fer fyrst og fremst eftir olíugæðum og hreinleika. Menguð olía eða olíusvelting veldur leguskemmdum innan nokkurra sekúndna á vinnuhraða. Ráðlagt viðhaldstímabil bendir til þess að endurbyggja eða skipta um CHRA á milli 100.000 og 150.000 mílur, þó rétt umhirða geti lengt endingartímann verulega.

Mikilvægar viðhaldsaðferðir fela í sér að leyfa 30-60 sekúndur í lausagangi áður en ekið er til að tryggja að olía nái í legurnar, í lausagangi í 1-2 mínútur fyrir stöðvun eftir harðan akstur til að leyfa hitastigi að koma á stöðugleika og nota olíuskiptatímabil sem framleiðandi skilgreinir. Ástand loftsíu hefur bein áhrif á líf þjöppuhjólsins - rusl sem kemur inn í þjöppuna veldur veðrun og ójafnvægi.

CHRA jafnvægi er mikilvægasti þátturinn í endurbyggingu túrbó. Við snúningshraða sem fer yfir 200.000 snúninga á mínútu, skapar jafnvel smásjárlegt ójafnvægi eyðileggjandi titring. Rétt jafnvægi krefst sérhæfðs búnaðar og verklagsreglur, þar sem jafnvægisforskriftir haldast við hundraðustu úr -tommu. Óviðeigandi jafnvægi CHRA bilar hratt-stundum innan nokkurra daga-vegna leguskemmda af völdum of mikillar titrings sem brjóta niður olíufilmuna.

Algengar spurningar

Hvað er CHRA í forþjöppu?

CHRA (Center Housing Rotating Assembly) er kjarnasamstæðan sem inniheldur miðjuhúsið, bol, bæði hjólin (túrbínu og þjöppu) og legukerfið. Það myndar snúningshjartað túrbóhleðslunnar og krefst nákvæmrar jafnvægis til að virka á áreiðanlegan hátt á miklum snúningshraða.

Hversu heitir verða íhlutir fyrir turbocharger?

Hliðarhlutar-hverflanna ná reglulega 800-1000 gráður (1470-1830 gráður F) meðan á notkun stendur. Þjöppuhliðin virkar mun kaldari, þó að hitastig þjappaðs lofts fari venjulega yfir 150 gráður (300 gráður F) fyrir millikælingu. Hitastig húsnæðis í miðjunni er breytilegt frá frosti við kaldræsingu til yfir 400 gráður eftir viðvarandi notkun með miklu álagi.

Hvað veldur túrbótöf?

Turbo-töf stafar af þeim tíma sem útblástursloftstreymi þarf til að flýta fyrir snúningssamsetningu túrbóhleðslunnar á hraða þar sem aukaþrýstingur myndast. Stærri túrbó með meiri snúningstregðu sýna meiri töf. Kúlulegur, smærri túrbínuhjól og tvískiptur-skrúfuhönnun draga öll úr töf samanborið við hefðbundnar stillingar.

Er hægt að skipta um einstaka turbo íhluti?

Hægt er að skipta um helstu hús og hjól fyrir sig, þó að heildar CHRA þurfi venjulega að skipta um eða endurbyggja sem samsvarandi, jafnvægissamsetningu. Að blanda íhlutum frá mismunandi framleiðendum eða reyna að endurnýta slitnar legur leiðir oft til jafnvægisvandamála og ótímabæra bilunar.

Tækniþróun forþjöppu

Þróun túrbóhlaða heldur áfram að efla efni, framleiðsluferla og stjórnkerfi. Rafmagns túrbóhleðslutæki bæta við mótor-knúnum þjöppum til að koma í veg fyrir töf algjörlega, þó að kostnaður og flókið sé eins og er takmarka notkun við há-forrit. Breytileg rúmfræðikerfi sem einu sinni var takmörkuð við dísilnotkun birtast nú í bensínvélum eftir því sem efni og stjórnalgrím batna.

Aukaframleiðsla sýnir loforð um að framleiða bjartsýni hverfla og þjöppu rúmfræði sem er ómöguleg með hefðbundnum aðferðum. Tæknin gerir staðfræði-bjartsýni hönnun sem dregur úr þyngd en viðheldur styrkleika, þó framleiðslukostnaður sé enn of hár fyrir fjölda-markaðsforrit.

Breytingin í átt að rafknúnum aflrásum dregur úr eftirspurn eftir túrbóhleðslutæki fyrir farþegabíla en stækkar tækifæri í vetnisbrennslu og efnarafalanotkun. Þungur-atvinnubílar, skipavélar og raforkuframleiðsla í iðnaði krefjast áframhaldandi túrbóhlaðna brunahreyfla, sem tryggir viðvarandi eftirspurn eftir íhlutum forþjöppu í sérhæfðum forritum.