Принцип работы турбонаддува: описание и принцип работы, плюсы и минусы

Принцип работы турбины – как она работает

Турбокомпрессор или попросту турбина – это дополнительное устройство двигателя, которое для своей работы использует энергию отработавших газов. Что позволяет увеличить мощность двигателя на величину от 25% до 100%. Прежде чем понять, как работает турбокомпрессор, стоит рассмотреть функционирование двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы ДВС

Любой двигатель внутреннего сгорания, дизельный или бензиновый, работает на принципе получения энергии, образующейся от воспламенения топливовоздушной смеси в камерах сгорания. Через впускные клапаны в цилиндр подается отфильтрованный внешний воздух и впрыскивается топливо, причем при пассивной подаче воздуха, в цилиндр подается дозированное количество топлива. Именно эта смесь сгорает в цилиндре и заставляет двигаться поршень, который передает свою кинетическую энергию на ходовую систему автомобиля. Чем больше такой смеси подается и сгорает в цилиндрах, тем больше выходной крутящий момент и соответственно выше общая мощность мотора.

Принцип работы турбины

Для увеличения подачи воздуха в цилиндр, без изменения объема самого цилиндра, используют турбокомпрессор. При работе турбины используются продукты сгорания топливной смеси, которые приводят в действие роторный механизм турбокомпрессора, с помощью которого атмосферный воздух принудительно нагнетается в цилиндры (турбонаддув). И, благодаря этому, в цилиндр подается и большая дозировка топлива. Во время нагнетания, воздух может нагреваться, из-за чего уменьшается его плотность и масса в цилиндрах. Для подачи большего количества воздуха, его необходимо охладить. Для лучшего охлаждения используется радиаторное устройство, называемое интеркулером, который устанавливается на выходе из холодной части турбокомпрессора и через который проходит воздух перед попаданием в цилиндры. На следующем этапе поршень всасывает этот охлажденный воздух через впускные клапаны и одновременно в камеру сгорания подается топливо, образуется топливовоздушная смесь. Возгорание топливной смеси происходит от искры (бензиновые двигатели), либо от сжатия (дизельные двигатели). После того, как произошло сгорание порции смеси, продукты горения выбрасываются через выпускной клапан и попадают снова в турбину, на ее ротор. Таким образом, она работает без участия движущих частей двигателя, используя энергию потока выхлопных газов.

Для каждого двигателя турбокомпрессор подбирается индивидуально, исходя из его собственной мощности и объема. Причем величина наддува зависит от геометрических параметров (размеров) улиток, компрессорного колеса, ротора турбины. Некоторые конструкции двигателей оборудуют не одной турбиной, а двумя: одинакового размера – би-турбо, разного размера – твин-турбо. В последнее время широкое распространение получили турбокомпрессоры с механизмом изменяемой геометрии. Стоит отметить, что сложность, а соответственно и стоимость ремонта турбины зависит от ее конструктивных особенностей и модификации.

Механизм изменяемой геометрии

Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.

Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.

Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.

Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.

Эксплуатация и принцип работы турбины на дизельном двигателе

Гениальная идея использования выхлопных газов для разгона ротора позволила создать турбированный дизельный двигатель внутреннего сгорания и увеличить его мощность на 40–50%. Это притом, что во время работы в обычном режиме выброс газов сопровождается снижением коэффициента полезного действия в пределах 30 — 40%.

Принцип работы турбины дизельного двигателя основан на увеличении количества воздуха, смешиваемого с топливом и поступающего в камеру сгорания. За один и тот же период времени и при равных объемах цилиндров, двигатель с турбонаддувом может сжечь большее количество топлива, чем движок, не оснащенный таким устройством. А значит, его мощность и КПД в единицу времени значительно возрастет.

Рассмотрим устройство турбины дизельного двигателя, как работает, и каким образом достигаются такие показатели.

Конструктивные элементы системы

Для осуществления возложенных функций, система турбонаддува состоит из двух основных частей:

1. Компрессор;
2. Турбина.

Компрессор служит для нагнетания атмосферного воздуха в систему подачи топлива. Он состоит из корпуса и расположенной в нем крыльчатки, которая, вращаясь, всасывает воздух. Чем выше ее скорость вращения, тем больше объем принятого воздуха. Увеличению скорости способствует работа турбины.

Она также состоит из корпуса с крыльчаткой (ротором), которая приводится в движение выхлопными газами. В корпусе газы проходят через специальный канал, имеющий форму улитки, что позволяет им увеличить скорость.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

• Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
• Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
• Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
• Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Регулировка давления наддува

Турбонаддув дизельного двигателя повышает его мощность за счет возрастания давления выхлопных газов, являющихся результатом увеличения числа оборотов и интенсивности работы мотора. Этот же процесс повышает давление наддува. Если его не регулировать, то на самых высоких оборотах оно может достичь опасных значений, приводящих к поломкам и механическим повреждениям.

Регулировка давления производится с помощью выпускного предохранительного клапана, а контроль максимально допустимого значения — с помощью мембраны и пружины определенной жесткости.

Суть работы: при достижении предельного значения давления, мембрана, установленная в корпусе компрессора, преодолевает воздействие пружины и открывает регулировочный клапан.

Давление регулируют как на стороне компрессора, так и на стороне турбины:

1. Работающий турбокомпрессор сбрасывает в атмосферу через выпускной клапан излишки забранного воздуха, тем самым снижая давление.
2. В турбине клапан выпускает отработанные газы под воздействием мембраны компрессора, когда давление всасываемого воздуха достигает максимального уровня. Благодаря этому, ротор вращается с установленной скоростью, а компрессор не забирает лишний воздух и не увеличивает давление.

Второй вариант расположения клапана позволяет изготавливать системы меньших габаритов. Кроме того, турбонагнетатель с клапаном в компрессоре подвержен чрезмерному нагреву из-за повышенной температуры выпускаемого воздуха, что негативно сказывается на эффективности его работы.

Поэтому турбонаддув дизельного двигателя чаще оснащают регулировочным клапаном в турбине, а регулировку в компрессоре используют в качестве дополнения.

Система смазки

Смазка вала турбонагнетателя осуществляется смазочной системой двигателя.

На вал устанавливают уплотнительные кольца, предотвращающие проникновение масла в полости корпусов компрессора и турбины. Они же предохраняют корпуса от перегрева. Но герметичность обеспечивается не столько уплотнениями, сколько разностью величины давления в различных частях агрегата. Эту разницу давлений создает турбинная ось (вал), имеющая неравномерный диаметр.

Особая форма литья корпуса, в котором расположен вал, также способствует удержанию масла.

Если мотор не развивает требуемую мощность, это может быть симптомом неисправности турбонаддува. Наиболее часто встречающиеся проблемы — загрязнение воздушного фильтра или потеря герметичности впускного коллектора. Кроме потери мощности, их можно диагностировать по несвойственному для исправной машины цвету и количеству дыма, выходящего из выхлопной трубы.

Недостатки турбокомпрессоров

Принцип работы турбины на дизельном двигателе создает и негативные факторы:

• Повышенный расход горючего. Возможность сжечь большее количество солярки за счет увеличенного объема подачи воздуха, вместе с мощностью повышает и «прожорливость» машины. Уменьшить аппетит до разумных пределов позволяет правильная регулировка системы.
• Положительные стороны наддува приводят к многократному повышению температуры во время такта сжатия, что может вызвать детонацию в двигателе. Решается эта проблема установкой охладителей, регуляторов и прочих элементов.

Правила эксплуатации

Чтобы в полной мере использовать ресурс турбины дизельного мотора и продлить ее срок службы, необходимо выполнять ряд условий:

• Регулярно менять масло в системе, чтобы не допустить попадания абразива в маслопровод и его засорения.
• Применять только качественное масло, имеющее сертификат, той марки, которая соответствует указанной в паспортных данных двигателя.
• Прогревать мотор перед началом движения и не давать холодному двигателю высоких нагрузок.
• Никогда резко не отключать движок, а после остановки автомобиля давать ему возможность поработать несколько секунд на холостых оборотах.

Принцип работы турбины, как работает турбина на дизельном двигателе

Если вам интересно, каков принцип работы турбины на дизельном двигателе, значит вы попали по адресу. О том, что такое дизельный турбокомпрессор и как он работает, вы узнаете в данной статье.

Как работает турбина на дизеле? Как работает турбина в дизельном двигателе?

Итак, турбокомпрессор — это небольшой воздушный насос, которых осуществляет работу всех элементов турбины. Как известно, турбина вращается с помощью особого тока, получаемого от собранных в процессе езды автомобиля газов. Учитывая тот факт, что скорость лопаток турбины разгоняются почти до скорости света, маневренность во время езды на автомобиле с турбиной значительно выше, чем в автомобилях без неё. Во время “зажигания”, турбина соединяется с жесткой осью и подает его в коллектор двигателя. Чем больше воздуха — тем выше мощность двигателя. Такие воздушные подушки позволяют сделать каждую поезду максимально комфортной, эффектной и маневренной. Именно эти причины вынуждают автолюбителей со всего мира покупать турбины высокого класса за доступную цену. Качество работы турбины на дизеле определяется уровнем всасываемого воздуха, уровнем сжатие этого воздуха, соотношении входа и выхода отработанных газов, мощность компрессора и турбины.

Как проверить работает ли турбина на дизеле? Как проверить справность турбины?

Турбина — штука непростая, но стоит всего лишь из корпуса и ротора. Газы, о которых мы говорили выше, попадают в специальных патрубок, проходят по небольшому каналу, ускоряются и приводят в движения лопатки турбокомпрессора. Как видите, принцип работы дизельного двигателя с турбиной заключается в скорости вращения турбины, благодаря переработанному воздуху. Что логично, скорость вращения лопаток напрямую зависит от размеров “улитки” турбины. К примеру, устройство грузовика может в несколько раз превышать размеры устройства легкового автомобиля, так как для полноценной работы турбины в большом агрегате, её корпус должен быть разделен на два отельных канала, которые поочередно перерабатывают воздух. Чтобы максимально облегчить давление воздушного потока, специалисты советуют устанавливать на турбине специальное кольцо. Компрессор, в свою очередь, производится из ротора и корпуса. Лопатки ротора, как правило, изготавливают из надежного алюминия, а форму имеют особую — улиточную. Это необходимо для того, чтобы воздух направлялся строго в центр ротора. Обычный режим работы турбокомпрессора включает в себя большое давление, которое регулярно сжимается. Важно знать, что все динамические прибора работают по принципу разности давлений.

СТО “Центр Турбин” предлагает вашему вниманию услуги по установке, реставрации и ремонту автомобильных турбин. Все наши специалисты имеют колоссальные знания и стаж работы с автомобильными турбинами. Именно поэтому качество наших услуг находится на высоком уровне. Если вы не знаете, какая турбина подходит именно вам, обратите внимание на мобильный номер, указанный на нашем сайте. Наши консультанты с радостью помогут вам выбрать модель турбины, удовлетворяющую все ваши запросы.

Предназначение турбонаддува, его устройство и как он работает

Турбонаддув – это такой способ агрегатного наддува, при котором подача воздуха в цилиндры двигателя происходит под давлением, нагнетаемым действием энергии отработавших газов. Сегодня такой метод – самый эффективный, призванный увеличивать мощность двигателя, не повышая объёма его цилиндров и частоты вращения коленчатого вала.

Кроме этого, использование турбонаддува даёт экономию топлива в соотношении расхода к мощности и уменьшает токсичность отработавших газов, осуществляя более полное сгорание топлива.

Применение турбонаддува

Применение система турбонаддува находит на обоих типах двигателей – и на бензиновых, и на дизельных. Однако на последних она гораздо эффективнее за счёт их более высокой степени сжатия и сравнительно небольшой частоты вращения коленчатого вала.

Использование же турбонаддува для бензиновых двигателей ограничено, во-первых, вероятностью наступления детонации, обусловленной значительным увеличением оборотов двигателя, а во-вторых, перегревом турбонагнетателя из-за повышенной температуры отработавших газов – около 1000°С, в то время как у дизелей она составляет порядка 600°С.

Устройство

Основная часть компонентов турбонаддува – это типовые элементы впускной системы. Присутствие же в системе турбокомпрессора, интеркулера и конструктивно новых элементов управления становится отличительной особенностью именно турбонаддува.

Хотя конструкции отдельных систем турбонаддува и различаются, можно обозначить их общие компоненты. Помимо вышеперечисленных турбокомпрессора, интеркулера и элементов управления это воздухозаборник с воздушным фильтром, дроссельная заслонка, впускной коллектор, напорные шланги и соединительные патрубки, а в некоторых системах ещё и впускные заслонки.

Турбокомпрессор или турбонагнетатель — главный конструктивный компонент системы турбонаддува. Он нагнетает воздух во впускную систему.

Его устройство выглядит следующим образом:

Устройство турбонагнетателя:
1 — корпус компрессора; 2 — вал ротора; 3 — корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.

Турбинное колесо, находясь в специальном теплоустойчивом корпусе, превращает энергию потока отработавших газов в энергию вращения и перенаправляет её на компрессорное колесо. С его помощью воздух всасывается, сжимается и подаётся в цилиндры двигателя. Оба эти колеса жёстко закреплены на роторном валу, вращающемся на подшипниках скольжения плавающего вида. Интеркулер является радиатором жидкостного или воздушного типа. Он охлаждает сжатый воздух, увеличивая его плотность и давление.

Главный элемент управления системой турбонаддува – это регулятор давления наддува, он, по сути, является перепускным клапаном (wastegate). Его задача – ограничивать энергию отработавших газов и направлять часть их потока в обход турбинного колеса. Таким образом, достигается оптимальная величина давления наддува. Привод перепускного клапана – электрический или пневматический. Для его срабатывания система управления двигателем подаёт сигнал от датчика давления наддува.

Как работает турбонаддув

Принцип работы турбонаддува берёт за основу использование энергии отработавших газов. Их струя заставляет вращаться турбинное колесо, передающее вращение через роторный вал компрессорному колесу. С помощью последнего происходит сжатие воздуха и его нагнетание в систему.

Принцип работы турбонаддува

Интеркулер охлаждает воздух, нагретый при сжатии, после чего тот подаётся в цилиндры двигателя.

Хотя система турбонаддува и не связана жёстко с коленчатым валом, её эффективность напрямую зависит от частоты оборотов двигателя. Увеличение оборотов коленчатого вала ведёт к повышению энергии отработавших газов и, соответственно, частоты вращения турбины, что влечёт за собой более интенсивное поступление воздуха в цилиндры двигателя.

О отрицательных особенностях турбонаддува

Конструкция системы турбонаддува обуславливает некоторые отрицательные особенности, возникающие при её работе.

Одна из них – эффект «турбоямы» (turbolag): при резком нажатии на педаль акселератора увеличение мощности двигателя происходит с задержкой. Причина этого в инерционности системы: нужно определённое время для увеличения давления в наддуве, если на газ нажали резко. Избежать этой ситуацию становится возможным, либо применяя турбину с изменяемой геометрией, либо используя два турбокомпрессора, работающих параллельно или последовательно (bi-turbo или twin-turbo), либо задействовав комбинированный наддув.

Второй неприятный момент – это «турбоподхват»: вслед за преодолением «турбоямы» происходит резкое увеличение давления в наддуве.

Турбина с изменяемой геометрией или VNT турбина, способна оптимизировать движение потока отработавших газов, меняя размер входного канала. Наиболее распространены такие турбины в серийных системах турбонаддува дизельных двигателей известных автопроизводителей (например, TDI у Volkswagen).

Турбонаддув с двумя параллельно работающими турбокомпрессорами находит большее применение для мощных V-образных двигателей. При этом на каждый ряд цилиндров двигателя работает свой турбокомпрессор. Выигрыш получается за счёт распределения инерции с одной большой турбины на две маленькие.

В случае установки двух турбин в последовательном режиме выигрыш производительности достигается путём работы разных турбокомпрессоров для разных значений оборотов двигателя. Изредка встречаются случаи установки трёх турбокомпрессоров последовательно (triple-turbo, например, у BMW), ещё реже – четырёх (quad-turbo у Bugatti).

При комбинированном наддуве (twincharger) совместно используется турбонаддув и механический наддув. Сжатие воздуха при низких оборотах коленчатого вала происходит с помощью механического нагнетателя. С увеличением оборотов в работу включается турбокомпрессор, а при достижении их определённой частоты работа механического нагнетателя прекращается (например, TSI у Volkswagen).

Видео — как работает турбина:

Применение турбонаддува особенно эффективно для дизельных двигателей мощных грузовиков: расход топлива увеличивается ненамного, зато мощность двигателя и крутящий момент заметно повышаются.

Турбокомпрессоры, наиболее мощные в пропорции к мощности двигателя, применяются для дизелей тепловозов. По абсолютному же значению, самые мощные турбокомпрессоры устанавливаются в судовые двигатели (до десятков тысяч киловатт).

Загрузка…

Принцип работы турбонаддува — бензин и дизель

Турбонаддув – устройство, призванное увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Оно стало настоящим прорывом в моторостроении ХХ века, но широкое распространение приобрело значительно позже. Автором данного изобретения является Альфред Бьюхи.

Принцип работы и устройство турбонаддува.

Принцип работы турбонаддува при всей его значимости в приросте мощности двигателя весьма прост: на одном валу закреплены крыльчатки двух улиток-турбин, задача одной части посредством потока отработанных газов раскручиваться и приводить в действие вторую часть, которая работает нагнетателем воздуха в двигатель. Именно в увеличении объема воздуха, посылаемого в камеру сгорания, и кроется секрет увеличения мощности движка.

Но, как уже отмечалось выше, при всей своей логической простоте устройство набирало значимость довольно долго – более полувека. Причины:

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

Последнее к слову ограничивало применение турбонаддува только на бензиновых двигателях.

Благо, наука не стоит на месте и с годами появлялись более качественные материалы, позволившие турбонаддуву начать проникать сперва в мир автогонок, где он позволял без увеличения веса двигателя увеличивать его мощность и достигать командам высоких позиций в финальных таблицах, а после и на потребительский рынок.

Теперь немного подробнее о том, как работает турбонаддув на бензиновых и дизельных двигателях, а точнее – об особенностях его работы, ведь принцип действия у них практически идентичен.

Особенности работы турбонаддува дизельного двигателя.

Дизель с турбонаддувом сегодня можно встретить гораздо чаще, чем его собрата – бензиновый агрегат. Так происходит потому, что применение турбины в дизеле позволяет решить его главную проблему – низкую эффективность на высоких оборотах – раз и навсегда.

Также аргументом в пользу использования турбины в дизельных ДВС можно назвать невысокую стоимость подобного внедрения за счет меньшей температуры выхлопных газов и более низких оборотов, которые, в сравнении все с тем же бензиновым мотором, требуют применения менее качественных материалов. Отсюда такая популярность турбонаддува у производителей дизельных авто и владельцев последних. В то же время массовость применения данного устройства в дизелях позволяет развиваться самому надуву в принципе, делая его все доступнее для бензиновых транспортных средств.

Особенности работы турбонаддува бензинового двигателя.

Если речь идет об использовании турбонаддува на бензиновых двигателях, то она в первую очередь касается высоконагруженных моторов, комплектующих спорткары и некоторые люксовые автомобили.

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

Дело в том, что в турбированном бензиновом ДВС прирост мощности достигается при высоких оборотах, при этом, таков принцип работы турбонаддува, сама мощность возрастает весьма стремительно, что для обычного среднестатистического водителя бензинового автомобиля не всегда необходимо, скорее, даже наоборот… а переплачивать за то, что вся эта мощность никогда не будет использоваться, не имеет смысла.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

• корпус компрессора;
• компрессорное колесо;
• вал ротора, или ось;
• корпус турбины;
• турбинное колесо;
• корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Вот это «улитка»!

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

 

 

Основы турбонаддува | Часть 1. Принципы работы турбодвигателя.

Основные принципы работы турбодвигателя.

Как известно, мощность двигателя пропорциональна количеству топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры. При прочих равных, двигатель большего объема пропустит через себя больше воздуха и, соответственно, выдаст больше мощности, чем двигатель меньшего объема. Если нам требуется, чтобы маленький двигатель выдавал мощности как большой или мы просто хотим, чтобы большой выдавал еще больше мощности, нашей основной задачей станет поместить больше воздуха в цилиндры этого двигателя. Естественно, мы можем доработать головку блока и установить спортивные распредвалы, увеличив продувку и количество воздуха в цилиндрах на высоких оборотах. Мы даже можем оставить количество воздуха прежним, но поднять степень сжатия нашего мотора и перейти на более высокий октан топлива, тем самым подняв КПД системы. Все эти способы действенны и работают в случае, когда требуемое увеличение мощности составляет 10-20%. Но когда нам нужно кардинально изменить мощность мотора — самым эффективным методом будет использование турбокомпрессора.

Каким же образом турбокомпрессор позволит нам получить больше воздуха в цилиндрах нашего мотора? Давайте взглянем на приведенную ниже диаграмму:

Рассмотрим основные этапы прохождения воздуха в двигателе с турбокомпрессором:

— Воздух проходит через воздушный фильтр (не показан на схеме) и попадает на вход турбокомпрессора (1)
— Внутри турбокомпрессора вошедший воздух сжимается и при этом увеличивается количество кислорода в единице объема воздуха. Побочным эффектом любого процесса сжатия воздуха является его нагрев, что несколько снижает его плотность.
— Из турбокомпрессора воздух поступает в интеркулер (3) где охлаждается и в основной мере восстанавливает свою температуру, что кроме увеличения плотности воздуха, ведет еще и к меньшей склонности к детонации нашей будущей топливовоздушной смеси.
— После прохождения интеркулера воздух проходит через дроссель, попадает во впускной коллектор (4) и дальше на такте впуска — в цилиндры нашего двигателя.
Объем цилиндра является фиксированной величиной, обусловленной его диаметром и ходом поршня, но так как теперь он заполняется сжатым турбокомпрессором воздухом, количество кислорода зашедшее в цилиндр становится значительно больше чем в случае с атмосферным мотором. Большее количество кислорода позволяет сжечь большее количество топлива за такт, а сгорание большего количества топлива ведет к увеличению мощности выдаваемой двигателем.
— После того как топливо-воздушная смесь сгорела в цилиндре, она на такте выпуска уходит в выпускной коллектор (5), где этот поток горячего (500С-1100С) газа попадает в турбину (6)
— Проходя через турбину, поток выхлопных газов вращает вал турбины на другой стороне которого находится компрессор, и, тем самым совершает работу по сжатию очередной порции воздуха. При этом происходит падение давления и температуры выхлопного газа, поскольку часть его энергии ушла на обеспечение работы компрессора через вал турбины.

Ниже приведена схема внутреннего устройства турбокомпрессора:

В зависимости от конкретного мотора и его компоновки под капотом, турбокомпрессор может иметь дополнительные встроенные элементы, такие как Wastegate и Blow-Off. Рассмотрим их подробнее:

Blow-off

Блоуофф (перепускной клапан) — это устройство установленное в воздушной системе между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой с целью не допустить выход компрессора на режим surge. В моменты, когда дроссель резко закрывается, скорость потока и расход воздуха в системе резко падает, при этом турбина еще некоторое время продолжает вращаться по инерции со скоростью не соответствующей новому упавшему расходу воздуха. Это вызывает циклические скачки давления за компрессором и слышимый характерный звук прорывающегося через компрессор воздуха. Surge со временем приводит к выходу из строя опорных подшипников турбины, ввиду значительной нагрузки на них в этих переходных режимах. БлоуОфф использует комбинацию давлений в коллекторе и установленной в нем пружины чтобы определить момент закрытия дросселя. В случае резкого закрытия дросселя блоуофф сбрасывает в атмосферу возникающий в воздушном тракте избыток давления и тем самым спасает турбокомпрессор от повреждения.

Wastegate

Представляет собой механический клапан установленный на турбинной части или на выпускном коллекторе и обеспечивающий контроль за создаваемым турбокомпрессором давлением. Некоторые дизельные моторы используют турбины без вейстгейтов. Тем не менее, подавляющее большинство бензиновых моторов обязательно требуют его наличия. Основной задачей вейстгейта является обеспечивать выхлопным газам возможность выхода из системы в обход турбины. Пуская часть газов в обход турбины, мы контролируем количество энергии газов, которое уходит через вал на компрессор и, тем самым, управляем давлением наддува, создаваемым компрессором. Как правило, вейстгейт использует давление наддува и давление встроенной пружины, что бы контролировать обходной поток выхлопных газов.

Встроенный вейстгейт состоит из заслонки, встроенной в турбинный хаузинг (улитку), пневматического актуатора, и тяги от актуатора к заслонке.

Внешний гейт представляет собой клапан, устанавливаемый на выпускной коллектор до турбины. Преимуществом внешнего гейта является то, что сбрасываемый им обходной поток может быть возвращен в выхлопную систему далеко от выхода из турбины или вообще сброшен в атмосферу на спортивных автомобилях. Все это ведет к улучшению прохождения газов через турбину ввиду отсутствия разнонаправленных потоков в компактном объеме турбинного хаузинга.

Водяное и масляное обеспечение:

Шарикоподшипниковые турбины Garrett требуют значительно меньше масла чем втулочные аналоги. Поэтому установка маслянного рестриктора на входе в турбину крайне рекомендована, если давление масла в вашей системе превышает 4 атм. Слив масла должен быть заведен в поддон выше уровня масла. Поскольку слив масла из турбины происходит естественным путем под действием гравитации, крайне важно, чтобы центральный картридж турбины был ориентирован сливом масла вниз.

Частой причиной выхода из строя турбин является закоксовка маслом в центральном картридже. Быстрая остановка мотора после больших продолжительных нагрузок ведет к теплообмену между турбиной и нагретым выпускным коллектором, что в отсутствии притока свежего масла и поступления холодного воздуха в компрессор ведет к общему перегреву картриджа и закоксовке имеющегося в нем масла.

Для минимизации этого эффекта турбины снабдили водяным охлаждением. Водные шланги обеспечивают эффект сифона снижая температуру в центральном картридже даже после остановки двигателя, когда нет принудительной циркуляции воды. Желательно также обеспечить минимум неравномерности по вертикали линии подачи воды, а также несколько развернуть центральный картридж вокруг оси турбины на угол до 25 градусов.

Выбор турбины.

Правильный подбор турбины является ключевым моментом в постройке турбомотора и основан на многих вводных данных. Самым основным фактом выбора является требуемая от мотора мощность. Важно также выбирать эту цифру максимально реалистично для вашего мотора. Поскольку мощность мотора зависит от количества топливовоздушной смеси, которая через него проходит за единицу времени, определив целевую мощность, мы приступим к выбору турбины способной обеспечить необходимый для этой мощности поток воздуха.

Другим крайне важным фактором выбора турбины является скорость ее выхода на наддув и минимальные обороты двигателя, на которых это происходит. Меньшая турбина или меньший горячий хаузинг позволяют улучшить эти показатели, но максимальная мощность при этом будет снижена. Тем не менее, за счет большего рабочего диапазона работы двигателя и быстрого выхода турбины на наддув при открытии дросселя в целом результат может быть значительно лучше, чем при использовании большей турбины с большой пиковой мощностью, но в узком верхнем диапазоне работы мотора.

Втулочные и шарикоподшипниковые турбины.

Втулочные турбины были самыми распространенными в течение долгого времени, тем не менее, новые и более эффективные шарикоподшипниковые турбины используются все чаще. Шарикоподшипниковые турбины появились как результат работы Garrett Motorsport во многих гоночных сериях.  

Отзывчивость турбины на дроссель в значительной степени зависит от конструкции центрального картриджа. Шарикоподшипниковые турбины Garrett обеспечивают на 15% более быстрый выход на наддув относительно их втулочных аналогов, снижая эффект турбо-ямы и приближая ощущение от турбо-мотора к атмосферному большеобъемнику.

Шарикоподшипниковые турбины также требуют значительно меньшего потока масла через картридж для смазки подшипников. Это снижает вероятность утечек масла через сальники. Такие турбины менее требовательны к качеству масла и менее склонны к закоксовке после глушения двигателя.

Читать Часть 2: Trim, A/R хаузингов, твинскролл, AFR.

Читать Часть 3: Компрессорная карта, Surge, Эффективность, Скорость вращения.

Расчет и подбор турбин Garrett онлайн.

---

По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)
При использовании материалов ссылка на источник обязательна.

Как работают турбокомпрессоры | HowStuffWorks

В некоторых двигателях используются два турбокомпрессора разных размеров. Меньший из них очень быстро набирает скорость, уменьшая задержку, в то время как больший берет на себя при более высоких оборотах двигателя, чтобы обеспечить больший наддув.

Когда воздух сжимается, он нагревается; а когда воздух нагревается, он расширяется. Таким образом, отчасти повышение давления от турбонагнетателя является результатом нагревания воздуха до того, как он попадет в двигатель. Чтобы увеличить мощность двигателя, цель состоит в том, чтобы в цилиндр попало больше молекул воздуха, а не обязательно большее давление воздуха.

Интеркулер или охладитель наддувочного воздуха — это дополнительный компонент, который выглядит как радиатор, за исключением того, что воздух проходит как внутри, так и снаружи интеркулера. Всасываемый воздух проходит через герметичные проходы внутри охладителя, а более холодный воздух снаружи обдувается через ребра вентилятором охлаждения двигателя.

Интеркулер дополнительно увеличивает мощность двигателя за счет охлаждения сжатого воздуха, выходящего из компрессора, прежде чем он попадет в двигатель.Это означает, что если турбокомпрессор работает с наддувом 7 фунтов на квадратный дюйм, система с промежуточным охлаждением будет подавать 7 фунтов на квадратный дюйм более холодного воздуха, который является более плотным и содержит больше молекул воздуха, чем более теплый воздух.

Турбокомпрессор также помогает на больших высотах , где воздух менее плотный. Обычные двигатели будут испытывать пониженную мощность на больших высотах, потому что с каждым ходом поршня двигатель будет получать меньшую массу воздуха. Двигатель с турбонаддувом также может иметь пониженную мощность, но это снижение будет менее значительным, поскольку более разреженный воздух турбонагнетателю легче перекачивать.

Старые автомобили с карбюраторами автоматически увеличивают расход топлива, чтобы соответствовать увеличенному потоку воздуха, поступающего в цилиндры. Современные автомобили с впрыском топлива также сделают это в определенной степени. Система впрыска топлива полагается на кислородные датчики в выхлопе, чтобы определить правильность соотношения воздух-топливо, поэтому эти системы автоматически увеличивают поток топлива, если добавлен турбонаддув.

Если турбонагнетатель со слишком большим наддувом добавляется к автомобилю с впрыском топлива, система может не обеспечивать достаточно топлива — либо программное обеспечение, запрограммированное в контроллере, не позволяет этого, либо насос и форсунки не могут его подавать .В этом случае придется внести другие модификации, чтобы получить от турбокомпрессора максимальную пользу.

Первоначально опубликовано: 4 декабря 2000 г.

Что такое турбокомпрессор и как он работает?

Турбокомпрессор — это устройство, устанавливаемое на двигатель транспортного средства, которое предназначено для повышения общей эффективности и производительности. Это причина, по которой многие производители автомобилей предпочитают использовать турбонаддув в своих автомобилях. Новые Chevrolet Trax и Equinox предлагаются с двигателями с турбонаддувом, и с течением времени ими будет оснащаться все больше и больше автомобилей.

Как это работает?

Турбина состоит из двух половин, соединенных валом. С одной стороны, горячие выхлопные газы вращают турбину, соединенную с другой турбиной, которая всасывает воздух и сжимает его в двигателе. Это сжатие дает двигателю дополнительную мощность и эффективность, потому что чем больше воздуха может попасть в камеру сгорания, тем больше топлива может быть добавлено для большей мощности.

Преимущества

Помимо дополнительной мощности, турбокомпрессоры иногда называют устройствами, которые предлагают «бесплатную мощность», потому что, в отличие от нагнетателя, для его привода не требуется мощность двигателя.Горячие и расширяющиеся газы, выходящие из двигателя, приводят в действие турбокомпрессор, поэтому нет утечки полезной мощности двигателя. Двигатели с турбонаддувом также не подвержены такому воздействию, как двигатели без наддува, когда они едут на больших высотах. Чем выше высота набирает атмосферный двигатель, тем труднее ему получать кислород из-за разреженной атмосферы. Турбонагнетатель решает эту проблему, потому что он нагнетает кислород в камеру сгорания двигателя, иногда при давлении в 2 раза превышающем атмосферное.

Турбокомпрессоры также улучшают топливную экономичность транспортного средства, однако существует неправильное представление о транспортных средствах с турбонаддувом и топливной экономичности. Если взять безнаддувный двигатель и установить на нем турбонагнетатель, это не улучшит топливную экономичность. Способ, которым производители повышают эффективность использования топлива с помощью турбонаддува, заключается в уменьшении размера двигателя и его последующем турбонаддуве. Например, возьмите рядный 4-цилиндровый атмосферный двигатель 2,5 л и уменьшите рабочий объем до 1.4L, а затем турбокомпрессор. Меньший двигатель с турбонаддувом по-прежнему будет иметь те же показатели производительности (или немного лучше), но из-за меньшего рабочего объема он также будет потреблять меньше топлива.

Как работает турбокомпрессор

Если вы автомобильный энтузиаст, есть большая вероятность, что вы уже знаете, что такое турбокомпрессор и как он работает — вы даже можете иметь автомобиль с турбонаддувом. Однако не все энтузиасты созданы равными, и, хотя некоторые хорошо разбираются в теме, другие могут поднять бровь, когда упоминается слово «вестгейт».Не волнуйтесь, с помощью Юкио Тайра из Garrett Turbos мы в Modified позаботимся о вас. В этой статье Turbo 101 мы дадим вам разбивку по наиболее важным факторам, компонентам и советам для приложений Turbo на легком для понимания языке.

Посмотреть все 21 фотоПосмотреть все 21 фото Двигатель Nissan 350Z с турбонагнетателем JWT

Концепция турбокомпрессора
Всем нравится мощность в лошадиных силах, поэтому, если вы хотите выжать больше мощности из двигателя малого или большого рабочего объема, укажите необходимое количество воздуха и топлива. воспламенение необходимо увеличить.Турбокомпрессоры могут набирать больше воздуха и топлива в цилиндры за счет принудительной индукции. Они сжимают воздух, поступающий в двигатель, тем самым резко увеличивая плотность воздуха — можно получить прирост мощности до 50 процентов и более.

Просмотреть все 21 фотографию Изображение предоставлено www.turbobygarrett.com Просмотреть все 21 фотографию Коллекторы из ковкого чугуна OEM-качества

• Воздушный фильтр: (не показан), через который проходит окружающий воздух перед входом в компрессор (1).
• Затем воздух сжимается, что увеличивает его плотность (массу на единицу объема) (2).
• Охладитель наддувочного воздуха (он же промежуточный охладитель): (3) Охлаждает сжатый воздух для дальнейшего увеличения его плотности и повышения сопротивления детонации.
• После прохождения через впускной коллектор (4) воздух поступает в цилиндры двигателя, которые содержат фиксированный объем. Поскольку воздух имеет повышенную плотность, каждый цилиндр может втягивать увеличенный массовый расход воздуха. Более высокий массовый расход воздуха позволяет увеличить расход топлива (при аналогичном соотношении воздух / топливо). Сжигание большего количества топлива приводит к выработке большей мощности для данного размера или рабочего объема.
• После сгорания топлива в цилиндре оно выходит во время такта выпуска цилиндра в выпускной коллектор (5).
• Затем высокотемпературный газ попадает в турбину (6). Турбина создает противодавление в двигателе, что означает, что давление выхлопных газов двигателя выше атмосферного.
• В турбине (7) происходит падение давления и температуры (расширение), которое использует энергию выхлопных газов для обеспечения мощности, необходимой для приведения в действие компрессора.

Посмотреть все 21 фото Корпус турбины из литой нержавеющей стали обеспечивает исключительные характеристики потока и легкий. Трудно также упустить из виду большую эстетическую привлекательность.

Корпус турбины
Для достижения дополнительной мощности в турбокомпрессоре используются выхлопные газы, собираемые турбиной, расположенной на горячей стороне турбины. Корпус турбины обычно изготавливается из чугуна или стали, чтобы выдерживать высокие температуры. Затем отработанный газ направляется к турбинному колесу, которое преобразует его в энергию для привода компрессора.

Посмотреть все 21 фото CBRD BBK Lite

Корпус компрессора
Корпус компрессора, изготовленный из алюминия, расположен на холодной стороне турбины и соединен с турбиной общим валом. Его задача — собирать окружающий воздух, который пропускает колесо компрессора, создавая давление, которое затем направляется в двигатель. Рабочее колесо компрессора изготавливается из литой или кованой фрезерованной заготовки.

Посмотреть все 21 фото Nissan GTR VR38 Takumi Intercooler Посмотреть все 21 фото Mishimoto Evo VII-IX Intercooler Kit

Intercooler
Количество энергии, которое требуется компрессору для выполнения своей работы, генерирует много тепла, в результате чего воздух выходит из компрессор сильно нагревается.Это когда включается интеркулер, использующий воздух или воду для охлаждения горячего воздуха, прежде чем он попадет в двигатель. Воздух необходимо охлаждать, потому что с повышением температуры воздуха его плотность уменьшается, что снижает мощность.

Просмотреть все 21 фото

Turbo Lag
Когда дроссельная заслонка открыта и вы не испытываете немедленного скачка мощности, скорее, есть задержка в реакции наддува — вы подвергаетесь турбо-лагу. По словам Гарретта, существует несколько факторов, которые влияют на задержку, включая размер турбонагнетателя по отношению к размеру двигателя, состояние настройки двигателя, инерцию вращающейся группы турбонагнетателя, эффективность турбины, потери во впускном трубопроводе, противодавление выхлопных газов и многое другое.

Просмотреть все 21 фото

Wastegates
Для того, чтобы контролировать давление наддува двигателя и уменьшать задержку, необходим перепускной клапан. Он позволяет выхлопному потоку обходить турбинное колесо и предотвращает его слишком быстрое вращение, что регулирует скорость компрессора. По словам Гаррета, существует две конфигурации вестгейтов: внутренняя и внешняя.

Посмотреть все 21 фотоПривод внутреннего отводного клапана Mitsubishi Evo от Turbosmart

Внутренний
Отводной клапан встроен в корпус турбины и состоит из «откидного» клапана, кривошипа, штока и пневматического привода.Важно подключать этот привод только к давлению наддува; то есть он не предназначен для работы с вакуумом и, как таковой, не должен относиться к впускному коллектору.

Посмотреть все 21 фото Turbosmart USA External Wastegate

External
Wastegates добавлены к выпускному трубопроводу на выпускном коллекторе или коллекторе. Преимущество внешнего перепускного клапана состоит в том, что обводной поток может быть повторно введен в поток выхлопных газов после турбины. Это способствует повышению производительности турбины.На гоночных автомобилях этот поток выхлопных газов с перепускным клапаном может быть напрямую сброшен в атмосферу.

Советы по выбору турбокомпрессора
— Помните о целевой мощности

— Спросите себя, каково основное использование приложения — Улица, Трасса, Перетаскивание и т. Д.

— Осмотрите турбокомпрессор, чтобы убедиться в его наличии нет никаких трещин или утечек на внутренней и внешней стороне корпуса.

— Убедитесь, что турбина турбонагнетателя, размер крыльчатки компрессора и корпус правильно подходят для вашего применения.

Посмотреть все 21 фото.

Преимущества и недостатки
По словам Юкио Тайра из Garrett Turbos, преимущество турбокомпрессора заключается в том, что «он способен обеспечивать широкий диапазон выходной мощности с простой настройкой и регулировкой. Кроме того, при правильном согласовании турбо у вас может быть такая установка турбо, которая дает вам линейную мощность с очень небольшим временем для разгона ».

А что с недостатками? Тайра продолжает: «Одним из недостатков является то, что он может выделять некоторое количество тепла из-за того, что турбокомпрессор использует выхлопные газы для создания давления наддува, однако с надлежащим экранированием, охлаждением и воздуховодами капота / капота с этим можно справиться.

Топливная экономичность
На вопрос, были ли автомобили с турбонаддувом более экономичными, чем безнаддувные, Тайра сказал нам: «Это намного более экономично при использовании правильной передачи по сравнению с безнаддувным или наддувным двигателем в обычных пригородных поездках. условия вождения ».

Просмотреть все 21 фото

Долговечность турбокомпрессора
По словам Тайры, «долговечность основана на том, чтобы убедиться, что турбокомпрессоры работают в пределах их спроектированных и спроектированных пределов, которые включают: обороты турбонагнетателя (у Garrett есть датчик турбонагнетателя, который контролирует это. ), надлежащая смазка, надлежащее отключение, предотвращение попадания посторонних предметов в колеса компрессора / турбины и текущий осмотр турбокомпрессоров.”

Как работает турбокомпрессор

Из июньского выпуска 2018 года
2,3-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель Ford с турбонаддувом приводит в движение все, от 280-сильного Explorer до 350-сильного Focus RS. И варианты этого турбокомпрессора Honeywell MGT22 питают этот четырехцилиндровый двигатель, обеспечивая пиковые уровни наддува от 16,4 до 22,6 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от автомобиля. Проход через ленточную пилу показывает ее внутреннее устройство.

Hot Wheel

Конструкция с двойной спиралью (1) отделяет горячие выхлопные газы от последовательно запускаемых цилиндров, используя энергию выхлопных импульсов для уменьшения турбо-лага при вращении литого турбинного колеса из никелевого сплава (2 ) и продолжайте движение через корпус турбины из нержавеющей стали (3) к спускной трубе.При высоких нагрузках этот корпус может нагреться до 1800 градусов по Фаренгейту и раскалиться докрасна.

Зона вращения

Соединенные общим валом (4) , колеса турбины и компрессора вращаются со скоростью 200 000 об / мин. Полуплавающий опорный подшипник из медного сплава (5) управляет осевыми и радиальными нагрузками на вал, играя решающую роль в повышении эффективности турбонаддува и долговечности. Рубашка охлаждающей жидкости (6) отводит тепло от центрального корпуса, чтобы масло не закоксовывалось вокруг подшипника.В экзотических турбо-системах более дорогие шарикоподшипники уменьшают трение, поэтому вращающиеся компоненты наматываются быстрее и с большей эффективностью. Honeywell также исследует безмасляные воздушные подшипники, которые могут еще больше снизить трение.

Рой Ричи Автомобиль и водитель

The Big Squeeze

Окружающий воздух поступает в алюминиевый корпус компрессора (7) , и обработанное на станке колесо компрессора из алюминиевого сплава (8) создает в нем давление для создания наддува.Затем всасываемый воздух проталкивается через промежуточный охладитель, чтобы снизить его температуру (таким образом, увеличивая его плотность), и направляется во впускной коллектор. Всасываемый под давлением заряд увеличивает количество воздуха в цилиндрах, которое сочетается с дополнительным топливом для создания большего крутящего момента и мощности. Honeywell предлагает сотни профилей колес, чтобы обеспечить производительность, соответствующую требованиям автопроизводителя.

Гейткипер

Перепускная заслонка (9) позволяет выхлопным газам обходить турбинное колесо, регулируя скорость колеса для управления давлением наддува.В этом приложении, приводимом в действие давлением, наддув, создаваемый компрессором, применяется к диафрагме привода перепускной заслонки (10) , сдвигая приводной стержень (11) , который открывает перепускную заслонку. Затворы также могут иметь вакуумное или электронное управление, последнее позволяет более точно контролировать давление наддува.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как работают турбокомпрессоры — x-engineer.org

Рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания (ДВС) можно описать через его выходной крутящий момент. Крутящий момент двигателя на низких оборотах оказывает значительное влияние на управляемость автомобиля, а крутящий момент двигателя на высоких оборотах определяет максимальную скорость автомобиля и расположение передаточных чисел.

Двигатель Крутящий момент можно увеличить несколькими способами:

Турбонаддув — правильный метод увеличения плотности всасываемого воздуха .Это требует дополнительной работы на стороне впуска воздуха, помимо насосной работы атмосферного (безнаддувного) двигателя, чтобы нагнетать дополнительную массу воздуха в цилиндры. Эта дополнительная работа обеспечивается турбонагнетателем , где турбина использует энергию выхлопных газов для вращения компрессора всасываемого воздуха (крыльчатки).

Изображение: Турбокомпрессор Continental (потоки впускных и выхлопных газов)
Кредит: Continental

Исторически турбокомпрессоры впервые устанавливались на двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные), главным образом по следующим причинам:

• Удельная выходная мощность естественного дизельного двигателя двигатель плохой
• выходная мощность дизельного двигателя ограничена дымовыделением, и добавление большей массы воздуха в цилиндр может уменьшить образование дыма
• (по сравнению с бензиновым двигателем с искровым зажиганием) детонация дизельного двигателя невозможна, потому что топливо впрыскивается в конце цикла сжатия
• (по сравнению с бензиновым двигателем с искровым зажиганием) производство дизельных двигателей более дорогое, поэтому стоимость турбонагнетателя оказывает меньшее влияние на общую стоимость двигателя

На двигателе с искровым зажиганием (бензиновом) основной причиной установки турбонагнетателя является повышение выходного крутящего момента / мощности от ограниченного (объемного ) мощность двигателя.Основным пределом для бензинового двигателя с турбонаддувом с точки зрения того, насколько может повыситься давление наддува, является детонация двигателя . Дополнительный наддувный воздух в цилиндрах вызывает значительное повышение температуры топливовоздушной смеси в конце сгорания, что может привести к детонации в двигателе. Для предотвращения детонации двигатели с турбонаддувом обычно имеют более низкую степень сжатия, чем безнаддувные (атмосферные) двигатели.

Изображение: турбокомпрессор BMW (12-цилиндровый бензиновый двигатель с TwinPower Turbo)
Кредит: BMW

Турбонаддув можно резюмировать как особый метод наддува, при котором энергия горячих выхлопных газов используется для привода компрессора всасываемого воздуха. .Преимущество состоит в том, что энергия выхлопных газов не тратится впустую, а используется для включения компрессора.

При установке турбины в выпускной коллектор давление выхлопных газов увеличивается перед турбиной (перед ней). Это заставляет двигатель потреблять больше энергии для удаления сгоревших газов из цилиндров во время такта выпуска. Турбина преобразует поток и тепловую энергию выхлопного газа в энергию сжатия. Следовательно, давление всасываемого воздуха больше, чем давление выхлопных газов, а это означает, что общий КПД двигателя увеличивается.

Автомобильные (пневматические, фиксированная геометрия) турбокомпрессоры состоят из четырех основных частей:

• корпус компрессора
• основной (центральный) корпус
• корпус турбины
• привод перепускной заслонки

Корпус компрессора (обычно изготавливается из алюминий) содержит компрессор с осевым входом и радиальным выходом (также известный как рабочее колесо). Корпус турбины содержит турбину с радиальным входом и осевым выходом, соединенную с компрессором посредством вала .

Изображение: Турбокомпрессор Continental (основные компоненты)
Кредит: Continental

Скорость турбокомпрессора в сборе может легко достигать 120 000 об / мин или даже 300 000 об / мин. Чтобы выдерживать такие высокие скорости, вал вращается в гидродинамической масляной пленке с низким коэффициентом трения подшипники скольжения , которые размещены в основном (центральном) корпусе.

Подшипники скольжения бывают двух типов: радиальный и осевой . Обычно это два радиальных подшипника (втулка) и один осевой (упорный) подшипник.Подшипники имеют смазочные каналы, которые позволяют маслу проникать внутрь подшипников и образовывать гидродинамическую масляную пленку между подшипником и валом. Такие подшипники также называются полностью плавающими подшипниками . Цепь смазки турбонагнетателя подключена к основной системе смазки двигателя внутреннего сгорания.

Температура масла может широко варьироваться от минимальной (например, -30 ° C) до номинальной рабочей температуры двигателя (которая составляет около 90 ° C).Для обеспечения потока масла для охлаждения в любых температурных условиях необходимо обеспечить зазор между подшипниками и валом.

Изображение: Вал турбокомпрессора, компрессор, колеса турбины и подшипники (BMTS)
Кредит: Bosch Mahle Turbo Systems

1. колесо компрессора
2. осевой (упорный) подшипник
3. радиальные (втулочные) подшипники
4. вал
5. колесо турбины

Подшипники турбокомпрессора могут быть подшипниками скольжения (как на картинке выше) или подшипниками качения .Турбонагнетатели для отработавших газов с роликоподшипниками более эффективны, чем подшипники скольжения, имеют лучшие переходные характеристики (ускоряются быстрее) и могут обеспечивать более высокое давление наддува при частичных нагрузках на двигатель. Основными недостатками роликовых подшипников являются долговечная надежность и акустические характеристики (более шумный). Роликовые подшипники в основном используются в высокопроизводительных турбокомпрессорах для мотоспорта.

Подшипники могут работать нормально, если температура выхлопных газов ниже 800 ° C, охлаждения масла достаточно для поддержания номинальной работы.На бензиновых двигателях, где температура выхлопных газов может превышать 1000 ° C, необходим центральный (подшипниковый) корпус с водяным охлаждением.

Корпус активной зоны также содержит несколько уплотнительных элементов , которые предотвращают проливание масла в выпускной или впускной коллектор, а также максимально сокращают попадание всасываемого воздуха и выхлопных газов (картерные газы).

Изображение: Сердечник турбокомпрессора (BMTS)
Предоставлено: Bosch Mahle Turbo Systems

Компрессор в сборе состоит из крыльчатки с осевым входом и радиальным выходом (крыльчатка компрессора) и литого алюминиевого корпуса .Во избежание утечки воздуха между компрессором и корпусом зазор должен быть минимальным.

Рабочее колесо компрессора (крыльчатка) обычно изготавливается из литого алюминиевого сплава . В современных турбокомпрессорах рабочее колесо фрезеровано из алюминиевого сплава. Чтобы избежать помпажа компрессора (реверсирование потока воздуха в случае закрытия дроссельной заслонки), корпус компрессора оборудован продувочным (выталкивающим) клапаном .

В некоторых коммерческих транспортных средствах, для которых требуется очень долгий срок службы компонентов, крыльчатка компрессора (крыльчатка) фрезерована из титанового сплава .

Компрессоры бензиновых двигателей с турбонаддувом имеют продувочные (отрывные) клапаны, которые должны предотвращать скачок компрессора при резком падении нагрузки на двигатель (например, дроссельная заслонка переходит из полностью открытого в полностью закрытое положение за очень короткое время). Большинство современных продувочных клапанов имеют электрический привод, а события открытия и закрытия контролируются модулем управления трансмиссией (PCM).

Изображение: Колесо компрессора турбокомпрессора Кредит: Bosch Mahle Turbo Systems	Изображение: Рабочее колесо турбины турбокомпрессора Кредит: Bosch Mahle Turbo Systems
Подшипник Mahle Turbocah Turbo Systems	Изображение: перепускная заслонка турбокомпрессора Предоставлено: Bosch Mahle Turbo Systems

Сторона турбины турбонагнетателя состоит из:

• диффузора
• корпус

056 колеса

• перепускной клапан
Диффузор ускоряет поток выхлопных газов и равномерно распределяет его по лопаткам турбины (колесу).Диффузор встроен в спиральный корпус турбины.

Корпус турбины должен выдерживать очень высокие температуры и сделан из высоколегированного чугуна. Существует два типа корпуса турбины, в зависимости от типа повышения давления выхлопных газов:

Корпус импульсного наддува
• Корпус постоянного давления

В случае импульсного наддува трубы выхлопного газа выходят из каждый цилиндр вводится отдельно в корпус турбины.Корпус турбины спроектирован таким образом, чтобы максимально предотвратить смешивание потоков выхлопных газов перед входом в рабочее колесо турбины.

В случае с наддувом постоянного давления выхлопные трубы всех цилиндров подключены к выпускному коллектору большого объема, который отфильтровывает отдельные импульсы давления.

Стандартное рабочее колесо турбины имеет конструкцию с радиальным притоком и осевым оттоком. Поскольку турбинное колесо должно работать при очень высоких температурах, оно изготовлено из стального сплава, содержащего большое количество никеля.

Чтобы свести к минимуму турбо-лаг (задержка разгона двигателя), момент инерции массы колеса компрессора, колеса турбины и вала должен быть как можно меньше. По этой причине исследуются высокопрочные материалы с низкой плотностью для использования в будущих турбокомпрессорах.

Изображение: Компоненты турбокомпрессора в разрезе (BMTS)
Кредит: Bosch Mahle Turbo Systems

1. корпус компрессора
2. колесо компрессора (крыльчатка)
3. пневмопривод
4. центральный корпус (подшипник)
5. рычаг управления перепускной заслонкой
6. перепускной клапан
7. корпус турбины
8. рабочее колесо турбины

Давление наддува регулируется путем регулирования количества выхлопных газов, протекающих через колесо турбины.Поток выхлопных газов в турбине регулируется перепускным клапаном , который может приводиться в действие пневматическим или электрическим приводом.

Подача воздуха для управления пневматическим блоком перепускной заслонки может осуществляться от самого давления наддува или от давления вакуума (от вакуумного насоса транспортного средства). Недостатком использования давления наддува является то, что управление перепускным клапаном зависит от нагрузки двигателя (давления наддува). С помощью вакуумного насоса давление наддува можно регулировать независимо от рабочего состояния двигателя.

Последние технологии турбокомпрессоров имеют прямое электрическое срабатывание перепускной заслонки. Это обеспечивает более быстрое и точное срабатывание перепускной заслонки независимо от рабочего состояния двигателя.

Высокопроизводительные турбокомпрессоры — EFR

^TM от BorgWarner

Изображение: BorgWarner Engineered For Racing (EFR ^TM ) турбокомпрессор
Кредит: BorgWarner

1. кованое фрезерованное колесо компрессора и колесо турбины
2. Gamma-Ti
3. стальной корпус турбины
4. перепускной клапан высокого расхода
5. задний диск турбины
6. двухрядный шарикоподшипник с керамическими шариками и металлической клеткой
7. корпус компрессора
8. встроенный рециркуляционный клапан компрессора (CVR)
9. электромагнитный клапан управления наддувом (BCSV)
10. датчик скорости

Continental RAAX

^TM турбокомпрессор

Изображение: Continental радиально-осевой (RAAX ^TM ) турбокомпрессор
Кредит: Continental

RAAX ^TM (что означает «радиально-осевой») новый турбокомпрессор Continental с самым важным нововведением в конструкции турбины.В отличие от наиболее распространенного на сегодняшний день типа бензиновых турбонагнетателей, радиального турбонагнетателя с радиальным впуском выхлопных газов, новый турбонагнетатель Continental имеет радиально-осевой (полурадиальный / полуосевой) впускной тракт.

Соответствующая специальная конструкция лопаток позволяет примерно на 40% снизить крутящий момент инерции турбинных колес. Это означает, что турбокомпрессор быстрее реагирует на изменения нагрузки двигателя, поэтому давление наддува создается быстрее, а турбо задержка сводится к минимуму.В дополнение к этому значительному улучшению реакции, технология RAAX ^TM также приводит к повышению эффективности до 3% в соответствующем рабочем диапазоне двигателя, что приводит к снижению выбросов.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Турбокомпрессор. Как работают турбокомпрессоры: все о Turbos

Теперь, чтобы понять, как работает турбокомпрессор, нам также необходимо понять, как он устроен. Турбо выглядит как одно целое, но состоит из множества частей; посередине турбина подключена как к компрессорной (холодной), так и к выпускной (горячей) сторонам.Выхлопной коллектор безнаддувного автомобиля ведет трубопровод вниз к коллектору, где эти трубы соединяются в один и становятся выхлопными газами. На автомобиле с турбонаддувом происходит то же самое, но коллектор соединяется с горячей стороной турбо. Попадая в эту сторону турбонагнетателя, выхлопные газы вращают компрессор на своем пути, прежде чем выйти из выпускного колеса и вниз по спускной трубе. Это заставляет другую сторону турбины вращаться с той же скоростью. Эта сторона турбонаддува видит, что свежий воздух подается непосредственно к колесу через переднюю часть турбонагнетателя, что дает турбо дополнительный импульс для вращения и подачи свежего воздуха.Когда колесо компрессора вращается, воздух из впускного отверстия помогает охлаждать воздух, как и масляная система между горячей и холодной сторонами турбонагнетателя. В этом случае компрессор, или холодная сторона турбонагнетателя, имеет чистый, быстро движущийся сжатый воздух. Этот воздух направляется через трубы наддува в промежуточный охладитель (или, в некоторых случаях, охладитель наддувочного воздуха), где он охлаждается. По мере того, как он становится холоднее, он становится плотнее, что позволяет еще большему количеству воздуха попасть в трубопровод. Затем этот сжатый воздух попадает во впускной коллектор / камеру статического давления.Под высоким давлением может быть добавлено больше топлива, и та же искра, которая запускает процесс сгорания в обычном двигателе, запускает этот взрыв. При большем количестве топлива взрыв сильнее, заставляя поршень опускаться быстрее и, следовательно, выполнять больше работы или создавать большую мощность. Когда выхлопные газы покидают двигатель через выпускной коллектор, этот турбокомпрессор снова раскручивается, перезапуская весь процесс.

Чтобы гарантировать, что в системе не будет слишком большого наддува, воздух выпускается через перепускную заслонку, которая может быть выполнена с помощью пружины или привода.Как только система достигает максимального наддува, перепускная заслонка открывается, выпуская газы в выхлопную трубу. В случае вторичного рынка труба «крикунов» перепускного клапана может быть направлена ​​за пределы выхлопной трубы для создания очень громкого шума при резком ускорении. Чтобы избежать чрезмерного повышения турбонагнетателя, когда вы выпускаете газ до открытия перепускного клапана, сбросной клапан выпускает избыточный воздух в атмосферу, и системе необходимо снова создавать наддув, что иногда может вызывать турбо-задержку или медленную реакцию дроссельной заслонки. . В некоторых случаях вместо него используется переключающий клапан.Это следует тому же принципу, но перенаправляет дополнительный воздух обратно во впускную систему, а не от турбонагнетателя. Обычно это улучшает отклик, но пределы высокопроизводительной настройки обычно достигаются раньше.

Как работает турбо | Больше скорости, больше мощности

Больше воздуха, больше топлива, больше мощности

Лошадиная сила — это измерение выходной мощности двигателя. Один из способов получить больше мощности от двигателя — увеличить количество поступающего в него воздуха и топлива.Вы можете добавить цилиндры к двигателю или увеличить существующие цилиндры, но иногда такие изменения невозможны. Турбонагнетатель часто является более простым и компактным способом увеличения выходной мощности двигателя.

Let There Be Turbo

Турбокомпрессор может повысить мощность двигателя без увеличения его веса, что является большим преимуществом для любого транспортного средства, которому требуется наддув. И бензиновые, и дизельные двигатели могут выиграть от турбонаддува, и не только для повышения скорости и гоночных характеристик.Больше мощности часто жизненно важно для тяжелых транспортных средств, таких как грузовики, которые должны перевозить тяжелые грузы или нуждаются в дополнительной мощности в определенных условиях эксплуатации.

Турбокомпрессор — это система с принудительной индукцией. Он сжимает воздух, поступающий в двигатель. Преимущество сжатия воздуха заключается в том, что он позволяет двигателю вжимать в каждый цилиндр примерно на 50 процентов больше воздуха. Больше воздуха означает, что в каждый цилиндр можно впрыснуть больше топлива. Больше топлива означает большие взрывы в цилиндрах, что означает большую мощность, чем тот же двигатель без турбонаддува.Ни одна из систем не является идеально эффективной, поэтому, несмотря на то, что в цилиндрах на 50 процентов больше воздуха, турбокомпрессор обеспечивает на 30-40 процентов больше мощности.

Турбонагнетатель затем использует результирующий ускоренный поток выхлопных газов двигателя для вращения турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие воздушный насос. Турбина вращается со скоростью до 150 000 оборотов в минуту (об / мин), что превышает скорость большинства двигателей. В турбине очень высокие температуры, потому что она напрямую связана с выхлопной системой, что частично является причиной неэффективности турбокомпрессора.Турбина в потоке выхлопных газов увеличивает ограничение в выхлопе, а это означает, что двигателю приходится сильнее противодействовать более высокому противодавлению, чтобы выхлопные газы выходили наружу. Это отнимает мощность у цилиндров.

Неэффективность турбонагнетателя

Одна из проблем турбонагнетателей заключается в том, что они не дают мгновенного повышения мощности, когда вы нажимаете на газ. Это известно как турбо-задержка — время, за которое турбина набирает обороты до того, как будет произведен наддув. Как только турбина набирает обороты, включается турбонагнетатель, и мощность и скорость автомобиля увеличиваются.

Связано: Трансмиссия с двойным сцеплением для повышения эффективности

Связано: Знать различия между передним и задним приводом

Преимущества турбонаддува

Преимущество турбонагнетателя заключается в том, что он помогает двигателям работать на большой высоте, где воздух тоньше. Обычные двигатели имеют пониженную мощность на больших высотах, потому что в разреженном воздухе их труднее втягивать. Двигатель с турбонаддувом также может иметь меньшую мощность, но потери обычно менее значительны, потому что турбонагнетатель может легче перекачивать разреженный воздух.