Στροβιλοσυμπιεστής: η καρδιά του συστήματος ενίσχυσης αέρα

Ο υπερσυμπιεστής χρησιμοποιείται για την αύξηση της ισχύος ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης χωρίς ριζικές παρεμβολές στη σχεδίασή του.Αυτή η μονάδα αυξάνει την πίεση στην οδό εισαγωγής του κινητήρα, παρέχοντας αυξημένη ποσότητα μίγματος καυσίμου-αέρα στους θαλάμους καύσης.Σε αυτή την περίπτωση, η καύση συμβαίνει σε υψηλότερη θερμοκρασία με το σχηματισμό μεγαλύτερου όγκου αερίων, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της πίεσης στο έμβολο και, ως εκ τούτου, σε αύξηση της ροπής και των χαρακτηριστικών ισχύος του κινητήρα.

Η χρήση στροβιλοσυμπιεστή σάς επιτρέπει να αυξήσετε την ισχύ του κινητήρα κατά 20-50% με ελάχιστη αύξηση του κόστους του (και με πιο σημαντικές τροποποιήσεις, η αύξηση της ισχύος μπορεί να φτάσει το 100-120%).Λόγω της απλότητας, της αξιοπιστίας και της αποτελεσματικότητάς τους, τα συστήματα συμπίεσης που βασίζονται σε στροβιλοσυμπιεστή χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλους τους τύπους οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Τύποι και χαρακτηριστικά στροβιλοσυμπιεστών

Σήμερα, υπάρχει μεγάλη ποικιλία στροβιλοσυμπιεστών, αλλά μπορούν να χωριστούν σε ομάδες ανάλογα με το σκοπό και την εφαρμογή τους, τον τύπο του στροβίλου που χρησιμοποιείται και την πρόσθετη λειτουργικότητα.

Σύμφωνα με το σκοπό, οι στροβιλοσυμπιεστές μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους:

• Για συστήματα συμπίεσης ενός σταδίου - ένας στροβιλοσυμπιεστής ανά κινητήρα ή δύο ή περισσότερες μονάδες που λειτουργούν σε πολλούς κυλίνδρους.
•Για συστήματα φουσκώματος σειράς και παράλληλων σειρών (διάφορες παραλλαγές του Twin Turbo) - δύο πανομοιότυπες ή διαφορετικές μονάδες που λειτουργούν σε μια κοινή ομάδα κυλίνδρων.
• Για συστήματα συμπίεσης δύο σταδίων, υπάρχουν δύο στροβιλοσυμπιεστές με διαφορετικά χαρακτηριστικά, που λειτουργούν σε ζεύγη (διαδοχικά ο ένας μετά τον άλλο) για μια ομάδα κυλίνδρων.

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα είναι συστήματα συμπίεσης ενός σταδίου που κατασκευάζονται με βάση έναν μόνο υπερσυμπιεστή.Ωστόσο, ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να έχει δύο ή τέσσερις ίδιες μονάδες - για παράδειγμα, σε κινητήρες σχήματος V, χρησιμοποιούνται ξεχωριστοί στροβιλοσυμπιεστές για κάθε σειρά κυλίνδρων, σε πολυκύλινδρους κινητήρες (περισσότεροι από 8) μπορούν να χρησιμοποιηθούν τέσσερις στροβιλοσυμπιεστές, καθένας από που λειτουργεί σε 2, 4 ή περισσότερους κυλίνδρους.Λιγότερο συνηθισμένα είναι τα συστήματα συμπίεσης δύο σταδίων και οι διάφορες παραλλαγές του Twin-Turbo, χρησιμοποιούν δύο στροβιλοσυμπιεστές με διαφορετικά χαρακτηριστικά που μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε ζεύγη.

Ανάλογα με την εφαρμογή, οι στροβιλοσυμπιεστές μπορούν να χωριστούν σε διάφορες ομάδες:

• Ανά τύπο κινητήρα - για μονάδες ισχύος βενζίνης, ντίζελ και αερίου.
• Όσον αφορά τον όγκο και την ισχύ του κινητήρα - για μονάδες ισχύος μικρής, μεσαίας και υψηλής ισχύος.για κινητήρες υψηλής ταχύτητας κ.λπ.

Οι στροβιλοσυμπιεστές μπορούν να εξοπλιστούν με έναν από τους δύο τύπους στροβίλων:

• Ακτινική (ακτινική-αξονική, κεντρομόλος) - η ροή των καυσαερίων τροφοδοτείται στην περιφέρεια της πτερωτής του στροβίλου, μετακινείται στο κέντρο της και εκκενώνεται στην αξονική κατεύθυνση.
• Αξονική - η ροή των καυσαερίων τροφοδοτείται κατά μήκος του άξονα (προς το κέντρο) της πτερωτής του στροβίλου και εκκενώνεται από την περιφέρειά του.

Σήμερα, χρησιμοποιούνται και τα δύο σχήματα, αλλά σε μικρούς κινητήρες μπορείτε συχνά να βρείτε στροβιλοσυμπιεστές με ακτινωτό-αξονικό στρόβιλο και σε ισχυρές μονάδες ισχύος προτιμώνται οι αξονικοί στρόβιλοι (αν και αυτό δεν είναι ο κανόνας).Ανεξάρτητα από τον τύπο του στροβίλου, όλοι οι στροβιλοσυμπιεστές είναι εξοπλισμένοι με φυγόκεντρο συμπιεστή - σε αυτόν τροφοδοτείται αέρας στο κέντρο της πτερωτής και απομακρύνεται από την περιφέρειά του.

Οι σύγχρονοι υπερσυμπιεστές μπορούν να έχουν διαφορετική λειτουργικότητα:

• Διπλή είσοδος - ο στρόβιλος έχει δύο εισόδους, καθεμία από αυτές λαμβάνει καυσαέρια από μια ομάδα κυλίνδρων, αυτή η λύση μειώνει τις πτώσεις πίεσης στο σύστημα και βελτιώνει τη σταθερότητα της ώθησης.
• Μεταβλητή γεωμετρία - ο στρόβιλος έχει κινητά πτερύγια ή συρόμενο δακτύλιο, μέσω του οποίου μπορείτε να αλλάξετε τη ροή των καυσαερίων στην πτερωτή, αυτό σας επιτρέπει να αλλάξετε τα χαρακτηριστικά του στροβιλοσυμπιεστή ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα.

Τέλος, οι υπερσυμπιεστές διαφέρουν ως προς τα βασικά χαρακτηριστικά απόδοσης και τις δυνατότητές τους.Από τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των μονάδων πρέπει να επισημανθούν:

• Ο βαθμός αύξησης της πίεσης - ο λόγος της πίεσης του αέρα στην έξοδο του συμπιεστή προς την πίεση του αέρα στην είσοδο, κυμαίνεται από 1,5-3.
• Τροφοδοσία συμπιεστή (ροή αέρα μέσω του συμπιεστή) - η μάζα του αέρα που διέρχεται από τον συμπιεστή ανά μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτο) κυμαίνεται από 0,5-2 kg / s.
• Το εύρος στροφών λειτουργίας κυμαίνεται από αρκετές εκατοντάδες (για ισχυρές ατμομηχανές ντίζελ, βιομηχανικούς και άλλους κινητήρες ντίζελ) έως δεκάδες χιλιάδες (για σύγχρονους εξαναγκασμένους κινητήρες) στροφές ανά δευτερόλεπτο. Η μέγιστη ταχύτητα περιορίζεται από την αντοχή του στροβίλου και των φτερών του συμπιεστή, εάν η ταχύτητα περιστροφής είναι πολύ υψηλή λόγω φυγόκεντρων δυνάμεων, ο τροχός μπορεί να καταρρεύσει.Στους σύγχρονους στροβιλοσυμπιεστές, τα περιφερειακά σημεία των τροχών μπορούν να περιστρέφονται με ταχύτητες 500-600 ή περισσότερες m / s, δηλαδή 1,5-2 φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου, αυτό προκαλεί την εμφάνιση του χαρακτηριστικού σφυρίσματος της τουρμπίνας.

• Η θερμοκρασία λειτουργίας / μέγιστη θερμοκρασία των καυσαερίων στην είσοδο στον στρόβιλο κυμαίνεται από 650-700 ° C, σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει τους 1000 ° C.
• Η απόδοση της τουρμπίνας/συμπιεστή είναι συνήθως 0,7-0,8, σε μια μονάδα η απόδοση της τουρμπίνας είναι συνήθως μικρότερη από την απόδοση του συμπιεστή.