1. зміст
2. компресор
3. характеристики компресора
4. область помпажа
5. лінія насичення
6. Гранична частота обертання
7. турбіна
8. робочі характеристики
9. матеріали турбін
10. Турбіни з подвійним входом
11. відгук
12. Керамічні колеса турбін
13. водоохолоджувані корпусу
14. Система управління
15. Байпасний регулювання на турбінної стороні
16. Турбіни Із змінною геометрією
17. вузол підшипників
18. опорні підшипники
19. завзятий підшипник
20. злив масла
21. ущільнення
22. Теплове навантаження на підшипники
23. Тепловий екран і охолодження розбризкуванням масла <
24. термічна розв'язка
25. Водяне охолодження
26. рециркуляційний клапан

Дата публікації: 2015-04-10

зміст

Конструкція і основні функції турбокомпресора (ТК) не зазнали принципових змін з моменту його винаходу швейцарським інженером Альфредом Бюхи, який запропонував ідею турбонаддува в 1905 році. Турбокомпресор, як і випливає з його назви, складається з турбіни і компресора, з'єднаних загальним валом. Турбіна, що приводиться в дію відпрацьованими газами (ОГ), передає енергію обертання на компресор.

У автотехніки найбільш популярні відцентрові компресори і радіально-осьові (доцентрові) турбіни, які і є основою більшості сучасних ТК.

компресор

Що входить до складу турбокомпресора відцентровий компресор складається з трьох основних компонентів: колеса компресора, дифузора і корпусу. Обертовим колесом потік повітря всмоктується в осьовому напрямку, розганяється до великої швидкості і потім витісняється в радіальному напрямку. Дифузор уповільнює високошвидкісний потік повітря практично без втрат, так що і його тиск, і температура зростають. Дифузор сформований опорним диском компресора і частиною спірального корпусу (равлики). Останній, в свою чергу, збирає закінчується потік і ще більше уповільнює його до виходу з компресора.

Основні компоненти компресора: крильчатка (колесо компресора), дифузор і спіралевидні корпус. Дифузор - вузький канал, сформований опорним диском компресора і частиною корпусу.

характеристики компресора

Робочі характеристики компресора визначаються картою режимів, яка відображає залежність між ступенем підвищення тиску і об'ємним або масовим витратою. Для зручності порівняння об'ємний і масова витрата компресора співвідносять зі стандартними умовами на вході в компресор. Робоча область карти для відцентрових компресорів обмежується зонами нестійких режимів (зліва - лінією помпажа, праворуч - лінією насичення), а також максимально допустимої частотою обертання. Компресор для автомобільного застосування повинен стійко працювати при зміні витрати повітря в великому діапазоні. Тому він повинен мати карту режимів з широкою робочою областю.

область помпажа

Автомобільний турбокомпресор - агрегат, що складається з відцентрового компресора і радіально-осьової турбіни, з'єднаних загальним валом.

Карта режимів зліва обмежена лінією помпажа. По суті, помпаж - це зрив потоку повітря на вході в компресор. При занадто малому об'ємній витраті і занадто високого ступеня підвищення тиску потік відривається від вхідних площин лопаток і нормальний процес нагнітання порушується. Потік повітря через компресор реверсують до тих пір поки перепад тиску не стабілізується. Напрямок потоку знову стає нормальним, тиск наддуву відновлюється і цикл повторюється. Ця нестабільність потоку триває з фіксованою частотою. Виникає через це акустичний шум відомий як помпаж.

Лінію помпажа зміщують в область менших об'ємних витрат шляхом застосування лопаток з загнутими назад крайками, так що робочий діапазон витрат компресора збільшується. Зворотний вигин лопаток призводить до утворення довгих, поступово розширюються каналів. Вони сповільнюють швидкість потоку і виробляють менше прикордонних розшарувань, ніж в разі лопаток з радіальними крайками.

"Равлик" збирає високошвидкісний потік і уповільнює його, що призводить до зростання температури і тиску.

Ширина дифузора також надає позитивний ефект на розташування лінії помпажа. У загальному випадку компресори з дифузорами вузької конфігурації мають більш стабільну карту режимів.

лінія насичення

Максимальний об'ємний витрата відцентрового компресора зазвичай обмежується величиною перетину на вході. Коли швидкість потоку на вході в колесо досягає швидкості звуку, подальше збільшення витрат стає неможливим. Лінію насичення можна визначити по круто знижується кривим максимальної частоти обертання компресора в правій частині карти режимів. Вхідний перетин компресора може бути збільшено, а лінія насичення зрушена в область великих витрат шляхом зсуву передньої кромки кожної другої лопатки (так звані спліттерние лопатки).

Коли збільшується вхідний діаметр компресора, зростає так зване хаб відношення (hub ratio) - відношення між вхідним діаметром і діаметром колеса. Це призводить до зростання максимальної витрати. Через вимог до міцності деталей і з міркувань аеродинаміки збільшення хаб відносини можливо приблизно до 0,8. З тієї ж причини такі великі хаб відносини дозволяють отримати тільки відносно низькі значення ступеня підвищення тиску, які потрібні в пасажирських автомобілях.

Утоньшение лопаток і зменшення їх кількості збільшує площу поперечного перерізу на вході в колесо, так що лінія насичення відсувається в сторону великих об'ємних витрат повітря. Мінімальна товщина лопаток лімітується технологією лиття і міцності вимогами. Однак коли кількість лопаток скорочується, ступінь підвищення тиску також зменшується.

Таким чином, компресорні колеса турбокомпресорів пасажирських автомобілів характеризуються високим хаб ставленням і зменшеною кількістю тонких лопаток з сильним зворотним загином.

Компресор - "холодна" частина ТК, функція якої - підвищити тиск, а, разом з цим, і щільність повітря, що надходить у двигун.

Корпуси компресорів для комерційних дизелів, де потрібні і висока ступінь підвищення тиску, і широка карта режимів, часто виготовляють з рецирку- каналами. По каналах частина всмоктуваного повітря повертається з компресора в основний потік на вході в нього. Завдяки виникає рециркуляції протягом стабілізується і лінія помпажа зміщується в бік менших об'ємних витрат. Більш того, тим же шляхом повітря можна підвести до колеса в зоні позаду обмежує вхідного перетину, так що лінія насичення зсувається в область великих витрат.

Гранична частота обертання

Частота обертання колеса компресора обмежується навантаженнями, які відчувають його компоненти. Максимальна частота обертання визначається допустимою швидкістю кінчиків лопаток і зовнішнім діаметром колеса. Допустима швидкість кромок лопаток зазвичай становить близько 520 м / с. Якщо не приймаються ніякі заходи для зниження навантажень, збільшення швидкості обертається скороченням терміну служби.

турбіна

Турбіна турбокомпресора (ТК) складається з турбінного колеса і корпусу. Вона перетворює енергію відпрацьованих газів (ОГ) у механічну енергію для приводу компресора. Потік ОГ несе енергію в формі високого тиску і температури. Після проходження через турбіну енергія газів (тиск і температура) зменшується. Перепад тиску і температури газів між входом і виходом з турбіни перетвориться в кінетичну енергію обертання турбінного колеса.

Існують два основних види турбін: з осьовим і радіальним потоком. У разі коліс діаметром до 160 мм використовуються тільки радіальні турбіни. ККД маленьких радіальних турбін вище, а вартість виготовлення при великих обсягах виробництва істотно нижче, ніж осьових. Тому вони зазвичай застосовуються в пасажирських і комерційних дизелях, а також в індустріальних силових агрегатах.

У равлику радіальних (центробіжних) турбін тиск ОГ перетворюється в кінетичну енергію і вони з постійною швидкістю спрямовуються з периферії на турбінне колесо. Трансформація кінетичної енергії в потужність на валу відбувається в турбінному колесі. Воно спроектовано так, щоб майже вся кінетична енергія газу перетворилася до моменту, коли він виходить з крильчатки.

робочі характеристики

Пристрій крильчатки компресора. Спліттерние лопатки збільшують вхідний перетин компресора. Зворотний вигин лопаток на виході з компресорного колеса - спосіб боротьби з помпажа.

Потужність турбіни зростає в міру зростання перепаду тиску між її входом і виходом, тобто, коли перед турбіною накопичується більше відпрацьованих газів (ОГ). Це відбувається в результаті підвищення оборотів двигуна або збільшення температури газів внаслідок їх більшої енергії.

Поведінка турбінної характеристики визначається відносним перетином проточної частини. Чим менше відносне перетин, тим більше газів накопичується на вході в турбіну (підвищується тиск перед турбіною). В результаті збільшення перепаду тиску продуктивність турбіни зростає. Таким чином, зі зменшенням відносного перетину тиск наддуву збільшується.

Відносне перетин турбіни можна легко варіювати шляхом заміни її корпусу. Більшість виробників турбокомпресорів (ТК) для кожного типу турбіни пропонує корпусу різних розмірів. Це дозволяє в широких межах змінювати тиск наддуву шляхом підбору потрібного відносного перетину проточної частини турбінного корпусу.

Крім відносного перетину на масовий витрата газів через турбіну також впливає площа отвору на виході з колеса. Механічна обробка литого турбінного колеса по контуру - трім (trim) - дає можливість регулювати площу перетину а, отже, і тиск наддуву. Збільшення контуру колеса виливається в більше прохідний перетин для потоку. В рамках однієї серії ТК виробники пропонують колеса турбін з різним трима, які виготовлені з одних ливарних заготовок.

У турбінах із змінною геометрією прохідний перетин потоку між каналом равлики і виходом з колеса варіюється. На вході в турбінне колесо воно змінюється за допомогою рухомих керованих лопаток або ковзного кільця, частково перекриває перетин.

На практиці робочі характеристики турбіни ТК описуються картами, що показують залежність параметрів потоку ОГ від перепаду тиску на турбіні. На карті турбіни показані криві масової витрати і ККД турбіни для різних частот обертання. Для спрощення карти залежності витрати і ефективності можуть бути представлені у вигляді усереднених кривих.

матеріали турбін

Оскільки при роботі двигуна і після його зупинки турбіна піддається дії дуже високих температур, колесо і корпус турбіни виготовляються з матеріалів, що володіють високою жароміцних. У загальному випадку крильчатки турбін роблять із сплавів на основі нікелю, таких як Inconel 713 і GMR 235. Основні компоненти цих сплавів - нікель і хром. У той час як GMR 235 працює в умовах температури відпрацьованих газів (ОГ) на вході в турбіну до 850 ° С, Inconel 713 (73% нікелю, 13% хрому) застосовується при температурах понад 1000 ° С.

Вибір матеріалу для корпусу турбіни також залежить від температури. Сьогодні сірий чавун GGG40 зі сферичним графітом (до 680 ° С) застосовується рідше. Для більшості дизельних агрегатів використовується кремниево-молібденовий чавун GGG SiMo 5.1 (до 760 ° С) або GGV SiMo 4.5 0.6 (до 850 ° С). Рідше для температур ОГ до 850 ° С використовується високолегований нікель-хромовий чавун GGG NiCrSi 20 2 + 2 (Niresist D2).

У більшості турбокомпресорів для бензинових двигунів з температурами ОГ до 970 ° С застосовується сплав GGG NiCrSi 35 5 2 (Niresist D5). Для найвищих температур до 1050 ° С, що буде потрібно в бензинових двигунах найближчого майбутнього, використовується жаростійкий ливарна аустенитная сталь.

Турбіни з подвійним входом

Тиск стікали з двигуна відпрацьованих газів (ОГ) не завжди - воно пульсує відповідно до чергуванням тактів випуску в різних циліндрах. Імпульсні системи наддуву використовують пульсації тиску ОГ, що дозволяють швидко збільшити перепад тиску на турбіні. За рахунок зростання перепаду тиску збільшується ККД турбіни, покращуючи її роботу до тих пір поки через неї не піде великий, ефективний потік газів. В результаті більш повного використання енергії ОГ поліпшуються характеристики тиску наддуву і, відповідно, поведінку кривої крутного моменту, особливо на низьких оборотах двигуна.

Для запобігання взаємного впливу циліндрів при різних тактах впуску-випуску вони поділяються на дві незалежні групи. Кожна група об'єднується в свій випускний колектор, який транслює ОГ безпосередньо на вхід в турбіну. В цьому випадку турбіна з подвійним входом дозволяє утилізувати ОГ з двох груп циліндрів окремо. У двигунах пасажирських автомобілів частіше використовуються нерозділені колектори і турбіни з «однозаходний» корпусом. Це дозволяє зробити колектор компактніше і розташувати турбіну ближче до голівки блоку. Оскільки тут перетин і довжина газоподводящей каналів менше, переваги імпульсного наддуву нівелюються.

І все ж в окремих випадках турбіни з подвійним входом застосовуються в бензинових моторах пасажирських автомобілів. Їх перевага - хороша характеристика крутного моменту при низькому тиску ОГ. У той же час їм властиві і недоліки - висока термічна навантаження розділяє перегородки і дороге виробництво маленьких корпусів з інтегрованим байпасом, особливо, якщо в якості матеріалу потрібно використовувати литьевую сталь через високих температур.

відгук

Для двигунів пасажирських автомобілів життєво важливу роль відіграють інерційні характеристики турбокомпресора (ТК). Уповільнена реакція на зміну положення педалі акселератора, яку також називають «турбояма», часто сприймається як фактор, що знижує керованість автомобіля. В останні роки цей негативний ефект компенсований застосуванням ТК меншого розміру. У них менше перетин проточної частини і нижче інерція ротора як результат застосування коліс меншого діаметру. Таким чином, при збільшенні частоти обертання турбокомпресора доводиться розкручувати ротор меншої маси. Момент інерції турбінного колеса також може бути знижений шляхом видалення сегментів опорного диска між лопатками. У ще більшою мірою динамічні характеристики ТК можуть бути поліпшені застосуванням турбін із змінною геометрією проточної частини.

Оптимальні умови для потоку і низькі втрати тепла досягаються в інтегрованих системах наддуву з відлитими заодно випускним колектором і корпусом турбіни, що обертається поліпшеними характеристиками відгуку. Інші аргументи за застосування таких систем - скорочення ваги до 1 кг, а також збільшення вільного простору між двигуном і пасажирською кабіною, що часто життєво необхідно з міркувань безпеки.

Керамічні колеса турбін

У порівнянні з металевими колесами керамічні турбінні колеса істотно легше, що покращує характеристики відгуку (чутливість) турбокомпресора. Сучасні керамічні матеріали дозволили розробити такі колеса, придатні для масового виробництва. Однак керамічні матеріали дуже тендітні і можуть бути легко зруйновані при попаданні сторонніх часток. Більш того, лопатки таких турбін товщі і тому їх ефективність нижче, так що вони рідко використовуються в автотехніки.

Алюмінідів титану має таку ж щільність як кераміка. Цей матеріал порівняно менш схильний до руйнування, а лопатки такі ж тонкі як металеві. Його недолік - низька температурна стійкість (максимум 700 ° С).

Типова карта режимів компресора. Робоча область карти режимів обмежена лініями помпажа, насичення і гранично допустимої частоти обертання.

водоохолоджувані корпусу

При розробці турбокомпресорів (ТК) також повинні враховуватися аспекти безпеки. Наприклад, в суднових моторних відсіках слід уникати гарячих поверхонь через небезпеку пожежі. Тому корпусу турбін ТК для морського застосування виготовляються з водяним охолодженням або з покриттям ізолюючими матеріалами.

Система управління

Тягові характеристики сучасних турбодвигунів повинні відповідати таким же високим вимогам, як і характеристики атмосферних моторів з ідентичними характеристиками потужності параметрами. Це означає, що повний тиск наддуву має бути доступне, починаючи з мінімально можливих частот обертання двигуна. Це, в свою чергу, може бути досягнуто тільки шляхом управління турбокомпресором на турбінної стороні.

Байпасний регулювання на турбінної стороні

Установка байпасного клапана в турбінної части турбокомпресор (ТК) - найпростішій способ контролю тиску наддуву. Геометричні Параметри турбіни вібірають таким чином, щоб Забезпечити характеристику крутного моменту на низьких оборотах, необхідну для Досягнення завдань дінамічніх показніків автомобіля. При такій конструкції ТК Вже незадовго до Досягнення максимального крутного моменту на турбіну начинает надходіті надмірна Кількість відпрацьованіх газів. Таким чином, як только Номінальний Тиск наддуву досягнутості, надлишок відпрацьованіх газів Направляється по байпасному каналу в обхід турбінного колеса. Клапан «вейстгейт», Який відкріває и закриває байпас, зазвічай наводитися в дію пневматичним камерою з подпружиненной діафрагмою, что реагує на Тиск наддуву. Так у міру подальшого збільшення оборотів двигуна тиск наддуву залишається на незмінному рівні.

У цьому, дуже економічному, вирішенні на діафрагму камери управління, попередньо навантажену спіральної пружиною, впливає тиск наддуву. Як тільки тиск наддуву подолає силу попереднього стиснення пружини, шток через важіль відкриває тарілку байпасного клапана і ОГ починають перетікати навколо турбіни в систему випуску.

В сучасних бензинових і дизельних двигунах все частіше застосовуються електронно керовані системи контролю наддувочного тиску. У порівнянні з чисто пневматичним регулюванням, яке діє тільки як обмежувач тиску на повному навантаженні, гнучке управління дозволяє встановлювати оптимальний тиск наддуву в режимах часткового навантаження. Електронне регулювання працює у відповідності з різними параметрами, такими як температура наддувочного повітря, якість палива і параметри випередження впорскування (запалювання). Також стає можливим короткочасний «перенаддув» при інтенсивному прискоренні.

Механічний привід байпасній заслінки діє так само як і в описаному вище випадку. Замість повного тиску наддуву на діафрагму камери управління подається модульоване керуючий тиск. Воно менше повного тиску наддуву і виробляється так званим пропорційним клапаном. Цим досягається те, що на діафрагму впливає комбінація тиску наддуву і тиску на виході з компресора в змінюється пропорції. Пропорційний клапан управляється електронікою двигуна і спрацьовує з частотою від 10 до 15 Гц. У порівняння зі звичайною системою управління зусилля попереднього стиснення пружини істотно нижче, що дозволяє здійснювати регулювання також і на режимах часткового навантаження, тобто, при меншому тиску наддуву.

В електронних системах управління турбокомпресорів дизельних двигунів пневмокамери регулюються вакуумом.

Турбіни Із змінною геометрією

Байпасні системи регулювання управляють потужністю турбіни, направляючи частину відпрацьованих газів (ОГ) в обхід неї. Таким чином, «дармова» енергія газів використовується не повністю. Турбіни із змінною геометрією дозволяють варіювати перетин проточної частини турбіни в залежності від режиму роботи двигуна. Це дає можливість повністю утилізувати енергію ОГ, оптимізуючи конфігурацію каналу, по якому ОГ потрапляють на турбінне колесо, для даного режиму двигуна. Як результат, ефективність турбокомпресора (ТК) і, відповідно, двигуна вище тих, що вдається досягти при Байпасний регулюванні.

Сьогодні турбіни з РСА у вигляді рухливих напрямних лопаток (VNT, VTG, VGT) - саме передове рішення для сучасних легкових дизельних автомобілів. В результаті безперервної адаптації прохідного перетину турбінного каналу до робочого режиму двигуна скорочуються споживання палива і шкідливі викиди. Високий крутний момент вже на низьких оборотах і адекватна стратегія управління забезпечують істотне поліпшення динамічних характеристик.

Рухливі напрямні лопатки між корпусом равлики і турбінним колесом впливають на перебіг процесу відновлення тиску і, таким чином, на вихідні характеристики турбіни. Це дозволяє варіювати потік газів через турбіну в діапазоні 1: 3 при хороших рівнях ефективності. На низьких оборотах перетин проточної частини турбіни зменшується шляхом закриття напрямних лопаток. Тиск наддуву і, отже, крутний момент двигуна зростають як результат збільшення перепаду тиску на вході і виході з турбіни. З підвищенням обертів двигуна керовані лопатки поступово відкриваються. Необхідний тиск наддуву досягається при низькому перепаді тиску на турбіні - так досягається скорочення витрати палива. При прискоренні машини з низькою швидкості (оборотів двигуна) керовані лопатки закриваються для отримання максимальної енергії від ОГ. У міру збільшення швидкості лопатки відкриваються і адаптуються до відповідного робочого режиму.

В даний час управління лопатками переважно електронне, за допомогою вакуумно-регульованої камери управління і пропорційного клапана. У майбутньому все частіше будуть застосовуватися електричні приводи з позитивним зворотним зв'язком, що дозволяють реалізувати точне і надзвичайно гнучке управління тиском наддуву.

Температура ОГ сучасних високоефективних дизельних двигунів може досягати 830 ° С. Точна і надійна робота керуючих лопаток в потоці гарячих газів пред'являє високі вимоги до матеріалів і точності допусків в конструкції турбіни. Незалежно від типорозміру турбокомпресора напрямні лопатки повинні мати мінімальні зазори для забезпечення надійної роботи протягом всього терміну служби автомобіля. Зі зменшенням розміру ТК відносні втрати потоку через турбіну зростають і її ефективність падає. Тому мета багатьох розробок - відсунути ці обмеження області застосування технології VTG якнайдалі в сторону ТК малих розмірів.

Альтернативне рішення - турбіни з регулюючим механізмом у вигляді рухомого (змінного) кільця (VST-variable sliding turbine). Простота конструкції і виконання багатьох функцій невеликою кількістю компонентів - переваги для маленьких турбін або там, де потрібна робота в умовах високих температур ОГ. Це особливо стосується в компактних дизельних двигунах з робочим об'ємом менше 1,4 л. Переваги - висока ефективність, низька ціна і скорочення настановних розмірів. Для бензинових моторів з високою температурою ОГ технологія VST - надійна можливість управління тиском наддуву шляхом зміни геометрії проточної частини турбіни.

Міцний механізм VST протистоїть високим температурам ОГ значно краще, ніж VTG з направляючими лопатками. Байпас, який для бензинових двигунів необхідний навіть в ТК із змінною геометрією через великого діапазону зміни витрати, інтегрований в механізм управління.

Корпус турбіни аналогічний турбін з подвійною равликом (з двоканальним напрямних апаратом). Перегородка, що розділяє канали, не виходить на впускний фланець, а починається всередині равлики. На низьких оборотах двигуна відкритий тільки один канал. Другий канал, який закритий ковзаючим кільцем, поступово відкривається в міру збільшення оборотів. Потім ковзне кільце відкриває і байпасний канал, що веде від входу в турбіну по зовнішньому контуру змінного кільця до виходу з турбіни. Це додатково збільшує витрату газів через турбіну. Для регулювання перетину проточної частини і відкриття байпасного каналу потрібно всього один керуючий механізм. Можуть бути використані як пневматичний, так і електронний приводи.

вузол підшипників

Ротор турбокомпресора (ТК) обертається з частотою до 300 000 хв -1. Термін служби ТК повинен відповідати ресурсу двигуна, який може становити 1 000 000 км пробігу для комерційного автомобіля. Тільки спеціально розроблені для ТК підшипники ковзання можуть відповідати таким жорстким вимогам при прийнятній вартості.

опорні підшипники

У підшипнику ковзання вал обертається практично без тертя на масляній плівці всередині втулки підшипника.

Масло подається в турбокомпресор (ТК) від системи змащення двигуна. Підшипниковий вузол спроектований так, що між нерухомим корпусом і валом, що обертається розташовані «плаваючі» бронзові підшипникові втулки. Вони обертаються з частотою, удвічі меншою частоти обертання валу. Це дозволяє високошвидкісним підшипників адаптуватися таким чином, що на будь-яких режимах роботи ТК немає прямого контакту «метал-метал» між валом і підшипниками.

Крім функції мастила масляна плівка в зазорах підшипника відіграє роль демпфера, який сприяє стабілізації вала і турбінного колеса. Гідродинамічна несуча здатність плівки і демпфирующие характеристики підшипника оптимізуються величиною зазорів. Таким чином, товщина змазує плівки для внутрішніх зазорів вибирається виходячи з навантаження на підшипник, в той час як товщина зовнішніх зазорів визначається з урахуванням демпфірування підшипника. Зазори в підшипниках становлять кілька сотих часток міліметра. Збільшення зазорів призведе до більш м'якого демпфированию і, одночасно, до зниження несучої здатності підшипника.

Так званий патрон - спеціальний вид опорного підшипника ковзання. Вал обертається в нерухомій целиковой втулці, зовні якої прокачується масло. Зовнішній зазор вибирається виключно за умови демпфірування підшипника, так як Патрони провертається. З цього випливає менша ширина підшипника дозволяє створити більш компактний ТК.

завзятий підшипник

Жоден з розглянутих типів опорних підшипників, ні вільно плаваючі втулки, ні фіксований плаваючий патрон, не сприймають навантаження в осьовому напрямку. Оскільки гази впливають на компресорне і турбінне колеса в осьовому напрямку з різною силою, ротор турбокомпресора (ТК) відчуває осьову навантаження. Вона сприймається наполегливим підшипником ковзання з конічною площиною (робочою поверхнею). Два маленьких диска, закріплених на валу, служать контактними поверхнями. Завзятий підшипник фіксується в центральному корпусі підшипників. Маслоотражающая пластина запобігає потраплянню масла в зону ущільнення вала.

злив масла

Масло подається в турбокомпресор (ТК) при тиску приблизно 4 бар. Оскільки масло зливається з турбіни при меншому тиску (самопливом), діаметр трубки для зливу значно більше, ніж маслоподающей трубки. Протока масла через корпус підшипників повинен бути по можливості вертикальним, зверху вниз. Зливна трубка повинна виходити в картер вище рівня масла. Будь-яка перешкода на шляху зливу масла обертається збільшенням противодавления в корпусі підшипників. В цьому випадку масло починає просочуватися крізь кільця ущільнювачів в компресор і турбіну.

ущільнення

Центральний корпус підшипників повинен бути ущільнений від прориву в нього гарячих відпрацьованих газів з турбіни і від витоків масла з корпусу. Для цього в канавки на валу ротора, з боку компресора і турбіни встановлені розрізні кільця, аналогічні поршневим. Кільця не обертаються, а нерухомо розклинені в центральному корпусі. Це безконтактне ущільнення, один з видів лабіринтового ущільнення. Завдяки численним різких змін напрямку руху потоку воно ускладнює витік масла і пропускає в картер лише невелика кількість відпрацьованих газів.

Теплове навантаження на підшипники

З огляду на невелику відстань між центральним корпусом і гарячим корпусом турбіни, тепло може проникати в центральний корпус і нагрівати масло до температури коксування. Тоді масляний кокс міг би осідати в зазорах і на поверхнях, засмічувати масляні канали і порушувати роботу підшипників і ущільнень. Велика кількість вуглеводневих відкладень може викликати дефіцит мастила і граничне тертя, що призводять до прискореного зносу системи підшипників.

Тепловий екран і охолодження розбризкуванням масла <

Тепловий екран, розташований позаду опорного диска турбінного колеса, запобігає контакт гарячих відпрацьованих газів з центральним корпусом. У деяких конструкціях при роботі двигуна масло розпорошується на вал ротора через маленьке розпилювальне отвір в опорі підшипника з турбінної боку, охолоджуючи вал і зменшуючи ризик коксування.

Найвищі температури в центральному корпусі досягаються незабаром після зупинки двигуна. Гарячий турбінний корпус нагріває систему підшипників, яка більше не охолоджується моторним маслом.

термічна розв'язка

У розрахунку на термічну розв'язку правої підшипникової опори передача тепла від корпусу турбіни до системи підшипників скорочується навіть після того як двигун був заглушений. Для цього систему підшипників розташовують нижче точки подачі масла, так само як силовий агрегат розміщують під крилом літака. Права підшипникова опора більше не контактує з гарячою стінкою центрального корпусу, значить, передача тепла до системи підшипників обмежується.

Водяне охолодження

Бензинові двигуни, у яких температура відпрацьованих газів на 200-300 ° С вище ніж у дизелів, зазвичай оснащуються турбокомпресорами з охолоджуваними центральними корпусами. При роботі двигуна центральний корпус інтегрується в його контур охолодження. Після вимикання двигуна залишкове тепло знімається за допомогою малого кільця циркуляції, яке задіюється електричним насосом з термостатом.

рециркуляційний клапан

У бензинових турбодвигунах дросельна заслінка, яка управляє навантаженням двигуна, розташовується після компресора, у впускному колекторі. У момент раптового скиду газу заслінка закривається, а компресор через свою інерційності продовжує нагнітати повітря в майже замкнутий обсяг. Внаслідок цього почався б помпаж компресора. Частота обертання турбокомпресора (ТК) швидко впала б.

Починаючи з певного тиску, відкривається підпружинений клапан і направляє повітря назад на вхід в компресор, обмежуючи зростання тиску і виключаючи помпаж. Частота обертання ТК залишається високою, і тиск наддуву з'явиться, як тільки буде задіяний акселератор.