Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Мощность двигателя автомобиля напрямую зависит от того, какое количество топлива и какой объем воздуха поступают в двигатель. Чтобы повысить мощность двигателя, логично увеличить количество этих компонентов. 

Просто увеличить количество топлива недостаточно, если при этом не увеличить объем воздуха, необходимого для максимально полного сгорания топлива. Использование турбокомпрессора дает возможность доставить больший объем воздуха в цилиндры, предварительно сжав его.

​

Принцип работы турбины двигателя таков: в цилиндры под давлением отработанных газов подается сжатый воздух, который вращает крыльчатку. Компрессор, расположенный на одном валу с крыльчаткой, нагнетает давление в цилиндр.

Турбонаддув от выхлопных газов – наиболее эффективная система увеличения мощности двигателя. Использование турбонаддува не увеличивает объем цилиндров и не влияет на частоту вращения коленвала.

Таким образом, помимо увеличения мощности, турбонаддув позволяет рационально расходовать топливо и уменьшить токсичность отработанных газов благодаря тому, что топливо сгорает полностью. 

Устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува используется не только в дизельных, но и в бензиновых двигателях.

Система турбонадува состоит из следующих элементов:

• Турбокомпрессора;
• Интеркулера;
• Перепускного клапана;
• Регулировочного клапана;
• Выпускного коллектора.

 

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов. 

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться.  С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что  здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

Более наглядно схема работы турбины показана в этом видео:

 

 

 

Принцип работы дизельной турбины несколько отличается от работы турбины на бензиновом двигателе. В чем отличие? Давайте рассмотрим подробнее.

 

Отличие работы турбины бензинового двигателя

Основное отличие турбин бензинового двигателя от турбин дизельного в том, что последние раскручиваются с помощью выхлопных газов, температура которых достигает 850 градусов.  А турбина бензинового двигателя раскручивается с помощью газов, имеющих температуру от 1000 градусов. Имея одинаковый принцип работы, бензиновая турбина изготовлена из более жароустойчивых сплавов, нежели турбина дизельная.

Само строение бензиновой турбины также имеет некоторые отличия, в частности угол входа, крутка лопаток и т.д. По этой причине не стоит использовать дизельные турбины для наддува бензинового двигателя, впрочем, как и наоборот (подробнее в статье).

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Как работает турбина в авто

Если разговор заходит о мощных гоночных спортивных машинах, как правило, всегда затрагивают тему турбокомпрессоров (турбин). Они значительно увеличивают мощность двигателя без заметного увеличения массы авто. Именно благодаря этому преимуществу турбины стали настолько популярны. Рассмотрим более подробно, как работает турбина в авто.

Принцип работы турбины в авто

Основные элементы практически любого турбокомпрессора – это центробежный насос и турбина. Они соединены между собой жесткой осью. Турбина и насос вращаются с одной и той же скоростью, в одном направлении. Энергия потока отработавших (выхлопных) газов трансформируется в крутящий момент и таким образом приводит в действие агрегат-компрессор. Осуществляется это таким образом:
Отработанные газы, которые выходят из цилиндров поршневого двигателя, передаются на турбинную крыльчатку, и она уже преобразует их в крутящий момент (кинетическую энергию вращения).
Компрессор втягивает воздух, пропускает его через воздушный фильтр, сжимает и затем опять подает в цилиндры двигателя.

• Таким образом, двигатель внутреннего сгорания развивает большую мощность.
• Турбиной могут быть оснащены различные двигатели: дизельные, работающие на газу или бензине. На сегодняшний день они широко используются на легковых и на грузовых авто.

Монтаж турбокомпрессоров на двигатели внутреннего сгорания, которые работают на бензине, ускорился благодаря практике их использования на авторалли и автогонках. Расширение ассортимента материалов, которые обладают высокими температурными свойствами, повышение качественного состава моторных масел, использование электронного управления клапанами и жидкостного охлаждения корпуса турбины в авто – эти перечисленные факторы способствовали тому, что турбины уже стали устанавливать на мелкосерийные двигатели внутреннего сгорания (бензиновые). Сегодня на любой двигатель можно установить турбину, однако делать это должен только опытный мастер СТО.

параллельный турбонаддув, турбины с изменяемой геометрией.

Volkswagen AG последовательно переводит все модели на турбонаддув. Например, у дебютирующего в 2007 году VW Tiguan вообще не будет атмосферных моторов: бензиновый двигатель 1.4 TSI Twincharger с комбинированным наддувом и турбодизель 2.0 TDI развивают 150 либо 170 л.с., турбомотор 2.0 TFSI — 200 л.с. Данная ситуация вполне логична — двигатель с системой турбонаддува более экологичен, экономичен и обладает большей мощностью при меньшей массе. Новейшие технологии в будущем позволят достичь новых высот при проектировании наддувных двигателей, а пока, рассмотрим существующие.

Кстати, в нашем сервисе вы можете приобрести оригинальные турбокомпрессоры Audi и Volkswagen для любой модели.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией VTG (Variable Geometry Turbine)

Первым VNT (Variable Nozzle Turbine) турбокомпрессором с изменяемой геометрией в 1995 году стал турбокомпрессор для Фольксвагена Multivane с 1,9 литровым двигателем TDI. Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува (на рисунке слева). При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув (на рисунке справа).

Двигатель с системой VNT, имеет лучший отклик, производит большую мощность и крутящий момент, потребляет меньше топлива и обеспечивает снижение вредных выбросов по сравнению с двигателем, связанным с турбокомпрессором традиционным байпасом. Благодаря короткому времени отклика и плавному ускорению улучшается управляемость машиной и срок ее службы. По сравнению с турбокомпрессором, оборудованным байпасом, турбокомпрессор VNT, более эффективный в более широком диапазоне величин потока, имеет следующие 3 основных преимущества:

1. Более высокая мощность: при определенной скорости двигателя и для заданного давления наддува модели VNT обеспечивают большую разность давлений и снижают температуру газов на выходе из двигателя
2. Больший крутящий момент: при низких оборотах двигателя модели VNT обеспечивают повышенное давление наддува
3. Экономия топлива и снижение выброса вредных веществ в атмосферу: контролируемые непосредственно системой управления двигателем, турбокомпрессоры VNT оптимизируют сгорание

Основной проблемой VNT турбокомпрессора является недостаточная устойчивость конструкции к высоким температурам. По этой причине основным местом применения технологии VNT стали дизельные двигатели. Первой «ласточкой» в применении турбины с изменяемой геометрией на бензиновых двигателях стала компания Porsche с ее новой моделью 911 Turbo.

Параллельный турбонаддув Biturbo

При параллельном наддуве, вместо одной большой, используют две одинаковых маленьких турбины, которые работают независимо друг от друга. Чем меньше турбина, тем быстрее она раскручивается, тем более «отзывчивым» получается двигатель. Две турбины ставят на V-образные двигатели, по одной на каждую «половинку».

За примером параллельного наддува долго ходить не придется — это и знаменитый двигатель V6 Audi 2.7 Biturbo от S4/RS4 и Олроуда, и V8 4,2 Biturbo от RS6. Да и новые дизельные двигатели большого объема стали оснащать двумя турбокомпрессорами — 4.2 TDI, или новейший W12 6.0 TDI.

Фирменный двигатель Ауди Фольксваген 1,4 TSI Twincharger

Очень необычную вариацию на тему последовательного турбонаддува предложили инженеры фирмы «Фольксваген». В двигателях семейства TSI приводной нагнетатель и турбокомпрессор работают совместно. Пока обороты невелики, воздух подает нагнетатель, а турбина раскручивается вхолостую, без нагрузки. По мере роста оборотов агрегат потребляет все больше мощности на привод, а это расточительно. Поэтому после 2400 об/мин открывается перепускная заслонка, подающая воздух в обход нагнетателя. Электромагнитная муфта в его приводе отключает устройство. Одновременно закрывается перепускной клапан турбокомпрессора, и турбокомпрессор, успевший набрать скорость на холостом ходу, включается в работу. Результат: с 1,4-литрового мотора снимают 170 л.с., а момент больше 200 Н.м двигатель выдает уже при 1250 об/мин.

Конструкторы Audi и Volkswagen без устали продолжают поиск новых решений. Поскольку температура отработавших газов современных двигателей порой превышает 1300°С, появляются роторы из высокопрочной керамики, термостойкой и легкой.

В ближайшие годы системы турбонаддува наверняка усовершенствуют. Механические нагнетатели, родившиеся почти 100 лет назад, не сдают позиций. Ведь современные технологии позволяют делать «классические» компрессоры с точностью часовых механизмов. Резервы турбонаддува и подавно не исчерпаны. Так что «надувательство» будет продолжаться, пока жив сам двигатель внутреннего сгорания.

Смотрите также:

Ремонт бензиновых двигателей Ауди и Фольксваген

Ремонт дизельных двигателей TDI

Как работает турбокомпрессор

Как работает турбокомпрессор
 
Содержание статьи
 

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

 
 
В этой статье мы узнаем, каким образом турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя в жестких условиях эксплуатации. Мы также узнаем о том, как регуляторы давления наддува, керамические лопатки турбины и шариковые подшипники улучшают работу турбокомпрессора. Турбокомпрессоры являются своего рода системой наддува. Они сжимают воздух, поступающий в двигатель (читайте статью «Как работает автомобильный двигатель» для описания движения воздуха в обычном двигателе). Преимущество сжатия воздуха состоит в том, что при этом можно впустить больше воздуха в цилиндр, и, соответственно, больше топлива. Таким образом, при каждом взрыве в цилиндрах высвобождается больше энергии. Двигатель с турбонаддувом является более мощным по сравнению с обычным двигателем. Благодаря этому существенно увеличивается удельная мощность двигателя (для получения более подробной информации, рекомендуем прочитать статью «Как работает лошадиная сила»).
 
Для увеличения мощности двигателя, турбокомпрессор использует выхлопные газы для вращения турбины, которая, в свою очередь, вращает нагнетатель воздуха. Турбина турбокомпрессора вращается со скоростью до 150.000 оборотов в минуту (об/мин) — это примерно в 30 раз быстрее, чем скорость вращения большинства автомобильных двигателей. В связи с тем, что выхлоп идет на турбокомпрессор, температура в турбине очень высокая.
 
Далее мы расскажем о том, как узнать, насколько увеличится мощность двигателя, если установить турбокомпрессор.

 
 
 

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.
 

Слишком сильное сжатие?   Когда воздух под давлением запускается в цилиндры при помощи турбокомпрессора и затем сжимается поршнями (читайте статью «Как работает автомобильный двигатель» для наглядного описания), существует риск самовозгорания смеси. Возгорание может произойти при сжатии воздуха, т.к. при этом возрастает температура. При высокой температуре может произойти возгорание еще до срабатывания свечи зажигания. Для предотвращения раннего сгорания топлива, автомобили с турбокомпрессором рекомендуется заправлять высокооктановым бензином. Если давление наддува слишком высокое, возможно придется уменьшить степень сжатия двигателя для того, чтобы избежать раннего сгорания топлива.

 

 

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/

✔Как работает дизельная турбина? — читайте статью на сайте Turbinka.com.ua

Что такое турбонаддув

Перед выяснением того, как работает турбина на дизельном двигателе, следует сказать о системе турбонаддува. В ее состав входят турбины, а также турбокомпрессора. Главной функцией турбины является преобразование энергии отработавших газов, в тот момент когда компрессор применяется при подачи атмосферного воздуха под давлением в цилиндры. Крыльчатки служат основными деталями такой системы.

Турбокомпрессор – это технологический насос для воздуха, ответственный за вращения ротора и нагнетания воздуха в цилиндры.

К составляющим турбонаддува относят:

• вал ротора/ось;
• турбинное колесо;
• компрессорное колесо;
• корпус компрессора;
• корпус подшипников.

Вал и крыльчатки вращаются в противоположных направлениях с чрезвычайно большой скоростью. Это гарантирует плотный прижим обоих элементов. Отработанные газы сначала поступают в выпускной коллектор после чего поток проникает в специальный канал, что находится в корпусе турбонагнетателя. После прохождения этого корпуса, все отработанные газы с разгоном направляются на ротор, а это обеспечивает поступательные вращения турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена внутри корпуса на специальных «подшипниках скольжения», смазка происходит за счет масла, подаваемого из системы смазки моторного отсека. Предотвратить утечки масла, прорывов воздуха и отработанных газов помогают прокладки и уплотнительные кольца.

Какие отличия между дизельной турбиной и бензиновой?

А есть ли вообще какая-то разница, прежде всего в том как работает дизельная турбина, и как бензиновая? Ну конечно есть, в первую очередь это касается различных условий, в которых работают данные агрегаты.

К примеру, дизельная турбина раскручивается с помощью отработанных газов, максимальная температура которых составляет 850°С. В тот момент, когда бензиновая может лишь позавидовать такому показателю. Так как, этой турбине приходится испытывать воздействие газов, температура которых может достигать и 1000°С. А как известно, в ближайшем будущем экологические ограничения приведут к тому, что бензиновые турбины будут работать с отработавшими газами с еще большей температурой.

Вот вам и главное отличие – совершенно разные требования к материалам, что используются при изготовлении таких деталей как корпус турбокомпрессора и колесо турбины. И это, в свою очередь, будет отражаться в том как турбина дизельного двигателя будет работать, и как будет работать бензиновая.

Как работает турбина в дизельном двигателе?

Далеко не каждый знает как работает на дизельном двигателе, однако эти знания могут очень пригодиться, особенно, если вы владелец дизельного двигателя. Как известно, на мощность и производительность двигателя влияет несколько причин:

• рабочий объем цилиндров;
• количество воздушно-топливной смеси;
• эффективность сгорания этой смеси;
• энергетическая часть топлива.

Также, у мощности двигателя есть способность расти в зависимости от количества сжигаемого топлива за единицу времени. Следовательно, больше расходуется горючего – приходится большее количество воздуха «отдать» в мотор. Именно в этом и заключается назначение турбонаддува (наращивание подачи воздушно-топливной смеси непосредственно в камеру сгорания).

Принцип работы дизельной турбины: нагнетание воздуха

Благодаря такому процессу обеспечивается нагнетание в цилиндры сжатого воздуха. Происходит оно в результате преобразования энергии отработавших газов. Интересным является тот факт, что перед попаданием выхлопных газов в выхлопные трубы их проток происходит через систему турбокомпрессора. Это, в свою очередь, обеспечивает раскручивание крыльчатки до 100 тысяч оборотов в минуту.

(также читайте о ремонте турбин)

На одном с крыльчаткой валу есть закрепленные лопатки компрессора, что нагнетают в цилиндры силового агрегата сжатый воздух. Сила, которая получается благодаря преобразованию энергии выхлопных газов применяется для существенного увеличения давления воздуха, что помогает в разы увеличить количество топлива, которое впрыскивается в цилиндры за фиксированное время. В результате чего получаем – высокую мощность и КПД дизеля.

То есть, турбосистема владеет двумя лопатками крыльчатки, закрепленными на общем валу, но герметично отделены и в отдельных камерах. Одна из крыльчаток должна постоянно вращаться от регулярно поступающих выхлопных газов силового агрегата. Учитывая то, что другая крыльчатка жестко связана с первой, она начинает быстро вращаться и захватывать атмосферный воздух, который в сжатом виде подается к цилиндрам двигателя.

Ознакомившись с вышеизложенным материалом можно узнать, как работает турбина дизеля.

Устройство турбонаддува — как работает

Немного о турбонаддуве и принципе его работы

Турбонаддув – это осуществление подлечи воздуха во внутрь ДВС под высоким давлением. Давление нагнетается с помощью высвобождающейся в процессе сгорания энергии выхлопных газов. Осуществляя турбонаддув двигателей, увеличивается мощность машины, полнота сгорания топлива, обороты двигателя авто. Существенно снижается потребление топлива, выброс токсичных газов после сгорания.

Применяется для бензиновых и топливных двигателей. Стоит обозначить, применение системы турбонаддува в дизельных двигателях значительно увеличивает их эффективность за счет малой частоты оборота вала, а также высокому сжатию топливной смеси. Касательно бензиновых двигателей, то здесь его применение несколько ограничено. Все дело в опасности детонации топлива при достижении высоких температурах сгорания.

Из чего состоит турбонаддув

 

Конструкция системы турбонаддува двигателей включает в себя перечень таких базовых элементов:

• турбинный компрессор;
• фильтр и воздушный заборник;
• заслонка дросселя;
• впускной коллектор;
• интеркулер;
• напорные шланги и соединительные патрубки.

 

 

Рассмотрим подробней базовые функции ключевых компонентов.

Турбинный компрессор

В турбонаддуве отвечает за нагнетание необходимого давления воздушной смеси. Конструктивно на роторном валу устанавливается два колеса. Один для компрессора, второй —  турбины. Элементы закрыты специальным защитным корпусом.

Роль турбинного элемента в необходимости перерабатывать выделяемую выхлопными газами энергию. Его делают из жаростойких и высокопрочных материалов, способных выдерживать высокое давление при больших температурах.

Функция компрессорного колеса состоит в необходимости забора воздуха, осуществление его максимального сжатия и дальнейшей подачи в двигатель с турбонаддувом.

Турбокомпрессорные кольца располагаются на роторном валу, осуществляющем вращательные действие за счет подшипников скольжения. Подшипники смазываются за счет использования специальной смазочной системы.

Интеркулер

Так именуют специальный радиатор, роль которого охлаждать сжатый компрессором воздух перед подачей в камеру сгорания. Может быть на жидкой или воздушной основе. Позволяет увеличить сжатие и плотность подаваемой воздушной смеси.

Регулятор давления

Один из базовых элементов эффективного управления нагнетательным приспособлением. Обеспечивает равномерную подачу воздуха в ДВС. По сути, выступает пропускным клапаном. Осуществляет сброс нагнетания давления, образовавшегося после переработки энергии выхлопных газов. Может иметь электрический, либо механический привод. Активируется путем переработки согнала от имеющегося датчика давления.

Предохранительный клапан

Элемент обеспечивающий выравнивание возникающих в процессе работы устройства скачков сжатия, если дроссельная заслонка слишком быстро закрывается. Избыточное давление может вовсе стравливаться, или же снова перенаправляться в компрессор.

Основной принцип действия устройства

Рассмотрим, как работает турбонаддув. Здесь используются энергия отработанных газов, получаемых после сгорания топлива. Газы вращают турбинное колесо. Оно запускает вращение компрессорного колеса. Так начинается процесс нагнетания и сжатия воздушной смеси. С помощью интеркулера воздух охлаждается и подается в цилиндр.

Работа приспособления никоим образом не связана с работой коленвала. При этом эффективность этого приспособления напрямую зависит от скорости вращения коленвала. Чем больше выхлопных газов, тем быстрее осуществляется нагнетание воздушной смеси.

Из недостатков этой системы стоит выделить турбоямы. Явление возникает в процессе резкого увеличения оборотов коленвала. В этот момент возникает отсутствие достаточного количества воздуха для поддержки необходимой мощности.

Как избавиться от эффекта турбоям

Избежать негативного эффекта турбоям можно за счет использования таких методов:

1. Устанавливать сразу несколько нагнетающих устройств. Устанавливают на параллельные ряды цилиндров, что обеспечивает задействование конкретного устройства в процессе падения либо увеличения мощности работы двигателя.
2. Изменять геометрию в турбине. Это позволяет распределять энергию отработанных газов за счет их воздействия на различные площади входного канала турбины. Практикуется в дизельных двигателях.
3. Применение комбинированных турбонаддувов. В этом случае сочетаются турбинный и механический надув. При этом турбинный наддув практикуют при больших оборотах, а на малых мощностях применяют механический надув. Чередование позволяет поддерживать стабильность работы при различных условиях эксплуатации.

Между «атмо» и «турбо». Какой выбрать двигатель?

Как говорилось в советской кинокомедии «Берегись автомобиля»: «Каждый, у кого нет машины, мечтает еe купить. И каждый, у кого есть машина, мечтает еe продать».

Со времени выхода фильма прошло больше пятидесяти лет, машины стали во много раз сложнее в техническом плане, модельный ряд расширился на несколько порядков. Но личный автомобиль — это по-прежнему серьeзная покупка для семьи, и никто не хочет прогадать с выбором.

Итак, у вас на руках заветная сумма, вы уже определились с маркой и моделью будущего автомобиля. И тут встаeт важный вопрос: с каким двигателем брать машину? Если вопрос о выборе дизельного или бензинового двигателя для вашего автомобиля решeн в пользу последнего, возникает ещe одна дилемма: атмосферный или с турбонаддувом.

В нашей стране большинство популярных моделей, будь то бюджетные седаны или сверхпопулярные кроссоверы, предлагаются как с турбированными, так и с атмосферными моторами. При этом, чем выше класс автомобиля и его цена, тем шире линейка именно турбированных агрегатов. Это общемировая тенденция: турбомоторы постепенно вытесняют атмосферные двигатели.

Прежде чем сделать выбор, стоит разобраться в главных отличиях атмосферных и турбированных силовых агрегатов, а также выявить их сильные и слабые стороны.

Как это работает

Основное отличие двух моторов заключается в способе подачи воздуха в цилиндры. В атмосферном двигателе воздух идeт под действием впуска разрежения, который создаeтся на такте, — поршень просто опускается и втягивает воздух. В турбированном моторе работает принудительный наддув — в цилиндры нагнетается больше воздуха с помощью турбокомпрессора.

По сути, турбированный двигатель является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Основная цель этого изобретения — увеличение мощности без увеличения объeма цилиндров. Турбированный бензиновый двигатель позволяет получить в камерах сгорания более высокую степень сжатия. Благодаря тому, что воздух подаeтся в камеры сгорания под давлением, достигается более полное сгорание топливно-воздушной смеси.

Турбина состоит из двух частей: ротора и компрессора. Двигатель в процессе работы производит выхлопные газы. Эти раскалeнные газы, поступая под давлением в ротор, раскручивают турбонагнетатель, воздействуя на лопатки турбины. Только после этого они поступают в глушитель. Вал ротора, вращаясь, приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеры сгорания, образуя дополнительную степень сжатия.

Воспользуемся простым примером для иллюстрации: если объeм мотора составляет 1,6 литра, то мощность классического атмосферника не превысит 100-110 л.с. В свою очередь, турбированный двигатель при том же объeме сможет выдать до 180 л.с.

Кстати, турбированные двигатели имеют свою небольшую классификацию.

1. Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора.
2. Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Принципы его работы мы рассмотрели выше. 

Немного истории

Готтлиб Даймлер, один из создателей первого двигателя внутреннего сгорания, экспериментировал с нагнетателем, приводимым от коленвала, ещe в 1885 году. Несколькими годами позже Луи Рено — отец одноимeнной марки автомобилей — получил патент на аналогичную конструкцию для ДВС в 1902-м. Причeм само устройство для промышленного применения братья Рутс изобрели ещe в 1859-м.

Примерно тогда же опыты с турбиной, работающей от выхлопных газов, ставил швейцарец Альфред Бюши. Именно ему приписывают создание турбонаддува, функционирующего по такому принципу, в 1905 году. Правда, установить истинного первого изобретателя сейчас сложно, ведь Бюши лишь получил патент.

Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, которая стала устанавливать наддувные компрессоры в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х и на серийные машины.

Из Германии мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд, а оттуда на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах.

Сразу после Второй мировой войны использование компрессоров продолжилось в основном на моторах Формулы-1. Турбонаддува на гражданских машинах автопроизводители побаивались из-за детонации возросшего давления и температуры. Технологии производства подшипников оставляли желать лучшего, охлаждение и смазка тоже была малоэффективной, из-за этого турбины быстро приходили в негодность.

Окончательно и бесповоротно на путь «турбинификации» мировые производители встали после топливного кризиса конца 70-х.

Победа за турбокомпрессором?

Не углубляясь в технические подробности, скажем, что механические нагнетатели можно считать частью эволюционного пути, а массовое распространение в итоге получили турбокомпрессоры. Для раскрутки нагнетателя требуется мощность с вала двигателя, турбина же раскручивается просто за счeт выхлопных газов. Первый путь технически сложнее и дороже в массовом производстве.

Тем не менее механические компрессоры до сих пор устанавливают! С одной стороны, это премиальные модели британских Jaguar и Land Rover, некоторые двигатели у Mercedes, а с другой — традиционные масл-кары в духе Dodge Challenger Hellcat, которые продолжают специфически «подвизгивать» именно из-за своего механического нагнетателя.

Главное преимущество этой конструкции — приводной компрессор любой конструкции, будучи привязанным к коленвалу, не имеет инерционности. Связь «по педали» с ним прямая, и разгон остаeтся ровным практически во всeм диапазоне.
Как говорится, каждому своe. Но вернeмся к массовым автомобилям.

Преимущества

Если на рынке продаются оба вида двигателей, значит, у каждого есть ряд неоспоримых преимуществ. Рассмотрим их.

Атмосферный двигатель:

• проще в обслуживании;
• имеет более высокий ресурс;
• меньший расход масла;
• невысокие требования к качеству топлива и масла.

Турбированный двигатель:

• высокая мощность и увеличенный крутящий момент при равных объeмах двигателя;
• меньший расход топлива.

Недостатки

Равно как плюсы, у каждого из двух типов двигателей есть свои недостатки.

Атмосферный двигатель:

• имеет большой вес;
• при одинаковом объeме с турбомотором мощность ниже;
• сниженная динамика — в сравнении с турбомотором того же объeма;
• сложности при езде в горах.

Большинство минусов атмосферного двигателя всплывают при сравнении с турбированными агрегатами. Отдельно стоит сказать о последнем пункте: воздух в горах слишком разреженный, его количества не хватает для стабильной работы мотора, поэтому двигатель попросту «задыхается».

Турбированный двигатель:

• высокие требования к качеству смазки и топлива;
• дорогостоящий ремонт;
• долгий прогрев зимой;
• меньший интервал замены масла.

Трудности выбора

Автолюбителям, которые сомневаются, какой двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится. Например, ценителям мощности и динамики имеет смысл присмотреться к турбированному мотору. Однако он же влечeт за собой значительные денежные траты на приобретение бензина и масла высокого качества.

Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может служить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек с невысоким достатком.

Какое масло нужно турбомоторам, а какое — атмосферным?

У турбомотора наибольшая отдача, то есть максимум выработки тепла приходится на диапазон оборотов в районе 3000-4000 об/мин, когда турбина подаeт повышенное количество воздуха в цилиндры. После того как поток выхлопных газов станет достаточным для полноценной работы турбины, происходит скачок вырабатываемой энергии, сопровождаемый скачком температуры.

Моторное масло в таких условиях обязано сохранять свои свойства как при низких, так и при повышенных температурах. В случае турбированного двигателя это особенно важно, поскольку ось, на которой установлены турбинное и насосное колeса турбонаддува, работает в подшипниках скольжения. В случае если смазочный материал не обеспечит необходимую защиту данного узла, турбина может преждевременно выйти из строя, не выработав свой ресурс, который обычно составляет 30–70% ресурса двигателя.

Для машин с турбокомпрессорами лучше всего подходят синтетические масла, так как они лучше противостоят окислению по сравнению с минеральными и полусинтетическими. К тому же их вязкость в меньшей степени зависит от изменений температуры, что необходимо для обеспечения защиты подшипников турбины на всех режимах работы двигателя.

Что касается самих характеристик вязкости моторного масла, то турбированные моторы «предпочитают» всесезонные масла с низкотемпературным показателем вязкости SAE 0W и высокотемпературным SAE от 20 до 40. Моторные масла с низким показателем высокотемпературной вязкости следует выбирать для повышения топливной экономичности, высокие показатели вязкости — для лучшей защиты двигателя и турбины. В любом случае, подбор смазочного материала следует проводить в полном соответствии с руководством по эксплуатации конкретного автомобиля.

Кроме того, есть пара важных нюансов относительно использования автомобилей с турбированными двигателями:
важно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем;
необходимо регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.

Атмосферные двигатели, в отличие от турбированных, менее требовательны к специфическим характеристикам масла. В данном случае подойдут общие рекомендации, которые мы давали в одной из предыдущих статей.

Стоит лишь напомнить о том, что мы предлагаем простой способ найти подходящее масло, — воспользоваться удобным онлайн-подборщиком. Просто задайте параметры «вид техники — марка — модель» или воспользуйтесь строкой поиска, и вам будут предложены все подходящие виды масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.

Выбор, как всегда, за вами!

Как это работает: турбонаддув | Вождение

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

Турбокомпрессор — это, по сути, воздушный насос, нагнетающий дополнительный кислород в двигатель по мере необходимости, чтобы он мог сжигать больше топлива для получения большей мощности.

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

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

Все это движется паром воздуха и бензина в верхней части поршня. Когда он воспламеняется свечой зажигания, сила сгорания толкает поршень вниз, чтобы повернуть кривошип.Сгоревшие газы затем удаляются как выхлопные газы.

Каждый поршень скользит вниз в начале своего цикла, создавая вакуум. В двигатель без турбонаддува, известный как безнаддувный, воздух врывается внутрь при открытии впускного клапана, но он может заполнить цилиндр только при атмосферном давлении. Сжигание большего количества топлива дает больше мощности, но поскольку смесь топлива и воздуха должна быть точной для правильной работы двигателя, добавление большего количества бензина не сработает, и цилиндр не сможет втянуть лишний воздух.

В двигателе с турбонаддувом турбонагнетатель нагнетает больший объем воздуха под давлением, и компьютер транспортного средства отвечает, добавляя правильное количество дополнительного топлива.

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

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

В разрезе турбокомпрессор показаны вентиляторы турбины и 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 он может смешиваться с большим количеством топлива и при этом нормально сгорать в цилиндре.Автопроизводители добавляют к турбо-системе теплообменник, называемый промежуточным охладителем, который поглощает тепло и снижает температуру воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Вентиляторы турбонагнетателя вращаются очень быстро — до 250 000 оборотов в минуту или больше — и существует вероятность слишком высокого давления в двигателе при максимальной нагрузке. В этом случае открывается клапан, называемый перепускным клапаном, который отводит часть выхлопных газов от турбины.

Турбокомпрессор не нагнетает двигатель постоянно.Если вы едете умеренно, достаточно воздуха, всасываемого при атмосферном давлении, и двигатель работает как безнаддувный. Когда вы нажимаете на дроссельную заслонку, двигатель работает сильнее и создает большее давление выхлопных газов. Это раскручивает турбокомпрессор, который, в свою очередь, увеличивает мощность двигателя, который, в свою очередь, получает больше топлива — вот почему эти двигатели небольшого рабочего объема могут внезапно стать намного более жаждущими, чем ожидалось, когда вы их сильно водите. (С другой стороны, этот дополнительный кислород имеет тенденцию более полно сжигать топливо в цилиндре, повышая эффективность двигателя и сокращая вредные выбросы.)

Турбокомпрессор также создает головную боль инженерам, потому что он не сразу выходит на полную мощность. Существует небольшая задержка между моментом, когда вы опускаете ногу, и тем, когда турбокомпрессор набирает скорость, достаточную для обеспечения наддува и желаемого ускорения. Это известно как турбо-задержка.

Раньше он был гораздо более заметен в старых автомобилях, но сегодня автопроизводители используют другие методы, чтобы уменьшить его. Используются легкие лопатки турбины, поэтому для их вращения требуется меньшее давление.Турбокомпрессоры меньшего размера раскручиваются быстрее, и некоторые автопроизводители устанавливают два из них на двигатель, комбинируя маленький для быстрого начального наддува с более крупным, который может обеспечить большую мощность при более высоких оборотах двигателя. Некоторые автопроизводители, в том числе Volvo, для достижения этой цели используют в двигателе как нагнетатель с механическим приводом, так и турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Другая технология — это изменяемая геометрия, которая автоматически регулирует направление потока выхлопных газов в турбинное колесо в зависимости от частоты вращения двигателя и требований к мощности.

Двигатели с турбонаддувом, как правило, не требуют какого-либо дополнительного обслуживания, кроме рекомендованной замены масла в автомобиле и замены свечей зажигания. Некоторые более новые двигатели с турбонаддувом отлично работают на бензине обычного качества, но проверьте руководство пользователя на предмет любых требований к бензину премиум-класса.

Большинство автопроизводителей просто говорят «с турбонаддувом», но некоторые используют собственные названия, такие как Audi TFSI (для стратифицированного впрыска топлива с турбонаддувом) или Ford EcoBoost. Если вы не уверены, перед покупкой поинтересуйтесь, турбовый ли это.

Как работает турбокомпрессор | Cummins

Существенная разница между дизельным двигателем с турбонаддувом и традиционным бензиновым двигателем без наддува : 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 собираются ближе друг к другу. Это увеличение количества воздуха означает, что для безнаддувного двигателя такого же размера можно добавить больше топлива. Это приводит к увеличению механической мощности и повышению общей эффективности процесса сгорания. Следовательно, размер двигателя может быть уменьшен для двигателя с турбонаддувом, что приведет к лучшей компоновке, преимуществам экономии веса и общей улучшенной экономии топлива.

Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: турбины и компрессора.Турбина состоит из турбинного колеса (1) и корпуса турбины (2) . Корпус турбины направляет выхлопной газ (3) в рабочее колесо турбины. Энергия выхлопного газа вращает турбинное колесо, и затем газ выходит из корпуса турбины через зону выхода выхлопа (4) .

Компрессор также состоит из двух частей: крыльчатки компрессора (5), и корпуса компрессора (6), . Принцип действия 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 воздушный поток высокого давления и низкого давления посредством процесса, называемого диффузией. Сжатый воздух (8) проталкивается в двигатель, позволяя двигателю сжигать больше топлива для выработки большей мощности.

1. Колесо турбины
2. Корпус турбины
3. Выхлопные газы
4. Площадь выхода выхлопных газов
5. Колесо компрессора
6. Корпус компрессора
7. Вал из кованой стали
8. Сжатый воздух

Узнайте, как работает Turbo

Как работают турбокомпрессоры — х-инженер.org

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

Двигатель Крутящий момент можно увеличить несколькими способами:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• кожуха компрессора
• кожуха сердечника (центрального)
• кожуха турбины
• привода перепускной заслонки

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

Изображение: Турбокомпрессор Continental (основные компоненты)
Кредит: Continental

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

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

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

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

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

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

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

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

Изображение: Узел сердечника турбокомпрессора (BMTS)
Кредит: Bosch Mahle Turbo Systems

Узел компрессора состоит из рабочего колеса с осевым притоком и радиальным оттоком (крыльчатка компрессора) и литого алюминиевого корпуса .Во избежание утечки воздуха между компрессором и корпусом зазор должен быть минимальным.

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

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

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

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

Сторона турбины турбокомпрессора состоит из:

• диффузора
• корпуса
• колеса

перепускной заслонки 970 Диффузор ускоряет поток выхлопных газов и равномерно распределяет его по лопаткам (колесу) турбины.Диффузор встроен в спиральный корпус турбины.

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

• Корпус импульсного наддува
• Корпус постоянного давления

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Высокопроизводительные турбокомпрессоры — EFR

^TM от BorgWarner

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

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

RAAX

^TM от Continental турбокомпрессор

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

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

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

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Что такое двигатель с турбонаддувом и как он влияет на время в пути?

Когда вы слышите термин «с турбонаддувом», вы, вероятно, автоматически связываете его со словом «быстрый». И вы не ошибетесь — этот тип двигателя имеет репутацию того, что позволяет вам по-настоящему нажать на педаль.Однако знаете ли вы, как работает двигатель с турбонаддувом и на что он влияет на время в пути? Toyota из Клермона готова дать ответы.

Что такое двигатели с турбонаддувом?

Двигатели с турбонаддувом обычно используются в автомобилях, рассчитанных на скорость, таких как новая Clermont Toyota Supra. У него есть турбокомпрессор под капотом его рядного шестицилиндрового двигателя, и ходят слухи, что в 2021 модельном году на рынок появятся ДВА варианта двигателей с турбонаддувом, из которых водители смогут выбирать.Но чтобы действительно понять, как этот тип зарядного устройства может увеличить время вождения, давайте рассмотрим подробнее.

• Турбированный двигатель или двигатель с турбонаддувом может повысить топливную экономичность и мощность вашего автомобиля (опять же, почему он так популярен среди водителей, которые любят быстро добираться до места назначения). Вот основная разбивка того, что происходит под капотом в этом сценарии:
• Мощность турбины используется для создания принудительной индукции — в основном, дополнительный сжатый воздух проталкивается в камеру сгорания вашего двигателя.

Турбокомпрессор, нагнетатель или и то, и другое?

Дополнительный воздух, проталкиваемый в камеру, означает, что, в свою очередь, в камеру будет втягиваться больше топлива. Это увеличивает мощность и ускоряет работу вашего двигателя, потому что дополнительное топливо сгорает быстрее, чем двигатель, использующий «нормальную» аспирацию.

Однако двигатели с турбонаддувом не всегда назывались этим именем — они изначально назывались турбокомпрессорами, потому что в те времена «нагнетатель» означал любой двигатель, который использовал принудительную индукцию (или сжатый воздух) для повышения мощности и топливной эффективности.Однако теперь есть различие между двумя типами зарядных устройств — вот и положение дел:

• Двигатель с турбонаддувом использует турбину, которая приводится в действие выхлопными газами двигателя, чтобы впоследствии нагнетать этот дополнительный сжатый воздух в камеру сгорания.
• Двигатель с наддувом, с другой стороны, использует процесс с механическим приводом. Этот тип зарядного устройства обычно приводится в действие ремнем, прикрепленным к коленчатому валу.

И просто для справки, двойной нагнетатель — это двигатель, в котором используется и то, и другое.

К чему вы должны стремиться, пытаясь увеличить мощность вашего автомобиля? Вот несколько ключевых моментов, которые следует учитывать перед тем, как украшать ваш Clermont Toyota:

• Двигатели с турбонаддувом имеют отставание. Почему? Потому что между моментом, когда вам требуется увеличенная мощность (или открытием дроссельной заслонки), и фактическим действием подачи дополнительного сжатого воздуха в камеру сгорания проходит небольшой промежуток времени. Почему? Поскольку турбокомпрессоры используют выхлопные газы для питания турбины, и когда ваша Clermont Toyota работает на холостом ходу или движется с низкой скоростью, требуется немного больше времени для накопления необходимых выхлопных газов.
Не лишены недостатков и двигатели
• с наддувом. Этот тип зарядного устройства подвергает двигатель дополнительному износу, поскольку он имеет механический привод. Кроме того, он использует часть мощности, которую двигатель изначально создает, для создания БОЛЬШЕ мощности. Вы выйдете вперед по мощности, но не без дополнительного износа двигателя. Эти типы зарядных устройств также создают больше избыточного тепла, что заставляет ваш двигатель работать больше, чтобы оставаться холодным.

Готовы лично проверить двигатель с турбонаддувом? Приезжайте в Toyota в Клермон и посмотрите, что находится под капотом Toyota Supra 2020 года! Мы открыты семь дней в неделю по адресу 3575 Vineland Road.

Технология

Turbo — разница между бензиновыми и дизельными турбинами

Клиенты часто задают нам вопросы о различиях между турбокомпрессорами дизельных и бензиновых двигателей с точки зрения того, как они работают и для чего они используются.

В этом посте мы исследуем эту тему, рассматривая принципы, лежащие в основе турбонаддува, основные различия между дизельными и бензиновыми двигателями и то, как это влияет на конструкцию турбокомпрессоров для каждого приложения.

Общие

Первое, что нужно понять, это то, что добавляете ли вы турбонаддув к бензиновому или дизельному двигателю, общие принципы в основном одинаковы.

Идея любого устройства принудительной индукции заключается в увеличении количества воздуха и топлива, которые поступают в каждую камеру сгорания в двигателе, чтобы обеспечить дополнительную мощность от каждого взрыва. Точно так же базовая конструкция и компоненты, которые входят в бензиновые и дизельные турбокомпрессоры, также в значительной степени идентичны.

Отличия дизельного двигателя от бензинового

Дизельный и бензиновый двигатели имеют некоторые ключевые различия, которые, в свою очередь, означают, что турбокомпрессоры должны быть сконструированы таким образом, чтобы они работали несколько иначе.

Дизель

В качестве топлива дизельное топливо не так горючее, как бензин, а это означает, что смесь воздуха и топлива в камере сгорания дизельных двигателей должна находиться под более высоким давлением для воспламенения. Такое более высокое давление означает, что дизельные двигатели должны быть сильнее, чем их аналоги с бензиновыми двигателями, что означает использование более крупных и тяжелых компонентов.

Более крупные и тяжелые компоненты трудно вращать на высоких скоростях, а это означает, что дизельные двигатели обычно работают с гораздо более низким и более узким диапазоном оборотов, чем их бензиновые аналоги. Эта более низкая частота вращения мешает дизельному двигателю всасывать достаточное количество воздуха в камеры сгорания.

Дизель также горит при более низкой температуре, чем бензин, а это означает, что он создает больше выхлопных газов.

Бензиновый

Бензин гораздо более горюч, чем дизельное топливо — он легче воспламеняется и горит намного сильнее, поэтому давление в камерах сгорания не должно быть таким высоким.Это означает, что компоненты могут быть меньше, и что двигатель может работать с гораздо более высоким и более широким диапазоном оборотов.

Поскольку бензиновые двигатели работают на более высоких оборотах, а бензин горит при более высокой температуре, чем дизельные, бензиновые двигатели имеют тенденцию работать более горячими, чем дизельные.

Как это влияет на турбонаддув

Для дизелей

Неотъемлемым недостатком дизельного двигателя является то, что он изо всех сил пытается втянуть достаточно воздуха в камеру сгорания, и турбонаддув действительно может помочь дизельному двигателю справиться с этим.

В коммерческих дизельных двигателях цель состоит в увеличении потока воздуха к двигателю, а не в увеличении давления сгорания (поскольку давления сгорания уже высоки). Это означает, что традиционно для коммерческих дизельных двигателей общий «наддув», обеспечиваемый турбонаддувом, довольно низок — где-то между 5-8 фунтами на квадратный дюйм. *

На практике это означает, что дизельные турбокомпрессоры, как правило, больше, чем их бензиновые аналоги, с большой секцией турбины, которая способна обрабатывать как большой объем выхлопных газов, так и должны обеспечивать приток воздуха, достаточный для поддержания наполнения цилиндров.

* Примечание. Технологические достижения означают, что турбокомпрессоры для некоторых современных легковых дизельных двигателей (и некоторых из них используются на небольших коммерческих транспортных средствах) работают при более высоком давлении наддува. Следите за будущими публикациями в блоге о современных достижениях в области турбонаддува дизельных двигателей.

Для бензина

В бензиновых двигателях добавление турбонаддува связано с увеличением мощности двигателя, поэтому целью является повышение давления внутри камеры сгорания. Это означает, что бензиновые турбокомпрессоры, как правило, меньше по размеру и предназначены для работы на гораздо более высоких оборотах, обеспечивая более высокий наддув без значительного увеличения воздушного потока.

Кроме того, поскольку бензиновые двигатели должны работать с гораздо более широким диапазоном оборотов, важно, чтобы бензиновые турбокомпрессоры набирали скорость («раскручивались») быстрее, чем их дизельные аналоги.

Последний момент, когда дело доходит до бензиновых двигателей, заключается в том, что повышенные обороты как двигателя, так и турбонагнетателя создают много тепла, которое необходимо надлежащим образом регулировать, и многие турбины используют противодавление этих горячих газов для повышения эффективности и операция.

Чем мы можем помочь

В AET мы работаем над турбокомпрессорами для всего спектра бензиновых и дизельных двигателей с 1974 года, поэтому вы можете быть уверены, что у нас есть навыки и знания, необходимые для оказания помощи — независимо от того, требуется ли вам ремонт, замена или совет.

Для получения дополнительной информации о любой из наших услуг позвоните дружелюбному, опытному члену команды сегодня по телефону 01924 588 266.

5 недостатков двигателя с турбонаддувом

Раньше безнаддувные двигатели были обычным явлением, а двигатели с турбонаддувом — реже. Это изменилось. Теперь все наоборот: малоразмерные двигатели с турбонаддувом стали обычным явлением, а двигатели без наддува стали более редкими и более востребованными.

Дискуссия о том, что лучше, аналогична дискуссии о разнице между электрическими и бензиновыми автомобилями.Все сводится к предпочтениям, но у каждого есть свои особенности. Посмотрите видео с объяснением технических требований ниже, чтобы получить подробное объяснение некоторых недостатков двигателей с турбонаддувом.

Недостатки двигателя с турбонаддувом

Этот тип двигателя использует принудительную индукцию для повышения эффективности и выходной мощности двигателя за счет нагнетания дополнительного воздуха в камеру сгорания. Поскольку компрессор может нагнетать больше воздуха в камеру сгорания, чем двигатель, использующий только атмосферное давление, он также может подавать больше топлива в двигатель, давая ему большую потенциальную мощность.Однако есть причины не покупать возросший в настоящее время интерес к двигателям с турбонаддувом. Ниже перечислены пять недостатков двигателей с турбонаддувом.

Отклик дроссельной заслонки

Ford Mustang Ecoboost 2019 года | Ford

Реакция дроссельной заслонки — это мера реакции автомобиля, которая показывает, насколько быстро двигатель может увеличить выходную мощность в ответ на запрос водителя на ускорение. С турбодвигателем вы ждете, пока он наберет обороты, чтобы передать крутящий момент или мощность двигателю.Чем выше крутящий момент двигатель, тем тяжелее будет работать машина. В некоторых автомобилях при 50% дроссельной заслонке вы можете использовать полный наддув, что делает педаль бессмысленной, потому что вы работаете на полном наддуве и не можете модулировать или регулировать крутящий момент.

Идеальным откликом дроссельной заслонки было бы линейное положение, но с автомобилем с турбонаддувом вы ждете наддува и имеете периоды отсутствия добавленного крутящего момента. У вас турбо-лаг. Поскольку вы не ждете реакции тормозов или рулевого управления, зачем вам ждать реакции дроссельной заслонки? Хотя некоторые люди могут подумать, что отставать и получать «бац!» Повышения — это круто, задержка никогда не бывает хорошей.Вам нужна сила, когда вы ее просите.

Кривая крутящего момента

Hyundai Veloster N 2020 года | Hyundai

В то время как кривая крутящего момента сейчас лучше в современных автомобилях с турбонаддувом, и вы по-прежнему получаете ровный пик на кривой крутящего момента, когда мощность сохраняется, участки до и после пика не подходят. Например, это как если бы у вас был 2,5-литровый двигатель, затем во время пика он был 5-литровым, а затем снова упал до 2,5-литрового.

Он непостоянен, как двигатель без наддува, который постоянно работает.И хотя двигатели с турбонаддувом сейчас стали лучше, вам часто приходится выбирать между небольшим турбонаддувом с лучшим временем отклика или большим турбонаддувом с большей мощностью. Как правило, крутящий момент уменьшается с увеличением числа оборотов, создавая период ожидания для повышения и чувство потери мощности после этого.

Надежность и стоимость

Subaru WRX | Двигатели Subaru

Turbo требуют больше денег, чтобы сделать их более надежными. Безнаддувные двигатели могут обходиться меньшими затратами, потому что создается меньшее внутреннее давление.Например, 15 фунтов на квадратный дюйм — это вдвое больше воздуха в каждом цилиндре, поэтому давление и температура выше. Пси повышается от атмосферного к турбированному дизельному двигателю с турбонаддувом, поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом так дороги. Они должны быть более прочными, чтобы выдерживать давление, к которому они стремятся.

Тепло также играет важную роль. В двигателях с турбонаддувом масло в цилиндрах подвергается более высоким температурам, и двигатель становится более горячим. Он охлаждается маслом, поэтому масло подвергается сильному нагреву и готовится.Маслу трудно ухаживать за турбодвигателями из-за требований, предъявляемых к маслу. Это всего лишь несколько вещей, которые делают автомобиль надежным, но они имеют значение, когда речь идет об автомобилях с турбонаддувом.

Эффективность использования топлива

Ford Ranger 2019 года | Ford

Для борьбы с топливной экономичностью новой нормой стали уменьшенные в размерах двигатели с турбонаддувом. Меньшие двигатели потребляют меньше топлива, но турбонаддув увеличивает давление, что может привести к повышению температуры и детонации двигателя, что приведет к его повреждению. Чтобы этого избежать, нужно иметь более низкую степень сжатия.Тепловой КПД и степень сжатия напрямую связаны. Чтобы снизить температуру, вам нужно слить больше топлива, чтобы защитить двигатель с более высоким соотношением топлива к воздуху, и ваша экономия топлива резко упадет. Поэтому, когда вы запрашиваете полную мощность, двигатели с турбонаддувом не так эффективны из-за высокой топливно-воздушной смеси, необходимой для защиты двигателя.

Звук

Альфа Ромео Джулия Ti 2019 года | Alfa Romeo

Качество звука двигателя — вопрос субъективный, но есть некоторые объективные аргументы.Расположение турбонагнетателя находится между двигателем и атмосферой в виде выхлопной трубы. Турбо забирает всю энергию из двигателя для создания дополнительного наддува. Это убирает шум двигателя, даже если вы все еще слышите турбо. Кроме того, двигатель с турбонаддувом обеспечивает большую мощность, что позволяет использовать меньшие двигатели, которые не издают столько коры, потому что у них меньше срабатывающих цилиндров. Большее количество цилиндров дает лучшее качество звука: двигатель V8 срабатывает в два раза чаще, чем 4-цилиндровый двигатель, и к тому же звучит лучше.

Стоит ли двигатель с турбонаддувом?

Вы будете единственным, кто определит, какой двигатель вам подходит, но двигатели с турбонаддувом все чаще становятся вторым выбором по сравнению с более чистыми и плавно работающими автомобилями с безнаддувным двигателем.

принципов | BorgWarner Turbo Systems

Чтобы лучше понять технику турбонаддува, полезно ознакомиться с принципами работы двигателя внутреннего сгорания.Сегодня большинство пассажиров легковые и коммерческие дизельные двигатели представляют собой четырехтактные поршневые двигатели, регулируемые впуском. и выпускные клапаны. Один рабочий цикл состоит из четырех ходов в течение двух полных. обороты коленчатого вала.

• Всасывание (ход перезарядки)
  Когда поршень движется вниз, воздух (дизельный двигатель или бензиновый двигатель с прямым впрыском) или топливно-воздушная смесь (бензиновый двигатель) всасывается через впускной клапан.
• Компрессия (рабочий ход)
  Объем цилиндра сжат.
• Расширение (рабочий ход)
  В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от свечи зажигания, тогда как в топливо для дизельного двигателя впрыскивается под высоким давлением, и смесь самовоспламеняется.
• Выхлоп (ход перезарядки)
  Выхлопные газы удаляются при движении поршня вверх.

Эти простые принципы работы предоставляют различные возможности увеличения мощность двигателя:

Увеличение рабочего объема

Увеличение рабочего объема позволяет увеличить выходную мощность, поскольку больше воздух доступен в камере сгорания большего размера, и, таким образом, можно сжечь больше топлива. Это увеличение может быть достигнуто за счет увеличения количества цилиндров или объем каждого отдельного цилиндра.В общем, это приводит к большему и большему весу двигатели. Что касается расхода топлива и выбросов, то существенных можно ожидать преимуществ.

Увеличение оборотов двигателя

Еще одна возможность увеличения выходной мощности двигателя — увеличение его мощности. скорость. Это достигается за счет увеличения количества ударов в единицу времени. Потому что пределов механической стабильности, однако такое улучшение производительности ограничено.Кроме того, увеличение скорости приводит к увеличению потерь на трение и накачку. экспоненциально и КПД двигателя падает.

Турбонаддув

В описанных выше процедурах двигатель работает как безнаддувный. двигатель. Воздух для горения втягивается непосредственно в цилиндр во время всасывания. Инсульт. В двигателях с турбонаддувом воздух для горения уже предварительно сжимается. подается в двигатель.Двигатель всасывает такой же объем воздуха, но из-за с более высоким давлением в камеру сгорания поступает больше воздушных масс. Как следствие, может быть сожжено больше топлива, так что выходная мощность двигателя увеличивается по сравнению с та же скорость и стреловидность.

По сути, следует различать механический наддув и выхлопные газы. двигатели с турбонаддувом.

Механический наддув

При механическом наддуве воздух для горения сжимается компрессором. приводится в движение непосредственно от двигателя.Однако прирост мощности частично теряется. из-за паразитных потерь от привода компрессора. Способность управлять механическим турбокомпрессор составляет до 15% мощности двигателя. Следовательно, расход топлива выше по сравнению с безнаддувным двигателем с той же выходной мощностью.

Турбонаддув выхлопных газов

При турбонаддуве выхлопных газов часть энергии выхлопных газов, которая обычно быть потраченным впустую, используется для привода турбины.Устанавливается на том же валу, что и турбина. представляет собой компрессор, который всасывает воздух для горения, сжимает его, а затем подает это к двигателю. Механической связи с двигателем нет.

.