Турбокомпресор

Турбокомпресор, или Turbo (разговорен израз), от гръцкото „τύρβη“ (смесване/предене) е устройство за принудително пълнене,

Разрез на турбокомпресор

използвано за да се позволи да се произвежда повече мощност за двигател с определен размер. Основната разлика между турбокомпресор и конвенционален компресор е, че последният е с механично задвижване от двигателя често от колан, свързан с коляновия вал, като се има предвид, че турбокомпресорът се задвижва от изгорелите газове на двигателя.
Турбо двигателят може да бъде по-мощен и ефективен от атмосферен двигател, защото турбината принуждава входящия въздух да вкарва пропорционално повече гориво в горивната камера, отколкото само ако се използва атмосферното налягане.

История

Още през 1885 г. Готлиб Даймлер патентова скоростна помпа в двигател с вътрешно горене за военновъздушните сили. Турбокомпресорът е изобретен от швейцарския инженер Алфред Бучи (1879-1959 г.) , ръководител на изследвания на дизелов двигател във фирмата Sulzer за производство на двигатели във Винтерхур, който получава патент през 1905 г. за използване на компресор, задвижван от отработените газове на ВВС в дизелов двигател, за да увеличи мощността, но са необходими още 20 години, за да може идеята да се осъществи. По време на Първата световна война френският инженер Огюст Ратеу оборудва турбокомпресори за двигатели на Рено за захранване на различни коли ползвани с успех от френските бойци. През 1918 г. инженерът Александър Мос от Санфорд и General Electric прилагат турбо с двигател V12 на самолет на Liberty. Двигателят е бил тестван в Pikes Peak в Колорадо на височина 4,3 хиляди м, за да покаже, че би могло да се отстрани обикновеното спадане на мощността, вследствие на намаляването на налягането при висока надморска височина.
По това време всички принудителни индукционни устройства са били известни като компресори, обаче по-скоро терминът „компресор” обикновено се прилага само за механично задвижвани принудително индукционни устройства .
Турбокомпресорите са били използвани за първи път в двигатели за производство на въздухоплавателни средства, като Napier през 1920 г. Параходи и локомотиви, оборудвани с турбо дизелови двигатели започват да се появяват през 1920 г. Турбокомпресорите са също използва в авиацията. През Втората световна война, забележителни примери на американски самолети с турбокомпресори включват в Б-17 Flying Fortress, B-24 Liberator, P-38 Lightning и P-47 Thunderbolt. Технологията се използва също и в експериментални фитинги от редица други производители, най-вече разнообразие от Focke-Вулф FW 190 модели, но не намират широко приложение все още.
В контраст с турбокомпресорите, компресорите не се захранват с отработени газове, а се задвижват от двигателя механично. Колани, вериги, валове и зъбни колела са общи методи за захранване на компресор.
За сравнение с турбокомпресора не се поставя директно механично натоварване на двигателя. Той е по-ефективен, защото използва кинетичната енергия на отработените газове за задвижване на компресора. В контраст с турбина, основните недостатъци на турбокомпресор е обратното налягане.
Комбинация от турбокомпресор с двигател, задвижващ компресор може да смекчат слабостите взаимно. Тази техника се нарича twincharging.

Принцип на действие

Турбокомпресорът компресира въздух в смукателния колектор при повишено налягане. Това води до по-голяма маса от

Интеркулър

въздух, влизащ в цилиндрите на всеки всмукателен тракт. Силата, необходима да се върти центробежен компресор, се извлича от кинетичната енергия на отработените газове на двигателя.
Турбокомпресорът може да се използва за повишаване на ефективността на гориво. Това се постига чрез възстановяване на енергията на отпадъците в отработените газове и прием за хранене обратно в двигателя. С помощта на тази иначе загуба на енергия се увеличава масата на въздуха, гарантира се, че всичкото гориво се изгаря, преди да се вентилира в началото на изпускателния етап. Повишената температура от по-високото налягане дава по-висока Карно ефективност.
Контролът на турбокомпресорите е много сложен и се е променил драматично през 100-те години на използването му. Модерният турбокомпресор може да използва вентили за продухване и променлива геометрия, което изменя характеристиките му и скоростта на въртене. Турбокомпресорът увеличава мощността на ДВГ.