22. Наддув двигателей внутреннего сгорания. Устройство турбокомпрессора.
Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Позволяет повысит мощность двигателя.
Виды наддува
В ДВС применяют три типа наддува: резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен).
механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя.
газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.
Механический наддув. (воздух закачивается компрессором) .
Механические
нагнетатели позволяют довольно простым
способом существенно поднять мощность
мотора.
Имея привод непосредственно
от коленчатого вала двигателя, компрессор
способен закачивать воздух в цилиндры
при минимальных оборотах и без задержки
увеличивать давление наддува строго
пропорционально оборотам мотора.
Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные.
Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами.
Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм .
Внутри
корпуса установлены два взаимодополняющих
винтовых насоса (шнека). Вращаясь в
разные стороны, они захватывают порцию
воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры.
Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе.
Схема
управления механическим нагнетателем
довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного
трубопровода закрыта, а дроссельная
открыта — весь поток воздуха поступает
в двигатель. При работе с частичной
нагрузкой дроссельная заслонка
закрывается, а заслонка трубопровода
открывается — избыток воздуха
возвращается на вход нагнетателя.
Турбокомрессор.
Принцип
действия турбокомпрессоров для наддува
ДВС заключается в следующем — выхлопные
газы ДВС, обладая большой скоростью и
большой температурой попадают на
сопловой аппарат турбины, где происходит
их максимальный разгон и подача на
рабочие лопатки турбины под правильным
углом, при подаче на рабочие лопатки
турбины происходит вращение турбины,
которая в свою очередь вращает крыльчатку
компрессора, насаженную на один вал с
колесом турбины.
Колесо компрессора
представляет собой вращающий направляющий
аппарат и крыльчатку, которые чаще
всего соединены вместе в одну деталь.
всё о компрессорах и турбинах
Человек – существо неугомонное. После того, как появился первый автомобиль, желание ездить быстрей и быстрей не дает покоя ни конструкторам, ни автогонщикам, ни почтенным отцам многодетных семейств. Еще чуть больше скорости, чуть выше мощность, быстрей разгон – так по крупицам изобретались, тестировались и внедрялись в жизнь различные улучшения двигателей.
Как увеличить мощность двигателя? Чтобы получить больше силы на выходе, нужно дать больше энергии на входе, а значит, сжечь в двигателе больше топлива. Поскольку законы физики обойти еще никому не удалось, самым простым способом будет увеличение объема двигателя. Чем больше топлива сгорает в цилиндре, тем больше энергии высвобождается. Но этот путь вскоре завел в тупик: увеличивать объем нужно вместе с весом самого двигателя, и с определенного момента такой прирост теряет смысл: мотор становится настолько тяжелым и сложным, что вместо повышения эффективности системы ее показатели, наоборот, снижаются.
Но до этого человеческий гений породил таких монстров, как 16-цилиндровые двигатели, разработанные для гоночных автомобилей.
BRM V16: 16-цилиндровый двигатель с компрессором,
угол между цилиндрами 135 градусов, объем 1,5 л,
мощность 475 л.с. при 11500 об/мин
(пиковая мощность 500-600 л.с.),
занявший 5-е место на Гран-при в Британии в 1951 г.
Если увеличивать объем двигателя можно только до определенного предела, то второй вариант – просто подать больше топлива в цилиндр. Но тут появляется другая проблема: одновременно необходимо подать и больше воздуха, чтобы сохранить оптимальное (стехиометрическое) соотношение – 14 объемных частей воздуха на 1 часть топлива, необходимое для полного сгорания. Конструкторы пришли к выводу, что при неизменном объеме цилиндра больше воздуха к топливу можно подать только с помощью искусственного наддува. Так появилась идея компрессоров и турбин, позволяющих увеличить мощность двигателя без изменения его кубатуры.
Как правило, компрессорами называют устройства, работающие от коленвала двигателя, а турбинами – приводимые в движение потоком выхлопных газов. Но в обоих случаях назначение их одинаково: подача дополнительного воздуха в камеру сгорания для увеличения мощности двигателя.
Приводные компрессоры
Роторный компрессор, Roots, Рутс
Первый вариант конструкции, который и сейчас можно встретить на некоторых автомобилях. Два встречно вращающихся ротора (двух- трех- или четырехлопастных) подают воздух во впускной коллектор, нагнетая в нем давление, а из коллектора воздух под напором поступает в цилиндры двигателя.
Винтовой компрессор, Lysholm, Лисхольм
Принцип действия несколько отличается от роторного: в корпусе расположены два встречно вращающихся винта сложной формы, которые захватывают воздух в канавки и транспортируют его к выпуску с одновременным сжатием. Производительность винтового компрессора намного выше, чем роторного, и он не создает турбулентности воздушного потока на высоких оборотах.
Такая конструкция требует высокой точности изготовления и качественных материалов, поэтому всегда стоила намного выше, чем роторная. Можно сказать, что винтовой компрессор относится к устройствам класса «люкс».
И роторный, и винтовой компрессоры работают без присутствия масла (за исключением подшипников валов). Корпус и сами вращающиеся детали разделены между собой микрозазорами, и по этой же причине не нуждаются в остаточном охлаждении после остановки двигателя.
Синхронизация вращения валов выполнена с помощью шестеренчатой передачи от ведущего вала (соединенного ременным шкивом с коленвалом двигателя) к ведомому, позволяющей добиться высокой точности работы компрессора, без трения и перегрева.
Центробежный компрессор
В его конструкции используется только один вал, на котором закреплена крыльчатка. При вращении крыльчатка захватывает воздух из центра и отбрасывает его по периметру, откуда он поступает в напорный патрубок. Такая конструкция позволяет сделать компрессор негабаритным, легким, при этом не теряя в производительности.
Все приводные нагнетатели (компрессоры) объединены общими достоинствами: простота монтажа, эффективность при различной скорости оборотов, отсутствие перегрева и турболага (турбоямы) – типичной проблемы турбин.
А основной общий недостаток – привод от двигателя, в результате чего немного теряется мощность и увеличивается нагрузка на него. Но, несмотря на это, установка компрессора себя оправдывает: в среднем нагнетатель дает прирост 46% к мощности двигателя.
Турбонагнетатель (турбокомпрессор, турбина)
Несмотря на разнообразие конструкций приводных компрессоров, признание автолюбителей завоевали турбины – нагнетатели с турбо-приводом.
Турбина приводится в действие не от коленвала, а от потока выхлопных газов. Такая конструкция полностью устраняет нагрузку на двигатель и не требует дополнительных мощностей для работы.
Выхлопные газы, проходя в полость турбины, приводят в движение ротор, закрепленный на одном валу с крыльчаткой.
А крыльчатка, в свою очередь, во время вращения накачивает воздух в систему впуска по тому же принципу, что и центробежный компрессор.
Особенностью турбины является зависимость скорости вращения не от оборотов двигателя напрямую, а от силы потока отработанных газов. С этим связано явление турбоямы или турболага – задержки реакции турбины (а следовательно, и набора мощности двигателем) при нажатии на педаль акселератора. Внешне это выглядит как секундная «задумчивость» мотора, которая затем сменяется резким скачком мощности. Конструкторы борются с турболагом различными методами, от чип-тюнинга (изменение параметров работы двигателя) до установки электромотора или баллона со сжатым воздухом для мгновенной подачи его в двигатель, пока турбина не раскрутится.
Монтаж турбины, в отличие от компрессора, связан с определенными сложностями. В связи с высокой нагрузкой (скорость вращения может достигать 300 тысяч оборотов в минуту в отличие от компрессоров, скорость которых максимум 20 тысяч оборотов в минуту) турбина требует постоянной смазки, так что ее включают в масляную магистраль и подводят моторное масло под давлением.
С этим связана необходимость устанавливать турбины только в специализированном автосервисе.
Турбина с изменяемой геометрией, VNT
Одной из проблем турбокомпрессоров является слишком высокая скорость вращения на больших оборотах двигателя и недостаточная продуктивность на малых оборотах. Чтобы улучшить характеристики устройства, вокруг основного ротора устанавливаются дополнительные лопасти, изменяющие свое положение в ответ на команду регулирующего устройства. Поворот, увеличивающий площадь ротора, помогает сохранить высокие обороты при низком давлении выхлопных газов, а уменьшение площади ротора помогает турбине не превышать предельных оборотов, когда мотор работает на полной мощности. Это называют VNT (Variable Nozzle Turbine) или VGT-турбиной (Variable Geometry Turbocharger).
Турбина с изменяемой геометрией.
1. Ускорение вращения за счет «эффекта сопла»: на сужающемся участке напор воздушного потока возрастает.
2. Замедление вращения благодаря повороту лопастей, расширяющих канал для воздушного потока.
Существуют и другие модификации таких турбин: с выдвижными лопастями, с другим способом их крепления и т.д., но принцип действия от этого не меняется.
Управление такой турбиной осуществляется от вакуумного регулятора, электромотора или благодаря инерционному повороту самих лопастей.
Комбинированные системы
В разное время автоконструкторы экспериментировали с различными способами улучшения характеристик двигателя. Так появилась система двойного турбонаддува Twin Turbo или комбинированная система. Эти инженерные изыскания были направлены на устранение характерных недостатков разных видов компрессоров.
Двойной турбонаддув
По сути, это две турбины, установленные на двигатель по параллельной, последовательной или ступенчатой схеме. Изначально такая система предназначалась для устранения турболага, но она также помогает повысить мощность, оптимизировать режим работы двигателя и даже снизить расход топлива.
Параллельная система
Состоит из двух турбин с одинаковыми характеристиками, подключенных параллельно друг другу.
Может устанавливаться на мощные V-образные двигатели, по одной турбине на каждый ряд цилиндров. Каждая из турбин подключается к отдельному ответвлению выпускного коллектора. Преимущество этой системы в том, что можно установить маленькие турбины, которые намного легче набирают скорость вращения, и таким образом уменьшить эффект турболага.
Последовательная система
Вверху: работа одной турбины на малых оборотах двигателя.
Внизу: Работа двух турбин для максимальной мощности.
Состоит из двух турбин, одна из которых работает постоянно, а вторая включается по необходимости (поток отработанных газов направляется на вторую турбину при открытии клапана на выпускном коллекторе). Воздух от обеих турбин поступает в общий впускной коллектор двигателя.
Двухступенчатая система
1. Две турбины работают последовательно (низкие обороты).
2. Турбины работают параллельно (средние обороты).
3. Работает только большая турбина (высокие обороты).
Достаточно сложная, но эффективная система, состоящая из двух последовательно подключенных турбин разного размера, соединенных перепускными патрубками и клапанами. На малых оборотах двигателя работает только меньшая турбина, поскольку она легче и имеет меньшую инерцию. При включении средних оборотов подключается большая, и обе турбины работают последовательно: большая подает поток воздуха на малую, от которой он поступает во впускной коллектор. При этом скорость большой турбины постепенно увеличивается, и на максимальных оборотах малая турбина отключается, чтобы не задерживать поток воздуха к мотору. Вся система регулируется датчиками и электромагнитными клапанами, открывающими или закрывающими отдельные участки системы выхлопа. С точки зрения производительности двигателя, двухступенчатая система дает максимальный эффект.
Комбинированный наддув, TSI
Попытки преодолеть эффект турбоямы привели к созданию концерном Volkswagen системы комбинированного наддува TSI (Turbo Stratified Injection), в которой сочетается приводной нагнетатель и турбина.
Система подключена ступенчато: на низких оборотах двигателя работает только компрессор, дающий в таком режиме максимальный эффект. На средних оборотах компрессор и турбина работают вместе, а на максимальных оборотах компрессор отключается, и работает одна турбина. Такой способ наддува полностью устраняет эффект турбоямы, но оказался слишком дорогостоящим как в производстве, так и в обслуживании, и с 2011 года двигатели с комбинированным наддувом уже не производят.
Технические характеристики: что важно знать о турбине?
Один из важнейших технических показателей турбины это степень компрессии: способность повышать давление во впускном коллекторе и соответственно в цилиндрах двигателя. Знать этот параметр необходимо тем, кто хочет тюнинговать свой автомобиль и проводит расчеты для турбины.
Степень компрессии имеет две крайности: чем она выше, тем больше мощности можно получить от мотора (больше сжимается топливно-воздушная смесь в цилиндре и сильней отдача от ее сгорания).
Но при превышении максимально допустимой силы сжатия появляется эффект детонации: смесь сгорает не тогда, когда нужно, а тогда, когда ее сжатие приводит к самовозгаранию. По этой причине на турбированных двигателях используют высокооктановый бензин.
То есть, максимальная компрессия показывает максимально возможное количество топлива (и соответственно воздуха), которое можно подать в цилиндр без вреда для двигателя.
Второй показатель турбины – рабочий диапазон вращения ротора. Это показатель скорости вращения от минимально полезной до максимально безопасной для устройства, превышение которой ведет к перегреву и преждевременному износу.
Также нелишним будет учесть показатели термоустойчивости турбины. Обычно производители указывают максимальную температуру отработанных газов на входе в турбину и максимальную температуру масла на входе. Чем мощней двигатель, тем выше будут эти температуры и тем тщательней нужно выбирать компрессор.
Поскольку турбина подключается к масляной магистрали, производители указывают оптимальные и минимальные показатели давления масла на входе.
Производительность компрессора определяется объемом воздуха, пропускаемым за один оборот ротора. Чем больше турбина, тем выше этот показатель, но и выше инерционность, так что в большинстве случаев специалисты рекомендуют выбирать компрессоры средней производительности.
Сколько служит турбина и отчего выходит из строя
Многие автомобилисты называют турбину расходным материалом: срок службы ее не слишком радует любителей уличных гонок. При идеальных условиях (передвижение по городу, регулярное ТО) турбина прослужит примерно 150 тыс. км. Но ведь турбины ставят не затем, чтобы чинно ездить 50 км/ч, так что при экстремальном использовании ресурс можно смело делить на 2, и то при грамотном обслуживании своей машины.
Безжалостная статистика утверждает: только 5% турбин выходят из строя, «померев своей смертью», то есть выработав заложенный в них ресурс полностью. В абсолютном большинстве случаев поломки случаются по причине недосмотра или небрежности хозяина автомобиля.
Два самых страшных врага турбины – посторонние предметы и масляное голодание (и вообще проблемы с маслом).
Учитывая огромную скорость вращения, даже безобидная на первый взгляд пыль может за короткое время сточить лопасти, забиться в подшипники и вывести турбину из строя. Поэтому турбированные двигатели намного чувствительней к качеству воздушного фильтра, чем обычные атмосферные. Добавить сюда дополнительную нагрузку на фильтр (воздух проходит через него с достаточно сильным напором) и становится понятно, почему многие, тюнингуя свой автомобиль, ставят фильтры нулевого сопротивления.
Но, каким бы качественным ни был фильтр, он может пострадать от попавшей в воздухозаборник влаги и испортиться (бумага после высыхания уже не выполняет свои функции). После поездки под хорошим сильным дождем лучше осмотреть фильтр сразу, и в случае необходимости заменить. Дешевле выйдет.
Повреждение турбины посторонними предметами
Посторонние предметы могут попасть не только на крыльчатку турбины, но и на ротор.
Чаще всего это частицы кокса из выпускного коллектора, а иногда и детали двигателя (обломки клапанов, свечей зажигания и т.д.) Если мотор посыпался, турбина умирает практически сразу.
Проблемы со смазкой турбины встречаются даже чаще, чем поломки из-за посторонних предметов. Одна из самых распространенных причин проблемы – использование нерегламентированного масла (большей вязкости, другого качества и т.д.) В турбированных двигателях требования к маслу на порядок жестче, чем в атмосферных! От «неправильного» масла турбина выходит из строя раньше, чем двигатель.
Тут же нужно напомнить об интервале замены масла и масляного фильтра. Со временем в масле, и особенно в фильтре, накапливаются продукты сгорания, твердые частицы разного размера. Фильтр забивается и не пропускает достаточное количество масла, после чего в нем срабатывает перепускной клапан и масло проходит напрямую, без очистки. Если двигатель еще немного поработает в таком режиме, то турбина выйдет из строя сразу: твердые частицы сработают как абразив, а более мелкие забьют каналы для подачи масла к подшипникам турбины.
При разборке компрессоров, пострадавших от масляного голодания, на металле часто можно видеть не только истертости, но и цвета побежалости – свидетельство критического перегрева.
Вал турбины со следами перегрева
Одним словом, система с наддувом намного чувствительней к работе всех смежных узлов, чем простая атмосферная. Это относится не только к зажиганию, подаче топлива и т.д., но и к состоянию катализатора и сажевого фильтра. Неисправный катализатор приводит к образованию сажи и кокса в выпускной системе, повышению нагрузки на турбину, а от нештатных нагрузок она выходит из строя.
Трещина в корпусе
Покупать ли автомобиль с турбодвигателем?
Несмотря на преимущества турбированных моторов, производители продолжают выпускать атмосферные двигатели, а покупатели зачастую выбирают именно их. Мотор без наддува привлекает большей надежностью, меньшими требованиями, меньшими затратами на обслуживание и ремонт. Так что для спокойной «семейной» езды подойдет и хороший «атмосферник», который, кстати, может быть намного эффективней, чем двигатель с неправильно подобранной или криво установленной турбиной.
Но ведь машина может больше! Установка компрессора позволяет раскрыться потенциалу двигателя, к тому же, как уже говорилось выше, турбонаддув помогает экономить топливо за счет оптимизации процесса работы. Так что любители быстрой езды выбирают турбо.
Нет однозначного ответа, что выбрать: атмосферный двигатель, приводной компрессор или турбину. Все они имеют свои плюсы и минусы, и нужно определиться, что подойдет именно под ваши нужды и желания.
Boost Advisor: поиск подходящего турбокомпрессора для вашего двигателя
Garrett Boost Advisor позволяет любому быстро и легко провести турбо-матч, введя несколько ключевых параметров. Мы делаем расчеты, наносим точки мощности на карту компрессора и сортируем турбокомпрессоры, чтобы помочь найти ряд турбокомпрессоров, отвечающих вашим потребностям. Это дает вам базовый набор продуктов для рассмотрения с дистрибьютором. Кроме того, он поможет вам найти ближайших дистрибьюторов, с которыми вам следует связаться для уточнения выбора.
Boost Advisor БЕСПЛАТНО и совместим с мобильными и настольными устройствами! Все, что мы просим вас, это создать учетную запись на нашем веб-сайте, и вы получите неограниченный доступ к программе. Вы также можете сохранять и вызывать свои предыдущие поиски, чтобы сэкономить время при просмотре различных комбинаций мощности. В любой момент вы можете нажать кнопку ниже, чтобы перейти к Boost Advisor, но вы можете просмотреть приведенные ниже советы, чтобы понять процесс сопоставления.
Перейти к советнику по наддуву
Мощность и объем двигателя
Как выбрать турбостарт с двумя основными входами. Целевая мощность коленчатого вала и рабочий объем двигателя. Каждая турбина может поддерживать диапазон мощности (ступень компрессора) и объема двигателя (ступень турбины). Помните, что мощность коленчатого вала или маховика — это то, что двигатель производит без подключенной трансмиссии. Вот совет о том, как оценить мощность вращения коленчатого вала.
- Потери в трансмиссии зависят от типа трансмиссии (оценки ниже)
- Передний привод ~ 10%
- Задний привод ~ 15%
- Полный привод ~ 20%
- Потери мощности еще выше в приложениях с автоматическими коробками передач
- Для расчета потерь в заднеприводной трансмиссии разделите 600 / (1–15%) или 600 / (0,85) = 705 Если вы хотите 600 колес лошадиных сил, вам нужен турбодвигатель, который может поддерживать 705 мощность коленчатого вала .
- Привод на передние колеса Потеря 10%: мощность на колесе / (1 – 10%) = мощность на кривошипе
- Задний привод Потеря 15 %: мощность на колесе / (1–15 %) = мощность на коленчатом валу
- Полный привод Потеря 20 %: Мощность на колесе / (1–20%) = Мощность на кривошипе, л.с.
Клапанов на цилиндр
Объемный КПД двигателя: VE показывает, насколько эффективно двигатель перемещает воздух через свои цилиндры. Сколько выходит и сколько входит. Пиковая объемная эффективность (VE) находится в диапазоне от 95%-99% для современных головок с 4 клапанами до 80%-95% для конструкций с 2 клапанами. На хорошо настроенном двигателе VE достигает максимума при пиковом крутящем моменте, и это число можно использовать для уменьшения VE при других скоростях двигателя. 4-клапанный двигатель обычно имеет более высокий VE в большей части диапазона оборотов, чем двухклапанный двигатель.
Используйте следующие входные данные для оценки VE:
Типы топлива
Соотношение воздух/топливо: AFR определяет отношение количества воздуха, потребляемого двигателем, к количеству топлива.
Для бензиновых двигателей стехиометрическое соотношение A/F составляет 14,7:1, что означает 14,7 частей воздуха на одну часть топлива. Стехиометрическое АТР зависит от вида топлива – для спирта оно составляет 6,4:1, для дизеля – 14,5:1. Так что же подразумевается под богатым или худым AFR? Более низкое число AFR содержит меньше воздуха, чем стехиометрическое AFR 14,7: 1, поэтому это более богатая смесь. И наоборот, более высокое число AFR содержит больше воздуха и, следовательно, это более бедная смесь.
Здесь вы можете увидеть листы динамометрического стенда Коди Майлза с одним и тем же турбонаддувом G30-770 на насосном газе и на топливе E85. Мы хотим, чтобы вы знали об изменениях производительности в зависимости от типа топлива. Турбина способна развивать мощность в широком диапазоне для любого типа двигателя, но есть много других факторов, определяющих общую мощность.
Типы промежуточных охладителей
Температура во впускном коллекторе: Компрессоры с более высоким КПД производят более низкую температуру во впускном коллекторе.
Температура коллектора в установках с промежуточным охлаждением обычно составляет 100–130 градусов по Фаренгейту, в то время как двигатели без промежуточного охлаждения могут достигать 175–300 градусов по Фаренгейту. Более плотный воздух более плотный и может производить больше энергии, поэтому в интересах вашего двигателя иметь эффективный промежуточный охладитель. система.
Высота над уровнем моря
Соотношение давлений — это переменное уравнение, которое объединяет атмосферное давление с манометрическим давлением, деленное на атмосферное давление. Это определяет, где компрессор будет выполнять свой максимальный рабочий цикл. Знание коэффициента давления является ключевым компонентом для выбора правильной турбины для вашего применения. PR определяется по оси Y (вертикальной) карты компрессора. Кроме того, степень сжатия не является показателем лошадиных сил. PSIg относится к манометрическому давлению и измеряет давление выше атмосферного. Показание манометра наддува 12 означает, что давление в коллекторе на 12 фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного давления.
В зависимости от конструкции двигателя пределы манометрического давления будут различаться. Стандартные двигатели обычно имеют более низкую способность выдерживать наддув, в то время как сильно модифицированные двигатели могут выдерживать гораздо больше. Наличие цели наддува необходимо для определения коэффициента давления. PSIa относится к абсолютному атмосферному давлению. Это стандартное атмосферное давление при стандартных условиях. Если вы находитесь не на уровне моря, вы можете заменить PSIa значением из приведенной ниже таблицы.
Обороты двигателя
Имеется два входа для оборотов двигателя, оборотов среднего диапазона и оборотов пиковой мощности. Средние обороты двигателя — это когда ваш двигатель будет развивать максимальный крутящий момент, а обороты двигателя пиковой мощности — это когда двигатель будет производить максимальную мощность. Это должно быть реалистично, поэтому в качестве основы вы можете ввести спецификации мощности OEM.
Чтобы найти их, попробуйте выполнить поиск в Google по типу двигателя. Например, GM оценивает максимальный крутящий момент двигателя LS3 при 4600 об/мин, а пиковую мощность при 59 об/мин.00 об/мин.
Одинарная или двойная турбина
Мы предлагаем результаты для конфигураций с одной или двумя турбинами. Если вы ищете двойное приложение, потребляемая мощность и рабочий объем двигателя будут разделены на два, и каждая турбина будет поддерживать половину общего объема.
Температура воздуха
Как и в случае с промежуточными охладителями, температура окружающего воздуха влияет на температуру впускного коллектора и выходную мощность. Более холодный воздух более плотный и может производить больше энергии.
Интерпретация результатов
Может быть очень широкий результат, очень узкий результат, а иногда вообще никакого результата. Если нет результатов, вы можете проверить входные данные и посмотреть, не произошла ли ошибка. Помните, что «совпадение» рекомендуется, когда обе точки мощности находятся в пределах карты компрессора.
Ниже вы можете увидеть точки мощности, нанесенные на карту компрессора для 3,4-литрового двигателя мощностью 700 л.с.
Глядя на левую карту, обе точки находятся на карте, а пиковая мощность находится в диапазоне эффективности 71%. Мы все знаем, что наши двигатели редко работают на максимальных оборотах, если только вы не Райан Мартин из Street Outlaws, поэтому, посмотрев на карту, мы можем оценить при более низких оборотах двигателя и мощности, наш компрессор перейдет на 72% эффективности, что является максимальной эффективностью для этого. турбо. В целом хорошее совпадение, которое дает вам возможность увеличить мощность, если это необходимо.
Карта справа основана на тех же входных данных, за исключением того, что здесь показано, что происходит, когда вы находитесь на высоте 5000 футов / 1524 м над уровнем моря. Турбо должен работать усерднее, чтобы получить ту же мощность, поэтому очки на карте выше. Если мы введем более высокую высоту, в конечном итоге точка окажется за пределами карты и не будет хорошим совпадением.
Наконец, если нет совпадений, вы можете использовать расчет степени давления и скорректированного расхода воздуха из диаграммы, чтобы самостоятельно нанести данные на различные карты компрессоров и посмотреть, почему у вас может не быть соответствия.
Максимальная мощность, указанная для каждого турбонагнетателя, была рассчитана исключительно на основе дроссельного потока карты компрессора (общая мощность турбонаддува), которая представляет собой потенциальную мощность маховика. Результаты работы этого продукта сильно зависят от модификаций и настройки/калибровки вашего автомобиля. Перед покупкой проконсультируйтесь с местным дистрибьютором. Если вы готовы начать работу с Boost Adviser, нажмите на ссылку ниже.
Перейти к советнику по повышению
Турбокомпрессоры – давление наддува и привода
| Советы по покупке
До того, как дизельные двигатели с турбонаддувом появились на рынке грузовиков, у вас было мало вариантов.
Либо вы купили 6,9-литровый Ford IDI F-серии (мощностью 170 или 180 л.с.), либо 130-сильный 6,2-литровый Chevrolet C/K-серии. По состоянию на 2009 год Chevy, Dodge и Ford предлагают пакеты мощностью 350 л.с. и более, соответствующие гораздо более строгим стандартам выбросов. На вторичном рынке также появился турбонаддув, и 500 с лишним лошадиных сил стали повседневной цифрой. Турбокомпрессор — главная причина, по которой сегодняшние дизели могут достигать такого уровня мощности, поэтому, помня об этом, давайте подробнее рассмотрим, как работает самая важная часть вашего двигателя.
Основы
В среднем дневное давление воздуха на уровне моря составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi). Когда двигатель оснащен турбонаддувом, турбокомпрессор действует как высокоскоростной вентилятор, который нагнетает в двигатель больше воздуха. Величина давления, которое может создавать турбонаддув, измеряется в фунтах на квадратный дюйм выше атмосферного давления.
Таким образом, двигатель с турбонаддувом и 15-фунтовым наддувом будет перемещать примерно в два раза больше воздуха, чем двигатель без наддува, и при прочих равных условиях будет иметь примерно вдвое большую мощность. В более новых дизелях давление наддува может достигать 40 фунтов на квадратный дюйм, но двигатель остается надежным и в три-четыре раза превышает мощность безнаддувного дизеля.
Как работает турбокомпрессор
Турбокомпрессор в своей самой базовой форме состоит всего из нескольких частей: рамы, вала, компрессора, турбины, а также корпусов компрессора и выхлопа. Выхлопные газы двигателя используются для вращения турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие компрессор через общий вал, который создает давление наддува, направляемое в двигатель. Эти типы турбокомпрессоров успешно использовались с 1920-х годов в гоночных и дизельных двигателях.
4-‘981/2 двигателей Cummins). Хотя они могут выглядеть одинакового размера, есть несколько тонких отличий. Корпус компрессора больше, чтобы обеспечить более высокий максимальный воздушный поток, а корпус выхлопа меньше, чтобы улучшить характеристики раскрутки. Также присутствуют внутренние различия в смазке, подшипниках, колесах турбины и компрессора.Хотя мы уже ввели давление наддува, другим важным аспектом турбонаддува является давление привода. Давление привода — это величина силы (в фунтах на квадратный дюйм), которая используется для вращения турбонагнетателя. Соотношение приводного давления и давления наддува 1:1 является идеальным, хотя в действительности приводное давление обычно немного выше, чем давление наддува. Если возникает ситуация, когда давление привода намного превышает давление наддува (скажем, наддув 35 фунтов на квадратный дюйм, давление привода 65 фунтов на квадратный дюйм), то вы можете столкнуться с проблемой.
Чтобы имитировать ситуацию с высоким давлением, попробуйте сделать обычный вдох, затем прикройте рот рукой и выдохните. Вот что ты делаешь со своим двигателем. Высокое давление в приводе оказывает негативное воздействие на детали и снижает эффективность турбокомпрессора.Слишком большой наддув также может быть проблемой для турбокомпрессоров. Чтобы увеличить наддув, турбины будут вращаться быстрее, и у каждого турбонагнетателя есть место, где он просто не может вращаться быстрее. Например, если у вас есть HX35 (установленный на Dodge 1/2 1/2 94-го года), он может производить только около 40 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем превышение скорости станет угрозой. Если вы используете давление наддува 45 фунтов на квадратный дюйм или более на HX35 в течение длительного периода времени, ваш турбокомпрессор почти наверняка выйдет из строя.
Вот пример внешнего вестгейта (стрелка). Вестгейт забирает избыточное давление выхлопных газов из двигателя и отводит его в водосточную трубу.
Внутренние и внешние вестгейты, а также Turbo Lag
В 1989 году, когда компания Dodge представила свой дизельный двигатель Ram D250, на двигатель Cummins был установлен турбонагнетатель WHC-1 без перепуска. Идея заключалась в том, что, поскольку эти грузовики в основном будут использоваться для перевозки, большой реакции не требуется. По мере того как грузовики становились все более популярными среди водителей ежедневно, потребность в турбокомпрессорах с лучшим откликом стала необходимостью. С момента, когда вы заглушите свой дизельный двигатель, до момента, когда он начнет создавать достаточное количество наддува (скажем, 10-15 фунтов на квадратный дюйм), проходит некоторое время. Этот период времени называется турболагом.
Чтобы уменьшить турбояму, Dodge и другие производители начали использовать гораздо меньшие корпуса выхлопных газов и перепускные клапаны своих турбонагнетателей, отводя выхлопные газы вокруг турбинного колеса.
Меньший корпус выхлопной трубы помог бы турбонагнетателю быстрее раскрутиться, а вестгейт позволил бы сбросить избыточное давление привода, когда турбонагнетатель разогнался бы до нужной скорости. Когда дизельные грузовики модифицируются для производства большего количества топлива или более высоких оборотов, количество выхлопных газов может превышать пропускную способность внутреннего перепускного клапана. В этом случае можно установить корпус выхлопной трубы большего размера или добавить к турбосистеме внешний вестгейт, установленный в выпускном коллекторе. Следует отметить, что не все турбокомпрессоры имеют вестгейт. В соревнованиях, таких как буксировка саней, двигатель может работать только в очень узком рабочем диапазоне (скажем, 3500–5000 об/мин). Если управляемость не вызывает беспокойства, эти гоночные двигатели могут обойтись без корпусов с перепускным клапаном и при этом иметь благоприятное соотношение давления наддува и привода.
Турбокомпрессор был разрушен в результате превышения скорости — было использовано слишком много закиси азота (что значительно увеличило давление в приводе) без надлежащего перепускного клапана. Почему турбонагнетатель выходит из строя? Когда мне нужен новый?
Наиболее распространенная проблема, которая приводит к выходу из строя турбонагнетателя, возникает, когда люди пытаются вытолкнуть штатный турбокомпрессор за его пределы, и либо выходит из строя вал, либо взрывается компрессор. Обе эти ситуации обычно являются результатом превышения скорости турбонагнетателя из-за избыточного давления в приводе. Установка внешнего вестгейта снизит давление привода, но у вас все равно может быть больше топлива, чем воздуха. В этом случае пришло время перейти на турбокомпрессор большего размера. Большинство стандартных турбокомпрессоров хороши примерно до 400-500 лошадиных сил. Кроме того, вестгейт и/или установка турбонагнетателя 62–71 мм (в зависимости от вашего применения) — верный выбор для обеспечения надежной мощности.
Турбины с изменяемой геометрией, корпуса с водяным охлаждением и многое другое
По мере развития технологий были найдены новые способы повышения долговечности и эффективности современных турбокомпрессоров. Многие турбокомпрессоры в настоящее время имеют водяное охлаждение для большей долговечности, а потребность в еще более быстродействующем турбонагнетателе привела к появлению на рынке турбокомпрессоров с изменяемой геометрией. Турбины с изменяемой геометрией (также называемые турбинами с изменяемой геометрией или сокращенно VGT или VNT) имеют небольшие лопасти, установленные на раме, которые открываются и направляют выхлопные газы к турбине во время работы на низких оборотах, помогая золотнику турбонагнетателя вращаться быстрее. Выхлопной газ также попадает на лопасти почти под прямым углом, что эффективно приводит к уменьшению площади корпуса, что также помогает раскручиваться и часто устраняет необходимость в вестгейте. Новый 4,5-литровый Duramax — хороший пример двигателя, в котором вместо перепускного клапана используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией.