टर्बोचार्जर और उसके डिजाइन के संचालन का सिद्धांत
सामग्री
टर्बोचार्जर (टरबाइन) एक तंत्र है जिसका उपयोग कारों में आंतरिक दहन इंजन के सिलेंडरों में हवा भरने के लिए किया जाता है। इस मामले में, टरबाइन पूरी तरह से निकास गैसों के प्रवाह से संचालित होता है। टर्बोचार्जर का उपयोग आपको इसके कॉम्पैक्ट आकार और कम ईंधन खपत को बनाए रखते हुए इंजन की शक्ति को 40% तक बढ़ाने की अनुमति देता है।
टरबाइन की व्यवस्था कैसे की जाती है, इसके संचालन का सिद्धांत
मानक टर्बोचार्जर में निम्न शामिल हैं:
- आवास। गर्मी प्रतिरोधी स्टील से बना है। इसमें दबाव प्रणाली में स्थापना के लिए फ्लैंज के साथ प्रदान की गई दो अलग-अलग निर्देशित ट्यूबों के साथ एक पेचदार आकार है।
- टरबाइन पहिया. यह निकास की ऊर्जा को शाफ्ट के घूर्णन में परिवर्तित करता है जिस पर यह कठोरता से तय होता है। गर्मी प्रतिरोधी सामग्री से बना है।
- कंप्रेसर पहिया. यह टरबाइन व्हील से रोटेशन प्राप्त करता है और इंजन सिलेंडर में हवा पंप करता है। कंप्रेसर प्ररित करनेवाला अक्सर एल्यूमीनियम से बना होता है, जो ऊर्जा हानि को कम करता है। इस क्षेत्र में तापमान शासन सामान्य के करीब है और गर्मी प्रतिरोधी सामग्री के उपयोग की आवश्यकता नहीं है।
- टरबाइन शाफ्ट. टरबाइन पहियों (कंप्रेसर और टरबाइन) को जोड़ता है।
- सादा बियरिंग या बॉल बियरिंग। आवास में शाफ्ट को जोड़ने की आवश्यकता है। डिज़ाइन को एक या दो समर्थन (बीयरिंग) से सुसज्जित किया जा सकता है। बाद वाले को सामान्य इंजन स्नेहन प्रणाली द्वारा चिकनाई दी जाती है।
- बाईपास वॉल्व। पीटरबाइन व्हील पर कार्य करने वाली निकास गैसों के प्रवाह को विनियमित करने के लिए डिज़ाइन किया गया। यह आपको बूस्ट पावर को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। वायवीय एक्चुएटर के साथ वाल्व। इसकी स्थिति को इंजन ईसीयू द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो स्पीड सेंसर से सिग्नल प्राप्त करता है।
गैसोलीन और डीजल इंजन में टरबाइन के संचालन का मूल सिद्धांत इस प्रकार है:
- निकास गैसों को टर्बोचार्जर हाउसिंग की ओर निर्देशित किया जाता है जहां वे टरबाइन ब्लेड पर कार्य करते हैं।
- टरबाइन का पहिया घूमने और तेज होने लगता है। उच्च गति पर टरबाइन की घूर्णन गति 250 आरपीएम तक पहुंच सकती है।
- टरबाइन व्हील से गुजरने के बाद, निकास गैसों को निकास प्रणाली में छुट्टी दे दी जाती है।
- कंप्रेसर प्ररित करनेवाला सिंक में घूमता है (क्योंकि यह टरबाइन के समान शाफ्ट पर होता है) और संपीड़ित वायु प्रवाह को इंटरकूलर और फिर इंजन इनटेक मैनिफोल्ड तक निर्देशित करता है।
टरबाइन विशेषताएँ
क्रैंकशाफ्ट द्वारा संचालित यांत्रिक कंप्रेसर की तुलना में, टरबाइन का लाभ यह है कि यह इंजन से ऊर्जा नहीं खींचता है, बल्कि इसके उप-उत्पादों की ऊर्जा का उपयोग करता है। इसका निर्माण करना सस्ता है और उपयोग करना भी सस्ता है।
यद्यपि तकनीकी रूप से डीजल इंजन के लिए टरबाइन अनिवार्य रूप से गैसोलीन इंजन के समान ही है, यह डीजल इंजन में अधिक सामान्य है। मुख्य विशेषता संचालन के तरीके हैं। इसलिए, डीजल इंजन के लिए कम गर्मी प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि डीजल इंजन में निकास गैस का तापमान औसतन 700 डिग्री सेल्सियस और गैसोलीन इंजन में 1000 डिग्री सेल्सियस होता है। इसका मतलब यह है कि गैसोलीन इंजन पर डीजल टरबाइन स्थापित करना संभव नहीं है।
दूसरी ओर, इन प्रणालियों में बूस्ट दबाव के विभिन्न स्तर भी होते हैं। इस मामले में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि टरबाइन की दक्षता उसके ज्यामितीय आयामों पर निर्भर करती है। सिलेंडरों में प्रवाहित हवा का दबाव दो भागों से बना होता है: 1 वायुमंडलीय दबाव और टर्बोचार्जर द्वारा बनाया गया अतिरिक्त दबाव। यह 0,4 से 2,2 वायुमंडल या इससे भी अधिक हो सकता है। चूंकि डीजल इंजन में टरबाइन के संचालन का सिद्धांत अधिक निकास गैस लेने की अनुमति देता है, इसलिए गैसोलीन इंजन का डिज़ाइन डीजल इंजन में भी स्थापित नहीं किया जा सकता है।
टर्बोचार्जर के प्रकार और सेवा जीवन
टरबाइन का मुख्य नुकसान "टर्बो लैग" प्रभाव है जो कम इंजन गति पर होता है। यह इंजन की गति में बदलाव के जवाब में समय की देरी का प्रतिनिधित्व करता है। इस कमी को दूर करने के लिए विभिन्न प्रकार के टर्बोचार्जर विकसित किए गए हैं:
- ट्विन-स्क्रॉल प्रणाली। डिज़ाइन टरबाइन कक्ष को अलग करने वाले दो चैनलों के लिए प्रदान करता है और, परिणामस्वरूप, निकास गैस प्रवाह। यह तेज़ प्रतिक्रिया समय, अधिकतम टरबाइन दक्षता प्रदान करता है और निकास बंदरगाहों को अवरुद्ध होने से बचाता है।
- परिवर्तनीय ज्यामिति के साथ टरबाइन (परिवर्तनीय ज्यामिति के साथ नोजल)। यह डिज़ाइन सबसे अधिक डीजल इंजनों में उपयोग किया जाता है। यह अपने ब्लेड की गतिशीलता के कारण टरबाइन के इनलेट के क्रॉस-सेक्शन में बदलाव प्रदान करता है। रोटेशन के कोण को बदलने से आप निकास गैसों के प्रवाह को समायोजित कर सकते हैं, जिससे निकास गैसों की गति और इंजन की गति को समायोजित किया जा सकता है। गैसोलीन इंजनों में, परिवर्तनीय ज्यामिति टर्बाइन अक्सर स्पोर्ट्स कारों में पाए जाते हैं।
टर्बोचार्जर का नुकसान टरबाइन की नाजुकता है। गैसोलीन इंजन के लिए, यह औसतन 150 किलोमीटर है। दूसरी ओर, डीजल इंजन का टरबाइन संसाधन थोड़ा लंबा होता है और औसतन 000 किलोमीटर होता है। तेज गति से लंबे समय तक गाड़ी चलाने के साथ-साथ तेल के गलत चयन से सेवा जीवन दो या तीन गुना तक कम हो सकता है।
गैसोलीन या डीजल इंजन में टरबाइन कैसे काम करता है, इसके आधार पर प्रदर्शन का आकलन किया जा सकता है। जाँच करने का संकेत नीले या काले धुएं की उपस्थिति, इंजन की शक्ति में कमी, साथ ही एक सीटी और खड़खड़ाहट की उपस्थिति है। खराबी से बचने के लिए तेल, एयर फिल्टर को बदलना और समय पर नियमित रखरखाव करना आवश्यक है।
