เทอร์โบชาร์จเจอร์เพิ่มแรงดันได้อย่างไร?

เทอร์โบชาร์จเจอร์เพิ่มแรงดันได้อย่างไร?

เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำหน้าที่เร่งกระบวนการอัดอากาศของเครื่องยนต์ผ่านขั้นตอนต่างๆ ดังต่อไปนี้ เพื่อปรับปรุงกำลังและประสิทธิภาพ:

1. ก๊าซไอเสียขับเคลื่อนกังหัน (กังหัน)

• การใช้พลังงานก๊าซไอเสีย: เมื่อเครื่องยนต์ทำงาน จะผลิตก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง 

ซึ่งเข้าสู่ปลายกังหันของเทอร์โบชาร์จเจอร์ผ่านท่อไอเสีย

• การหมุนของกังหัน: ก๊าซไอเสียส่งผลกระทบต่อใบพัดของกังหัน (โดยปกติทำจากวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูง เช่น โลหะผสมนิกเกิล) 

ขับเคลื่อนกังหันให้หมุนด้วยความเร็วสูง (มากถึงหลายหมื่นถึงหลายแสนรอบต่อนาที)

2. การทำงานของคอมเพรสเซอร์ (คอมเพรสเซอร์)

• การเชื่อมต่อแบบโคแอกเซียล: กังหันและใบพัดคอมเพรสเซอร์ (ล้อคอมเพรสเซอร์) เชื่อมต่อโดยตรงผ่านเพลาแข็ง 

เมื่อกังหันหมุนใบพัดของคอมเพรสเซอร์จะหมุนพร้อมกัน

• การบีบอัดอากาศ: ใบพัดคอมเพรสเซอร์ดูดอากาศภายนอกจากช่องรับอากาศ และใบพัดหมุนความเร็วสูงจะเร่งความเร็วและบีบอัดอากาศ 

เพิ่มแรงดันอากาศอย่างมีนัยสำคัญ (ซุปเปอร์ชาร์จ)

3. อินเตอร์คูลลิ่ง (การอินเตอร์คูลลิ่ง, ขั้นตอนเสริม)

• การลดอุณหภูมิ: อุณหภูมิของอากาศอัดจะเพิ่มขึ้น (เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการอัด) 

และความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิสูงจะต่ำลง ระบบบางระบบจะระบายความร้อนของอากาศอัดผ่านอินเตอร์คูลเลอร์เพื่อเพิ่มความหนาแน่นให้มากขึ้น 

จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้

4. ส่งอากาศแรงดันสูงไปที่กระบอกสูบ

• การเพิ่มประสิทธิภาพไอดี: อากาศอัดที่มีความหนาแน่นสูงจะเข้าสู่กระบอกสูบเครื่องยนต์ผ่านท่อร่วมไอดี

• การเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้: ออกซิเจนมากขึ้นทำให้เชื้อเพลิงเผาไหม้ได้สมบูรณ์มากขึ้น ปลดปล่อยพลังงานได้มากขึ้นต่อหน่วยเวลา 

และปรับปรุงกำลังเครื่องยนต์ (ปกติเพิ่มขึ้น 30-50%) และประหยัดน้ำมัน

ข้อดีที่สำคัญ • การกู้คืนพลังงาน: ใช้พลังงานก๊าซไอเสีย ลดของเสีย และปรับปรุงประสิทธิภาพความร้อน

• ปริมาตรกระบอกสูบเล็กและกำลังขับสูง: ช่วยให้เครื่องยนต์ปริมาตรกระบอกสูบเล็กมีกำลังเทียบเท่าเครื่องยนต์ปริมาตรกระบอกสูบใหญ่ (เช่น การลดขนาดลง")

• การปกป้องสิ่งแวดล้อม: การเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้สามารถลดการปล่อยไฮโดรคาร์บอนและอนุภาคที่ไม่ถูกเผาไหม้

ส่วนประกอบหลัก

• กังหัน: ทนทานต่ออุณหภูมิสูง แปลงพลังงานจลน์ของก๊าซไอเสียให้เป็นพลังงานกล

• คอมเพรสเซอร์: อัดอากาศและเพิ่มความหนาแน่นของไอดี

• ระบบตลับลูกปืน: รองรับเพลากังหันหมุนความเร็วสูง ประเภททั่วไปได้แก่ ตลับลูกปืนลอย หรือตลับลูกปืนลูกบอล

• เวสท์เกต: ควบคุมแรงดันเพิ่มและป้องกันแรงดันเกิน (ติดตั้งไว้ในเทอร์โบชาร์จเจอร์บางรุ่น)

ด้วยกระบวนการนี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์จะปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่เพิ่มปริมาตรกระบอกสูบของเครื่องยนต์มากนัก 

และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ทางทะเล และเครื่องยนต์อุตสาหกรรม