Турбокомпресор (англ. turbocharger) є важливим вузлом сучасного двигуна внутрішнього згоряння. Метою використання турбокомпресора є покращення характеристик двигуна за рахунок нагнітання повітря або паливоповітряної суміші у впускну систему за рахунок енергії вихлопних газів. Це дає приріст потужності приблизно на 30-40%.
Конструктивно турбокомпресор складається з середнього корпуса в сборі з ротором (так званий картридж, англ. cartridge), чавунного корпуса турбіни з сопловим апаратом, алюмінієвого корпуса компресора та актуатора. Основа турбіни - ротор, який складається з колеса турбіни та колеса компресора, жорстко закріплених на валу. Вал обертається у підшипниках ковзання. В залежності від конструкції використовуються як нерухомі моновтулки, так і два підшипники
плаваючого типу, які мають зазор як з боку середнього корпусу, так і валу ротора. По каналах у корпусі підшипників подається моторна олива зі системи змащення двигуна на вал ротора. Для герметизації середнього корпуса на валу ротора встановлені кільця ущільнення. У сучасних турбонагнітачах, особливо в бензинових двигунах, використовується рідинне охолодження корпуса підшипників від системи охолодження двигуна.
Принцип дії турбокомпресора. Вихлопні гази надходять у корпус турбіни і спрямовуються на лопатки колеса турбіни, таким чином обертаючи ротор. Частота обертання може досягати 250 тис. об/хв. Відпрацьовані гази після турбінного колеса покидають турбіну через осьовий отвір і відводяться у випускну систему. Колесо компресора ротора обертаючись у корпусі компресора стискує повітря і нагнітає його у впускний колектор. Кількість паливоповітряної суміші підвищується, утворений при згорянні газ займає більший об'єм, отже підвищується сила тиску на поршень. Часто в системі передбачено використання проміжного охолоджувача нагнітального повітря - інтеркулера. Зменшення температури повітря необхідно для того, щоб щільність його не знижувалась внаслідок стискання у компресорі, інакше ефективність системи значно знижується.
Двигуни з турбокомпресором є більш ефективними, мають більшу потужність на одиницю робочого об'єму (кВт/л), однак підвищуються також вимоги до матеріалів та точності виготовлення деталей.
Зараз багато виробників виготовляють турбокомпресори зі змінною геометрією (VNT). Ця система змінює вхідний отвір турбіни в залежності від швидкості потока відпрацьованих газів. При низьких обертах двигуна, система частково закриває вхідний отвір, забезпечуючи більшу швидкість потока та підвищуючи нагнітальний тиск турбіни. І навпаки при високих обертах, вхідний отвір збільшується, підтримуючи необхідну ступіть тиску і захищаючи сам турбокомпресор від надмірної швидкості обертання.
Принцип дії турбокомпресора. Вихлопні гази надходять у корпус турбіни і спрямовуються на лопатки колеса турбіни, таким чином обертаючи ротор. Частота обертання може досягати 250 тис. об/хв. Відпрацьовані гази після турбінного колеса покидають турбіну через осьовий отвір і відводяться у випускну систему. Колесо компресора ротора обертаючись у корпусі компресора стискує повітря і нагнітає його у впускний колектор. Кількість паливоповітряної суміші підвищується, утворений при згорянні газ займає більший об'єм, отже підвищується сила тиску на поршень. Часто в системі передбачено використання проміжного охолоджувача нагнітального повітря - інтеркулера. Зменшення температури повітря необхідно для того, щоб щільність його не знижувалась внаслідок стискання у компресорі, інакше ефективність системи значно знижується.
Двигуни з турбокомпресором є більш ефективними, мають більшу потужність на одиницю робочого об'єму (кВт/л), однак підвищуються також вимоги до матеріалів та точності виготовлення деталей.
Зараз багато виробників виготовляють турбокомпресори зі змінною геометрією (VNT). Ця система змінює вхідний отвір турбіни в залежності від швидкості потока відпрацьованих газів. При низьких обертах двигуна, система частково закриває вхідний отвір, забезпечуючи більшу швидкість потока та підвищуючи нагнітальний тиск турбіни. І навпаки при високих обертах, вхідний отвір збільшується, підтримуючи необхідну ступіть тиску і захищаючи сам турбокомпресор від надмірної швидкості обертання.
Недоліки турбокомпресорних систем. Це так звана турбозатримка або турбояма, для зниження наслідків якої найпоширенішими рішеннями є:
- зниження маси ротора за рахунок використання досконаліших матеріалів (кераміка тощо);
- зменшення витрат на тертя - вдосконалення підшипників ковзання, систем змащування;
- включення до системи додаткового механічного нагнітача (компресора), ;
- використання двох послідовних або паралельних турбокомпресора (twin-turbo, bi-turbo);
- також вищезгадані системи зі змінною геометрією (VGT, VNT).