АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Турбокомпрессор это: Что такое автомобильный турбокомпрессор — устройство и как работает

25 августа, 1974 by admin

Что такое автомобильный турбокомпрессор — устройство и как работает

Многие слышали слово «турбо», но толком не представляют — что это такое. Это обозначение скрывает наличие турбокомпрессора двигателя под капотом машины. Расскажем что такое автомобильный турбокомпрессор, как работает (устройство) и для чего нужен.

Как работает

Когда, выхлопные газы выходят из мотора, они раскручивают крыльчатку, которая находится во выпускном коллекторе. Та в свою очередь раскручивает крыльчатку в впускном коллекторе.

В двигатель поступает больше воздуха, а соответственно и топлива. Чем больше сгорает топлива, тем больше мощность. И, чтобы сжечь больше топлива, нужно больше количества воздуха. Турбокомпрессор мотора поставляет больше воздуха, в результате

Что такое интеркулер? Он нужен для охлаждения подаваемого воздуха в авто. Нельзя бесконечно много подавать воздуха, т.к повышается его плотность при нагреве. Для охлаждения используют интеркулер — дополнительный радиатор.

Что такое турбояма

Суть турбоямы в следующем. При резком нажатии на педаль газа, крыльчатка очень медленно набирает обороты и оттого приходиться ждать несколько секунд, когда начнет поступать воздух в двигатель. Благо, производители в той или иной степени избавились от данного эффекта, а именно стали устанавливать два перепускных клапана или ставить турбины с изменяемой геометрией.

Также применяется механизм изменения геометрии турбины. Дополнительное кольцо с управляемыми лопатками позволяет поддерживать поток выхлопных газов не только постоянным, но и управлять им. На низких оборотах, когда поток невелик, поперечное сечение турбины уменьшается, что увеличивает скорость газов, поступающих на колесо, повышая ее мощность. На высоких оборотах лопасти полностью открывают вход газам, увеличивая пропускную способность турбины.

Что такое перепускной клапан турбины

Битурбо или твинтурбо

Турботаймер

что это такое? Принцип работы турбонаддува

Турбонаддув предстваляет собой устройство которое подаёт воздух в рабочие цилиндры под давлением используя энергию отработанных газов.

В настоящее время наиболее рационально использовать именно турбонаддув если перед вами стоит цель увеличить мощность двигателя без увеличения его объёма и количества оборотов коленвала. Также турбонаддув увеличивает экологические показатели двигателя за счёт более полного сгорания топлива.

Системы турбонаддува могут применяться как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Наибольшую эффективность имеет турбонаддув на «дизеле», т.к. коленвал имеет невысокую скорость вращения и двигатель имеет высокую степень сжатия. Сложность применения турбонаддува на бензиновых двигателях является возможность появления детонации при резком увеличении количества оборотов коленвала, а также с более высокой температурой отработанных газов что приводит к нагреву турбонаддува.

Видео — изготовление турбокомпрессора

Турбонаддув в большинстве случаев состоит из:
1.    Воздухозаборника

Многие элементы турбокомпрессора являются типовыми деталями ( элементами) впускной системы.  Также турбонаддув имеет интеркулер и турбокомпрессор. Турбокомпрессор, его часто называют турбонагнетатель, является основным элементом турбонаддува. Он повышает давление воздуха во впускной системе.

В состав турбокомпрессора входят следующие детали:
1.    Турбинное колесо
2.    Корпус турбины
3.    Компрессорное колесо
4.    Корпус компрессора
5.    Вал ротора
6.    Корпус подшипников

Турбинное колесо принимает на себя всю энергию отработанных газов. Она вращается в корпусе, который имеет специальную форму. Всё это изготавливает из жаропрочных материалов.

Компрессорное колесо всасывает воздух, затем его сжимает и нагнетает в цилиндры. Оно также вращается в специальном корпусе.

Турбинное и компрессорное колесо закрепляется на валу ротора, вал опирается на подшипники скольжения. Подшипники плавающего типа, т.е. имеются зазоры между корпусом и валом. Смазывание подшипников происходит моторным маслом из системы смазывания двигателя. Масло подаётся по специальным каналам в корпусе подшипников.

В некоторых бензиновых двигателях в дополнение к смазке применяют и жидкостное охлаждение турбонагнетателей. В таком случае корпус турбонагнетатель подключён к двухконтурной системе охлаждения двигателя.

Регулятор давления наддува является основным элементом управления турбонаддува . Регулятор давления представляет собой перепускной клапан, который ограничивает энергию отработанных газов. Часть их отработанных газов направляет в обход турбинного колеса. Это и обеспечивает оптимальное давление. Клапан может иметь пневмо- либо электро- привод. Срабатывание клапана производится путём подачи сигнала датчика давления системой управления двигателем.

После компрессора может стоять предохранительный клапан. Он предохраняет систему от скачков давления если вдруг дроссельная заслонка закроется. Избыточное давление стравливается в атмосферу булл-офф клапаном или пускается на вход компрессора байпас-клапаном.

Принцип работы турбокомпрессора

Выхлопные газы вращают турбинное колесо, а оно с помощью вала ротора крутит компрессорное колесо. Оно сжимает воздух и подаёт его в систему. Затем воздух поступает в интеркулер где охлаждается, а затем поступает в цилиндры. Минусом такой конструкции является то, что при малых оборотах коленвала энергии отработанных газов недостаточно чтобы вращать турбину.

Турбонаддув имеет следующие негативные особенности:
1.    Задерживается увеличение мощности при резком нажатии на газ, её ещё называют турбоямой.
2.    Давление наддува резко увеличивается при преодолении турбоямы.

Избежать турбоямы можно избежать следующим образом: применить турбонаддув с изменяемой геометрией, использовать 2 параллельных или последовательных турбокомпрессора, использовать комбинированный турбонаддув.

Турбина с изменяемой геометрией оптимизирует поток отработанных газов за счёт изменения площади входного канала. Широкое применение получили в турбинах дизельных двигателей.

Система с двумя параллельными турбинами (twin-turbo) — наибольшее применение получила на мощных V- образных двигателях. Работа основана на том что 2 турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая.

Две последовательные турбины (bi-turbo) — принцип работы основан на использовании различных турбин на разных оборотах двигателя. Некоторые производители в целях ещё большого увеличения мощности устанавливают 3, а то и 4 турбины. Очень часть Bi-turbo можно увидеть на автомобилях Ауди, например на Audi Allroad c бензиновым двигателем объемом 2700 см3.

Комбинированный турбонаддув (twincharger)- сочетает в себе механический наддув и турбонаддув. На низких оборотах работает нагнетатель с механическим приводом. По мере роста оборотов подключается турбонаддув, а механический нагнетатель отключается, такую систему имеет двигатель «Фольксванген» TSI.

• < Назад
• Вперёд >

Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

Для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания широкое применение находят специальные агрегаты — турбокомпрессоры. О том, что такое турбокомпрессор, каких типов бывают эти агрегаты, как они устроены и на каких принципах основана их работа, а также об их обслуживании и ремонте читайте в статье.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор — основной компонент системы агрегатного наддува двигателей внутреннего сгорания, агрегат для повышения давления во впускном тракте двигателя за счет энергии отработавших газов.

Турбокомпрессор применяется для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания без коренного вмешательства в его конструкцию. Данный агрегат повышает давление во впускном тракте двигателя, обеспечивая подачу в камеры сгорания увеличенного количества топливно-воздушной смеси. В этом случае сгорание происходит при более высокой температуре с образованием большего объема газов, что приводит к повышению давления на поршень и, как следствие, к росту крутящего момента и мощностных характеристик двигателя.

Применение турбокомпрессора позволяет увеличить мощность двигателя на 20-50% с минимальным увеличением его стоимости (а при более значительных доработках рост мощности может достигать 100-120%). Благодаря своей простоте, надежности и эффективности системы наддува на основе турбокомпрессоров находят самое широкое применение на всех типах транспортных средств с ДВС.

Типы и характеристики турбокомпрессоров

Сегодня существует большое разнообразие турбокомпрессоров, но их можно разделить на группы по назначению и применимости, типу используемой турбины и дополнительному функционалу.

По назначению турбокомпрессоры можно разделить на несколько типов:

• Для одноступенчатых систем наддува — один турбокомпрессор на двигатель, либо два и более агрегатов, работающих на несколько цилиндров;
• Для последовательных и последовательно-параллельных систем надува (различные варианты Twin Turbo) — два одинаковых или разных по характеристикам агрегата, работающих на общую группу цилиндров;
• Для двухступенчатых систем наддува — два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые работают в паре (последовательно друг за другом) на одну группу цилиндров.

Наиболее широкое применение находят одноступенчатые системы наддува, построенные на основе одного турбокомпрессора. Однако такой системе может присутствовать два или четыре одинаковых агрегата — например, в V-образных двигателях используются отдельные турбокомпрессоры на каждый ряд цилиндров, в многоцилиндровых моторах (более 8) могут применяться четыре турбокомпрессора, каждый из которых работает на 2, 4 или более цилиндров. Меньшее распространение получили двухступенчатые системы наддува и различные вариации Twin-Turbo, в них используется два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые могут работать только в паре.

По применимости турбокомпрессоры можно условно разделить на несколько групп:

• По типу двигателя — для бензиновых, дизельных и газовых силовых агрегатов;
• По объему и мощности двигателя — для силовых агрегатов малой, средней и большой мощности; для высокооборотистых двигателей, и т.д.

Турбокомпрессоры могут оснащаться турбиной одного из двух типов:

• Радиальной (радиально-осевой, центростремительной) — поток отработавших газов подается на периферию крыльчатки турбины, движется к ее центру и выводится в осевом направлении;
• Осевой — поток отработавших газов подается вдоль оси (к центру) крыльчатки турбины и выводится с ее периферии.

Сегодня применяются обе схемы, но на двигателях небольшого объема чаще можно встретить турбокомпрессоры с радиально-осевой турбиной, а на мощных силовых агрегатах предпочтение отдается осевым турбинам (хотя это и не является правилом). Независимо от типа турбины, все турбокомпрессоры оснащаются центробежным компрессором — в нем воздух подается к центру крыльчатки и отводится от ее периферии.

Современные турбокомпрессоры могут иметь различный функционал:

• Двойной вход — турбина имеет два входа, на каждый из них поступают отработавшие газы от одной группы цилиндров, такое решение снижает перепады давления в системе и улучшает стабильность наддува;
• Изменяемая геометрия — турбина имеет подвижные лопасти или скользящее кольцо, посредством которых можно изменять поток отработавших газов на рабочее колесо, это позволяет изменять характеристики турбокомпрессора в зависимости от режима работы двигателя.

Наконец, турбокомпрессоры отличаются основными эксплуатационными характеристиками и возможностями. Из основных характеристик этих агрегатов следует выделить:

• Степень повышения давления — отношение давления воздуха на выходе компрессора к давлению воздуха на входе, лежит в пределах 1,5-3;
• Подача компрессора (расход воздуха через компрессор) — масса воздуха, проходящая через компрессор за единицу времени (секунду), лежит в пределах 0,5-2 кг/с;
• Рабочий диапазон оборотов — лежит в пределах от нескольких сотен (для мощных тепловозных, промышленных и иных дизелей) до десятков тысяч (для современных форсированных двигателей) оборотов в секунду. Максимальная скорость ограничена прочностью рабочих колес турбины и компрессора, при слишком высокой скорости вращения за счет центробежных сил колесо может разрушиться. В современных турбокомпрессорах периферийные точки колес могут вращаться со скоростями 500-600 и более м/с, то есть — в 1,5-2 раза быстрее скорости звука, это и обуславливает возникновение характерного свиста турбины;
• Рабочая/максимальная температура отработавших газов на входе в турбину — лежит в пределах 650-700°С, в отдельных случаях достигает 1000°С;
• КПД турбины/компрессора — обычно составляет 0,7-0,8, в одном агрегате КПД турбины обычно меньше КПД компрессора.

Также агрегаты отличаются размерами, типом монтажа, необходимостью применять вспомогательные компоненты и т.д.

Конструкция турбокомпрессора

В общем случае турбокомпрессор состоит из трех основных узлов:

1. Турбина;
2. Компрессор;
3. Корпус подшипников (центральный корпус).

Турбина — агрегат, преобразующий кинетическую энергию отработавших газов в механическую энергию (в крутящий момент колеса), которая обеспечивает работу компрессора. Компрессор — агрегат для нагнетания воздуха. Корпус подшипников связывает оба агрегата в единую конструкцию, а расположенный в нем вал ротора обеспечивает передачу крутящего момента от колеса турбины на колесо компрессора.

Турбина и компрессор имеют схожую конструкцию. Основой каждого из этих агрегатов выступает корпус-улитка, в периферийной и центральной части которого расположены патрубки для соединения с системой наддува. У компрессора впускной патрубок всегда находится в центре, выпускной (нагнетательный) — на периферии. Такое же расположение патрубков у осевых турбин, у радиально-осевых турбин расположение патрубков обратное (на периферии — впускной, в центре — выпускной).

Внутри корпуса располагается колесо с лопатками специальной формы. Оба колеса — турбинное и компрессорное — удерживаются общим валом, который проходит через корпус подшипников. Колеса — цельнолитые или составные, форма лопаток турбинного колеса обеспечивает максимально эффективное использование энергии отработавших газов, форма лопаток компрессорного колеса обеспечивает максимальный центробежный эффект. В современных турбинах высокого класса могут использоваться составные колеса с керамическими лопатками, которые имеют низкую массу и обладают лучшими характеристиками. Размер колес турбокомпрессоров автомобильных двигателей — 50-180 мм, мощных тепловозных, промышленных и иных дизелей — 220-500 и более мм.

Оба корпуса монтируются на корпус подшипников с помощью болтов через уплотнения. Здесь располагаются подшипники скольжения (реже — подшипники качения специальной конструкции) и уплотнительные кольца. Также в центральном корпусе выполняются масляные каналы для смазки подшипников и вала, а в некоторых турбокомпрессорах и полости водяной рубашки охлаждения. При монтаже агрегат соединяется с системами смазки и охлаждения двигателя.

В конструкции турбокомпрессора могут быть предусмотрены и различные вспомогательные компоненты, в том числе детали системы рециркуляции отработавших газов, масляные клапаны, элементы для улучшения смазки деталей и их охлаждения, регулировочные клапаны и т.д.

Детали турбокомпрессора изготавливаются из специальных марок стали, для колеса турбины применяются жаропрочные стали. Материалы тщательно подбираются по коэффициенту температурного расширения, что обеспечивает надежность конструкции на различных режимах работы.

Турбокомпрессор включается в систему наддува воздуха, в которую также входят впускной и выпускной коллекторы, а в более сложных системах — интеркулер (радиатор охлаждения наддувного воздуха), различные клапаны, датчики, заслонки и трубопроводы.

Принцип работы турбокомпрессора

Функционирование турбокомпрессора сводится к простым принципам. Турбина агрегата внедряется в выпускную систему двигателя, компрессор — во впускной тракт. Во время работы мотора выхлопные газы поступают в турбину, ударяются о лопатки колеса, отдавая ему часть своей кинетической энергии и заставляя ее вращаться. Крутящий момент от турбины посредством вала напрямую передается на колеса компрессора. При вращении колесо компрессора отбрасывает воздух на периферию, повышая его давление — этот воздух подается во впускной коллектор.

Одиночный турбокомпрессор имеет ряд недостатков, основной из которых — турбозадержка или турбояма. Колеса агрегата имеют массу и некоторую инерцию, поэтому не могут мгновенно раскручиваться при повышении оборотов силового агрегата. Поэтому при резком нажатии на педаль газа турбированный двигатель разгоняется не сразу — возникает короткая пауза, провал мощности. Решением этой проблемы служат специальные системы управления турбиной, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, последовательно-параллельные и двухступенчатые системы наддува, и другие.

Вопросы обслуживания и ремонта турбокомпрессоров

Турбокомпрессор нуждается в минимальном техническом обслуживании. Главное — вовремя производить замену масла и масляного фильтра двигателя. Если мотор еще может какое-то время работать на старом масле, то для турбокомпрессора оно может стать смертельно опасным — даже незначительное ухудшение качества смазочного материала на высоких нагрузках может привести к заклиниванию и разрушению агрегата. Также рекомендуется периодически очищать детали турбины от нагара, что требует ее разбора, однако эту работу следует выполнять только с применением специального инструмента и оборудования.

Неисправный турбокомпрессор в большинстве случаев проще заменить, чем ремонтировать. Для замены необходимо использовать агрегат того же типа и модели, что был установлен на двигателе ранее. Монтаж турбокомпрессора с иными характеристиками может нарушить работу силового агрегата. Подбор, монтаж и настройку агрегата лучше доверять специалистам — это гарантирует правильное выполнение работ и нормальную работу двигателя. При правильной замене турбокомпрессора двигатель снова обретет высокую мощность и сможет решать самые сложные задачи.

Другие статьи

Как работает турбокомпрессор

1. Введение
2. Турбокомпрессоры и двигатели
3. Устройство турбокомпрессора
4. Детали турбокомпрессора
5. Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей
6. Узнать больше
7. Читайте также » Все статьи про работу двигателя

Система турбонаддува автомобиля Mitsubishi Lancer Evolution IX.
 
Турбокомпрессоры и двигатели
 
Одним из самых эффективных способов увеличения мощности двигателя является увеличение количества сгораемого воздуха и топлива. Для этого можно установить дополнительные цилиндры или увеличить их объем. В некоторых случаях невозможно осуществить эти модификации, поэтому установка турбокомпрессора может стать более простым и компактным способом увеличения мощности, особенно для подержанных автомобилей.
 
Турбокомпрессоры позволяют двигателю сжигать больше топлива и воздуха благодаря увеличению подачи смеси в цилиндры. Стандартное давление сжатия воздуха турбокомпрессором составляет 6-8 фунт/дюйм² (0,4 — 0,55 бар). Учитывая, что нормальное атмосферное давление составляет 14,7 фунт/дюйм² (1 бар), при помощи турбокомпрессора в двигатель поступает на 50% больше воздуха. Следовательно, можно рассчитывать на увеличение мощности двигателя на 50%. Однако, эта технология не идеальна, поэтому мощность увеличивается на 30 — 40%.
 
Одна причина недостаточной эффективности состоит в том, что энергия, которая вращает турбину, не является свободной. Турбина, установленная в потоке выхлопных газов, создает препятствие для выхода газов. Это означает, что во время такта выпуска двигатель должен преодолеть высокое противодавление. В связи с этим происходит расход энергии работающих цилиндров.
 

 
Расположение турбокомпрессора в автомобиле

 
Устройство турбокомпрессора
 
Турбокомпрессор крепится к выпускному коллектору двигателя при помощи болтового соединения. Выхлопы из цилиндра вращают турбину, которая работает как газотурбинный двигатель. Турбина при помощи вала соединяется с компрессором, который установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором. Компрессор сжимает воздух, поступающий в цилиндры.
 
Отработанные газы от цилиндра проходят через лопатки турбины, вызывая ее вращение. Чем больше выхлопных газов проходит через лопатки, тем быстрее происходит вращение.
 
С другой стороны вала, который установлен на турбине, компрессор вводит воздух в цилиндры. Компрессор представляет собой своего рода центробежный насос — он втягивает воздух в центр лопаток и выпускает его под давлением во время вращения.
 
Для того, чтобы выдержать скорость вращения до 150.000 об/мин, вал турбины должен иметь надежную опору. Большинство подшипников не выдержит такую скорость и взорвется гидростатические подшипники. Такой тип подшипников поддерживает вал на тонком слое масла, которое непрерывно подается. Это обусловлено двумя причинами: Масло охлаждает вал и некоторые другие детали турбокомпрессора и позволяет валу вращаться, снижая трения.
 
Существует много различных решений, связанных с конструкцией турбокомпрессоров для автомобильных двигателей. На следующей странице мы расскажем о некоторых оптимальных вариантах и рассмотрим, как они влияют на работу двигателя.
 

Как устанавливается турбокомпрессор
 
 
 

 

Как турбокомпрессор выглядит изнутри
 

 
Детали турбокомпрессора
 
Одна из основных проблем турбокомпрессоров состоит в том, что они не обеспечивают мгновенный форсированный наддув по нажатию на педаль газа. Турбине требуется несколько секунд для того, чтобы набрать скорость вращения, необходимую для наддува. В результате возникает задержка между временем нажатия на педаль газа и временем начала ускорения автомобиля при срабатывании турбины.
 
Одним из способов устранения задержки является снижение инерции вращающихся деталей, благодаря снижению их массы. Это способствует более быстрому набору скорости вращения турбины и компрессора и раннему началу наддува. Одним из наиболее надежных способов снижения инерции турбины и компрессора является уменьшение их размеров. Небольшой турбокомпрессор быстрее начнет наддув при низкой скорости работы двигателя, однако он не сможет обеспечить достаточный наддув при больших скоростях двигателя, когда в цилиндры поступает значительные объемы воздуха. Также существует риск слишком быстрого вращения на высоких скоростях двигателя, т.к. при этом через турбину проходит значительный объем выхлопа.
 
Большой турбокомпрессор может обеспечить сильный наддув при высокой скорости вращения двигателя, однако при этом может наблюдаться сильная задержка наддува, т.к. необходимо определенное время на разгон тяжелой турбины и компрессора. К счастью, существует ряд решений данных проблем.
 
В большинстве автомобильных турбокомпрессоров используется регулятор давления наддува, который позволяет уменьшить время задержки наддува небольших турбокомпрессоров, предотвращая слишком быстрое вращение при высокой скорости вращения двигателя. Регулятор давления наддува представляет собой клапан, который обеспечивает выпуск выхлопа в обход лопаток турбины. Регулятор давления наддува измеряет давление наддува. Если давление слишком высокое, это означает, что турбина вращается слишком быстро, поэтому регулятор давления наддува выпускает определенное количество выхлопа в обход лопаток для снижения скорости вращения турбины.
 
В некоторых турбокомпрессорах используются шариковые подшипники вместо гидростатических подшипников для поддержки вала. Но это не обычные шариковые подшипники – это особые подшипники, изготовленные из специального материала, которые могут выдержать скорости и температуры турбокомпрессора. Они снижают трение вала турбины при вращении, как и гидростатические подшипники. Они также позволяют использовать меньший и облегченный вал. Благодаря этому происходит быстрый набор скорости турбокомпрессором, что, в свою очередь, снижает задержку.
 
Керамические лопатки турбины легче стальных лопаток, которые используются в большинстве турбокомпрессоров. Благодаря этому опять же происходит быстрый набор скорости турбокомпрессором, что снижает задержку.
 

 

Турбокомпрессор обеспечивает наддув при большой скорости вращения двигателя.
 

 
Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей
 
На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.
 
Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.
 
Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.
 
Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм² (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм² (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.
 
Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.
 
В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.
 
При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.
 
Для получения большей информации по турбокомпрессорам, рекомендуем ознакомиться со ссылками на следующей странице.
 

 

Mazda RX-8 купе-кабриолет с установленной системой турбонаддува
 
Источник:  https://auto.howstuffworks.com/

Турбокомпрессор — Турбина — Турбо

Турбокомпрессор (турбина) – это устройство, увеличивающее общую мощность двигателя внутреннего сгорания, используя кинетическую энергию отработанных выхлопных газов.

Вообще-то, с технически правильной позиции, называть турбокомпрессор турбиной или турбиною, технически неверно!
Потому как: турбина + компрессор = турбокомпрессор.
Но мы не будем педантами и лишь вкратце поясним, что к чему….

Турбина – устройство, преобразующее кинетическую энергию газа в механическую силу. В турбокомпрессоре, турбиной является его «горячая» часть, через которую проходит поток горячих отработанных выхлопных газов, заставляющий вращаться вал с рабочим колесом.

Компрессор – устройство, применяемое для нагнетания потока газа, в данном случае потока воздуха. В турбокомпрессоре, компрессор является его «холодной» частью и служит для нагнетания потока воздуха в цилиндры двигателя, при помощи крыльчатки компрессора, которая вращается за счёт вращения вала с рабочим колесом турбины в «горячей» части.

Отработанные газы под давлением приводят в движение крыльчатку турбины, которая вращает находящуюся на том же валу крыльчатку компрессора, которая в свою очередь, нагнетает поток воздуха во впускной коллектор двигателя. Турбина, таким образом, повышает давление в смеси воздуха и топлива внутри впускной камеры двигателя. В цилиндрах нагнетаемый поток увеличивает плотность горючего заряда смеси, что приводит к сгоранию большего количества топлива и выделению большего объема газа, двигающего поршни с последующим ростом мощности двигателя.

Скорость вращения ротора обычной турбины, в рабочих режимах, варьируется в пределах 70000 – 90000 оборотов в минуту. Иногда пиковая скорость вращения может достигать 200000 и более оборотов в минуту. Например, на простых турбинах «Garrett» в условиях тестирования или ремонта, производя балансировку сердцевины (картриджа, точнее: ротора) турбокомпрессора, скорость вращения вала турбины достигает 130000 – 150000 оборотов в минуту, а у турбин «BorgWarner» (серии KP35, KP39) и «Mitsubishi (MHI)» (серии TD03, TD025) 200000 оборотов в минуту. Обычно, чем меньше размеры турбокомпрессора, тем выше скорость вращения его ротора.

Высокие скорости вращения вала (ротора) вызывают сильное трение и нагрев деталей турбины. Для смазывания и охлаждения элементов турбокомпрессора применяется система смазки двигателя. Моторное масло двигателя, поступая в турбину, покрывает вал тонким слоем смазки, тем самым смазывая и охлаждая его. Такой способ смазки маслом вала, обеспечивается применением гидростатических подшипников в турбокомпрессорах. Гидростатический подшипник позволяет ротору турбины достигать высоких скоростей вращения без перегрева и трения. Система смазки и охлаждения турбины напрямую зависима от качества моторного масла, используемого в двигателе. Неисправность турбины чаще всего связана с нарушением работы системы смазки из-за применения некачественного масла.

Большинство современных транспортных средств оснащаются турбокомпрессором, ввиду значительного повышения эффективности работы двигателя. Изначально, установленный на выходном тракте турбокомпрессор, на самом деле немного снижает мощность двигателя, создавая небольшое сопротивление отработанным газам и немного мешая его работе. Но, прирост мощности, после цикла работы системы турбонаддува, значительно превышает потерянную мощность. Турбонаддув в среднем обеспечивает двигателю прирост мощности в 30 – 40%. С эффективностью использования турбины не поспоришь. Двигатели, снабжённые турбиною значительно производительнее обычных двигателей, так как более эффективно расходуют топливо и позволяют повысить мощность без увеличения скорости вращения двигателя.

В использовании турбин существуют свои минусы, так сказать: побочные, негативные моменты. К примеру: практически все турбокомпрессоры обладают собственной инертностью срабатывания. От момента нажатия на педаль акселератора до эффективного прироста мощности двигателя, наблюдается временная задержка, называемая «турбо-яма». За задержкой следует резкий прирост мощности, и иногда ощутим резкий рывок двигателя. Связано это в основном с силой трения ротора, которому требуется время, чтобы набрать скорость вращения до рабочего режима работы. Эти недостатки практически сведены к нулю в турбокомпрессорах с системой изменения геометрии потока отработанных (выхлопных) газов («VNT» турбины) и в турбинах с перепускными клапанами («wastegate» турбины).

Можно обозначить основные типы автомобильных турбин – это VNT (Variable-Nozzle Turbine) турбокомпрессоры с системами изменения геометрии потока выхлопных газов при помощи соплового устройства (Nozzle Ring) и обычные турбины без систем подобных VNT. К особому типу можно отнести турбины с технологией «wastegate». Технология «wastegate» по принципу своей работы схожа с VNT системами, но в отличие от VNT, «wastegate» турбокомпрессоры не имеют соплового устройства. Турбины с «wastegate» используют особый перепускной клапан для управления уровнем потока выхлопов.

Турбокомпрессоры | Все о турбинах

Основные элементы турбокомпрессора:
1. Корпус турбины (горячая улитка) – в основном изготавливается из сфероидного чугуна для того чтобы выдерживать высокую температуру.
2. Колесо турбины (крыльчатка) – покрывается никелевым сплавом и соединяется валом с колесом компрессора.
3. Вал.
4. Корпус подшипников.
5. Корпус компрессора (холодная улитка) – к данной детали не предъявляются ни каких особых требований эксплуатации, поэтому ее производят в основном из алюминия для экономии средств.
6. Колесо компрессора (воздушная крыльчатка) – в основном изготавливается из алюминия и лишь в редких случаях (когда нужно, чтобы компрессор проработал длительный срок под высокой нагрузкой) его делают из титана.
7. Масляные каналы.

Производительность турбокомпрессора интуитивно можно определить на глаз. Чем больше его размер, тем больше давление он может выдержать. Большая турбина вмещает больший объем и давление и как следствие обеспечивает больший прирост к мощности двигателя. При этом на малых оборотах все большие турбокомпрессоры страдают от турбозадержки. В то время как их малые менее производительные собратья быстрее набирают номинальную мощность.

За регулировку давления наддува внутри корпуса турбины отвечает перепускной клапан (анг. wastegate). Он работает на пневмо приводе и управляется системой управления мотора.

Основным функциональным элементов турбокомпрессора является средний (центральный) корпус (картридж). По сути это весь турбокомпрессор без улиток. Через него проходит ротор (турбинное и компрессорное колесо соединенные валом). Вал вращается при минимальном трении в масленой ванне под давлением с максимальной скоростью продетый во втулки (подшипники или реже в шарикоподшипники) картриджа.

Система смазки двигателя отвечает за подачу смазки в турбокомпрессор. Она не только смазывает, но и охлаждает детали, которые нагреваются. Качество масла является одним из наиболее значимых факторов в эксплуатации турбины. От него зависит то насколько долго вам прослужит турбонагнетатель. Перед установкой нового или заменой старого турбокомпрессора обязательно стоит провести полную замену масла. Турбированные двигатели с икорным зажиганием имеют более лучшее охлаждение поскольку средний корпус изначально включен в систему охлаждения мотора.

Центробежный компрессор является прекрасным примером создания дополнительного давления внутри впускной камеры. Его конструкция почти полностью аналогична механическому нагнетателю. Воздух поступает в центр колеса, а потом по нисходящей в периферию корпуса создавая крутящий момент. Диффузор в свою очередь преобразует кинетическую энергию воздуха для повышения давления при резком снижении скорости движения потока. Во впускной коллектор поступает сжатый воздух.

Для экономии средств корпус и колесо компрессора изготавливают из алюминия.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

КАК ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ ВАШ ТУРБОКОМПРЕССОР


Для идентификации Вашего турбокомпрессора нужно знать его оригинальный номер. 
Чаще всего он находится на гравированной пластине или просто выбит на корпусе компрессорной части.

ШАГ ПЕРВЫЙ: Очистите пластину или корпус. Номер увидеть очень трудно, поэтому площадь нужно промыть или почистить мягким материалом используя очиститель. Используя шуршоватый материал — можно повредить поверхность.

ШАГ ВТОРОЙ: Определите оригинальный номер турбокомпрессора. Каждый «Брэнд» турбокомпрессора имеет свой номер. Здесь несколько примеров (выберите производителя Вашего турбокомпрессора):

Garrett

Номер детали Garrett обычно содержит 6 символов начинаясь с 4 или 7, затем следует тире и дополнительные цифры. Например 454083-1; 452204-2; 720244-5004s; 712290-0002.

 

BorgKKK (или BorgWarner)

Номер детали KKK содержит 11 символов, начинаясь с 5 или K. Например: 5303-970-0057; 5303-988-0023; 5435-988-0125; K14-7805; K16-7805; KP35-7805; KP39-7805; K03-05.
Если OEM номер Вашего KKK турбокомпрессора начинается с K, конвертируйте номер в 11-значный код, используя этот пример:
K14-7805 идентичен 5314-970-7805
KP35-0054 идентичен 5435-970-0054
KP39-0037 идентичен 5439-970-0037
Если KP39-0022 значит 5439-970-0022

 

Mitsubishi

Mitsubishi или MHI номер детали состоит из первых 5 чисел и дополнительных 5 чисел следующими после знака минус. Например 49177-02510; 49173-06501; 49135-05620.

 

Schwitzer

Всё предельно просто, если у Вас SCHWITZER турбокомпрессор. Просто введите 6-значный номер в поисковик и выбирайте из списка нужную Вам деталь или турбокомпрессор.

 

IHI

Если у Вас IHI турбокомпрессор — Вам необходимо найти специальный номер, состоящий из двух заглавных букв и двух цифр. Например: VJ32; VA81; VJ27; VL25. В редких случаях из четырёх букв: VIBG; VIEZ

 

Toyota

Для идентификации TOYOTA турбокомпрессор — Вам необходимо найти 10-значный номер, разделённый знаком минус. Обычно он находится на корпусе турбокомпрессора (алюминиевая часть). Иногда он приклеен на актуаторе (см. рис.).

 

ШАГ ТРЕТИЙ: Введите оригинальный номер Вашего турбокомпрессора в окно поиска нашего сайта — получите полный список деталей для Вашего турбокомпрессора. Или воспользуйтесь фильтром по товарам сайта, выбрав нужную Марку-производителя или Тип оборудования.

ШАГ ЧЕТВЁРТЫЙ: Свяжитесь с нашим отделом продаж для дальнейшего обслуживания.

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

Установка и запуск турбины
1. При замене неисправного турбокомпрессора на новый, или отремонтированный необходимо, прежде всего, выяснить причину неисправности и устранить ее до установки ТКР.
2. Замените масло и масляный, воздушный фильтры, согласно с требованиями завода изготовителя автомобиля.
3. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и воздушным фильтром. Убедитесь в ее герметичности.
4. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и двигателем. Проверьте соединения на герметичность.
5. Проверьте впускной и выпускной коллекторы, на предмет отсутствия посторонних предметов.
6. Перед установкой, с помощью шприца, залейте чистое масло в отверстие подачи масла в турбокомпрессор и проворачивайте ротор пальцем до появления масла с отверстия слива масла.
7. Использование герметиков на подаче и сливе масла категорически запрещено. Используйте прокладки.
8. После установки турбокомпрессора на двигатель проверьте герметичность соединений.
9. Перед запуском двигателя необходимо прокрутить его стартером (не заводя) до тех пор, пока система смазки не заполнится маслом (не погаснет контрольная лампа).
10. Запустить и прогреть двигатель.
11. Перед началом эксплуатации следует повторно проверить все соединения на герметичность.
12. Обкатать турбокомпрессор. Не давать максимальных нагрузок первые 500 км.
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

 

Компрессор или турбина: Что лучше выбрать для автомобиля? | Преимущества и недостатки этих агрегатов

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Принцип работы турбо-наддува мы рассматривали выше.

Далее разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Механический компрессор — Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА
Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

• турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
• на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
• переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Основные функциональные недостатки, присущие всем турбокомпрессорам, появляются в связи с инерционностью действия устройства. Иначе говоря, в процессе работы возникает задержка между нажатием на акселератор (педаль газа), ростом давление выхлопных газов и увеличением мощности двигателя. Эта последовательность называется турбояма и появляется из-за силы трения. Ее провотиположность — турбозадержка является прямым следствием турбоямы и проявляется в резком скачке мощности двигателя на короткий срок.

Для снижения негативных эффектов этих функциональных недостатков и повышения производительности  компании-изготовители турбокомпрессоров постоянно совершенствуют свои изделия. Применяют следующие технические решения:

• Разработки и установка новых блоков подшипников, снижающих потери из-за силы трения.
• Уменьшение массы турбины,  путем обточки деталей и замены деталей на другие изготовленые из более легких материалов (в том числе керамики).
• Турбокомпрессор с изменяющейся геометрией (анг. VNT-турбина).
• Разделительный турбокомпрессор (анг. twin-scroll).

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как, в отличие от турбины, компрессор — независимый агрегат.

Компрессор работает напрямую от коленчатого вала и ему не нужно ждать пока подымится давление выхлопных газов. 

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А чтобы настроить компрессор — не нужно больших усилий или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности — развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессоров), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров: моторы, оборудованные нагнетателями с механическим приводом, имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же — требуется для её установки немало дополнительного оборудования. Компрессору же — нужен только дополнительный привод.

В любом случае решать Вам, что лучше: компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества и сделайте правильное решение!

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


 

Виды турбонаддува

Раздельный турбокомпрессор – это турбокомпрессор у которого имеются два входа для выхлопных газов и два сопла для каждой пары цилиндров. Данная конструкция обеспечивает максимальную производительность и препятствует попаданию отработаных газов обратно в цилиндыры. Первое сопло отвечает за максимально бысьрое реагирование, а второе повышеную производительность и увеличение КПД.

Помимо, этого ТКР с двойной улиткой имеет разделенные выпускные каналы, предотвращающие перекрытие во время выпуска выхлопных газов. 

Турбина с изменяющейся геометрией  (или турбина с переменным соплом) – наиболее широко применяется  в производстве дизельных двигателей. Основное ее техническое отличие от других видов турбин – это наличие внутри подвижных лопастей с приводом регулирующих поток газов в самой турбине. В зависимости  от  угла наклона  лопастей меняется скорость выхлопных газов тем самым согласовывая давление и обороты двигателя.

В некоторых конструкциях турбонаддува применяются по два  (автомобили КамАЗ) и более турбокомпрессоров  (тройной наддув для дизелей «BMW») подключенные параллельно или последовательно для увеличения производительности (или для того, что бы один работал на больших оборотах, а второй на малых).
 

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Обслуживание авто с турбиной

Турбокомпрессор является частью двигателя. Любые неисправности систем двигателя напрямую отражаются на работе турбины и приводят к преждевременному выходу ее из строя.

Чтобы этого избежать необходимо:

• периодически проверять и устранять неисправности топливной системы
• своевременно менять масло, масляный и воздушный фильтры
• использовать масла и фильтры, рекомендованные заводом-изготовителем
• перед остановкой двигателя после интенсивной езды необходимо охлаждать турбину. Для этого необходимо дать двигателю поработать на оборотах холостого хода не менее 3 мин
• не эксплуатировать двигатель до его прогрева
• не эксплуатация автомобиль без воздушного фильтра или с не герметичными патрубками
• не эксплуатировать автомобиль с низким уровнем масла в поддоне двигателя
• не эксплуатировать автомобиль с неисправной системой выпуска (забитыми сажным фильтром, катализатором, глушителем).
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Неисправности

Когда в двигателе с принудительным наддувом выходит из строя турбокомпрессор, не стоит сразу обвинять в этом саму «турбину». Практикой установлено, что в большинстве случаев отказ турбокомпрессора вызывается «внешними» причинами.

Дело в том, что турбокомпрессор – наиболее высоко-нагруженный агрегат двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 1000°С, со стороны компрессора температура в два раза ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 250 000 мин-1. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность турбокомпрессора и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя. Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору, по определению, суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы турбокомпрессора. Так что надежность турбокомпрессора зависит от многочисленных внешних факторов.

Прежде чем ставить новый турбокомпрессор, вместо вышедшего из строя, нужно обязательно выявить и устранить причину его отказа. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности и новая турбина вскоре будет повреждена. Чтобы отсрочить замену турбокомпрессора или вовсе исключить ее, нужно иметь четкое представление о причинах, провоцирующих отказ турбокомпрессора, и принимать действенные меры по их устранению.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

 

История наддува и нагнетателей (компрессоров)

Нагнетатель (компрессор) – механизм для сжатия и подачи воздуха под давлением.Готтлиб Даймлер

Наддув – процесс повышения давления воздуха или некой смеси на впуск двигателя для увеличения количества горючей смеси в цилиндре и как следствие увеличение мощности получаемой от единицы объема двигателя.

Механический нагнетатель – это компрессор, предназначенный для сжатия  воздуха или же смеси топлива и воздуха, которые направляются в цилиндры двигателя  внутреннего сгорания для повышения массового заряда горючей смеси. Из-за этого растёт калорийности смеси поступающей в цилиндры и увеличивается мощность двигателя. Он приводится в движение коленчатым валом или ремнем.

Довольно давно инженеры и конструкторы установили главную цель в развитии автомобилестроения: увеличение удельной мощности при меньших габаритах двигателя.

— Первое свидетельство о применении механического нагнетателя приписывают братьям Рутс  (анг. Roots), они создали Альфред Бюшинагнетатель с аналогичным названием «Roots».

— Чуть позже  в 1885 году Готтлиб Даймлер запатентовал свой механический нагнетатель работающий по аналогу Рутс.

— Спустя 7 лет  в 1902 году Луис Рено запатентовал свою собственную конструкцию центробежного нагнетателя.

— А в 1911 году швейцарскому инженеру Альфреду Бюши в голову пришла гениальная мысль использовать энергию выхлопных газов для нагнетания давления. Он стал первым человеком догадавшимся что можно использовать отработанные газы.

Быстрой рост развития нагнеталей сдерживался отсутствием подходящих материалов. Из-за большой температуры отработанных газов уменьшился срок службы выпускных клапанов, поршней систем охлаждения. При этом литровая мощность действительно увеличилась, но это не имело значение, поскольку двигатель чаще приходил в неисправность. Эйфория от изобретения постепенно сходила на нет.

— Нагнетатели  в авиации. Истребитель «SPAD» S.XIII»Как и ожидалось следующий шаг в развитии нагнетателей был сделан вверх в авиационную отрасль. Самым первым авиа двигателем на который установили механический наддув принадлежат самолету «Мюррей-Вильята», который в 1910 г. установил рекордную высоту в 5200.  В 1918 году на один из французский истребитель «SPAD» S.XIIIC» инженером Огюстом Рато был установлен турбокомпрессор с аналогичным названием «Рато». Целесообразность этого действия была нулевой и не давала двигателю абсолютно никаких преимуществ. У мотора не было достаточно мощности для привода турбины. Через два года Рато смог реабилитироваться установив свой турбокомпрессор на двигатель «Либерти L-12» в биплане «Lepere», которому удалось побить рекорд высоты ( 10092 метра) и на долго остаться на пьедестале не побежденным. Совместная работа металлургов, ученных, авиаконструкторов и машиностроителей позволила создать новые поршни, клапаны и подшипники способные выдержать гораздо большую нагрузку чем их предшественники, что позволило наддуву закрепится и пустить корни в авиации.

— Нагнетатели в судоходстве. С небес наддувы сразу перекачивали на воду. В 1923 году в Германии начали выпускать пассажирские лайнеры Preussen и Danzig. Установка турбокомпрессора на 10-и цилиндровые двигатели этих гигантов увеличили их мощность в полтора раза.

— Нагнетатели в машиностроении. Появлением и активным распространением на наземной технике нагнетатели обязаны Второй Мировой Войне и автогонщикам. История вклада автоспорта в развитие наддувов начинается с двигателей «Daimler», «FIAT» и  «Sunbeam» в  1921 году. Второй, между прочим, выиграл Большой приз Европы в 1923 году. Через год болиды «Daimler» и «Alfa Romeo» выиграли Танга Флорио  и Большой приз Франции соответственно. Автомобильный спорт внес не только необходимые финансы в развитие наддувов, но поселил любовь в сердце всех мужчин, обеспечив тем самым его будущие развитие. Первые нагнетатели установленные на спортивных авто сумели показать себя с самой лучшей стороны, давая двигателю от 50-70% дополнительной мощности. В военной отрасли изначально наддувы планировали ставить на танки и грузовики, но из-за отсутствия должных знаний и материальных средств от установки надувов на танки пришлось отказаться на время. Первая массовая серия наддув была произведена и установлена на грузовики Saurer произведённые в Швейцарии в 1938 году.

Предпосылки к созданию наддувов

Для того чтобы ответить на то что же стало движущей силой для изобретения и создания наддува давайте обратив внимание на устройство двигателя. Поскольку подача необходимого объема топлива затруднений не вызывает, главной задачей для увеличения производительности становится обеспечение должной массы воздуха за единицу времени. Этот же показатель на прямую связан с частотой вращения коленчатого вала. Его пределом является допустимое значение средней скорости работы поршня. Данный показатель в основном имеет значение лишь для механических наддувов и рабочим объемом мотора. Из выше сказанного, что при заданных параметрах есть потолочное значение, выше которого можно подняться только, в том случае если установить наддув. Без особых проблем на сегодняшний день можно поднять мощность двигателя на 25% просто установив наддув, но если к нему добавить интеркулер мощность вырастит вдвое.

Точность балансировки наддува очень важна. Высокое давление и температура воздуха подаваемого в цилиндры может привести к очень серьезным негативным последствия и быстрому износу. Под конец такта сжатия в момент когда поршень прессует и без того уже сжатую смесь ее давление и температура могут оказаться на столько высокими что произойдет преждевременная детонация. Дабы это не происходило принято переходить на использование более высокооктановых сортов топлива или проводить декомпрессию – снижающую степень сжатия.

Стоить учитывать, что снижение степени сжатия также отрицательно влияет на экономичность и КПД.

70-80-е годы стали для механических нагнетателей временем затухания, а их более продвинутые собратья — турбонагнетатели (турбокомпрессоры) отвоевывали рынок. Самой продвинутой системой принудительного нагнетания установленной на серийных автомобилях сейчас считается «Mercedes-Benz» класс C, E, при этом они почти полностью копируют образцы 20-30 годов (Рутс и Eaton), что свидетельствует о том что данная ветка развития нагнетателей отмирает. Ею пользуются в тех случаях, когда нужно добиться разной мощности не сильно меняя конструкции двигателя.

Практика в нашей стране не показала особого внимания к данной технологии, из-за чего она почти не используется. Исключение составляют автогонки 60-70 годов и сельскохозяйственная отрасль.

Гораздо более широкое применение во всем мире  получил наддув приводимый в действие силой отработанных газов — турбо наддув.


Классификация наддува ДВС по видам
• Агрегатный наддув 

Подразумевает использование нагнетателя (агрегата). Делится на:

1.    Механический наддув – отличительной особенностью этого компрессора является использование для привода энергии коленчатого вала.

2.    Турбонаддув (он же турбокомпрессор) – это компрессор (обычно центробежный) привод которого осуществляется турбиной, лопасти которого вращаются благодаря кинетической энергии выхлопных газов.

3.    Наддув «Comprex» — использует давления отработавших газов, непосредственно на поток воздуха поступаемого в мотор.

4.    Электро наддув – его отличительной особенностью является то, что привод осуществляется электрическим мотором.

5.    Комбинированный наддув – это смесь нескольких видов наддува, работающих в зависимости от нагрузки. Чаще всего это комбинация турбонаддува и механического. Первый работает на высоких оборотах, а второй на низких.
 

• Безагрегатный наддув

 Делится на:

1.    Резонансный наддув (он же акустический или инерционный) работает, используя колебательные явления внутри трубопровода.

2.    Динамический наддув (он же пассивный или скоростной) рост давления осуществляется воздухозаборниками  специальной формы исключительно на высокой скорости. На низких скоростях этот вид наддува совершенно бесполезен. 
Пометка: В этой статье понятие «динамический наддув» применяется исключительно для наддува с воздухозаборниками особой формы и не относится к «резонансному».

3.    Рефрижерационный наддув использует энергию испаряющегося топлива в воздухе. Характеризуется наличием жидкости с низкой температурой кипения и большим высокой температурой пара. Не применяется в автомобилях. 

Компрессоры прошли долгий и широкий путь в развитии авто, авиа и судостроения. За это время их конструкция менялась до неузнаваемости, появлялись новые виды, а старые и не прижившиеся забывались. 

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

ОЗНАКОМИТЬСЯ С БРЕНДАМИ

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТЕХНОАКТИВ ИНВЕСТ

НОВОСТИ В МИРЕ СПЕЦТЕХНИКИ

СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Турбокомпрессор: устройство,принцип работы,фото,видео.

Турбина в двигателе или как бывает называют турбокомпрессов дает больше мощности агрегату. Чтоб понять как устроен и принцип работы системы, рассмотрим это все в деталях.

Немного о турбокомпрессоре

Турбокомпрессор или его ещё называют «газотурбинный нагнетатель» (Centrifugal compressors или очень популярно называть «Turbocharger») — это осевой или центробежный компрессор, что функционирует вместе с турбиной. Это конструктивный основной элемент в автомобилях с газотурбированными двигателями.

Давление во впускной системе можно повысить при помощи установки турбокомпрессора, использующего энергию отработавших газов. При его использовании масса воздуха, имеющегося в камерах сгорания, увеличивается. Механический нагнетатель не так эффективен, как турбированный компрессор газов, потому что мощность двигателя не используется для привода.

Тем не менее, после установки центробежной турбины некоторые потери мощности неизбежны. Отработавшие газы из цилиндров не находят выхода, так как турбина преграждает их путь наружу. На двигатель приходится большая нагрузка по очистке цилиндров, вследствие того, что в выпускном тракте создаётся огромное давление. На эту задачу тратится некоторая часть мощности двигателя авто. Конечно, эта потеря ничтожна в сравнении с приростом мощности двигателя объёмом в 30–40%.

После установки центробежной турбины, можно столкнуться с ещё одной проблемой, которая в обиходе называется турбояма. Выходная мощность двигателя изменяется с отставанием от смены давления отработавших газов. Главными факторами, из-за которых образуется турбояма, являются силы трения, инерционность и нагрузка турбины.

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

Турбокомпрессор является сложным устройством, используемым в целях увеличения мощностных характеристик двигателя благодаря большему количеству воздуха, который подается в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора сводится к следующему:

• при попадании в мотор топливовоздушной смеси происходит ее сгорание, которая затем выходит через выхлопную трубу. В начале выпускного коллектора установлена крыльчатка, крепко соединенная с другой крыльчаткой, расположенной уже во впускном коллекторе;
• поток выходящих из двигателя выхлопных газов раскручивает крыльчатку, находящуюся в выпускном коллекторе, которая в свою очередь приводит в движение крыльчатку, установленную на впуске;
• так, в мотор поступает большее количество воздушной массы, а значит, в него подается и больше топлива. Как известно, чем больше сгорает топливной смеси, тем мощнее становится двигатель. Задача автомобильного турбокомпрессора как раз и состоит в том, чтобы поставлять в силовой агрегат больше воздуха для сжигания большего количества топлива, за счет чего и достигается значительная прибавка мощности.

Что такое турбо-яма?

Стоит добавить, что крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители, так или иначе, смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка и ее дефекты

 

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.


Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

 

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.


Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

• Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
• Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

О НЕДОСТАТКАХ

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм² (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм² (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.
 
Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

 

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей. 

Следует напомнить о том, что некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.


ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

• Проекционный дисплей HUD: виды и принцип работы,фото
• Двигатели ваз: описание,фото,видео,классические модели.
• Устройство и принцип работы системы ABS
• bmw x4: фото,технические характеристики,размер,багажник.
• Как часто нужно менять тормозную жидкость.
• Как и когда был изобретен автомобиль
• Опель вектра B: технические характеристики,фото,видео,обзор,описание.
• Ниссан мурано 2021 года: комплектации,цены фото,характеристики,обзор,описание
• Трамваям тоже нужны карданы
• Можно ли обгонять поливальную машину и будет ли за это штраф?
• Шкода Октавия
• 2017 Audi S3: обзор,описание,характеристики,цена,дата выпуска,фото,видео.

Что такое турбокомпрессор и как он работает?

Турбокомпрессор — это устройство, установленное на двигателе транспортного средства, которое предназначено для повышения общей эффективности и повышения производительности. Именно по этой причине многие автопроизводители выбирают турбонаддув для своих автомобилей. Новые Chevrolet Trax и Equinox предлагаются с двигателями с турбонаддувом, и со временем ими будет оснащаться все больше и больше автомобилей.

Хотите знать, что такое нагнетатель? Перейти по этой ссылке

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 можно добавить для большей мощности.

Преимущества

В дополнение к 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 турбонагнетатель, поэтому полезная мощность двигателя не расходуется. Двигатели с турбонаддувом также не подвержены такому воздействию, как двигатели без наддува, когда они работают на больших высотах. Чем выше на высоту поднимается безнаддувный двигатель, тем труднее ему становится получать кислород из-за разрежения атмосферы. Турбокомпрессор решает эту проблему, потому что он нагнетает кислород в камеру сгорания двигателя, иногда под давлением, в два раза превышающим атмосферное.

Турбокомпрессоры также улучшают топливную экономичность автомобиля, однако существует неправильное представление, когда речь идет об автомобилях с турбонаддувом и топливной экономичности. Взятие безнаддувного двигателя и установка на него турбокомпрессора не улучшит эффективность использования топлива. Способ, которым производители улучшают эффективность использования топлива с помощью турбонаддува, заключается в уменьшении размера двигателя, а затем в его турбонаддуве. Например, возьмите рядный 4-цилиндровый безнаддувный двигатель объемом 2,5 л и уменьшите рабочий объем до 1.4L, а затем турбокомпрессор. Двигатель меньшего размера с турбонаддувом по-прежнему будет иметь те же характеристики (или немного лучше), но из-за меньшего рабочего объема он также будет потреблять меньше топлива.

Как работает турбокомпрессор | Камминс

Существенная разница между дизельным двигателем с турбонаддувом и традиционным бензиновым двигателем без наддува заключается в том, что воздух, поступающий в дизельный двигатель, сжимается перед впрыском топлива . Именно здесь турбокомпрессор имеет решающее значение для выходной мощности и эффективности дизельного двигателя.

Работа турбокомпрессора заключается в сжатии большего количества воздуха, поступающего в цилиндр двигателя. Когда воздух сжимается, молекулы кислорода сближаются. Это увеличение количества воздуха означает, что для безнаддувного двигателя того же размера можно добавить больше топлива. Затем это приводит к увеличению механической мощности и общему повышению эффективности процесса сгорания. Таким образом, размер двигателя может быть уменьшен для двигателя с турбонаддувом, что приведет к лучшей компоновке, снижению веса и общему повышению экономии топлива.

Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: турбины и компрессора. Турбина состоит из турбинного колеса (1) и корпуса турбины (2) . Задачей корпуса турбины является направление выхлопных газов (3) в турбинное колесо. Энергия отработавших газов вращает колесо турбины, после чего газ выходит из корпуса турбины через выпускное отверстие (4) .

Компрессор также состоит из двух частей: колеса компрессора (5) и корпуса компрессора (6) .Принцип работы компрессора противоположен турбине. Колесо компрессора прикреплено к турбине валом из кованой стали (7) , и когда турбина вращает колесо компрессора, высокоскоростное вращение втягивает воздух и сжимает его. Затем корпус компрессора преобразует высокоскоростной воздушный поток низкого давления в низкоскоростной воздушный поток высокого давления посредством процесса, называемого диффузией. Сжатый воздух (8) подается в двигатель, позволяя двигателю сжигать больше топлива для увеличения мощности.

 

1. Турбинное колесо
2. Корпус турбины
3. Выхлопной газ
4. Зона выпускного отверстия
5. Колесо компрессора
6. Корпус компрессора
7. Вал из кованой стали
8. Сжатый воздух

 

Узнайте, как работает Turbo

Что такое турбодвигатель и как он работает?

Все мы слышали о двигателях с турбонаддувом, но что вы знаете о том, как они работают? В этом руководстве мы рассмотрим все плюсы и минусы турбокомпрессоров, от их преимуществ и недостатков до того, чем они отличаются от двигателей без наддува.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор представляет собой компонент, состоящий из турбины и воздушного компрессора, который используется для утилизации выхлопных газов, выбрасываемых двигателем. Он нагнетает больше воздуха в цилиндры, помогая двигателю производить больше мощности.

Как они работают?

Турбины состоят из вала с турбинным колесом на одном конце и компрессорным колесом на другом. Они закрыты корпусом в форме улитки с впускным отверстием, куда отработанные выхлопные газы попадают под высоким давлением.Когда воздух проходит через турбину, турбина вращается, а компрессор вращается вместе с ней, втягивая огромное количество воздуха, который сжимается и выходит через выпускное отверстие.

Трубка подает сжатый воздух обратно в цилиндры через промежуточный охладитель, который охлаждает воздух до того, как он достигнет цилиндров. Поскольку турбины работают на таких высоких скоростях (до 250 000 об/мин), у них обычно есть система охлаждения масла, чтобы они не перегревались. Большинство систем также содержат клапан, известный как «вестгейт», который используется для отвода избыточного газа от турбонагнетателя, когда двигатель создает слишком большой наддув, предотвращая повреждение турбины за счет ограничения ее скорости вращения.

Двигатели с турбонаддувом отличаются от стандартных двигателей тем, что они используют отработанные выхлопные газы для подачи большего количества воздуха во впускной клапан. В то время как безнаддувные двигатели используют естественное давление воздуха для всасывания воздуха в двигатель, турбонаддув ускоряет этот процесс, производя энергию более экономично.

Каковы преимущества турбонагнетателей?

Турбокомпрессоры имеют ряд преимуществ, поэтому они так популярны в современных автомобилях. Здесь мы перечислим основные плюсы турбированного двигателя.

Мощность

Турбины производят больше мощности в двигателе того же размера. Это потому, что каждый ход поршня генерирует больше мощности, чем в безнаддувных двигателях. Это означает, что теперь все больше автомобилей оснащается двигателями меньшего размера с турбонаддувом, которые заменяют более крупные и менее экономичные агрегаты. Хорошим примером этого является решение Ford заменить свой стандартный 1,6-литровый бензиновый двигатель на 1-литровый агрегат с турбонаддувом, который компания называет EcoBoost.

Эконом

Поскольку турбокомпрессоры могут производить такую ​​же мощность, как и более крупные безнаддувные двигатели, это открывает путь к использованию более компактных, легких и экономичных двигателей.Теперь все современные автомобили с дизельным двигателем оснащены турбокомпрессором, что повышает экономию топлива и снижает выбросы.

Крутящий момент и производительность

Даже на самых маленьких двигателях турбонагнетатели создают больший крутящий момент, особенно в нижнем диапазоне оборотов. Это означает, что автомобили выигрывают от мощной и быстрой работы, которая хороша в городе и помогает двигателю чувствовать себя лучше на более высоких скоростях на автомагистралях и дорогах класса А. На низких скоростях небольшие двигатели с турбонаддувом могут опередить автомобили, оснащенные более крупными безнаддувными двигателями, благодаря развиваемому ими крутящему моменту.

Бесшумные двигатели

Поскольку воздух в двигателе с турбонаддувом фильтруется через большее количество труб и компонентов, шумы впуска и выпуска снижаются и очищаются, что делает звук двигателя более тихим и плавным — возможно, одно из самых неожиданных преимуществ двигатель с турбонаддувом.

А каковы недостатки?

Хотя турбодвигатели становятся все более популярными, у них есть некоторые подводные камни, которые мы перечислили ниже.

Дорогие затраты на ремонт

Турбокомпрессоры усложняют двигатель, поскольку под капотом находится множество других компонентов, которые могут выйти из строя или выйти из строя.Эти проблемы могут быть дорогими для устранения и могут повлиять на другие компоненты в случае их отказа.

Турбо-лаг

Турбо-лаг — это кратковременная задержка отклика после нажатия на педаль газа, которая может возникнуть, когда двигатель производит недостаточно выхлопных газов для достаточно быстрого вращения впускной турбины турбокомпрессора. На самом деле это происходит только при агрессивном вождении автомобиля или при закрытом положении дроссельной заслонки. В высокопроизводительных автомобилях производители предотвращают турбозадержку, добавляя два турбонагнетателя с разной геометрией, а не один большой с одной турбиной.

Эффективность в зависимости от стиля вождения

Для достижения заявленных показателей эффективности двигателя с турбонаддувом требуется тщательное управление дроссельной заслонкой, при котором педаль акселератора не нажимается слишком сильно. Когда турбокомпрессор работает «на наддуве», цилиндры сжигают топливо быстрее, что приводит к снижению эффективности. Водителям, переходящим с автомобиля без наддува на модель с турбонаддувом, может потребоваться скорректировать свой стиль вождения, чтобы сохранить хорошую эффективность, особенно при первом трогании с места.

Откуда берутся турбокомпрессоры?

Первый турбокомпрессор был произведен в конце 19 ^-го -го века немецким инженером Готлибом Даймлером, но они не получили известности до окончания Первой мировой войны, когда производители самолетов начали устанавливать их на самолеты для обеспечения мощности двигателей, работающих на более высоких скоростях. высотах, где воздух разрежен.

Турбокомпрессоры не добавлялись к автомобильным двигателям до 1961 года, когда американский производитель Oldsmobile использовал простую турбину для повышения мощности 3.Двигатель V8 объемом 5 литров. В 1984 году компания Saab разработала новую, более эффективную турбосистему, и эта конструкция, с некоторыми изменениями и модификациями, остается сегодня самой популярной конфигурацией турбокомпрессора.

В Redex присадки для топливной системы улучшают характеристики дизельных и бензиновых двигателей с турбонаддувом и без наддува. С порцией Redex в каждом топливном баке вы можете наслаждаться улучшенными характеристиками и здоровьем двигателя. Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Redex .

Турбокомпрессор – обзор | ScienceDirect Topics

1 ВВЕДЕНИЕ

Турбокомпрессоры обычно оснащаются подшипниками скольжения для поддержки турбины и узла ротора. Однако шарикоподшипники стали популярными в качестве замены подшипников скольжения в турбокомпрессорах. Ван (1) в своем обзоре технологии керамических подшипников отмечает, что гибридные керамические подшипники могут обеспечить лучшую реакцию на ускорение, более низкие требования к крутящему моменту, более низкие вибрации и более низкий рост температуры, чем подшипники скольжения.Гибридные керамические шарикоподшипники содержат стальные внутренние и наружные кольца, керамические шарики и, как правило, обработанный сепаратор. Керамические шарики по сравнению со стальными аналогами легче, гладче, жестче, тверже, устойчивы к коррозии и электричеству. Эти фундаментальные характеристики обеспечивают широкий спектр улучшений производительности системы подшипников ротора. Керамические шарики особенно хорошо подходят для использования в суровых условиях, при высоких температурах и/или агрессивных средах. Таким образом, гибридные керамические подшипники идеально подходят для турбонагнетателей.Мияшита и др. (2), Келлер и соавт. (3) и Танимото и соавт. (4) использовали шарикоподшипники в небольших автомобильных турбонагнетателях. Тем не менее, по-прежнему остаются проблемы для высокоскоростных турбокомпрессоров с высокой выходной мощностью, для которых требуются подшипники большого диаметра, работающие с номерами DN более 2 миллионов. По мере увеличения размера подшипника динамика системы подшипников ротора становится решающей для комплексной конструкции и удовлетворительной работы турбокомпрессора.

Исследователи попытались аналитически проанализировать динамику роторной системы турбокомпрессора.Сан Андрес и др. (5,6,7) представил комплексные модели для прогнозирования динамики турбокомпрессора. Включение полной модели гидродинамического подшипника дало представление о влиянии динамики подшипника на динамику турбокомпрессора. Бу-Саид и др. (8) также исследовал динамику ротора турбокомпрессора с линейными и нелинейными моделями аэродинамических подшипников. Петтинато и др. (9) продемонстрировали преимущества таких динамических моделей ротора турбокомпрессора, применив их для улучшения конструкции подшипников, используемых в турбокомпрессоре.Бонелло (10) применил нелинейную модель для изучения динамики турбокомпрессора на подшипниках с плавающими и полностью плавающими кольцами. Однако большая часть работ по динамическим моделям роторов турбокомпрессоров была сосредоточена на турбокомпрессорах с опорными подшипниками. Поэтому эти модели не могут предсказать динамику ротора турбокомпрессора, в котором используются подшипники качения. Тем не менее исследователи пытались разработать аналитические модели для изучения динамики простых роторных систем с подшипниками качения.Гупта (11-13) был одним из первых, кто представил трехмерную динамическую модель подшипника. Разработанная модель позволяла анализировать движение всех компонентов подшипника. Мейер и др. (14) представил влияние дефектов на подшипник и продемонстрировал модели колебаний, связанные с дефектами. Сахета и др. (15) и Ghaisas et al. (16) представлена ​​полностью динамическая дискретно-элементная модель с шестью степенями свободы. В их моделях компоненты подшипников рассматриваются как сечения сфер и цилиндров, что значительно снижает вычислительные затраты, связанные с динамическим моделированием подшипников.Сопанен и др. (17, 18) разработали модель подшипника, учитывающую влияние включений. Однако в их анализе не учитывались динамика сепаратора и центробежные нагрузки. Аштекар и др. (19, 20) разработали модель подшипника с шестью степенями свободы, которая учитывала влияние дефектов поверхности подшипника. Как правило, предыдущие исследователи концентрировались на динамике подшипника и игнорировали сложное взаимодействие роликового подшипника с системой вал/ротор. Тем не менее, для полного понимания и изучения высокоскоростных турбокомпрессоров с высокой выходной мощностью крайне важно объединить влияние динамики подшипника и вала/ротора.В высокоскоростных приложениях ротор подвергается различным формам колебаний, что приводит к сложному движению подшипниковой системы ротора. Лим и др. (21) и Hendrikx et al. (22) разработал модель подшипника, учитывающую влияние гибкости ротора; однако они не учитывали влияние сепаратора подшипника на динамику системы. Тивари (23, 24) рассмотрел влияние дисбаланса и предварительного натяга подшипника на динамику ротора, однако рассматривалась упрощенная модель идеального подшипника, а ротор считался жестким.Prenger (25) представил модель подшипника, позволяющую моделировать конические роликоподшипники и радиально-упорные подшипники. Модель Пренгера включала эффект гибких валов; однако рассматривались только простые модели вала, и эта модель не могла работать с высокоскоростными приложениями. Известно, что программное обеспечение BEAST, разработанное Stacke et al (26), учитывает гибкость ротора; однако ни модель, ни результаты не доступны в открытом доступе.

В ходе этого исследования была разработана модель, представляющая систему подшипника ротора турбонагнетателя.Модель сочетает в себе модель подшипника с дискретными элементами и модель гибкого ротора для имитации динамики системы подшипника ротора. Затем модель использовалась для исследования движения каждого компонента подшипника и определения сил и прогиба ротора в зависимости от различных условий эксплуатации. Результаты модели использовались для исследования работы подшипников при различных предварительных нагрузках, дисбалансе ротора и рабочих скоростях.

Принцип работы: турбонаддув | Вождение

Навигационные звенья

1. Как это работает
2. Тематическая статья

Этот компонент сжимает воздух, поступающий в двигатель, для увеличения мощности, но это снижает расход топлива

Дата публикации:

13 июня 2018 г. • 7, 2019  •  4 минуты чтения  •  Присоединяйтесь к беседе Этот компонент сжимает воздух, поступающий в ваш двигатель, для увеличения мощности, но есть расходы на экономию топлива

Содержание статьи

Раньше турбокомпрессоры в основном использовались на высокопроизводительных спортивных автомобилях .Они по-прежнему дают скоростным автомобилям дополнительный прирост мощности, но автопроизводители все чаще используют их на двигателях меньшего размера, чтобы увеличить мощность, когда это необходимо, но с большей общей экономией топлива. Они также используются практически во всех дизельных двигателях для увеличения мощности.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Турбокомпрессор представляет собой воздушный насос, который по мере необходимости нагнетает в двигатель дополнительный кислород, чтобы он мог сжечь больше топлива и увеличить мощность.

Двигатели содержат поршни, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах. Они вращают тяжелый центральный коленчатый вал точно так же, как ваши ноги двигаются вверх и вниз, приводя в движение велосипед. Вращение коленчатого вала используется для вращения колес автомобиля.

Двигатель Audi 3,0 л V6 с двумя последовательно расположенными турбонагнетателями.

Все это приводит в движение пары воздуха и бензина в верхней части поршня. Когда он воспламеняется от свечи зажигания, сила сгорания толкает поршень вниз, чтобы провернуть кривошип.Затем сгоревшие газы выбрасываются в виде выхлопных газов.

Каждый поршень скользит вниз в начале своего цикла, создавая вакуум. В двигателе без турбонаддува, известном как безнаддувный, воздух устремляется внутрь при открытии впускного клапана, но он может заполнить цилиндр только при атмосферном давлении. Сжигание большего количества топлива дает большую мощность, но поскольку топливно-воздушная смесь должна быть точной для правильной работы двигателя, добавление большего количества бензина не сработает, и цилиндр не сможет втянуть лишний воздух.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

В двигателе с турбонаддувом турбонаддув подает больший объем воздуха под давлением, а компьютер автомобиля реагирует на это добавлением нужного количества дополнительного топлива.

Турбина приводится в действие выхлопными газами. Одна сторона турбонаддува расположена у выпускного коллектора, другая — у воздухозаборника двигателя, и содержит два небольших вентилятора, соединенных валом. Когда выхлоп проходит через турбину, она вращает один вентилятор, называемый турбиной. Это, в свою очередь, вращает второй вентилятор, называемый компрессором, который всасывает свежий воздух, сжимает его и нагнетает в двигатель.Разница между атмосферным давлением и давлением воздуха, создаваемым турбонагнетателем, называется наддувом и измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi).

Вместо турбонагнетателя в некоторых автомобилях используется нагнетатель, который также нагнетает воздух, но работает механически от коленчатого вала двигателя, а не от потока выхлопных газов.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Разрез турбокомпрессора, показывающий турбину и вентиляторы компрессора, соединенные валом.

Одна из проблем с турбонаддувом заключается в том, что воздух нагревается при сжатии, а это противоположно тому, что вы хотите. Холодный воздух более насыщен кислородом, поэтому его можно смешать с большим количеством топлива и при этом правильно сжечь в цилиндре. Автопроизводители добавляют в турбосистему теплообменник, называемый интеркулером, который поглощает тепло и снижает температуру воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Вентиляторы турбодвигателя вращаются очень быстро — до 250 000 оборотов в минуту и ​​более — и при максимальной нагрузке в двигателе может возникнуть слишком большое давление.Если это происходит, клапан, называемый перепускным клапаном, открывается, отводя часть выхлопных газов от турбины.

Турбокомпрессор не постоянно форсирует двигатель. Если вы едете умеренно, всасываемого воздуха атмосферного давления достаточно, и двигатель работает как без наддува. Когда вы нажимаете на педаль газа, двигатель работает сильнее и создает большее давление выхлопных газов. Это приводит в действие турбонагнетатель, который, в свою очередь, увеличивает мощность двигателя, который, в свою очередь, получает больше топлива — вот почему эти малолитражные двигатели могут внезапно стать намного более прожорливыми, чем ожидалось, когда вы на них сильно ездите.(Плюсом является то, что дополнительный кислород способствует более полному сжиганию топлива в цилиндре, повышая эффективность двигателя и снижая вредные выбросы.)

Реклама

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Турбокомпрессор также создает головную боль для инженеров, поскольку он не сразу работает на полную мощность. Существует небольшая задержка между моментом, когда вы нажимаете педаль газа, и моментом, когда турбонагнетатель вращается до достаточной скорости, чтобы обеспечить наддув и дать вам желаемое ускорение.Это известно как турбо лаг.

Раньше это было гораздо более заметно в старых автомобилях, но сегодня автопроизводители используют различные методы, чтобы уменьшить его. Используются легкие турбинные лопатки, поэтому для их вращения требуется меньшее усилие. Турбокомпрессоры меньшего размера раскручиваются быстрее, и некоторые автопроизводители устанавливают на двигатель два таких турбокомпрессора, комбинируя один маленький для быстрого начального наддува с большим, который может обеспечить большую мощность при более высоких оборотах двигателя. Несколько автопроизводителей, в том числе Volvo, для достижения этой цели используют в двигателе как механический нагнетатель, так и турбокомпрессор с приводом от выхлопных газов.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Еще одной технологией является изменяемая геометрия, которая автоматически регулирует направление потока выхлопных газов в турбинное колесо в зависимости от частоты вращения двигателя и требуемой мощности.

Двигатели с турбонаддувом, как правило, не требуют какого-либо дополнительного обслуживания, кроме рекомендованных для автомобиля замен масла и замены свечей зажигания.Некоторые новые двигатели с турбонаддувом прекрасно работают на обычном бензине, но проверьте в руководстве пользователя какие-либо требования к бензину премиум-класса.

Большинство автопроизводителей просто говорят «с турбонаддувом», но некоторые используют собственные названия, такие как TFSI от Audi (для послойного впрыска топлива с турбонаддувом) или EcoBoost от Ford. Если вы не уверены, спросите, является ли это турбо, прежде чем покупать.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на получение информационного бюллетеня Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажав кнопку подписки, вы соглашаетесь получать вышеуказанный информационный бюллетень от Postmedia Network Inc.Вы можете отказаться от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в нижней части наших электронных писем. Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск журнала Driving.ca «Мониторинг слепых зон» скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но вежливый форум для обсуждения и призывает всех читателей поделиться своим мнением о наших статьях.Комментарии могут пройти модерацию в течение часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы будете получать электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, появится обновление ветки комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, прокомментирует. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

В чем разница между турбонаддувом и наддувом?

Когда дело доходит до повышения производительности двигателя, турбонаддув и наддув являются двумя основными способами.Оба метода принудительной индукции имеют общую цель увеличения мощности в двигателях без наддува. Хотя эти две технологии иногда ошибочно принимают друг за друга или используют взаимозаменяемо, их отличают явные различия.

Что такое принудительная индукция?

Фото: Кристиан Уордлоу

По сути, турбонагнетатели и нагнетатели представляют собой воздушные компрессоры, используемые для увеличения подачи кислорода в двигатель за счет принудительной индукции, но каждый из них достигает этой цели по-своему.

Принудительная индукция использует принцип, согласно которому большее количество воздуха в процессе сгорания создает большую выходную мощность. Сжимая воздух и увеличивая его плотность, принудительная индукция пропускает больше кислорода в цилиндр двигателя, что требует соответственно большего количества топлива. Больше топлива означает более сильные взрывы в камере сгорания, что приводит к увеличению выработки электроэнергии.

На больших высотах, где воздух менее плотный, принудительная индукция помогает восстановить утраченную мощность за счет повышения давления воздуха и подачи большего количества кислорода в цилиндры.Без принудительной индукции двигатель ограничен плотностью атмосферы вокруг него, будь то на уровне моря или на высоте 10 000 футов.

Turbo и Super: ключевое отличие

Хотя оба метода используют принудительную индукцию, основное различие между турбонаддувом и наддувом заключается в том, как компоненты сжатия воздуха для каждой системы получают мощность.

Турбокомпрессор использует непрямой подход, поскольку он механически не соединяется с двигателем. Вместо этого он использует поток выхлопных газов двигателя для вращения турбины, питающей компрессор.

Нагнетатель физически соединяется с двигателем. Он работает, используя коленчатый вал двигателя в качестве прямого источника энергии для компрессора.

Что такое турбонаддув?

Фото: Christian Wardlaw

Когда выхлопные газы проходят через турбину и вращают ее, турбина создает вакуум, который сжимает воздух перед тем, как направить его во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель вращается быстрее, то же самое происходит и с турбиной, тем самым направляя в двигатель еще больше воздуха и повышая мощность на 25-40%.

Однако эта система не является мгновенной. Поскольку турбине с выхлопным приводом требуется время, чтобы раскрутиться, и турбина должна вращаться с определенной скоростью для оптимального наддува, система часто будет испытывать отставание. Эта задержка, известная как «турбо-лаг», представляет собой мгновенную потерю мощности, которая происходит, когда турбокомпрессор пытается набрать скорость.

Турбокомпрессоры не такие мощные, как нагнетатели, но, поскольку они используют восстановленную энергию в виде выхлопных газов, они повышают общую эффективность двигателя.В турбонагнетателе также используется перепускной клапан, который снижает выброс выхлопных газов в окружающую среду.

Что такое наддув?

Фото: Christian Wardlaw

Нагнетатель соединен с двигателем ремнем или цепью. Когда коленчатый вал двигателя вращается, нагнетатель вращается вместе с ним. Как и в случае с турбокомпрессором, вращение создает вакуум, который сжимает воздух, а затем направляет его прямо в двигатель.

Связь прямого привода между нагнетателем и двигателем создает линейный диапазон мощности, что приводит к мгновенному увеличению от 30% до 50%. Нагнетатель обеспечивает этот оптимальный наддув во всем диапазоне оборотов без каких-либо задержек.

Эта прямая связь с двигателем делает нагнетатели более мощными, чем турбокомпрессоры, но это также делает нагнетатели значительно менее эффективными. В конце концов, они предназначены для производства мощности двигателя за счет мощности двигателя. В некотором смысле они похожи на питание воздушного насоса другим воздушным насосом.

Кроме того, в отличие от турбокомпрессора, в нагнетателе не используется перепускная заслонка. Это означает, что он выделяет больше смога, чем его аналог с турбонаддувом.

Плюсы и минусы каждого из них

Хотя турбонаддув и наддув обеспечивают значительное увеличение мощности двигателей без наддува, каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Турбокомпрессор Плюсы:

• Идеально подходит для двигателей малого объема; часто работает в паре с четырехцилиндровыми двигателями
• Меньший вес и меньшее влияние на экономию топлива
• В целом более эффективная работа трансмиссии благодаря рекуперации потерь энергии (выхлопные газы)
• Использует перепускной клапан, который снижает выбросы углерода

Турбокомпрессор Минусы:

• Наличие турбоямы 
• Предназначен для обеспечения наддува в определенном диапазоне работы двигателя, а не во всем диапазоне оборотов
• Повышенная потребность в моторном масле из-за экстремально высоких рабочих температур больше лошадиных сил, чем с турбонаддувом
• Быстрое решение для повышения мощности в двигателях большего объема с большим количеством цилиндров
• Нет отставания мощности, как при турбонаддуве; мгновенная подача мощности
• Обеспечивает увеличение мощности при низких оборотах двигателя по сравнению с турбокомпрессорами
• Имеет более длительный срок службы и меньший тепловой износ, чем турбонаддув

Минусы наддува:

• Отсутствие перепускной заслонки приводит к большему выбросу углерода
• Меньшая экономия топлива из-за прямого отбора мощности от двигателя
• Более громкий и резкий звук, чем у турбонаддува
Резюме

Хотя поговорка гласит: «Нет замены рабочему объему», турбокомпрессоры и нагнетатели являются очень эффективными способами получить больше. мощность и производительность от любого двигателя.Но каждая система имеет уникальный набор компромиссов. Для тех, кто хочет сбалансировать производительность с экономией топлива и эффективностью, лучшим выбором будет турбонаддув. Для тех, кто больше заинтересован в простом решении проблемы сырой мощности, скорее всего, подойдет наддув.

Почему турбонагнетатель так важен – пять фактов – Группа EMAG

Исторически мощность двигателя автомобиля зависела от количества и размера цилиндров – сегодня это в прошлом! Электронное управление двигателем, турбонагнетатели или компрессоры отвечают за общую производительность.Турбокомпрессор играет особенно важную роль — швейцарское изобретение 1925 года, турбокомпрессор использовался для значительного увеличения мощности двигателя. Что отличает этот компонент, почему он становится все более важным и каковы преимущества использования электрохимической обработки? — Пять интересных фактов о турбокомпрессорах:

1. Неизменный основной принцип

Основной принцип изобретения, которому почти 100 лет, остается неизменным и сегодня. Выхлопной поток приводит в движение турбинное колесо, которое через вал соединено со вторым колесом.Это колесо сжимает всасываемый свежий воздух и нагнетает его в камеры сгорания. Здесь применим следующий простой расчет: чем больше воздуха попадает в камеру сгорания, тем больше молекул кислорода соединяется с молекулами углеводорода во время сгорания — и именно это обеспечивает большую мощность.

2. Почти 300 000 оборотов

В конце концов, цель турбонагнетателя — добиться оптимального эффекта за счет создания максимально возможного давления воздуха.Это означает, что агрегат достигает чрезвычайно высоких показателей производительности: в современных двигателях колесо компрессора совершает 290 000 оборотов в минуту. Компонент также подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур, поэтому модели с турбокомпрессором также имеют соединения или системы для водяного охлаждения наддувочного воздуха. Это означает, что в этом компоненте объединяются четыре разных вещества: горячие выхлопные газы, холодный наддувочный воздух, охлаждающая вода и масло (которое, кстати, не должно быть слишком горячим).

3.«Электрохимические преимущества»

Учитывая эти условия, производство турбокомпрессоров определенно можно отнести к числу наиболее ответственных задач в автомобилестроении. Это касается как корпуса комплекса, так и вала турбины. Эти компоненты изготовлены из высокоэффективных материалов, которые могут легко выдерживать температуры до 1000 градусов Цельсия (1832 градуса по Фаренгейту), таких как жаропрочная литая сталь или сплавы инконель. Их обработка часто выполняется в рамках обширной технологической цепочки от предварительного фрезерования до удаления заусенцев.Бесчиповые электрохимические процессы обеспечивают большие преимущества в этом контексте (подробнее об этом читайте здесь ). Например, они позволяют балансировать вал турбокомпрессора за один повторный шаг. Материал не подвергается термическому повреждению, а износ инструмента минимален даже при работе с самыми твердыми материалами — это основные преимущества по сравнению с традиционными методами обработки. В конце концов, инконель и подобные материалы сокращают срок службы инструмента.

4. Все более важное значение

Тот факт, что производство турбокомпрессоров становится все более требовательным, во многом связан с основной тенденцией к уменьшению размеров в автомобильной промышленности: рабочий объем многих двигателей внутреннего сгорания сокращается, в то время как сжатие турбокомпрессора обеспечивает постоянную или даже повышая производительность.Интересно, что двигатели уменьшенного размера даже тяжелее аналогичных двигателей без уменьшенного размера из-за дополнительного веса турбонагнетателя и промежуточного охладителя. Чтобы уменьшить общий вес, разработчики стремятся уменьшить толщину стенки корпуса, что предъявляет повышенные требования к традиционной механической обработке.

Comments |0|

Cancel

Remember me

* Name:

* @ Email:

Website:

 
Legend
*) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Category: Разное