Principio de funcionamiento de la válvula de derivación del turbocompresor de automóvil

La estructura y principio de funcionamiento de un turbocompresor

Turbina radial

La turbina es un dispositivo que convierte la energía del escape del motor en trabajo mecánico.

La turbina radial está compuesta por una voluta, una tobera, un impulsor y una salida de aire. La entrada de la voluta 4 está conectada al tubo de escape del motor y el escape del motor se conduce a través de la voluta hacia la tobera de paletas. La boquilla es un canal de flujo cónico compuesto de paletas adyacentes. Cuando los gases de escape fluyen a través de la boquilla, la presión, la temperatura, la velocidad y la expansión se reducen, de modo que la energía de presión de los gases de escape se convierte en energía cinética.

El flujo de aire de alta velocidad que sale de la boquilla impacta el impulsor, y en el flujo formado por las palas el canal continúa expandiéndose y realizando trabajo, empujando al impulsor a girar. Los impulsores de las turbinas a menudo funcionan bajo el impacto de los gases de escape a altas temperaturas de 900 °C y soportan una enorme fuerza centrífuga, por lo que están hechos de acero aleado resistente al calor a base de níquel o materiales cerámicos.

El uso de materiales cerámicos livianos y resistentes al calor puede reducir la masa del impulsor de la turbina en aproximadamente 2/3, y el problema del retraso de aceleración del turbocompresor también se ha mejorado enormemente. Las palas de las boquillas están fundidas o mecanizadas a partir de una aleación de acero resistente al calor y a la corrosión. La voluta está hecha de una aleación de hierro fundido resistente al calor y la superficie interior debe ser lisa para reducir las pérdidas de flujo de gas.

Un turbocompresor de vehículo está formado por un compresor centrífugo, una turbina radial y un intermedio. El eje del sobrealimentador se apoya en el cuerpo intermedio mediante dos cojinetes flotantes. Hay conductos de aceite en el cuerpo intermedio para lubricar y enfriar los cojinetes, así como dispositivos de sellado para evitar que el aceite se filtre hacia el compresor o la turbina.

Compresor centrífugo

El compresor centrífugo consta de una entrada de aire, un impulsor del compresor, un tubo difusor sin paletas y una voluta del compresor. El impulsor incluye palas y un cubo, y es impulsado para girar por el eje del sobrealimentador.

Cuando el compresor gira, el aire ingresa al impulsor del compresor a través de la entrada de aire y fluye desde el centro del impulsor hasta la periferia del impulsor a lo largo del canal de flujo formado entre las palas del compresor bajo la acción centrífuga. fuerza. El aire obtiene energía del impulsor giratorio, lo que hace que su caudal, presión y temperatura aumenten significativamente, y luego ingresa al tubo difusor de paletas.

El tubo difusor es un canal de flujo que se expande gradualmente. Cuando el aire fluye a través del tubo difusor, se desacelera y se presuriza, y la temperatura también aumenta. Es decir, en el tubo difusor la mayor parte de la energía cinética del aire se convierte en energía de presión.

Los tubos difusores se dividen en dos tipos: tipo de paletas y tipo sin paletas. El difusor de aletas es en realidad un espacio anular formado por la voluta y la pared lateral del cuerpo intermedio. El tubo difusor sin aspas tiene una estructura simple y tiene poco impacto en la eficiencia del compresor debido a los cambios en las condiciones de operación, lo que lo hace adecuado para sobrealimentadores de automóviles.

El difusor de paletas es un canal de flujo compuesto por palas adyacentes. Tiene un gran índice de expansión y una alta eficiencia, pero su estructura es compleja y los cambios en las condiciones de trabajo tienen un mayor impacto en la eficiencia del compresor. La función de la voluta es recoger el aire que sale del tubo difusor y guiarlo hasta la salida del compresor. El aire continúa desacelerado y presurizado en la voluta, completando el proceso de convertir la energía cinética en energía de presión.

Sistema de turbocompresor

Los sistemas de turbocompresor se dividen en sistemas de turbocompresor simple y sistemas de turbocompresor doble.

Turbocompresor único

Un sistema de sobrealimentación con un solo turbocompresor es un sistema de turbocompresor único. Además del turbocompresor, el sistema de turbocompresor también incluye una válvula de derivación de admisión, una válvula de derivación de escape y un dispositivo de control de la válvula de derivación de escape.

Biturbo

Sistema biturbo para motor de seis cilindros con inyección de gasolina. Dos de los turbocompresores están dispuestos uno al lado del otro en el tubo de escape. Según el orden de funcionamiento de los cilindros, los cilindros 1, 2 y 3 se utilizan como un grupo y los cilindros 4, 5 y 6 se utilizan como otro grupo. Cada grupo es impulsado por el escape de tres cilindros y un turbocompresor. Debido a que los escapes de los tres cilindros están igualmente espaciados, el sobrealimentador gira suavemente.

Además, agrupar los tres cilindros en un solo grupo también puede evitar la interferencia del escape entre los cilindros. Además del turbocompresor, la válvula de derivación de admisión, la válvula de derivación de escape y el dispositivo de control de la válvula de derivación de escape, este sistema también incluye un intercooler, una cámara de resonancia y un sensor de presión de sobrealimentación. Información ampliada

Cojinete del sobrealimentador

La estructura del rodamiento del sobrealimentador es una de las claves de la fiabilidad del turbocompresor de automóvil. Todos los turbocompresores de automóviles modernos utilizan cojinetes flotantes. Los rodamientos flotantes son en realidad anillos que se asientan sobre un eje.

Existen espacios entre el aro y el eje, así como entre el aro y el asiento del rodamiento, formando una película de aceite de doble capa. El anillo flota entre el eje y la carcasa del rodamiento. Generalmente, el espacio de la capa interior es de aproximadamente 0,05 mm y el espacio de la capa exterior es de aproximadamente 0,1 mm. El espesor de la pared del cojinete es de aproximadamente 3 ~ 4,5 mm, está hecho de una aleación de bronce de estaño y plomo, y la superficie del cojinete está revestida con una capa de aleación de plomo y estaño o indio metálico con un espesor de aproximadamente 0,005 ~ 0,008 mm. Cuando el sobrealimentador está funcionando, el cojinete gira entre el eje y el asiento del cojinete.

Cuando el sobrealimentador está funcionando, genera un empuje axial, que es soportado por el cojinete de empuje provisto en un lado del compresor. Para reducir la fricción, se procesan cuatro ranuras de distribución de aceite en las superficies de empuje en ambos extremos del cojinete de empuje integral y también se procesan orificios de entrada de aceite en el cojinete para garantizar la lubricación y el enfriamiento de las superficies de empuje.

Ajuste de la presión de sobrealimentación

Configure las válvulas de derivación de admisión y escape en el sistema de turbocompresor del automóvil, que es la forma más sencilla, de menor costo y muy efectiva de ajustar el método de presión de sobrealimentación. . Cómo funciona la válvula de derivación de escape. El diafragma en la caja del diafragma se controla para dividir la caja del diafragma en cámaras superior e inferior. La cámara superior es una cámara de aire conectada a la salida del compresor a través de un tubo de conexión. La cámara inferior es una cámara de resorte de diafragma. el diafragma. El diafragma está conectado a la válvula de derivación de escape a través de una biela.

Cuando la presión de salida del compresor, es decir, la presión de refuerzo, es inferior al valor límite, el diafragma se mueve hacia arriba bajo la acción del resorte del diafragma y acciona la biela para cerrar la válvula de derivación de escape; Cuando la presión de refuerzo excede el valor límite, la presión de refuerzo supera la fuerza del resorte del diafragma, empuja el diafragma hacia abajo e impulsa la biela para abrir la válvula de derivación de escape, de modo que parte de los gases de escape se descargan directamente a la atmósfera. sin pasar por la turbina. Lograr el propósito de controlar la presión de sobrealimentación y la velocidad de la turbina. Materiales de referencia

Enciclopedia Baidu: turbocompresor