Принцип работы турбонаддува бензинового двигателя: Принцип работы турбонаддува

Содержание

Принцип работы турбонаддува


Выше, дальше, сильнее, быстрее… Больше ста лет изобретатели и рационализаторы пытаются приручить двигатель внутреннего сгорания и получить от него максимальную мощность при минимальном потреблении топлива. Собственно, все это, тех же сто лет назад, предложил электродвигатель, но ему пришлось подвинуться. Тем не менее, одним из самых продуктивных изобретений для увеличения крутящего момента ДВС остается турбонаддув. О его конструкции всерьез задумывались еще Рудольф Дизель вместе с Готтлибом Даймлером, но в конце 19 века не нашлось ни сил, ни возможности на реализацию этой идеи.

Содержание:

  1. Зачем нужен наддув
  2. Технологии турбонаддува вчера и сегодня
  3. Проблемы турбонаддува в бензиновом двигателе
  4. Дизель и турбонаддув

Зачем нужен наддув

Если не слишком углубляться в историю, то уже к 1905 году мощность двигателей внутреннего сгорания вплотную подбиралась к сотне лошадиных сил.

Как следствие, росли объемы моторов, размеры автомобильных шасси, но самым страшным врагом скорости был вес. Тяжелый двигатель на тяжелом шасси съедал сам себя. Чем мощнее был мотор, тем больше был его объем, а следовательно, и вес, и расход топлива. Поэтому-то и возникла необходимость в устройстве, которое смогло бы поднять мощность без прироста веса и увеличения расхода топлива. А это положительно сказалось бы на скоростных показателях автомобиля, к чему тогда в основном и стремились.

Было придумано масса всяких устройств, среди которых были и абсурдные конструкции, но одна идея все-таки получила воплощение и была подкреплена патентом «1006907 October 1911 Buсhi». Она принадлежала швейцарскому инженеру Альфреду Бьюхи и была проста, как песня альпийского пастуха. Заключалась она в следующем: двигатель внутреннего сгорания представляет собой насос, который самостоятельно всасывает рабочую смесь в камеру сгорания. только происходит это страшно неэффективно, потому что на пути у воздуха встает масса преград — воздушные фильтры, кожухи, резкие повороты впускных коллекторов и остые грани не аэродинамичных впускных клапанов.

Не говоря уже о неточностях соединений и паразитных завихрениях во впускном тракте. Для того чтобы воздуха в дизеле, а в бензиновом моторе, смеси, поместилось как можно больше, необходимо создать дополнительное давление. Так появится возможность повысить эффективность энергии взрыва в камере сгорания. Все это позволяло изобретение Бьюхи, которое сегодня называют турбонаддувом.

Технологии турбонаддува вчера и сегодня

В начале ХХ века технологии просто не позволяли изготовить настолько точный и производительный прибор, который обеспечивал бы достойный прирост мощности, да и сам двигатель не был готов к такому обновлению. Средний ресурс мотора тогда был на уровне 20 тысяч км, поэтому ни о каких дополнительных примочках речи быть не могло. Турбонаддув начал появляться только в 30-е годы на самых дорогих автомобилях, и то, в качестве эксперимента. Принцип работы турбонаддува с тех пор не изменился. Это обычный центробежный насос с таким алгоритмом работы: турбина приводится в движение выхлопными газами, а на одной оси с приводной турбиной стоит нагнетательная.

Она и нагнетает в камеру сгорания воздух под высоким давлением. Со временем конструкция стала обрастать новыми подробностями, но в общих чертах, нагнетатель состоит из:

  • корпуса;
  • вала;
  • двух крыльчаток, жестко прикрепленных к валу;
  • ограничительного клапана, который контролирует обороты турбины.

Клапан просто необходим, потому что без него могут возникнуть неконтролируемые процессы в двигателе, схожие по эффекту с детонацией. Чем больше выхлопных газов проходит через ведущую турбину, тем быстрее она вращается, и тем сильнее давление в камере сгорания. Бесконечно так продолжаться не может, поэтому поток выхлопных газов необходимо контролировать. Для этого и установлен ограничительный клапан.

А одним из первых автомобилей, на которые устанавливали турбонаддув был Oldsmobile Jetfire. Вот этот красавец.

Проблемы турбонаддува в бензиновом двигателе

125% прироста мощности. Эту цифру заявили еще тогда, когда испытали первый турбонаддув в начале века. КПД наддутых двигателей продолжает расти, поскольку применяются новые материалы для подшипников турбины, снижающие ее вес и уменьшающие сопротивление качения. Это дает возможность тратить на вращение турбины еще меньшее количество энергии, меньше топлива и получать выше КПД.

Только есть у бензинового двигателя с турбиной один нюанс — турбояма. Это значит, что до определенных оборотов турбина вращается почти вхолостую, а после 3-3,5 тысяч начинает работать все активнее, подхватывает динамичнее, и чем выше будут обороты мотора, тем выше его КПД. Переход происходит не слишком мягко, поэтому турбины до 60-х годов ставили только на спортивные машины. Водитель явно был ориентирован на спортивный стиль вождения и был готов к такому повороту событий. Сейчас с этим борются, устанавливая две турбины разных размеров или две одинаковых, тогда такую систему называют битурбо.

Дизель и турбонаддув

Дизельные моторы просто созданы для турбонаддува по двум причинам как минимум:
температура выхлопных газов гораздо ниже, чем у бензиновых;
степень сжатия у дизельного двигателя гораздо выше, чем у бензинового, поэтому турбина работает эффективнее.
Кроме того, практически все эксперименты над турбинами проводятся именно на дизельных двигателях, потому что температура прогрева турбины меньше, а это значит, что материалы, применяемые для изготовления турбины, могут быть попроще, чем для бензиновой. Практически все новшества, такие, как турбина с изменяемой геометрией, были опробованы именно на дизельных серийных двигателях.

Турбина имеет светлое будущее и ей еще есть куда развиваться. Она недостаточно надежна, а моторы с турбонаддувом, хоть и имеют высокий КПД, расплачиваются повышенным расходом топлива. Для спортивных автомобилей пока альтернативы нет. Только турбина может дать такой прирост мощности и такое увеличение крутящего момента. Вовремя охлаждайте свои турбины, не превышайте давления, и удачных всем дорог!

Читайте также  Ремонт топливного насоса высокого давления дизельного двигателя

Читайте также:


Плюсы и минусы турбированного бензинового двигателя

Начнем с того, что сегодня все большее число мировых автопроизводителей на своих моделях практикует установку турбированных двигателей.

И речь идет не о дизелях, где турбина, безусловно, является обязательным элементом, а о бензиновых моторах. Другими словами, стало заметно, что простых атмосферных двигателей на бензине в последнее время становится все меньше.

Казалось бы, так и должно быть, ведь прогресс не стоит на месте, а турбомоторы хорошо известны своей высокой мощностью при сравнительно небольшом рабочем объеме. Однако на деле не все так просто. Водители и автомеханики делают отдельный акцент на том, что при выборе между атмосферным и турбированным двигателем будущему владельцу нужно хорошо подумать и взвесить все «за» и «против».

Далее мы рассмотрим основные преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя, а также поговорим о том, в каких случаях целесообразно купить такой мотор, а когда от подобного приобретения лучше полностью отказаться в пользу атмосферного ДВС.

Содержание статьи

Развитие турбомоторов

Прежде всего, значительную популяризацию двигателей с турбонаддувом можно наблюдать именно в наши дни. При этом турбированный двигатель появился немного позже после того, как в широкие массы пошел и сам ДВС. Впервые силовую установку оснастили турбиной в 1905 г.  Однако на легковые автомобили моторы с наддувом начали ставить только ближе к 1960 годам.

Что касается дизельного двигателя, турбокомпрессор медленно и уверенно приживался на такой технике, однако с бензиновыми аналогами ситуация сложилась с точностью до наоборот. Если коротко, турбомоторы на бензине по причине целого ряда индивидуальных особенностей не отличались особой надежностью, а также имели высокую начальную стоимость.

Вполне очевидно, что не только покупка, но также обслуживание и содержание этих ДВС получалось слишком дорогим. По этой причине бензиновый турбодвигатель до относительно недавнего времени являлся большой редкостью и обычно устанавливался только на дорогие версии премиальных моделей и спортивные авто.

Однако в дальнейшем развитие технологий и одновременное ужесточение экологических норм и стандартов заставило производителей вновь обратить внимание на турбокомпрессор для бензиновых ДВС. Результатом стало активное внедрение турбин на современные моторы.

Турбированные бензиновые двигатели: сильные и слабые стороны

Итак, хорошо известно, что турбина на бензиновый двигатель или дизель позволяет нагнетать воздух в камеру сгорания принудительно и под давлением. Чем больше воздуха поступает в цилиндры, тем больше горючего можно сжечь, причем нет необходимости физически увеличивать размеры самой камеры сгорания.

Решение позволяет сделать такой мотор более мощным и приемистым, при этом двигатель получается компактным. Дело в том, что подобно объему, не нужно увеличивать количество цилиндров. Другими словами, не увеличиваются габариты силовой установки, а также не происходит значительного прироста в весе, однако мощность двигателя значительно возрастает.

Также следует отметить, что если сравнивать турбомотор с атмосферным аналогом, который имеет аналогичную мощность, агрегат с турбиной окажется более экономичным и экологичным по сравнению с безнаддувным вариантом.

  • Общий принцип работы турбокомпрессора состоит в том, что выхлопные газы, которые образуются во время работы двигателя,  вращают турбинное колесо. За счет этого вращается и компрессорное колесо, которое нагнетает воздух во впуск.

В результате турбомотор становится мощнее атмосферных аналогов на 20-30% и более (что зависит от степени наддува). Турбированный двигатель способен обеспечить лучшие показатели крутящего момента, а также  является более экологичным решением, так как топливо сгорает в цилиндрах более полноценно.

Еще стоит отметить, что тяга у такого двигателя ровная и доступна на низких оборотах. Другими словами, отсутствует необходимость сильно раскручивать мотор для интенсивного ускорения или быстрого старта с места.

Итак, в списке основных плюсов можно выделить:

  • Компактность и вес;
  • Сниженную токсичность;
  • Меньший расход горючего;
  • Высокий показатель крутящего момента;
  • Ровную «полку» момента в широком диапазоне оборотов;

Минусы турбированных двигателей на бензине

Прежде всего, установка турбонаддува предполагает более сложную конструкцию ДВС. Даже с учетом того, что сама турбина по размерам небольшая и является готовым решением в корпусе, в общей схеме обязательно присутствуют дополнительные элементы в виде интеркулера и ряда других устройств. Сам турбодвигатель также  дороже в производстве, так как высокие нагрузки предполагают использование более прочных и жаростойких деталей.

Также не следует забывать о некоторых сложностях в эксплуатации данного типа ДВС. Отметим, что бензиновые двигатели с турбиной имеют более высокую склонность к появлению детонации. Это значит, что моторы весьма чувствительны к качеству топлива, особенно если принимать во внимание ситуацию на территории СНГ.

То же самое можно сказать и о моторном масле. Выбор масла для турбированного двигателя ограничивается небольшим списком, в который входят специальные масла. Более того, масло и фильтры нужно менять чаще (желательно каждые 5-6 тыс. км.). Дело в том, что масло из двигателя также смазывает турбину, которая, в свою очередь, сильно разогревается.

Не трудно догадаться, что при высоких температурах смазочный материал быстро теряет свои свойства. Также в обязательном порядке необходимо регулярно менять воздушный фильтр, так как его загрязнение сразу приводит к ощутимому снижению производительности турбокомпрессора и ДВС.

Еще в рамках практической повседневной эксплуатации турбодвигатели обычно расходуют больше бензина, так как водитель привыкает ездить более динамично с учетом возможностей такого мотора.

Главным же минусом можно считать срок службы самого турбокомпрессора, причем на бензиновых двигателях ресурс турбины заметно ниже, чем на дизелях. Причина — более высокие температуры отработавших газов.  Стоимость качественной турбины составляет, в среднем, от 1000 у.е. и более.

Что касается ремонта, далеко не каждый сервис способен выполнить эту работу грамотно с предоставлением официальных гарантий, а также сама сумма квалифицированного ремонта турбин может доходить до 40-60% от ценника за новую деталь.

Еще следует отметить,  что на многих двигателях с наддувом присутствует эффект так называемой турбоямы. Под турбоямой следует понимать характерный провал, когда машина сначала  достаточно «вяло» реагирует на нажатие педали газа и не разгоняется, а потом появляется резкий подхват.

Происхождение этого явления объясняется тем, что на низких оборотах коленвала энергии выхлопных газов недостаточно для  эффективного раскручивания турбины, что закономерно приводит к недостаточной подаче воздуха для получения нужной отдачи от мотора.

Наконец, ресурс самих двигателей с турбонаддувом зачастую небольшой и оставляет, в среднем, около 200-250 тыс. км. до капитального ремонта. При этом качественно отремонтировать турбомотор получается заметно дороже, чем простой рядный атмосферник.

Подведем итоги

Сегодня производители автомобилей предлагают потребителю бензиновые и дизельные двигатели. Что касается бензиновых версий, они могут быть как атмосферными, так и с наддувом. При этом турбонаддув может использоваться на рядных, оппозитных, V-образных моторах и т.д.

Обратите внимание, рассмотренные выше плюсы и минусы турбированного бензинового двигателя наглядно отражают тот факт, что атмосферный ДВС во многих случаях может оказаться более предпочтительным вариантом.

Атмосферный мотор имеет больший ресурс, его проще и дешевле обслуживать, такой агрегат менее требователен к качеству бензина и смазки, не так склонен к детонации и перегревам. Если же говорить о меньшем расходе топлива на моторах с турбокомпрессором, то и в этом случае не все так однозначно.

Дело в том, что снижения расхода топлива за счет турбины и большей мощности редко удается добиться на практике. Особенно это утверждение справедливо в том случае, если говорить о бензиновых ДВС с турбонаддувом.

Зачастую многие владельцы таких авто в СНГ сознательно выбирают турбодвигатель, так как намерены ездить быстро и достаточно агрессивно, а сам автомобиль к этому располагает. В результате формируется характерный стиль езды и получается так, что водитель, а не машина, расходует, в среднем на 15-30% топлива больше в городском или смешанном цикле.

При этом для автолюбителей, которые практикуют спокойный стиль езды, мощность турбодвигателя вполне может оказаться попросту избыточной. В этом случае и повышенные затраты на содержание такого двигателя окажутся неоправданными. Другими словами, владелец фактически не будет использовать весь имеющийся потенциал силовой установки в полном объеме, при этом все равно нужно будет заливать дорогой бензин, чаще менять моторное масло и т.д.

Читайте также

как отремонтировать турбину дизельного или бензинового двигателя?

Мотор с турбонаддувом, некогда считавшийся атрибутом исключительно дорогих машин , сегодня уже никого не удивляет. Турбокомпрессоры все чаще устанавливают не только на дизельные, но и на бензиновые двигатели. Это и понятно: турбированный мотор мощнее и эффективнее обычного атмосферного. Однако ничего вечного нет, и в один не слишком прекрасный день турбокомпрессор может сломаться. По каким признакам понять, что это произошло, где отремонтировать турбину и как убедиться в том, что работу выполнили качественно, читайте в нашей статье.

Когда требуется ремонт?

На первый взгляд турбина может показаться простым устройством. Поток отработанных газов вращает крыльчатку, которая, в свою очередь, приводит в движение колесо компрессора, закрепленное на том же валу. Компрессор подает воздух под давлением в цилиндры двигателя. Увеличивается содержание кислорода в топливовоздушной смеси, соответственно сжигается больше горючего. При прежнем объеме камеры сгорания и том же количестве цилиндров мотор работает эффективнее. Его мощность возрастает на 20–30% по сравнению с атмосферным двигателем. Преимущество очевидно, и принцип работы понятен любому.

Но при этой кажущейся простоте двигатель с турбонаддувом устроен сложнее атмосферного, а значит, вероятность его поломки выше. И деталь, которая раньше всего выходит из строя, — это сама турбина. Хотя номинально ее ресурс соответствует сроку службы мотора, на практике это далеко не всегда так. Причем в бензиновых двигателях турбокомпрессор больше подвержен износу. Это связано с более высокой температурой отработанных газов.

На заметку
Кроме повышенной мощности, у турбированных двигателей есть еще одно немаловажное преимущество — экологичность. За счет принудительной подачи воздуха топливо в них сжигается эффективнее, образуется меньше вредных продуктов сгорания. В то же время есть и минусы: мотор с турбонаддувом более требователен к качеству масла и топлива, а также требует частой замены воздушного фильтра.

На продолжительность жизни турбины влияют уход за автомобилем и манера вождения. При преимущественно спокойной езде, использовании качественного масла определенных марок и хорошего топлива, регулярной замене воздушного фильтра средний ресурс турбокомпрессора в бензиновом моторе составит 150 000 км, в дизельном — в два раза больше [1] .

Но, как бы бережно вы ни обращались с автомобилем, рано или поздно придется отремонтировать турбину двигателя. Не всегда удается сразу понять, что этот момент наступил. Турбокомпрессор выходит из строя постепенно, и нужно внимательно следить за работой машины, чтобы заметить признаки неисправности.

Снижение мощности двигателя чаще всего указывает на то, что в камеру сгорания стало поступать меньше воздуха. Причины этой проблемы разнообразны: от засорения воздушного фильтра или канала подачи воздуха до утечки во впускной или выпускной системе. Утечка может возникнуть из-за трещин и других механических повреждений, из-за отсутствия герметичности соединений.

Синий дым при разгоне появляется вследствие того, что в цилиндры попадает масло. Значит, где-то происходит его утечка. Внимательный автовладелец при этом заметит, что расход масла увеличился. Причиной утечки может стать неисправность турбины.

Шум при работе турбокомпрессора свидетельствует о нарушении герметичности. Необходимо проверить целостность всех трубопроводов, прочность креплений, качество уплотнителей.

Один и тот же признак может быть проявлением различных неисправностей. Самая частая поломка — повреждение подшипников ротора из-за износа или, что более вероятно, из-за неправильной эксплуатации. Другие распространенные проблемы — коксование вала (ведет к перегреву и быстрому выходу из строя), разрушение лопастей турбины, механические дефекты, вызванные попаданием песка и других загрязнений, неисправность актуатора (вакуумного регулятора).

Нередко все эти причины оказываются не самостоятельными, а лишь сопутствующими. Чтобы найти настоящий источник поломки, необходимо провести тщательную диагностику.

Как проходит процесс

Ремонт турбин двигателей — задача не из простых. В большинстве обычных мастерских за эту работу просто не возьмутся, а в качестве решения проблемы посоветуют заменить турбокомпрессор. Причина — в отсутствии специализированного оборудования, которое необходимо для осуществления тонкой настройки турбины. Квалификация мастеров тоже зачастую оставляет желать лучшего.

Впрочем, еще хуже, если вам пообещают восстановить турбину в автосервисе, где нет ни современного оборудования для балансировки, ни оригинальных комплектующих. В этом случае желание сэкономить наверняка обернется еще бóльшими расходами. Весь ремонт, скорее всего, будет заключаться в замене картриджа — центральной части турбины. Обычно в «гаражных» мастерских применяют изделия китайского производства, которые выпускаются с многочисленными дефектами. Не говоря уже о том, что установка нового картриджа — даже идеально отбалансированного — отнюдь не гарантирует устранения проблемы, ведь причина неисправности, как мы выяснили, может скрываться в других частях турбины или даже находиться за пределами турбокомпрессора.

Некачественно отремонтированная турбина прослужит недолго и вскоре потребует замены. Но главная опасность в том, что эксплуатация неисправного турбокомпрессора может привести к поломке самого двигателя.

Так что выход один: искать должным образом оснащенный технический центр, где можно отремонтировать турбину, включая проведение комплексной диагностики, в соответствии со всеми правилами. К слову, такие сервисы есть пока только в столице и некоторых крупных городах. Иногда они оказывают услуги и для жителей регионов, организуя доставку транспортными компаниями.

Ремонт турбины дизельного двигателя в профессиональном техцентре проводят в несколько этапов.

  • Турбокомпрессор демонтируют с автомобиля.
  • Снимают «улитки» турбины и компрессора, разбирают картридж на составные элементы.
  • Производят глубокую трехступенчатую очистку всех деталей турбокомпрессора. Сначала их помещают в моечную машину и промывают активным раствором. На этой стадии удаляются основные загрязнения. Затем проводят пескоструйную обработку крыльчатки турбины, компрессорного колеса, «холодной» и «горячей» «улиток» — при условии, что первичный осмотр этих деталей не выявил механических повреждений (в противном случае они подлежат замене). Наконец, в ультразвуковой ванне промывают патрубки, чтобы окончательно удалить остатки масла.
  • Выполняют диагностику. Это самый сложный и ответственный этап ремонта. Специалист производит визуальный осмотр деталей: некоторые повреждения можно увидеть невооруженным глазом. Проверяют целостность вала, подшипников, оценивают степень их износа. С помощью специального оборудования определяют герметичность впускной и выпускной систем, интеркулера (охладителя воздуха), состояние электромагнитных клапанов.
  • По результатам диагностики проводят дефектовку: составляют перечень деталей, которые подлежат замене. Заказывают необходимые комплектующие — подшипники, втулки, уплотнительные кольца и так далее.
  • После замены деталей производят балансировку. Это многоступенчатый процесс. Сначала балансируют вал. Затем на него устанавливают колесо компрессора и снова выполняют балансировку. После этого на отдельном стенде балансируют картридж — центральную часть турбины.
  • Собирают воедино все узлы турбокомпрессора.
  • С помощью программатора настраивают актуатор, регулируют геометрию турбины.
  • Устанавливают отремонтированный турбокомпрессор на автомобиль.

Ремонт бензиновых турбин проводится по той же технологии.

Если все перечисленные мероприятия были выполнены, можно уже почти не сомневаться, что ремонт сделали качественно. Для сравнения: в «гаражной» мастерской список этапов будет намного короче, ведь весь процесс ограничится разборкой, заменой картриджа и сборкой турбины. Так что перед ремонтом имеет смысл заранее поинтересоваться у мастеров, какие работы они планируют провести.

Помимо этого, серьезные технические центры обязательно предоставляют гарантию на свои услуги. Ее срок зависит от особенностей ремонта и составляет в среднем 6–12 месяцев.

Что учесть при ремонте турбины дизельного и бензинового двигателя

Поломки турбины не всегда возникают изолированно: им порой сопутствуют и другие неисправности. Это значит, что одного лишь ремонта турбокомпрессора может оказаться недостаточно. Чтобы гарантированно выявить и устранить все имеющиеся проблемы, требуется комплексная диагностика автомобиля и, возможно, смежные услуги. В связи с этим специалисты рекомендуют обращаться в техцентры, где проводятся все виды работ.

Смежные услуги при восстановлении турбин могут включать:

Удаление сажевого фильтра в дизельных двигателях. Эта деталь, как следует из названия, предназначена для того, чтобы уменьшить выбросы сажи, которая образуется из-за неполного сгорания топлива. Когда фильтр чист, проблем нет. Но по мере эксплуатации автомобиля он засоряется, и тогда возникают неприятности: увеличивается расход топлива, повышается температура, вследствие чего турбина перегревается и может выйти из строя. Прочистка и замена сажевого фильтра не помогают: результата хватает ненадолго. Единственно разумным решением остается удаление. Но просто вырезать «сажевик» — это не выход: необходимо именно программное отключение.

Удаление катализатора . Эта операция часто сопутствует ремонту турбины бензинового двигателя. У катализатора та же функция, что и у сажевого фильтра, — уменьшать вредные выбросы в атмосферу. Он тоже имеет ограниченный ресурс работы, со временем засоряется и становится источником проблем, в том числе с турбиной. Поэтому многие автовладельцы принимают решение удалить эту деталь. Одновременно требуется перепрограммирование датчиков кислорода (иначе они будут реагировать на отсутствие катализатора и выдавать ошибки). Такие манипуляции производятся в специализированной мастерской.

Глушение клапана ЕГР . Система рециркуляции выхлопных газов (EGR) тоже решает экологическую задачу — снижает выбросы оксидов азота. Но по мере исчерпания ресурса она начинает отрицательно влиять на работу двигателя. Менять ЕГР сложно и дорого, и иногда самым разумным решением становится отключение системы, точнее, главной ее детали — клапана. А поскольку в современных автомобилях они имеют электронное управление, механического изъятия недостаточно — нужно перепрограммирование контроллера. Своими руками такую операцию не выполнить.

Отремонтировать турбину намного дешевле, чем установить новую. Но это сложная работа, и на обычных СТО ее не выполняют. Замена картриджа чаще всего не решает проблемы: необходим капитальный ремонт с диагностикой, который проводится только в специально оснащенных техцентрах.

Принцип работы турбонаддува. — Узнаю свое Авто!

Турбонаддув – устройство, призванное расширить мощность двигателя внутреннего сгорания. Оно стало настоящим прорывом в моторостроении ХХ века, но широкое распространение купило существенно позднее. Автором данного изобретения есть Альфред Бьюхи.

устройство турбонаддува и Принцип работы.

Принцип работы турбонаддува при всей его значимости в приросте мощности двигателя очень несложен: на одном валу закреплены крыльчатки двух улиток-турбин, задача одной части при помощи потока отработанных газов раскручиваться и приводить в воздействие вторую часть, которая трудится нагнетателем воздуха в двигатель.

Как раз в повышении количества воздуха, отправляемого в камеру сгорания, и кроется секрет повышения мощности движка.

Но, как уже отмечалось выше, при всей собственной логической простоте устройство набирало значимость довольно продолжительное время – более полувека. Обстоятельства:

требовательность к точности изготовления, необходимость в жаропрочных качественных материалах, отсутствие в массовом производстве высокооктанового горючего.

Последнее к слову ограничивало использование турбонаддува лишь на бензиновых двигателях.

Благо, наука не следует на месте и с годами оказались более качественные материалы, разрешившие турбонаддуву начать попадать вначале в мир автогонок, где он разрешал без повышения веса двигателя увеличивать его мощность и достигать командам высоких позиций в финальных таблицах, а по окончании и на потребительский рынок.

Сейчас подробнее о том, как трудится турбонаддув на бензиновых и дизельных двигателях, а правильнее – об изюминках его работы, поскольку принцип действия у них фактически аналогичен.

Особенности работы турбонаддува дизельного двигателя.

Дизель с турбонаддувом сейчас возможно встретить значительно чаще, чем его собрата – бензиновый агрегат.

Так происходит вследствие того что использование турбины в дизеле разрешает решить его основную проблему – низкую эффективность на высоких оборотах – раз и окончательно.

Кроме этого доводом в пользу применения турбины в дизельных ДВС возможно назвать низкую цена аналогичного внедрения за счет меньшей температуры выхлопных газов и более низких оборотов, каковые, в сравнении все с тем же бензиновым мотором, требуют применения менее качественных материалов. Из этого такая популярность турбонаддува у производителей дизельных авто и обладателей последних. Одновременно с этим массовость применения данного устройства в дизелях разрешает развиваться самому надуву в принципе, делая его все дешевее для бензиновых транспортных средств.

Особенности работы турбонаддува бензинового двигателя.

В случае если речь заходит об применении турбонаддува на бензиновых двигателях, то она прежде всего касается высоконагруженных моторов, комплектующих спорткары и кое-какие люксовые машины.

Такое классовое различие кроется в том, что прирост мощности в бензиновом двигателе требует громадных капиталовложений, как в саму турбину двигателя, так и в обслуживание авто: на дорогое высокооктановое его количество и топливо (турбонаддув постоянно ведёт к увеличенному расходу), каковые не всегда оправданы.

Дело в том, что в турбированном бензиновом ДВС прирост мощности достигается при высоких оборотах, наряду с этим, таков принцип работы турбонаддува, сама мощность возрастает очень быстро, что для простого среднестатистического водителя бензинового автомобиля не всегда нужно, скорее, кроме того напротив… а переплачивать за то, что вся эта мощность ни при каких обстоятельствах не будет употребляться, не имеет смысла.

.

Турбонаддув.Турбокомпрессор.Устройство и принцип работы турбонаддува.

Установка на двигатель турбонаддува является сегодня самым простым и относительно дешевым способом существенно поднять мощность двигателя, как бензинового, так и дизельного. Чтобы установить турбонаддув не нужно вскрывать двигатель, нужно только определиться с его производительностью, немножко места под ракушку, талант автослесаря, чтобы грамотно установить турбонаддув.

Также необходимо определиться с типом турбо системы, которая подойдет вашему двигателю, будь то турбина с двумя ракушками, приводимая в движение горячим потоком выхлопных газов, или же турбокомпрессор с жестким ременным приводом от коленвала. У каждой системы свои преимущества и недостатки, каждая имеет разный КПД и свои особенности установки и работы. В общем установить турбину на атмосферный двигатель не очень сложно, как говорится глаза боятся, руки делают.

Для начала типы систем турбонаддува:
Турбокомпрессор с жестким приводом от коленвала напоминает по принципу работы масляный насос двигателя. Небольшие роторы турбокомпрессора имеют лопасти,скошенные под определенным углом, что позволяет им за счет высоких оборотов валов турбокомпрессора эффективно подавать воздух и создавать давление. К слову на основе этой технологии турбонаддува создано много моделей воздушных компрессоров, которые используются на производствах и особенно строителями. Часто такую систему называют лепестковый наддув, потому, что лопасти роторов турбокомпрессора похожи на лепестки. Такая система наддува будет постоянно создавать давление при заведенном двигателе, в этом заключается преимущество — отсутствие турбоямы. Довольно часто такую схему наддува применяют на оппозитных моторах. Но, как всегда есть одно но, давление,  создаваемое турбокомпрессором постоянно и одинаково и не зависит от оборотов коленвала, то есть, на низких оборотах двигателю нужно меньше воздуха и компрессор работает на низких оборотах но, давление создает, за счет малого потребления воздуха, когда же обороты коленвала возрастут, скорость вращения роторов турбокомпрессора тоже возрастает, возрастает и количество подаваемого воздуха, и опять же возрастает расход подаваемого воздуха, то есть как ни крути, а давление будет постоянным и одинаковым.
Турбонагнетатель, приводимый в движение от скорости горячих выхлопных газов на сегодняшний день является самым распространенным типом системы наддува. Его популярность заключается в его эффективности и надежности. КПД такого турбонагнетателя составляет в среднем около 70%, что очень неплохо. Принцип работы основан на разницах температур выхлопных газов и подаваемого в цилиндры воздуха. Температура воздуха, который подается в цилиндры как правило немного выше температуры воздуха окружающей среды (нагревается пока проходит через систему турбонаддува), температура же выхлопа доходит до 600-1000С, немало, а все газы как и большинство веществ на нашей планете при нагреве имеют свойство расширяться и увеличиваться в объёме. Получается в цилиндры поступает одно количество воздуха, а выходит гораздо больше, и чем больше газов попадет на крыльчатку турбины, тем быстрее она будет вращаться, а спаренная с ней крыльчатка наддува нагонит еще больше воздуха в цилиндры, чем больше воздуха попадет в цилиндры, тем больше может сгореть топлива, чем больше топлива сгорит, тем выше будет удельная мощность выдаваемая двигателем. Такой вот замкнутый круг. Но опять же обороты регулируются количеством подаваемого топлива и воздуха соответственно. Как было сказано выше температура выхлопных газов может достигать 1000С, которые разогревают турбину и поэтому в большинстве своем ракушки турбонаддува выполнены одна из аллюминия, так как этот металл имеет отличные теплообменные свойства, т.е. легко охлаждается, а вторая половина, та что наиболее подвержена температурным нагрузкам выполнена из особого сплава чугуна и стали. В общем обороты вала такого турбонагнетателя могут достигать 300 000 об/мин. Чтобы создать такой механизм, износо и жаростойкий, который будет работать десятилетиями, нужны дорогостоящие материалы и технологии, от того турбонагнетатель имеет такую цену (читайте также — «почему двигатель идет в разнос»).
Все тоже свойство газов нашей атмосферы при нагреве расширяться, поставило перед разработчиками еще одну задачу. Атмосферный воздух, нагнетаемый хоть турбокомпрессором, хоть турбонагнетателем нагревается от сжатия (когда создается давление в системе впускных коллекторов) и от деталей самой системы турбонаддува, то есть, воздух, нагревшись расширился, при этом его объём увеличился,но количество содержащегося в нем кислорода осталось прежним. Один умный дядька ломая голову над тем чтобы еще придумать для улучшения показателей двигателя, чтобы не выгнали его с работы за безделие, просек эту тему и придумал интеркулер.Он придумал охлаждать воздух с помощью этого интеркулера. Холодный воздух имеет большую плотность нежели горячий, и поэтому несет в себе больше кислорода, а чем больше кислорода, тем лучше проходит реакция горения.
И всё же, что такое интеркулер?
— интеркулер (с англ. -«промежуточный охладитель») — это воздушный радиатор, который охлаждает воздух на пути в цилиндры и дополнительно выполняет роль рессивера, только и всего.
Совершенно не случайно турбонагнетатели устанавливают на многие современные двигатели,будь то малолитражка или белазовский дизель-генератор Cummins QSK 78, на котором установлено целых шесть турбонагнетателей, даже самый большой в мире двигатель имеет турбонаддув. Установка турбонаддува является способом получить дополнительную мощность, и снизить количество вредных веществ в выхлопных газах за счет полного сгорания топлива.
{webplayer width=680 height=400 type=youtube video=http://www.youtube.com/watch?v=d7JP7ElZycQ }

Турбина и компрессор, назначение

Турбина и компрессор имеет общее назначение — они предназначены для повышения мощности двигателя. Но принцип работы и особенности их использования отличаются. Ниже рассмотрим, в чем особенности каждого из агрегатов, для чего они предназначены, в чем плюсы и минусы. Отдельно поговорим об особенностях ремонта и выборе производителей современных авто.

Назначение турбины и компрессора

Двигатель с компрессором или турбиной выдает лучшую динамику, чем обычный атмосферный силовой агрегат. Благодаря действию этих узлов, увеличивается производительность и крутящий момент, что особенно заметно на больших оборотах.

К примеру, компрессор — полностью независимое устройство, которое работает от вала двигателя. Это упрощает его обслуживание и ремонт. Турбина же использует энергию выхлопных газов и привязана к силовому агрегату. Она выдает более высокие обороты, но и нагревается активнее. 

Принцип работы и устройство турбины

Турбина двигателя представляет собой сложный узел, работающий без остановки и использующий энергию выхлопных газов. Его целью является повышение давления в коллекторе пуска для обеспечения большего поступления воздуха и, соответственно, кислорода в камеру сгорания.
Конструктивно турбина состоит из пары «улиток»:

  1. Компрессора. Используется для всасывания воздушного потока и его передачи в коллектор впуска.
  2. Горячей части. Сюда проходят выхлопные газы, которые вращают колесо системы и выходят в направлении системы выхлопа.

Также в состав турбины входит две крыльчатки (компрессора и горячей части), картридж шарикоподшипникового типа и кожух, объединяющий в себе все элементы и контур охлаждения.

Во время работы турбина принимает большую нагрузку и нагревается. В горячую часть устройства поступает выхлоп с высокой температурой. Во избежание преждевременного разрушения устройства корпус турбины изготавливается с применением чугуна с добавлением специальных элементов.

Турбинный вал может раскручиваться до 200 000 об/мин, поэтому при изготовлении узла предъявляются высокие требования к точности подгонки и качеству смазки. Особое внимание уделяется система охлаждения, которая бывает двух видов:

  • Охлаждение маслом. Отличается упрощенной конструкцией и меньшей стоимостью узла. Из минусов — более низкая эффективность, высокие требования к маслу и контролю температуры смазки. При нагреве некачественное масло разрушается, из-за чего элементы узла забиваются, и может потребоваться замена турбины. 
  • Охлаждение маслом и антифризом. При комплексном подходе обеспечивается большая эффективность охлаждения. Сама конструкция более сложная, что влияет на стоимость. 

В некоторых случаях может использоваться две турбины. Такая система называется twin-turbo. Цель системы состоит в дополнительном увеличении объема и давления при подаче воздуха, что необходимо в спортивных соревнованиях. Еще один вариант —biturbo, когда последовательно монтируется две разные турбины для повышения эффективности работы.
В большинстве случаев принцип действия турбины имеет следующий вид:

  • Выхлопные газы от коллектора впуска идут к патрубку турбинной части и попадают на крыльчатку.
  • Под действием газов крыльчатка вращается и заставляет двигаться компрессор, увеличивающий давление в цилиндре.

Мощность двигателя увеличивается на 25-40 процентов.

Для повышения эффективности турбонаддува может использоваться интеркулер. В его функции входит охлаждение воздуха перед отправкой в коллектор впуска и камеру сгорания. Это обеспечивает подачу большего объема кислорода, ведь в холодном состоянии он занимает меньше места. 
Главное отличие турбины бензинового и дизельного двигателя состоит в температуре работы.

Если в дизеле выхлопные газы нагреваются на уровне 800-850 градусов Цельсия, в бензиновых моторах этот параметр почти всегда выше 1000 градусов Цельсия. Следовательно, требования к материалам изготовления также будут различаться. Имеются и конструктивные отличия, поэтому не бензиновые и дизельные моторы ставятся разные виды турбин. Они не взаимозаменяемы.

Достоинства и недостатки турбины

После анализа принципа действия бензиновой и дизельной турбины, стоит подвести итог в вопросе слабых и сильных мест этого устройства.

Преимущества:

  • Высокая эффективность. Увеличение мощности может достигать 45-50%.
  • Раскрутка до 200 000 оборотов, что в 16 крат больше того, что может компрессор.
  • Сохранение лошадиных сил автомобиля.
  • Улучшенные тяговые усилия на низких оборотах.
  • Компактные размеры.
  • Экологичность работы.

Недостатки:

  • Применение моторного масла для смазки. Это значит, что частота его замены увеличивается где-то на треть.
  • Небольшой срок службы. В среднем турбина двигателя служит не больше 150 000 км.
  • Высокая стоимость обслуживания. Ремонт турбины почти всегда обходится в крупную сумму.
  • Особенности эксплуатации. Турбина требует выделения некоторого времени для остывания.
  • Увеличение расхода масла. В среднем на 10 000 км расходуется один литр масла.
  • Сложность настройки и установки. Для выполнения работ всегда необходимо привлекать специалиста. 
  • Привязка к двигателю. Если мотор выдает небольшое количество оборотов, турбина бесполезна. Только при активной раскрутке коленвала повышается эффективность устройства.

Ремонт турбины двигателя может потребоваться при загрязнении смазки двигателя из-за несвоевременной эксплуатации, недостаточном количестве масла или износом под действием посторонних элементов. Кроме того, устройство быстрей выходит из строя при эксплуатации в экстремальных условиях и использовании герметика вместо резинки для улучшения качества соединения.

Распознать поломку турбины можно по следующим признакам:

  • нехарактерные звуки;
  • серый, белый или черный дым из выхлопной трубы;
  • ухудшение динамики разгона;
  • уменьшение тяги мотора.

Ремонт турбины важно проводить только у профессионалов. Это обусловлено следующими особенностями:

  • Любая неправильная натяжка болтовых соединений ведет к неправильной работе или повреждению.
  • В конструкции есть множество мелких деталей, которые нужно смазывать и чистить.
  • Обязательна балансировка всех крутящихся узлов. Для этого применяется специальная и дорогостоящая аппаратура.
  • Люфт ротора должен строго соответствовать заводским требованиям.

Для продления срока службы турбины важно регулярно проводить ТО двигателя, своевременно менять масло, защищать систему от попадания посторонних элементов. Кроме того, важно использовать только качественные комплектующие и давать двигателю нагреться перед началом движения. 

Устройство и принцип работы компрессора

Автомобильный компрессор представляет собой механический нагнетатель, необходимый для подачи в камеру сгорания воздуха в большем объеме и с увеличенным давлением. Это отдельный узел, работающий от коленчатого вала и получающий крутящий момент через ремень или цепь. 
Компрессоры бывают трех типов:

  1. Роторные. Внутри расположены кулачковые валы, которые и обеспечивают дополнительную подачу воздуха. Это наиболее старая конструкция, которая была создана еще в 1860-м, а в 1900-м впервые установлена на машину. Такой вид компрессора редко применяется из-за больших размеров и веса. Кроме того, поток воздуха имеет прерывистый характер, что приводит к колебаниям (провалам) мощности.
  2. Двухвинтовые. Конструктивно состоят из двух лопастных роторов, отличающихся большей эффективностью. Они работают на таком же принципе, как и роторные, но сжатие воздуха происходит внутри устройства. Как результат, при работе не возникает провалов мощности.
  3. Центробежные. Внутри находится крыльчатка. Такие турбины отличаются наибольшей эффективностью и позволяют добиться большей мощности. Крыльчатка внутри раскручивается до 60 000 оборотов в минуту, что обеспечивает высокую центробежную силу. Такие устройства компактны, что позволяет устанавливать их на авто с малолитражными моторами.

Принцип работы построен на захвате воздуха компрессором, его сжатии в ограниченном пространстве и сбросе в коллектор впуска.

Достоинства и недостатки компрессора, ремонт

Многие производители принимают решение поставить компрессор двигателя вместо турбины. Это обусловлено следующими преимуществами:

  • Больший срок службы и повышенная прочность.
  • Увеличение производительности на 10-15%.
  • Неприхотливость в обслуживании.
  • Способность работать продолжительное время без риска поломки.
  • Независимость от двигателя. Это отдельное устройство, которое раскручивается от коленчатого вала, а не отработавших газов.
  • Отсутствие скачков мощности.
  • Не требовательность к оборотам мотора.
  • Легкость установки своими руками.
  • Отсутствие проблем с «поеданием» моторного масла.
  • Более низкая цена.
  • Приведение в действие сразу после запуска двигателя.
  • Фиксированная мощность.

Недостатки:

  • Дает меньшую эффективность, чем турбина.
  • Ограничение оборотов — до 10 000-12 000.
  • Потребление до 20% от мощности мотора.
  • Некоторые варианты компрессоров уже не производятся.
  • Расходование большего количества горючего.

Необходимость ремонта компрессора возникает в более редких случаях, ведь они отличаются более простой конструкцией и реже ломаются. Проблему можно распознать по снижению мощности мотора, ухудшению динамики и появлению постороннего шума. Как результат, может потребоваться замена узла или натяжение ремня коленвала, который приводит во вращение компрессор.

В наиболее сложных случаях необходима установка нового устройства.Осмотр механического нагнетателя рекомендуется проводить раз в 10 000 км. Для выполнения работы нужны специальные знания и опыт, а весь процесс занимает не более нескольких минут.

Турбина или компрессор, тенденции автопрома

Несмотря на ряд недостатков, популярность у производителей получила именно турбина. Ее установка не влияет на потерю лошадиных сил, она монтируется напрямую в двигатель и позволяет разогнать автомобиль до большей скорости. Прибавка в мощности силового агрегата также более внушительна. Конечно, установка турбины влияет на стоимость автомобиля и требует более ответственного подхода в обслуживании, но покупатели готовы платить за дополнительную мощность.

Вариант с компрессором часто применяется в спорте, где главный упор делается на надежность, простоту эксплуатации и ресурс. В отличие от турбины здесь нет зависимости от оборотов, а устройство сразу повышает мощность при нажатии на педаль газа. Здесь нет запаздывания, как в случае с турбиной, что очень важно при соревнованиях на небольшие дистанции. Но прибавка мощности менее значительная, что часто вынуждает отдать предпочтение в пользу турбины.

Многие производители не стали выбирать и используют сразу два устройства. Такой вариант несложно распознать по обозначению TSI на двигателе. Это означает, что здесь применяется комплексный турбонаддув двигателя — с помощью турбинного и механического нагнетателей.

Итоги

С учетом сказанного ясно, что задачи турбины и компрессора идентичны— увеличение мощности и динамики двигателя. Но они имеют разную конструкцию, индивидуальный принцип действия, а также свои плюсы и минусы. Турбокомпрессор позволяет добиться большей мощности, но он дорогой и требует профессионализма при эксплуатации.

Механический нагнетатель, наоборот, отличается более простой конструкцией и возможностью самостоятельного обслуживания, но дает меньшую прибавку. Не удивительно, что многие производители не стали выбирать, а задействовали сразу две системы одновременно.

Чем отличается турбина от турбокомпрессора

Поиск запроса «турбина и компрессор» по информационным материалам и форуму

Как работает турбокомпрессор? Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы турбокомпрессора

В двигателе внутреннего сгорания, где необходимо увеличить мощность, применяется турбокомпрессор. Чтобы добиться этого, турбонагнетатель увеличивает массовый расход воздуха, поступающего в двигатель, за счет действия турбины, движимого его выхлопом. Он широко применяется в самолетах, автомобилях и мотоциклах.

Конструкция и принцип действия турбонагнетателя

Турбокомпрессор похож на миниатюрную газовую турбину. Это небольшой радиальный вентилятор, приводимый в движение поступательным движением выхлопных газов двигателя.Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора, имеющих общий вал. Когда выхлопные газы попадают внутрь, вращается вентилятор, который приводит в действие компрессор. Затем воздух сжимается компрессором перед подачей во впускной коллектор двигателя. Поскольку воздух сжимается, двигатель может подавать в цилиндры большее количество воздуха. Обычно двигатель всасывает воздух через вакуум, создаваемый ходом цилиндра вниз. Нормальное давление воздуха составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, и существует предел перепада давления на впускных клапанах, что приводит к ограничению массового расхода воздуха. Чтобы увеличить потребление, давление должно быть увеличено. Таким образом, дополнительный кислород к двигателю позволяет сжигать больше топлива, что увеличивает мощность двигателя. Повышение давления воздуха возможно при применении турбокомпрессора.

Турбокомпрессоры, хотя применяются так же, как и нагнетатели, за исключением небольших вариаций. Нагнетатели, особенно центробежные нагнетатели, вращались за счет вращения коленчатого вала двигателя. Это сделало турбокомпрессоры более эффективными с точки зрения рециркуляции потерь энергии через выхлопные газы.

Хотя турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора, на самом деле он состоит из нескольких рабочих компонентов. Турбина и рабочее колесо находятся в собственном корпусе. Кожухи, установленные вокруг крыльчатки компрессора и турбины, направляют поток газов через колеса. Движение газов заставляет рабочее колесо вращаться. В этом случае размер рабочего колеса определяет количество газа, которое оно может принять. Единственный вал, соединяющий турбину с компрессором, расположен во вращающемся узле центральной ступицы (CHRA). CHRA также содержит подшипник для минимизации трения, смазку и, в некоторых случаях, систему охлаждения турбонагнетателя; модели с водяным охлаждением имеют точки входа и выхода для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя. Затем такие устройства, как перепускные клапаны, контролируют вращение турбины.

Турбокомпрессор: определение, функции, части, типы, работа

Слышали ли вы о высокомощном входном устройстве в двигателе внутреннего сгорания, ну секрет турбокомпрессор .Он также известен как турбодвигатель , который был изобретен в начале ХХ века швейцарским инженером Альфредом Бучи. Он представил прототип для увеличения мощности дизельных двигателей.

Сегодня турбонаддув стал стандартным устройством для большинства бензиновых и дизельных двигателей. Все еще продолжаются исследования способов улучшения конструкции турбокомпрессоров для повышения производительности при снижении производственных затрат. Даже несмотря на то, что напряжения, вызванные вибрацией, и работа подшипников являются основными факторами отказа. По этой причине ротодинамический анализ должен быть важной частью процесса проектирования турбокомпрессора, ну, может быть!

В автомобильном двигателе мощность вырабатывается в камере сгорания при всасывании топливно-воздушной смеси, верно! После сжатия смесь выбрасывается в виде выхлопных газов, которые становятся отходами и даже загрязняют атмосферу. Но вместо того, чтобы выхлопные газы были бесполезными, турбокомпрессор использует их, чтобы двигатель работал быстрее. Позволь мне объяснить.

Читать Все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, применение, детали, историю, схему, типы, принцип работы, а также преимущества и недостатки турбокомпрессора. Эта статья широка, поэтому я призываю вас прочитать ее, чтобы получить знания.

Турбокомпрессор Определение

Турбокомпрессор представляет собой приводное от турбины устройство индукции силы, которое повышает эффективность и выходную мощность двигателей внутреннего сгорания за счет нагнетания дополнительного сжатого воздуха в камеру сгорания. Эта индукция горячего воздуха, кажется, работает, потому что компрессор может нагнетать больше воздуха и пропорционально больше топлива в камеру сгорания, чем при нормальном атмосферном давлении.

Турбокомпрессор — это устройство, устанавливаемое на двигатель транспортного средства для повышения общей эффективности и повышения производительности двигателя. турбокомпрессоры первоначально были известны как турбонагнетатели , потому что все устройства принудительной индукции классифицируются как нагнетатели. Нагнетатель — это термин, обозначающий устройство принудительной индукции с механическим приводом.

Разница между турбокомпрессором и обычным нагнетателем заключается в том, что турбокомпрессор приводится в действие турбиной, приводимой в движение выхлопными газами двигателя. Принимая во внимание, что нагнетатель механически приводится в действие коленчатым валом двигателя, часто связанным с ремнем. Однако турбонагнетатели более эффективны, но менее отзывчивы. Термин Twin-charger относится к двигателю с турбонагнетателем и нагнетателем.

Прочтите Вещи, которые вы должны знать о шатуне

История

Краткая история турбокомпрессоров, заслуга основателя Альфреда Дж. Бучи (1879–1932), который работал в автомобильной мастерской компании Gebruder Sulzer Engine Company в Винтертуре, Швейцария.Проект был разработан за год до первой мировой войны и был запатентован в Германии в 1905 году. Он продолжал совершенствовать проект до самой своей смерти спустя четыре десятилетия.

Некоторые другие инженеры также заслуживают похвалы за проект турбокомпрессора. Несколькими годами ранее сэр Дугальд Кларк (1854–1932) был шотландским изобретателем двухтактного двигателя. он экспериментировал с разделением стадий сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров.

Его эксперимент работал как наддув, увеличивая потоки воздуха в цилиндры и количество топлива, которое можно было сжечь.Другие инженеры, такие как Луи Рено, Готлиб Даймлер и Ли Чедвик, также принимают участие в разработке систем наддува.

Функции турбонагнетателя

Основной функцией турбокомпрессора является повышение эффективности работы автомобильного двигателя. ниже приведены причины, по которым турбо всегда будет существовать, несмотря на некоторые его ограничения.

  • Дополнительная тяга обеспечена без увеличения мощности двигателя.
  • Увеличить скорость работы двигателя без увеличения скорости сжигания топлива.
  • Используйте оксид углерода II (выхлопной газ) вместо того, чтобы загрязнять окружающую среду.

Применение турбокомпрессора

Турбокомпрессор обычно используется в автомобильных двигателях, таких как грузовики, автомобили, поезда, самолеты и строительная техника. современные версии двигателей внутреннего сгорания с циклом Отто и дизельным двигателем оснащены турбонагнетателями.

Позвольте углубиться, чтобы объяснить некоторые области применения турбокомпрессоров:

Автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями: Как упоминалось ранее, автомобили с турбонаддувом распространены среди автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями для увеличения их выходной мощности при заданной мощности. Это также повышает эффективность использования топлива, позволяя использовать двигатель меньшего объема. Эти двигатели потеряли в весе около 10% и экономят до 30% расхода топлива, сохраняя при этом ту же пиковую мощность.

Первым легковым автомобилем с турбонаддувом стал вариант Oldsmobile Jetfire. Он использует компонент до 215 у.е. во всех алюминиевых двигателях V8 и в продуктах Chevrolet, называемых Corvairs. Первоначально он назывался Monza Spyder с охлаждаемым оппозитным шестицилиндровым двигателем.

Автомобили с дизельным двигателем в значительной степени полагаются на турбокомпрессор, поскольку он повышает эффективность, управляемость и производительность дизельных двигателей.Выпускается на базе легкового автомобиля Mercedes с турбонаддувом Garrett, представленного в 1978 году.

Грузовые автомобили: С той же целью дизельные двигатели грузовых автомобилей оснащаются турбонаддувом с 1938 года.

Самолет: В течение года действие турбокомпрессора также увеличивает эффективность самолетов.

Мотоциклы: Большинство японских компаний производили высокопроизводительные мотоциклы с турбонаддувом с начала 1980-х годов. Хотя мотоциклов с турбонаддувом мало, это из-за обилия большего рабочего объема.Доступен безнаддувный двигатель, который предлагает преимущества крутящего момента и мощности двигателя меньшего объема с турбонагнетателем, но обеспечивает более линейные характеристики мощности.

Читайте: Компоненты двигателя внутреннего сгорания

Детали турбокомпрессоров

Ниже приведены основные части турбокомпрессора и их функции:

  • Картриджи (полностью собранные и сбалансированные сердечники турбокомпрессора)
  • Вакуумные приводы и пневматические приводы
  • Электронные приводы (электрические сервоприводы)
  • Корпуса компрессора (корпуса холодной секции/детали турбокомпрессора)
  • Ремкомплекты турбокомпрессора (ЗИП/комплекты для оперативного мелкого ремонта)
  • Колеса компрессора (колеса компрессора турбокомпрессора)
  • Вал и колеса (валы турбонагнетателей с турбинным колесом, роторы турбин)
  • Корпуса сопловых колец (Корпуса для элементов управления геометрией ВНТ)
  • Корпуса подшипников (корпуса картриджей, корпуса турбонагнетателей)
  • Задние пластины (пластина сердечников турбокомпрессора со стороны компрессора)
  • VNT Nozzle Rings (Кольца с форсунками для турбокомпрессоров ВНТ, узлов контроля геометрии ВНТ)
  • Тепловые экраны (тепловые экраны сердцевины турбокомпрессора)
  • Комплекты прокладок (комплекты/комплекты прокладок турбокомпрессора)
  • Датчики привода (датчики давления, датчики положения
  • Прокладки ВНТ (внутренние прокладки для турбокомпрессоров ВНТ)
  • Корпуса турбины (корпуса горячей секции/детали турбокомпрессора)
  • Детали электронных приводов (электродвигатели, валы, шестерни сервоприводов турбокомпрессоров).

Типы турбокомпрессоров

Ниже приведены различные типы существующих турбокомпрессоров:

Одинарная турбина:

Одинарный турбокомпрессор — это самый простой, наиболее распространенный и дешевый тип турбокомпрессора из существующих. Он имеет безграничную вариативность и, будучи меньшим турбонаддувом, обеспечивает лучшее рычание на низких оборотах, поскольку они раскручиваются быстрее. Одинарная турбина имеет шарикоподшипник и подшипник скольжения, которые обеспечивают меньшее трение для вращения компрессора и турбины.

Преимущества одиночных турбонагнетателей заключаются в том, что двигатели меньшего размера также могут быть оснащены турбокомпрессором, также учитывается экономичность, простота и простота установки. Это также увеличивает КПД двигателя.

Некоторые ограничения по-прежнему имеют место, несмотря на его преимущества, в том числе; имеет довольно узкий эффективный диапазон оборотов. Одиночные турбины делают выбор размера проблемой, поскольку приходится выбирать между большей мощностью на высоких оборотах или хорошим крутящим моментом на низких оборотах. Наконец, отклик может быть медленным по сравнению с другими типами турбо.

Двойные турбины:

Твин-турбо — еще один вариант, который позволяет использовать один турбонагнетатель для каждого ряда цилиндров (v8, v12 и т. д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбокомпрессор для низких оборотов и байпас на более крупный турбокомпрессор для высоких оборотов. Две турбины одинакового размера, одна из которых используется при низких оборотах, а обе — при более высоких (14, 16). BMW x5 M и x6 M используют турбины с двойной спиралью, по одной с каждой стороны v8.

Преимущество двойного турбонаддува, когда он работает последовательно или с турбонаддувом на низких оборотах и ​​в обоих случаях на высоких оборотах.Это обеспечивает более широкую и плоскую кривую крутящего момента, лучший крутящий момент на низких оборотах, но мощность не будет уменьшаться на высоких оборотах, как одиночная турбина. Ограничения этих турбокомпрессоров включают стоимость и сложность, поскольку количество компонентов почти удваивается. И есть другие альтернативы для достижения аналогичного результата, которые легче.

Читайте: Разница между бензиновым и дизельным двигателем

Турбина Twin-Scroll:

Турбокомпрессоры с двойной спиралью почти во всех отношениях лучше, чем турбины с одной спиралью, потому что при использовании двух спиралей импульсы выхлопа разделяются.Например, в четырехцилиндровых двигателях с порядком работы 1 3 4 2 цилиндры 1 и 4 могут питаться от одной спирали турбокомпрессора. Тогда как цилиндры 2 и 3 питаются от отдельной спирали. Назначение этих типов турбокомпрессора состоит в том, что в цилиндре имеется перекрытие. Допустим, цилиндр заканчивает свой рабочий ход, когда поршень достигает нижней мертвой точки, и выпускной клапан открывается. За это время второй цилиндр завершает такт выпуска, закрывая клапан и открывая впускной клапан.

Традиционный турбоколлектор с одной спиралью совсем другой, давление выхлопа из первого цилиндра будет мешать второму цилиндру, втягивающему свежий воздух, из-за того, что оба выпускных клапана временно открыты. Это снижает давление, достигаемое турбонагнетателем, и влияет на количество воздуха, всасываемого вторым цилиндром.

Преимущества турбокомпрессора заключаются в том, что больше энергии передается на выхлопную турбину и достигается более широкий диапазон оборотов эффективного наддува. Это связано с разным дизайном прокрутки. По сути, перекрытие клапанов больше, не мешая очистке выхлопных газов, что приводит к большей гибкости настройки.

Ограничения

заключаются в том, что стоимость и сложность выше по сравнению с одиночными турбинами, и для этого требуется особая компоновка двигателя и конструкция выхлопа.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT):

Типы турбонагнетателя с изменяемой геометрией распространены на дизельных двигателях, и их производство ограничено. Это связано с его стоимостью и экзотическими требованиями к материалам. Внутренние лопасти внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу A/R в соответствии с частотой вращения. То есть при низких оборотах низкое отношение A/R используется для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого запуска турбонагнетателя. Если обороты растут, соотношение A/R увеличивается, чтобы увеличить поток воздуха, что приводит к низкой турбо-задержке.Это также приводит к низкому порогу наддува и широкому и плавному диапазону крутящего момента.

Преимущество этого типа турбонаддува заключается в том, что создается широкая и плоская кривая крутящего момента. Который эффективен в очень широком диапазоне оборотов. Для этого требуется одиночный турбонаддув, что упрощает установку последовательного турбонаддува в нечто более компактное. Его ограничения заключаются в том, что он используется только в дизельных двигателях, где выхлопные газы ниже, поэтому лопасти не будут разрушены головкой. При использовании турбонаддува на бензиновом двигателе будут использоваться дорогостоящие экзотические металлы для сохранения надежности.

Турбокомпрессор с регулируемой двойной спиралью:

Регулируемая турбина с двойной спиралью значительно дешевле, чем VGT, что делает ее предпочтительным выбором для бензиновых двигателей с турбонаддувом. Он сочетает в себе VGT с установкой с двойной спиралью, таким образом, при низкой частоте вращения одна из спиральных витков полностью закрывается, нагнетая весь воздух в другую. По мере увеличения оборотов двигателя клапан открывается, пропуская воздух в другую спираль, и достигается хорошая производительность высокого класса.

Преимущества турбокомпрессора заключаются в том, что он обеспечивает широкую и пологую кривую крутящего момента и имеет более прочную конструкцию, чем VGT.Стоимость и сложность также являются его ограничениями, а технология раньше была нежелательной.

Электрические турбонагнетатели:

Применение электродвигателя в турбокомпрессоре улучшает его характеристики и обеспечивает мгновенную форсировку двигателя. Легко создается крутящий момент на низких оборотах, устраняется запаздывание. Этот турбокомпрессор просто лучший из всех, возможно, новая версия сможет его сбить.

его преимущества заключаются в том, что создается более широкий эффективный диапазон оборотов с равномерным крутящим моментом. Потраченная энергия восстанавливается, поскольку электродвигатель подключен непосредственно к выхлопной турбине. И, как упоминалось ранее, турбо-задержку и недостаточное количество выхлопных газов можно практически устранить, вращая компрессор с помощью электроэнергии, когда это необходимо.

Сложность и стоимость являются одним из недостатков турбокомпрессора, так как теперь учитывается электродвигатель. Упаковка и вес также являются проблемой, особенно с добавлением встроенной батареи, которая при необходимости обеспечивает достаточную мощность для турбонаддува.Аналогичные преимущества можно получить и от других типов, таких как VGT или Twin-Scrolls.

Принцип работы

Имея базовые знания о том, как работает реактивный двигатель, разобраться в автомобилях с турбокомпрессором будет намного проще. Поясню, реактивный двигатель всасывает свежий воздух спереди и использует его в камере для смешивания и сжигания с топливом. Затем он выпускает горячий воздух через спину. Горячий рев проносится мимо турбины, сделанной из компактного металлического ветряка, который приводит в действие компрессор (воздушный насос) в передней части двигателя.двигатель использует его для подачи воздуха в двигатель, чтобы топливо сгорало должным образом.

Аналогичный процесс применяется к турбонагнетателю поршневого двигателя автомобиля. выхлопные газы используются для привода турбины, которая вращает воздушный компрессор, нагнетающий дополнительный воздух в цилиндры. Это приводит к тому, что за секунду сжигается больше топлива, поэтому автомобиль с турбонаддувом может производить больше энергии. Это больше энергии в секунду.

Турбокомпрессоры состоят из двух половин, соединенных между собой валом. В одном из них находится турбина, которая вращается за счет горячих выхлопных газов, в другом также находится турбина, которая всасывает воздух и сжимает его в двигателе.Это сжатие обеспечивает дополнительную мощность и эффективность двигателя. Чем больше воздуха поступает в камеру сгорания, тем больше топлива добавляется, что дает дополнительную мощность.

Обратите внимание, что сжатый воздух горячий, менее плотный и поднимается над радиаторами. Этот горячий воздух менее эффективен для сжигания топлива. Из-за этого воздух, поступающий от компрессора, перед поступлением в цилиндры нуждается в охлаждении. Вот почему горячий воздух от компрессора проходит через теплообменник, который отводит лишнее тепло, прежде чем он попадет в камеру сгорания.

Читайте: Классификация двигателей внутреннего сгорания

Откуда берется дополнительная мощность и сколько можно получить

Большинство людей думают, что газотурбинный двигатель обеспечивает дополнительную мощность за счет выхлопных газов, но это не так. Выхлопной газ используется для привода компрессора, который перекачивает воздух в камеру сгорания, позволяя двигателю каждую секунду сжигать больше топлива. Дополнительная мощность получается за счет дополнительного топлива, которое сжигается с большей скоростью.

Количество дополнительной мощности, которую дает турбонагнетатель, определяется размером компонентов. Турбокомпрессоры могут быть улучшены, чтобы сделать двигатель более мощным, в зависимости от желаемой мощности. Но есть предел совершенствованию. Цилиндры настолько велики, что они могут получить много воздуха и топлива для смешивания.

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Преимущества:

Ниже приведены преимущества турбокомпрессоров:

  • Двигателю предлагается дополнительная мощность.
  • Свободная мощность передается двигателю за счет отработанных выхлопных газов.для его привода не требуется мощность двигателя.
  • Используется как в дизельных, так и в бензиновых двигателях.
  • Повышение топливной экономичности двигателей.

Недостатки:

Несмотря на преимущества турбокомпрессоров, все же имеют место два основных ограничения. Ниже приведены недостатки турбокомпрессора:

Одна из серьезных проблем с турбокомпрессором известна как турбозадержка. Это произошло, когда дроссельная заслонка нажата, двигателю требуется время, чтобы разогнаться.То есть турбонагнетателям нужно время, чтобы отразить обороты двигателя.

Когда частота вращения двигателя низкая, выхлопных газов недостаточно для вращения компрессора и обеспечения необходимой мощности. Требуемый выхлоп будет создаваться после нажатия на педаль газа. Этот эффект уменьшается при переключении на более низкую передачу, но опытные водители иногда замечают задержку отклика.

Второе ограничение турбонагнетателей не возникает в условиях повседневной езды. Это происходит только тогда, когда двигатель доведен до предела.Тепло, выделяемое выхлопными газами, сильно нагревается и заставляет турбокомпрессор светиться красным.

Вот почему большинство спортивных автомобилей с турбонаддувом имеют вентиляционные отверстия в нижней части двигателя. Это вентиляционное отверстие поддерживает постоянную циркуляцию воздуха и охлаждает детали.

Читайте: Работа и эффективность карданного вала

В заключение мы познакомили вас с различными функциями турбокомпрессоров. Одним из них является повышение эффективности работы и топливной экономичности двигателей.Мы также видим различные типы турбин и принцип их работы. Также выявлены преимущества и недостатки.

Я надеюсь, что знания достигнуты, если да, пожалуйста, прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

Турбокомпрессор — Academic Kids

От академических детей

Турбокомпрессор в разрезе

Турбокомпрессор представляет собой компрессор, используемый в двигателях внутреннего сгорания для увеличения выходной мощности двигателя за счет увеличения массы кислорода и топлива, поступающих в двигатель.Ключевым преимуществом турбокомпрессоров является то, что они обеспечивают значительное увеличение мощности двигателя при незначительном увеличении веса.

Недостатком бензиновых двигателей является необходимость снижения степени сжатия (чтобы не превысить максимальное давление сжатия и предотвратить детонацию двигателя), что снижает КПД двигателя при работе на малой мощности. Этот недостаток не относится к специально разработанным дизельным двигателям с турбонаддувом. Однако при работе на высоте рекуперация мощности турбонагнетателя имеет большое значение для общей выходной мощности обоих типов двигателей.Этот последний фактор делает авиационные двигатели с турбонаддувом значительно выгоднее — и послужил первоначальной причиной разработки устройства.

Принцип работы

Турбокомпрессор представляет собой нагнетатель с приводом от выхлопных газов. Все нагнетатели имеют газовый компрессор во впускном тракте двигателя, который сжимает всасываемый воздух под давлением выше атмосферного, что значительно увеличивает объемную эффективность по сравнению с двигателями без наддува. Турбокомпрессор также имеет турбину, которая приводит в действие компрессор, используя отработанную энергию выхлопных газов.Компрессор и турбина имеют один и тот же вал, как у турбореактивного авиационного двигателя.

Термин нагнетатель очень часто используется, когда речь идет о нагнетателе с механическим приводом, который чаще всего приводится от коленчатого вала двигателя с помощью ремня (иначе, и во многих авиационных двигателях, с помощью зубчатой ​​передачи), тогда как турбонагнетатель приводится в действие выхлопными газами, название турбокомпрессор является сокращением от более раннего « турбонагнетатель ».

Компрессор увеличивает давление воздуха, поступающего в двигатель, поэтому больший «заряд» (топливно-воздушная смесь) поступает в двигатель за тот же интервал времени (увеличение количества топлива необходимо для сохранения того же соотношения смеси). Это значительно улучшает объемный КПД двигателя.

Повышение давления называется «наддувом» и измеряется в паскалях, барах или фунт-силах/дюйм². Энергия от дополнительного топлива приводит к увеличению общей мощности двигателя. Например, при 100% КПД турбонагнетатель, обеспечивающий 100 кПа (14.7 фунт-сила/кв. дюйм) наддува фактически удвоили бы мощность двигателя. Тем не менее, существуют некоторые паразитные потери из-за тепла и противодавления выхлопных газов от турбины, поэтому эффективность турбонагнетателей обычно составляет около 80%, поскольку двигателю требуется некоторая работа, чтобы протолкнуть эти газы через турбину турбонагнетателя (которая действует как ограничение в выхлопе).

Типичное давление наддува для автомобилей находится в районе 80 кПа (11,6 lbf/in²), но может быть намного больше. Поскольку это центробежный насос, типичный турбокомпрессор, в зависимости от конструкции, начинает создавать наддув только с определенных оборотов в минуту, когда двигатель начинает производить достаточно выхлопных газов, чтобы вращать турбокомпрессор достаточно быстро для создания давления. Эта частота вращения двигателя называется порогом наддува.

Основным недостатком высокого давления наддува для двигателей внутреннего сгорания является то, что сжатие впускного воздуха повышает его температуру. Это увеличение температуры наддува является ограничивающим фактором для бензиновых двигателей, которые могут выдержать только ограниченное повышение температуры наддува до того, как произойдет детонация.Более высокая температура означает снижение объемного КПД для обоих типов двигателей. Нагрев с эффектом накачки можно уменьшить за счет промежуточного или доохлаждения, или того и другого.

Детали дизайна

При сжатии газа его температура повышается. Турбокомпрессор нередко выталкивает воздух с температурой 90 °C (200 °F). Сжатый воздух от турбонаддува может быть (и чаще всего на бензиновых двигателях) охлаждается перед подачей в цилиндры с помощью промежуточного охладителя или охладителя наддувочного воздуха (теплообменное устройство).

Турбина вращается очень быстро, максимальная скорость составляет от 80 000 до 150 000 об/мин в зависимости от размера (при использовании низкоинерционных турбин, 190 000 об/мин), веса вращающихся частей, развиваемого давления наддува и конструкции компрессора. Такие высокие скорости вращения вызовут проблемы для стандартных шарикоподшипников, что приведет к выходу из строя турбонагнетателя. В большинстве турбокомпрессоров используется жидкостный подшипник. Это текущий слой масла, который подвешивает и охлаждает движущиеся части. Масло обычно берется из контура моторного масла и обычно нуждается в охлаждении с помощью масляного радиатора, прежде чем оно циркулирует в двигателе.В некоторых турбокомпрессорах используются невероятно точные шарикоподшипники, которые обеспечивают меньшее трение, чем жидкостные подшипники, но они также подвешены в демпфированных жидкостью полостях. Меньшее трение означает, что вал турбокомпрессора может быть изготовлен из более легких материалов, что уменьшает так называемую турбо-задержку или задержку наддува . Некоторые автопроизводители используют турбокомпрессоры с водяным охлаждением для увеличения срока службы подшипников.

Турбокомпрессоры с фольгированными подшипниками находятся в разработке (см. рисунок выше). Эта конструкция устраняет необходимость в системах охлаждения подшипников или подачи масла.

Для управления давлением воздуха на верхней палубе поток выхлопных газов турбонагнетателя регулируется перепускным клапаном, который перепускает избыточные выхлопные газы, поступающие в турбину турбонагнетателя. Он регулирует скорость вращения турбины и мощность компрессора. Вестгейт открывается и закрывается сжатым воздухом от турбины (давление на верхней палубе) и может подниматься с помощью соленоида для изменения давления, подаваемого на мембрану вестгейта. Этим соленоидом можно управлять с помощью автоматического контроля производительности, электронного блока управления двигателем или компьютера управления наддувом. Другой метод повышения давления наддува — использование обратных клапанов и выпускных клапанов, чтобы сделать давление на мембране ниже, чем давление в системе.

Существуют также турбокомпрессоры, в которых используется набор лопастей в корпусе выхлопной трубы для поддержания постоянной скорости газа на турбине, такой же тип управления, как и на турбинах электростанций. Эти турбокомпрессоры имеют минимальное запаздывание, имеют низкий порог наддува и очень эффективны при более высоких оборотах двигателя.Во многих конфигурациях этим турбинам даже не нужен вестгейт. Лопасти контролируются мембраной, идентичной мембране вестгейта, но требуемый уровень контроля немного отличается. Первым производителем автомобилей, использовавшим эти турбины, была выпущенная ограниченным тиражом Shelby CSX-VNT 1989 года. В нем использовалась турбина от Garrett, названная VNT-25, потому что в ней используется тот же компрессор и вал, что и в более распространенном Garrett T-25. Этот тип турбины называется турбиной с регулируемым соплом (VNT). Производитель турбокомпрессоров Aerocharger использует термин «турбинное сопло с переменным сечением» (VATN) для описания этого типа турбинного сопла.

Надежность

Пока подача масла чистая и выхлопные газы не нагреваются слишком сильно (бедная смесь или задержка зажигания в бензиновом двигателе), турбонагнетатель может быть очень надежным, но уход за агрегатом важен. Замена турбины, которая отпускает и сбрасывает лопасти, будет дорогой. В двигателях с турбонаддувом рекомендуется использование синтетических масел.

После работы двигателя на высоких оборотах важно дать двигателю поработать на холостом ходу от одной до трех минут перед выключением.Saab в руководствах по эксплуатации рекомендует только 30 секунд. Это позволяет вращающемуся узлу турбокомпрессора охлаждаться из-за более низкой температуры выхлопных газов. Невыполнение этого требования также приведет к нарушению критической подачи масла к турбонагнетателю при остановке двигателя, когда корпус турбины и выпускной коллектор еще очень горячие, что приведет к закоксовыванию (сгоранию) смазочного масла, оставшегося в агрегате, когда двигатель тепло проникает в подшипники, а затем перебои в подаче масла при следующем запуске двигателя приводят к быстрому износу и выходу из строя подшипников. Даже мелкие частицы сгоревшего масла будут скапливаться и приводить к перекрытию подачи масла и выходу его из строя. Турботаймер — это устройство, предназначенное для поддержания работы автомобильного двигателя в течение заданного периода времени, чтобы автоматически выполнить этот период охлаждения. Турбины с картриджами подшипников с водяным охлаждением имеют защитный барьер от закоксовывания. Вода закипает в картридже при выключении двигателя и образует естественную рециркуляцию для отвода тепла. По-прежнему рекомендуется не глушить двигатель, пока горят турбина и коллектор.В пользовательских приложениях, использующих трубчатые коллекторы, а не чугунные коллекторы, потребность во времени охлаждения намного ниже, поскольку легкий трубчатый коллектор сохраняет гораздо меньше тепла, чем тяжелый чугунный коллектор.

Дизельные двигатели обычно более щадящие по отношению к турбодвигателям, поскольку температура их выхлопных газов намного ниже, чем у бензиновых двигателей, а также потому, что большинство операторов позволяют двигателю работать на холостом ходу и не выключают его сразу после большой нагрузки.

Отставание

Водитель автомобиля с турбонаддувом иногда ощущает отставание как задержку между нажатием на педаль акселератора и моментом включения турбо .Это симптоматично для времени, необходимого для того, чтобы выхлопная система, приводящая турбину, достигла высокого давления, а ротор турбины преодолел свою инерцию вращения и достиг скорости, необходимой для создания давления наддува. Компрессор с прямым приводом в нагнетателе не страдает от этой проблемы. И наоборот, при малых нагрузках или низких оборотах турбокомпрессор обеспечивает меньший наддув, и двигатель более эффективен, чем двигатель с наддувом.

Запаздывание можно уменьшить, уменьшив инерцию вращения турбины, например, используя более легкие детали, чтобы раскрутка происходила быстрее.Керамические турбины — большая помощь в этом направлении. Другой способ уменьшить запаздывание — изменить соотношение сторон турбины за счет уменьшения диаметра и увеличения длины пути газового потока. Увеличение давления воздуха на верхней палубе и улучшение реакции вестгейта помогают, но есть увеличение стоимости и недостатки надежности, которые не нравятся производителям автомобилей. Отставание также уменьшается за счет использования прецизионного подшипника, а не жидкостного подшипника, что снижает трение, а не инерцию вращения, но способствует более быстрому ускорению вращающегося узла турбокомпрессора.

Другим распространенным методом выравнивания турбоямы является «обрезание» турбинного колеса или уменьшение площади поверхности вращающихся лопаток турбинного колеса. За счет отсечения небольшой части кончика каждой лопасти турбинного колеса на выходящие выхлопные газы накладывается меньше ограничений. Это придает меньшее сопротивление потоку выхлопных газов на низких оборотах, позволяя автомобилю сохранять больше крутящего момента на низких оборотах, но также увеличивает эффективную скорость наддува до немного более высокого уровня.Величина, на которую может быть обрезано турбинное колесо, сильно зависит от приложения. Отсечение турбины измеряется и указывается в градусах.

В других установках, особенно в двигателях V-образного типа, используются две турбины одинакового размера, но меньшего размера, каждая из которых питается от отдельного набора выхлопных газов двигателя. Две меньшие турбины производят такое же (или больше) совокупное количество наддува, как и большая одиночная турбина, но, поскольку они меньше, они быстрее достигают своих оптимальных оборотов и, следовательно, оптимальной подачи наддува.Такое расположение турбокомпрессоров обычно называют установкой с двойным турбонаддувом.

Некоторые автопроизводители борются с отставанием, используя две маленькие турбины (например, Toyota, Maserati, Mazda и Audi). Типичная схема для этого состоит в том, чтобы один турбонаддув был активен во всем диапазоне оборотов двигателя, а другой подключался к сети при более высоких оборотах. В ранних конструкциях один турбонагнетатель был активен до определенного числа оборотов в минуту, после чего активировались оба турбонагнетателя. Ниже этого числа оборотов и выхлоп, и воздухозаборник вторичного турбонаддува закрыты.Будучи по отдельности меньше, они не страдают от чрезмерной задержки, а наличие второго турбонагнетателя, работающего в более высоком диапазоне оборотов, позволяет ему достичь полной скорости вращения раньше, чем это потребуется. Такие комбинации называются «последовательными турбинами». Последовательные турбокомпрессоры обычно намного сложнее, чем системы с одним или двумя турбонагнетателями, потому что они требуют трех наборов труб — впускных и перепускных труб для двух турбонагнетателей, а также клапанов для управления направлением выхлопных газов.

Запаздывание не следует путать с порогом повышения, однако многие публикации до сих пор допускают эту основную ошибку. Порог наддува турбосистемы описывает минимальные обороты турбонаддува, при которых турбонаддув физически способен обеспечить требуемый уровень наддува. Новые разработки турбонагнетателя и двигателя привели к неуклонному снижению порога наддува до уровня, при котором повседневное использование кажется совершенно естественным. Нажатие на педаль газа при 1200 об/мин и отсутствие наддува до 2000 об/мин является примером порога наддува, а не отставания от .

В гоночных автомобилях часто используется система защиты от запаздывания, чтобы полностью устранить запаздывание, как правило, за счет срока службы турбокомпрессора.

Повышение

Наддув относится к повышенному давлению в коллекторе, создаваемому турбиной на стороне впуска. Это ограничено, чтобы удерживать турбонаддув в расчетном рабочем диапазоне за счет управления перепускным клапаном, который отводит выхлопные газы от турбины со стороны выхлопа. Многие дизельные двигатели не имеют перепускной заслонки, потому что количество энергии выхлопа напрямую зависит от количества топлива, впрыскиваемого в двигатель, и небольшие изменения давления наддува не имеют значения для двигателя.

Приложения

Турбокомпрессор очень распространен в дизельных двигателях обычных автомобилей, грузовиков, судовых и тяжелых машин. Фактически, для современных автомобильных приложений дизельные двигатели без турбонаддува становятся все более редкими. Дизели особенно подходят для турбонаддува по нескольким причинам:

  • Безнаддувные дизели имеют более низкую удельную мощность по сравнению с бензиновыми двигателями, турбонаддув улучшит это отношение P:W.
  • Дизельные двигатели требуют более прочной конструкции, потому что они уже работают при очень высокой степени сжатия и при высоких температурах, поэтому они, как правило, требуют незначительного дополнительного усиления, чтобы справиться с добавлением турбонагнетателя. Бензиновые двигатели часто требуют серьезной модификации для турбонаддува.
  • Дизельные двигатели имеют более узкий диапазон частот вращения, в котором они работают, что делает рабочие характеристики турбонагнетателя в этом «диапазоне оборотов» менее компромиссными, чем у бензинового двигателя.

Первые серийные двигатели с турбонаддувом поступили от General Motors. Oldsmobile Cutlass с кузовом A и Chevrolet Corvair были оснащены турбокомпрессорами в 1962 году. Oldsmobile часто называют первым, поскольку он вышел на несколько месяцев раньше, чем Corvair. Его Turbo Jetfire был V8 объемом 215 дюймов³ (3,5 л), а двигатель Corvair был оппозитным 6-цилиндровым двигателем объемом 140 дюймов³ (2,3 л). От обоих этих двигателей отказались в течение нескольких лет, а следующий турбодвигатель GM появился более чем через два десятилетия.

Сегодня турбонаддув чаще всего используется в двух типах двигателей: бензиновых двигателях в высокопроизводительных автомобилях и дизельных двигателях в грузовиках. Небольшие автомобили особенно выигрывают от этой технологии, поскольку часто не хватает места для установки более мощного (и физически большего) двигателя. Saab был ведущим автопроизводителем, использующим турбонагнетатели в серийных автомобилях, начиная с Saab 99 1978 года. Porsche 944 использовал турбоагрегат в 944 Turbo (внутренний номер модели Porsche 951), что дало большое преимущество, обеспечивая скорость 0-100. очень близок к своему современному старшему брату без турбонаддува, Porsche 928.Современные примеры высокопроизводительных автомобилей с турбонаддувом включают Subaru Impreza WRX, Mazda RX-7, Mitsubishi Lancer Evolution и Porsche 911 Turbo.

В Формуле-1, в так называемую «турбо-эру», двигатели объемом 1500 куб.см могли развивать мощность от 1500 до 1800 л.с. (от 1100 до 1350 кВт) (Renault, Honda, BMW).

Турбины для небольших автомобилей все чаще используются в качестве основы для небольших реактивных двигателей, используемых для летающих моделей самолетов, хотя преобразование является узкоспециализированной работой, не лишенной опасностей.

Турбокомпрессоры были впервые использованы на самолетах в конце Второй мировой войны. Основная цель большинства авиационных приложений заключалась в том, чтобы увеличить высоту, на которой может летать самолет, за счет компенсации более низкого атмосферного давления на большой высоте. Широкому развитию турбокомпрессоров для самолетов с поршневыми двигателями помешала проблема создания турбины, которая могла бы выдерживать высокие температуры и присутствующие центростремительные силы, подобно реактивной турбине. Не имея металлургических знаний для изготовления одного из них, большинство истребителей с поршневыми двигателями, использовавшихся во время Второй мировой войны, использовали нагнетатели для улучшения высотных характеристик, поскольку они работали при гораздо более низкой температуре, чем турбокомпрессоры. Ярким примером является Supermarine Spitfire ВВС Великобритании, в котором использовался Rolls Royce Merlin с наддувом.

В большинстве современных самолетов с турбонаддувом используется регулируемый перепускной клапан. Вестгейт управляется вручную или, что становится все более распространенным, бортовым компьютером.В интересах долговечности двигателя вестгейт обычно остается открытым или почти открытым на уровне моря, чтобы не допустить чрезмерного наддува двигателя. По мере набора высоты вестгейт постепенно закрывается, поддерживая давление в коллекторе на уровне моря. В отличие от автомобильных применений, авиационные турбокомпрессоры не перегружают двигатель (во всем есть исключения), а скорее сжимают окружающий воздух до давления на уровне моря. По этой причине самолеты с турбонаддувом иногда называют турбонормализованными.

См. также

de:Турболадер es: Турбокомпрессор ja:ターボチャージャー нет:Турбо sv: Турбодрифт

Что такое турбодвигатель в автомобилях и как он работает?

Как работает турбодвигатель в автомобиле?

Турбодвигатель в автомобиле работает так же, как и любой другой двигатель внутреннего сгорания. Единственное отличие состоит в том, что дополнительный сжатый воздух подается через турбокомпрессор в цилиндры двигателя. Это явление также называют принудительным напуском воздуха в камеру сгорания.

Пока это может показаться слишком сложным. Но когда вы поймете принцип работы турбокомпрессора, у вас будет четкое представление о том, как работает двигатель с турбонаддувом.

В приведенных ниже пунктах объясняется принцип работы турбокомпрессора, установленного на двигателе автомобиля.

  • Турбина состоит из двух основных компонентов: турбинного колеса и компрессорного колеса.

  • Турбина и колесо компрессора скреплены валом.

  • Компоненты заключены в корпус в форме улитки с впускным и выпускным отверстиями.

  • Выхлопные газы, производимые двигателем, поступают через впускное отверстие турбонагнетателя под высоким давлением.

  • Воздух высокого давления раскручивает турбину, которая, в свою очередь, раскручивает колесо компрессора.

  • Когда колесо компрессора вращается, оно всасывает огромное количество воздуха, который сжимается и выталкивается из выпускного отверстия.

  • Сжатый воздух подается в цилиндры по трубопроводу и через промежуточный охладитель.

  • Из-за горячих выхлопных газов воздух будет горячим.Интеркулер охлаждает воздух до того, как он попадет в цилиндры.

  • Как правило, турбо имеет систему охлаждения масла, поскольку он работает на очень высоких скоростях.

  • Некоторые турбосистемы также имеют перепускной клапан для отвода избыточных газов от турбонагнетателя, если двигатель производит слишком много выхлопных газов.

  • Перепускной клапан предотвращает повреждение турбины, контролируя скорость вращения.

Помимо рабочего механизма турбокомпрессора, остальная часть двигателя работает как обычный двигатель внутреннего сгорания.Единственное отличие турбодвигателя состоит в том, что он получает дополнительный сжатый воздух от турбонагнетателя для увеличения мощности и повышения эффективности.

Преимущества и недостатки двигателей с турбонаддувом

Обратитесь к таблице ниже, чтобы узнать о некоторых преимуществах и недостатках двигателей с турбонаддувом в автомобилях.

Параметры Преимущества турбодвигателей Недостатки турбодвигателей
Применение и конструкция Турбокомпрессор может использоваться как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Турбодвигатели состоят из сложных деталей. Если они выходят из строя или возникают неисправности, это может повлиять на другие компоненты двигателя.
Мощность и стоимость Меньший турбодвигатель вырабатывает такое же количество энергии, как и более крупный безнаддувный (NA) двигатель. Турбокомпрессоры дорогие, и то же самое относится к затратам на ремонт. Замена турбины может быть дорогостоящим делом.
Производительность Двигатель с турбонаддувом легче двигателя NA (без наддува) из-за меньшей мощности двигателя. Вы можете столкнуться с турбо-задержкой, которая является распространенной проблемой в двигателе с турбонаддувом. Это небольшая задержка подачи мощности после нажатия педали акселератора.
Экономия топлива Двигатель с турбонаддувом также может обеспечить лучшую экономию топлива благодаря своей компактности. Двигатели с турбонаддувом эффективны, но нужно быть осторожным с дроссельной заслонкой, чтобы добиться большей экономии топлива. При агрессивном вождении он может вернуть низкую эффективность использования топлива.
Экологичность и первоначальная стоимость Двигатели с турбонаддувом более экологичны, чем двигатели NA, поскольку они сжигают топливо чище и меньше загрязняют окружающую среду. Двигатели с турбонаддувом дороже, чем двигатели для Северной Америки.
Крутящий момент и надежность Как правило, двигатели с турбонаддувом создают больший крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов. Это приводит к отличному начальному ускорению. Двигатель с турбонаддувом менее надежен, чем двигатель NA. Так как турбокомпрессор работает под большими нагрузками, он подвержен поломкам.
Примечание по доработке и выхлопу Турбодвигатели дорабатываются за счет поступления в цилиндры чистого воздуха.Двигатель производит меньше шума по сравнению с двигателем без наддува. Возможно, это субъективно, но турбодвигатели не издают хриплого звука выхлопа. Из-за меньшего объема двигателя они звучат не лучшим образом.

Разница между турбодвигателем и обычным двигателем

Теперь вы знаете, как работает турбодвигатель в автомобиле, а также его плюсы и минусы. Следующий вопрос, который у вас возникнет, будет заключаться в том, чем двигатель с турбонаддувом отличается от обычного двигателя или двигателя без наддува.В таблице ниже приведены ответы на ваши вопросы, касающиеся двигателя с турбонаддувом и обычного двигателя.

Параметры Турбодвигатели Обычные двигатели (без наддува)
Принцип работы Принудительная подача воздуха под высоким давлением. Воздух, подаваемый в цилиндры, зависит от атмосферного давления воздуха.
Мощность Производит больше мощности, чем более крупные двигатели Северной Америки. Производит такую ​​же или меньшую мощность, чем меньшие двигатели с турбонаддувом.
Крутящий момент Создает больший крутящий момент. Показатели крутящего момента меньше, чем у двигателя с турбонаддувом.
Топливная эффективность Может обеспечить более высокую топливную экономичность благодаря меньшему объему двигателя. Топливная эффективность снижается из-за увеличения объема двигателя.
Надежность Не так надежен, как обычный двигатель из-за сложных механических частей. Надежнее турбодвигателя.
Стоимость ремонта Высокая Ниже, чем у двигателя с турбонаддувом
Первоначальная стоимость Высокая Ниже, чем у двигателя с турбонаддувом
Техническое обслуживание Требуется регулярное техническое обслуживание турбонагнетателя. Не требует дополнительного обслуживания.

Турбокомпрессор или нагнетатель: что лучше?

Вот некоторые основные различия между турбокомпрессором и нагнетателем, используемым в двигателе внутреннего сгорания.

Параметры Турбокомпрессор Нагнетатель
Принцип работы Использует скорость и тепловую энергию выхлопных газов для вращения турбинного колеса. Двигатель механически приводит в действие нагнетатель через ремень, приводимый в движение коленчатым валом.
Подача воздуха Принудительная подача сжатого воздуха Принудительная подача сжатого воздуха
Boost lag Турбо-лаг или задержка отклика при резком нажатии на педаль газа. Отставание наддува или задержка в подаче мощности отсутствуют.
Топливная эффективность Повышает топливную экономичность. Снижает эффективность использования топлива, поскольку использует мощность двигателя для вращения компрессора.

Итак, теперь вопрос, что лучше, турбокомпрессор или нагнетатель? С практической точки зрения, турбокомпрессоры — это правильный путь. Они обеспечивают идеальное сочетание мощности и топливной экономичности, которое ищет большинство покупателей автомобилей.Следовательно, производители автомобилей используют турбокомпрессоры в большинстве современных автомобилей.

С другой стороны, нагнетатели предназначены для полной мощности за счет низкой эффективности использования топлива. Они лучше всего подходят для спортивных автомобилей высокого класса с двигателями большой мощности. В мире мощных/спортивных автомобилей эффективность использования топлива выбрасывается из окна. Следовательно, нагнетатели находят идеальное место под капотом таких автомобилей.

Что такое турбобензиновый двигатель?

Бензиновый двигатель с турбонаддувом — это не что иное, как бензиновый двигатель внутреннего сгорания, оснащенный турбокомпрессором.Одним из основных преимуществ таких двигателей является то, что они мощнее и эффективнее бензиновых двигателей без наддува большей мощности.

Турбокомпрессор может всасывать больше воздуха и сжимать его до того, как он попадет в цилиндры. Это заставляет бензиновый двигатель меньшего размера вести себя как двигатель большой мощности из-за более мощного сгорания. Следовательно, бензиновый двигатель с турбонаддувом меньшего размера может производить такую ​​же или большую мощность, чем бензиновый двигатель большой мощности NA.

Что такое дизельный двигатель с турбонаддувом?

Дизель с турбонаддувом или турбодизель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с турбонагнетателем, обеспечивающим подачу сжатого воздуха для лучшего сгорания.Чем эффективнее сгорание топлива, тем экономичнее и мощнее двигатель.

Таким образом, турбодизельные двигатели развивают большую мощность и в то же время являются экономичными. Турбокомпрессоры также помогают создать превосходную кривую крутящего момента по сравнению с безнаддувным дизельным двигателем.

Турбомоторное масло и его применение

Моторное масло в двигателе с турбонаддувом также используется для смазки и охлаждения турбокомпрессора. Да, турбо работает при очень высоких оборотах и ​​высоких температурах.Без смазки турбо может сломаться из-за высокой температуры и сил. Следовательно, масло подается в турбокомпрессор и действует как смазка и охлаждающая жидкость.

Недостаток масла или проблемы с линиями подачи масла могут привести к непоправимому повреждению турбокомпрессора. Точно так же любые примеси в моторном масле также могут повредить компоненты турбонагнетателя. Итак, нужно обращать внимание на уровень моторного масла и качество масла, чтобы поддерживать двигатель и турбину в идеальном состоянии.

Что такое двигатель с двойным турбонаддувом и чем он отличается?

Двигатель с двойным турбонаддувом — автомобильный двигатель с двумя турбонагнетателями. Основная работа турбокомпрессора остается прежней, за исключением того, что два из них работают одновременно, чтобы подавать сжатый воздух в камеру сгорания. Двигатели с двойным турбонаддувом производят почти в два раза больше мощности, чем двигатели без наддува. Вы можете найти такие установки в высокопроизводительных или модифицированных автомобилях.

В приведенных ниже пунктах дается более подробная информация об установке двойного турбонаддува в двигателе.

  • В основном существуют два типа двигателей с двойным турбонаддувом в зависимости от конфигурации: последовательные и параллельные двигатели с двойным турбонаддувом.

  • В последовательной установке есть два турбонагнетателя разных размеров.

  • Меньший турбонагнетатель обеспечивает наддув при более низких оборотах, а более крупный работает на более высоких оборотах.

  • В секвентальном двигателе с двойным турбонаддувом можно получить большую мощность в нижнем диапазоне оборотов.

  • В параллельном двигателе с двойным турбонаддувом обе турбины имеют одинаковый размер и работают одновременно.

  • Обе турбины работают одинаково за счет разделения цилиндров. Например, в двигателе V6 каждый турбокомпрессор отвечает за три цилиндра.

  • В параллельном двигателе с двойным турбонаддувом турболаг значительно меньше из-за одновременной работы двух турбин.

Что такое турбо лаг и как от него избавиться?

Турбо-лаг — это небольшая задержка реакции после нажатия педали акселератора.Это происходит потому, что двигатель не производит достаточного количества выхлопных газов, чтобы вращать турбинное колесо турбины достаточно быстро.

Вы испытываете турбо-задержку только при агрессивном вождении или внезапном ускорении с закрытого положения дроссельной заслонки. Таким образом, турбо лаг не является большой проблемой в современном автомобиле, по крайней мере, для повседневных водителей.

Производители автомобилей устраняют турбояму, устанавливая на двигатель два турбонагнетателя. Вот почему двигатели с двойным турбонаддувом, как правило, не имеют турбоямы. Еще один способ избавиться от турбоямы — использовать нагнетатель.Поскольку мощность двигателя приводит в действие нагнетатель, отставания в наддуве нет.

Советы по повышению эффективности автомобилей с турбонаддувом

Двигатель с турбонаддувом — это не только мощность. Топливная экономичность также имеет значение. Итак, вот несколько советов по повышению топливной экономичности автомобиля с турбонаддувом.

  • Во время вождения автомобиля с турбонаддувом всегда поддерживайте низкую и постоянную скорость. Двигайтесь с комфортной крейсерской скоростью и постоянно поддерживайте эту скорость. Двигатель, работающий с постоянными и оптимальными оборотами, обеспечивает лучшую экономию топлива.

  • Раннее переключение передач на более высокую передачу. Турбодвигатели производят больший крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов. Следовательно, чем больше обороты на низших передачах, тем больше расход топлива. Таким образом, максимально быстрое переключение на более высокую передачу поможет повысить эффективность использования топлива.

  • Научитесь подниматься и двигаться по инерции за рулем своего автомобиля с турбонаддувом. Это не что иное, как отпустить газ и позволить автомобилю катиться. Торможение двигателем замедляет движение автомобиля. Вы можете применить эту технику, останавливаясь на светофоре.Но убедитесь, что вы предугадываете трафик, прежде чем подниматься и двигаться по инерции.

  • Вы можете использовать высококачественное топливо или топливо премиум-класса в своем автомобиле с турбонаддувом, чтобы добиться максимальной экономии топлива. Высококачественное топливо приводит к эффективному сгоранию, и, следовательно, двигатель может увеличить пробег.

  • Поддерживайте правильное давление в шинах в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля. Давлением в шинах часто пренебрегают, но оно влияет на эффективность использования топлива. Поэтому убедитесь, что вы поддерживаете оптимальное давление в шинах вашего автомобиля.

Чего нельзя делать с турбодвигателем?

Турбодвигатели мощные и экономичные. Однако эффективность зависит от того, как вы управляете автомобилем. В приведенных ниже пунктах объясняется, чего нельзя делать при вождении автомобиля с турбодвигателем.

  • Никогда не включайте двигатель и не двигайтесь сразу. Всегда прогревайте двигатель перед поездкой. Прогрев позволяет моторному маслу достичь оптимальной рабочей температуры. Хорошо смазанный двигатель и турбонаддув необходимы для эффективной работы двигателя.

  • Не глушите двигатель сразу же после того, как вы довели двигатель до предела или агрессивно ехали. Подождите некоторое время (несколько минут), чтобы основные жидкости остыли, а затем быстро выключите двигатель.

  • Избегайте рывков двигателя, двигаясь на более низкой скорости на более высоких передачах. Это создает большую нагрузку на компоненты двигателя.

  • Не нажимайте резко на педаль газа при наличии турбо-задержки. Если резко ускориться, турбонагнетателю потребуется несколько секунд, чтобы раскрутиться.Но когда он раскручивается, внезапный всплеск мощности может застать вас врасплох, и вы можете потерять контроль над транспортным средством.

  • Никогда не используйте топливо с более низким октановым числом в двигателе с турбонаддувом. Обратитесь к руководству по эксплуатации и используйте топливо с правильным октановым числом.

Также читайте: Типы автомобильных двигателей

Список лучших автомобилей с турбодвигателем в Индии

Вот список лучших автомобилей с турбодвигателем, доступных в Индии.

Автомобили с турбодизельным двигателем в Индии

Ниже представлены автомобили с турбодизельным двигателем, доступные в Индии.

Автомобили с турбо-бензиновым двигателем в Индии

Вот автомобили с турбо-бензиновым двигателем в Индии.

Hyundai Grand i10 Nios Tata Altroz ​​
Ниссан Магните Шкода Рапид
Киа Сонет Тата Нексон
Hyundai Venue Volkswagen Polo
Hyundai Aura Hyundai i20

Часто задаваемые вопросы

Если у вас все еще есть какие-либо вопросы о двигателях автомобилей с турбонаддувом, приведенные ниже вопросы могут развеять ваши сомнения.

Потребляет ли двигатель с турбонаддувом больше топлива?

Как правило, двигатели с турбонаддувом более эффективны из-за меньшей мощности. Однако экономия топлива зависит от вашего стиля вождения. Если вы мягко нажимаете на педаль газа, вы можете рассчитывать на хорошую экономию топлива, а если вы едете агрессивно, двигатель с турбонаддувом может потреблять больше топлива.

Двигатель с турбонаддувом лучше двигателя без наддува?

Да, двигатель с турбонаддувом лучше обычного двигателя с точки зрения производительности и эффективности.Двигатель с турбонаддувом меньшей мощности может производить такое же количество энергии, как двигатель NA большей мощности.

Подходит ли автомобиль с турбодвигателем для езды по городу?

Да, автомобиль с турбодвигателем может быть хорош для езды по городу. Двигатель с турбонаддувом обеспечивает больший крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов и улучшает характеристики на низких оборотах, необходимые для движения по дорогам с интенсивным движением.

Узнать больше:

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Twin-Turbocharging: как это работает?

Кому нужен один турбо, когда можно впихнуть туда два? Вот как это можно сделать…

Турбокомпрессоры были святым Граалем для повышения мощности на протяжении многих десятилетий, нагружая блоки двигателя до предела за счет дополнительной мощности и тепловыделения. Независимо от того, оснащен ли ваш автомобиль штатным турбокомпрессором или он был модифицирован новыми форсунками и коллектором для установки одного из них, быстро вращающиеся лопасти турбины часто становились приманкой для автолюбителей, ищущих эту любимую чушь.

Но если довольно значительной дополнительной мощности недостаточно, чтобы утолить жажду, решением может стать двойной турбонаддув. Учитывая, что легендарные автомобили, такие как Mazda RX-7 и Ferrari F40, имеют в своем распоряжении не один, а два турбонагнетателя, пришло время взглянуть на то, как работает двойной турбонаддув и какие типы доступны на рынке.

Параллельные двухтурбинные двигатели

Это примерно такой же стандарт, как и двойной турбонаддув, использующий два турбонагнетателя одинакового размера, которые работают вместе, чтобы как можно быстрее нагнетать воздух в цилиндры. Выхлопные газы, рециркулируемые в турбины, поровну делятся между ними, но обычно снова объединяются в общем впуске перед поступлением в цилиндры.

Преимущество этой упрощенной системы заключается в возможности гораздо меньшего турбо-запаздывания, чем при использовании одного большого турбонагнетателя, выполняющего всю работу. В V-образных двигателях каждому турбонагнетателю обычно назначается собственный ряд цилиндров, вместо одного большого турбонагнетателя, который должен нагнетать воздух через запутанную сантехнику, чтобы пройти по моторному отсеку к требуемым цилиндрам.Отсутствие запаздывания также происходит из-за того, что при параллельном двойном турбонаддуве используются турбокомпрессоры немного меньшего размера, заменяя один большой турбокомпрессор с более крупными лопастями. Это значительно облегчает процесс наматывания поступающего воздуха.

Чтобы сохранить эти преимущества, уравновешивая потребность в мощности, общее правило состоит в том, что параллельные турбины должны быть установлены на относительно низкое давление наддува, чтобы уменьшить турбозадержку, но при этом комбинация двух турбин должна создавать достаточную мощность.

Последовательные твин-турбо

В этой установке используются турбокомпрессоры двух разных размеров; турбокомпрессор с небольшими лопастями для малого потока выхлопных газов при более низких оборотах двигателя, а затем второй турбокомпрессор гораздо большего размера, который вступает во владение, когда у него есть шанс раскрутиться.

Клапан сжатия расположен перед большим турбокомпрессором, обеспечивая изоляцию всех выхлопных газов с меньшей энергией, производимых в нижней части диапазона оборотов, на меньший турбонагнетатель, чтобы максимизировать отдачу мощности в диапазоне оборотов, когда-то бесполезном для большинства одиночных двигателей. настройки турбокомпрессора. По мере увеличения оборотов двигателя клапан сжатия приоткрывается, позволяя турбине большего размера начать вращаться. Затем клапан срабатывает, чтобы полностью открыться при заданном объеме воздушного потока, позволяя вторичному турбонагнетателю максимизировать свою эффективность.

Через аккаунт YouTube High Tech Corvette

Таким образом, последовательный турбонаддув устраняет практически все недостатки одинарного турбонаддува и заменяет параллельную установку, поскольку вторичный турбонаддув может быть настроен на чрезвычайно высокий наддув, полагаясь на то, что первичный турбонаддув устраняет любое отставание ниже. Модификаторы автомобилей также могут сойти с ума с последовательной системой, изменяя соотношение между маленьким и большим турбонагнетателем, чтобы создать действительно страшную мощность. Подумайте о Toyota Supra MkIV, и вы сможете представить себе, возможно, лучшую платформу для последовательного турбонаддува.

Ступенчатый турбонаддув

Используя те же принципы, что и последовательная настройка, ступенчатый турбонаддув использует «ступенчатый» процесс для создания сжатия воздуха до чрезвычайно высокого уровня перед поступлением в цилиндры двигателя.Начиная с небольшого турбонагнетателя, воздух подается непосредственно к турбонагнетателю немного большего размера, который еще больше сжимает воздух. Конечное давление наддува в ступенчатой ​​системе может быть намного больше, чем в обычной системе с двойным турбонаддувом, но оно довольно катастрофично, когда дело доходит до запаздывания. Вот почему он обычно используется в дизельных двигателях с высокой степенью сжатия и низким диапазоном оборотов.

Турбины Twin Scroll

Чтобы избежать проблем с использованием двух турбонагнетателей, вы можете выбрать турбодвигатель с двойной спиралью.По сути, это две турбины, втиснутые в один корпус, а выпускной коллектор стратегически разделен между цилиндрами двигателя. Это связано с тем, что в обычном турбокомпрессоре с одной спиралью импульсы выхлопных газов сходятся перед турбокомпрессором и внутри него, создавая неустойчивый и турбулентный поток воздуха. Система двойной прокрутки позволяет разделять импульсы выхлопных газов и подавать их в турбокомпрессор через собственные впускные отверстия, сводя к минимуму конфликты между импульсами.

Широко используемый в последнее время в автомобилях BMW, включая M2, твин-скроллинг сделал искусство турбонаддува намного более эффективным с точки зрения компоновки и производительности, дав четырехцилиндровым двигателям возможности гораздо большей мощности шестицилиндровых двигателей предыдущего поколения. .

Будущее

Совсем недавно были разработаны другие способы улучшения возможностей установок с двумя турбонагнетателями, причем наиболее экстремальный вариант был предложен Audi с ее мощным внедорожником SQ7. Баржа Range Rover Sport, конкурирующая с SVR, использует стандартную систему с двумя турбонагнетателями, дополненную электрическим компрессором на входе. Электровентилятор, предназначенный для предварительного сжатия воздуха прямо из промежуточного охладителя, вращается со скоростью до 70 000 об/мин, чтобы дополнительно повысить давление наддува воздуха, который в конечном итоге достигает цилиндров.

Хотя Audi утверждает, что это эффективно устраняет запаздывание, следует с осторожностью применять такой компонент в своей собственной системе с турбонаддувом, поскольку многие «электрические турбокомпрессоры» на вторичном рынке представляют собой просто электрические вентиляторы, которые ничего не делают, кроме как ограничивают поток выхлопных газов на лопатки турбины.

Является ли двойной турбонаддув просто мечтой, которая никогда не осуществится в вашем застойном проектном автомобиле, или вы счастливый обладатель автомобиля, в котором он входит в стандартную комплектацию, это безумно крутой способ сделать отстой, грохот любого двигателя внутреннего сгорания.

Каждый автолюбитель наверняка мечтает о том, что когда-нибудь он сможет появиться на местной встрече и открыть капот, чтобы обнажить пару блестящих турбокомпрессоров размером с их собственную голову, вызывая восхищение и зависть каждого поклонника Civic, любящего V-TEC, прогуливающегося мимо. . Так что продолжайте мечтать и наберитесь терпения — где-нибудь для вас найдется нетронутая Supra, обещаю.

Что такое турбо и как оно работает?

Слово «турбо» часто встречается в автомобилях (и в их маркетинге), и большинство из нас понимает, что это положительный момент, но что это такое и как оно помогает?

Турбокомпрессоры повышают эффективность и мощность двигателя, нагнетая в двигатель больше воздуха (и топлива), что вызывает более сильный взрыв.Большая челка означает большую мощность.

4

В свою очередь, это означает, что мы можем установить турбонагнетатели на двигатели меньшей мощности и при этом получить такую ​​же мощность и крутящий момент или даже больше, чем у обычного безнаддувного двигателя большей мощности. Меньшие двигатели обычно потребляют меньше топлива, чем большие.

Преимущество турбонагнетателей в том, что они превращают побочный продукт двигателя — отработанные выхлопные газы — в полезный способ извлечения большей мощности из двигателя.

4

Позвольте нам немного разобраться в технических вопросах, чтобы объяснить, как это работает. По сути, турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора. Корпус турбины принимает выхлопные газы, которые обычно выбрасываются впустую, и вращает турбину со скоростью до 250 000 об/мин. Это приводит к вращению компрессора, который всасывает воздух и сжимает его перед подачей в камеру сгорания двигателя.

Обычно камера сгорания пропускает столько воздуха, сколько позволяет атмосферное давление, которое создается вакуумом, когда поршень опускается.Но за счет нагнетания воздуха из турбонагнетателя в цилиндр это позволяет воспламенить больше воздуха и топлива, что приводит к более сильному взрыву.

Работает почти так же, как кузнечный горн. Вы когда-нибудь видели, как кузнец делает подкову? Если да, то вы знаете, что просто сжигать дрова или уголь в горне недостаточно; вы увидите, как кузнец также дует в огонь дополнительным воздухом с помощью комплекта мехов (или переделанного воздуходувки в наши дни).

4

Дополнительный воздух означает, что топливо сгорает быстрее и горячее, и оно способно разогреть металл до такой степени, что он размякнет и станет пригодным для обработки.Этот принцип также объясняет, почему лесные пожары горят сильнее и разрушительнее в ветреные дни. Турбокомпрессор использует точно такой же принцип.

И поскольку они помогают сжигать больше топлива только тогда, когда вам нужна большая мощность, в остальное время они вообще не увеличивают расход топлива.

История подскажет вам, что недостатком турбонагнетателей является то, что между моментом, когда вы нажимаете на педаль газа, и выхлопными газами, которые начинают мчаться мимо и запускают турбокомпрессор, обычно возникает задержка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.