Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — устройство, которое использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.

Для двигателей малой мощности (автомобильных) применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности (тракторные, тепловозные, судовые) - с осевой турбиной. Компрессор всегда центробежный, так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей - диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров - диаметр колес - до 1,2 м.

Услышав слово турбокомпрессор, обращаешь внимание на первую часть слова – турбо. Сразу приходят ассоциации: быстро, мощно и т.д. И действительно турбокомпрессор имеет непосредственное отношение к этим словам. Этот устройство только лишь засасывает воздух с одной стороны, затем сжимает его и, наконец, выдувает его с другой стороны, и это открывает очень большие возможности в области машиностроения. КПД двигателя внутреннего сгорания сильно зависит от того, сколько воздуха попадает в цилиндры. Чем больше воздуха, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.

turbokomp01

Вообще говоря, турбокомпрессором называется агрегат, состоящий из компрессора (воздушный насос) и газовой турбины. Эти два механизма связаны между собой при помощи общей жесткой оси. Энергия, необходимая для сжатия воздуха компрессором, поступает от турбины, которая, в свою очередь, вращается за счет использования энергии потока отработанных газов.

Чем большую энергию имеют отработанные газы, тем быстрее вращается турбина. Как следствие, компрессор тоже вращается быстрее и закачивает больше воздуха.

 

turbokomp schem01

Турбина состоит из ротора и корпуса. Отработанные газы из выпускного коллектора попадают в турбокомпрессор. Газы проходят по внутреннему каналу турбины. Этот канал постепенно сужается, и газы, проходя через него, ускоряются и попадают в корпус, имеющий форму улитки. Оттуда они направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение. Скорость вращения турбины зависит от формы и размера канала. Формы канала бывают самые разные, более того даже количество каналов в корпусе турбины не одинаково. Например, в корпусе турбины судового двигателя один канал, а на некоторых грузовиков два канала.

Компрессор также состоит из ротора и корпуса. Размеры компрессора зависят от количества воздуха, который необходимого для двигателя, и от скорости вращения турбины. Обе части турбокомпрессора жестко закреплены на одной оси и, следовательно, ротор компрессора вращается с той же скоростью, что и ротор турбины. Лопатки ротора компрессора имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора и отбрасывается на стенку корпуса компрессора. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель.