С развитием турбин для ДВС производители пытаются повысить их согласованность с моторами и эффективность. Наиболее технически совершенным серийным решением является изменение геометрии впускной части. Далее рассмотрена конструкция турбин с изменяемой геометрией, принцип работы, особенности обслуживания.
Общие особенности
Рассматриваемые турбины отличаются от обычных возможностью адаптации к режиму работы двигателя путем изменения соотношения A/R, определяющего пропускную способность. Это геометрическая характеристика корпусов, представленная частным площади поперечного сечения канала и расстояния между центром тяжести данного сечения и центральной осью турбины.
Актуальность турбокомпрессоров с изменяемой геометрией обусловлена тем, что для высоких и низких оборотов оптимальные значения данного параметра существенно отличаются. Так, при малой величиние A/R поток имеет большую скорость, вследствие чего турбина быстро раскручивается, однако предельная пропускная способность невелика. Большие значения данного параметра, наоборот, определяют большую пропускную способность и малую скорость выхлопных газов.
Следовательно, при чрезмерно высоком показателе A/R турбина не сможет создать давление на низких оборотах, а при слишком низком задушит мотор на верхах (ввиду противодавления в выпускном коллекторе упадет производительность). Поэтому на турбокомпрессорах с фиксированной геометрией подбирают среднее значение A/R, позволяющее функционировать во всем диапазоне оборотов, в то время как принцип работы турбин с изменяемой геометрией основан на поддержании его оптимальной величины. Поэтому такие варианты при низком пороге наддува и минимальном лаге высокоэффективны на больших оборотах.
Помимо основного названия (турбины с изменяемой геометрией (VGT, VTG) ) данные варианты известны как модели с изменяемым соплом (VNT), с изменяемой крыльчаткой (VVT), с турбинным соплом переменной площади (VATN).
Турбина с изменяемой геометрией была разработана Garrett. Помимо нее, выпуском таких деталей занимаются прочие производители, в том числе MHI и BorgWarner. Основным производителем вариантов со скользящим кольцом является Cummins Turbo Technologies.
Несмотря на применение турбин с изменяемой геометрией преимущественно на дизельных двигателях, они весьма распространены и набирают популярность. Предполагается, что в 2020 г. такие модели будут занимать более 63 % мирового рынка турбин. Расширение использования этой технологии и ее развитие обусловлено, прежде всего, ужесточением экологических норм.
Конструкция
Устройство турбины с изменяемой геометрией от обычных моделей отличается наличием дополнительного механизма во входной части турбинного корпуса. Существует несколько вариантов его конструкции.
Наиболее распространенным типом является скользящее лопастное кольцо. Данное устройство представлено кольцом с рядом жестко закрепленных лопаток, расположенных вокруг ротора и движущихся относительно неподвижной пластины. Скользящий механизм служит для сужения/расширения прохода для потока газов.
Ввиду того, что лопастное кольцо скользит в осевом направлении, этот механизм весьма компактный, а минимальное количество слабых мест обеспечивает прочность. Данный вариант подходит для больших двигателей, поэтому применяется в основном на грузовиках и автобусах. Он характеризуется простотой, высокой производительностью на «низах», надежностью.
Второй вариант также предполагает наличие лопастного кольца. Однако в данном случае оно жестко закреплено на плоской пластине, а лопатки установлены на штифтах, обеспечивающих их вращение в осевом направлении, по другую ее сторону. Таким образом, геометрия турбины изменяется посредством лопастей. Этот вариант отличается лучшей эффективностью.
Однако ввиду большого количества подвижных элементов такая конструкция менее надежна, особенно в высокотемпературных условиях. Отмеченные проблемы обусловлены трением металлических деталей, которые при нагреве расширяются.
Еще один вариант — движущаяся стенка. Во многом он аналогичен технологии скользящего кольца, однако в данном случае неподвижные лопасти установлены на статичной пластине, а не на скользящем кольце.
Турбокомпрессор с переменной площадью (VAT) предполагает наличие лопаток, вращающихся вокруг точки установки. В отличие от схемы с поворотными лопастями они установлены не по окружности кольца, а в ряд. Ввиду того, что такой вариант требует сложной и дорогой механической системы, были разработаны упрощенные версии.
Одна из них — турбокомпрессор с переменным расходом (VFT) Aisin Seiki. Корпус турбины разделен на два канала неподвижной лопастью и оснащен заслонкой, распределяющей поток между ними. Еще несколько неподвижных лопаток установлены вокруг ротора. Они обеспечивают удержание и слияние потока.
Второй вариант, называемый схемой Switchblade, ближе к VAT, однако здесь вместо ряда лопаток используется одна лопасть, также вращающаяся вокруг точки установки. Существует два типа такой конструкции. Один из них предполагает установку лопасти в центральной части корпуса. Во втором случае она находится посреди канала и разделяет его на два отсека, как лопатка VFT.
Для управления турбиной с изменяемой геометрией применяются приводы: электрические, гидравлические, пневматические. Контроль турбокомпрессора осуществляет блок управления двигателем (ЭБУ, БУД).
Следует отметить, что для таких турбин не требуется перепускной клапан, так как благодаря точному контролю возможно замедлить поток выхлопных газов недекомпрессионным способом и пропустить избытки через турбину.
Принцип функционирования
Принцип работы турбин с изменяемой геометрией состоит в поддержании оптимального значения A/R и угла завихрения путем изменения площади поперечного сечения впускной части. Он основан на том, что скорость потока выхлопных газов связана обратной зависимостью с шириной канала. Поэтому на «низах» для быстрой раскрутки сечение входной части уменьшается. С ростом оборотов для увеличения потока оно постепенно расширяется.
Механизм изменения геометрии
Механизм осуществления данного процесса определяется конструкцией. В моделях с вращающимися лопастями это достигается путем изменения их положения: для обеспечения узкого сечения лопатки располагаются перпендикулярно радиальным линиям, а для расширения канала они переходят в ступенчатое положение.
У турбин со скользящими кольцом и подвижной стенкой происходит осевое перемещение кольца, что также меняет сечение канала.
Принцип функционирования VFT основан на разделении потока. Ускорение его на низких оборотах осуществляется путем перекрытия заслонкой внешнего отсека канала, вследствие чего газы идут к ротору кратчайшим путем. При росте нагрузки заслонка поднимается, пропуская поток через оба отсека для расширения пропускной способности.
Для VAT и моделей Switchblade изменение геометрии осуществляется посредством поворота лопасти: на низких оборотах она поднимается, сужая проход для ускорения потока, а на высоких прилегает к турбинному колесу, расширяя пропускную способность. Для турбин Switchblade второго типа характерен обратный порядок работы лопасти.
Так, на «низах» она прилегает к ротору, вследствие чего поток идет только вдоль внешней стенки корпуса. С ростом оборотов лопатка поднимается, открывая проход вокруг крыльчатки для повышения пропускной способности.
Привод
Среди приводов наиболее распространены пневматические варианты, где управление механизмом осуществляется поршнем, перемещаемым внутри цилиндра воздухом.
Положение лопастей регулируется мембранным приводом, связанным штоком с лопастным кольцом управления, поэтому горловина может постоянно изменяться. Актуатор приводит шток в зависимости от уровня вакуума, противодействуя пружине. Модуляция вакуума контролирует электрический клапан, подающий линейный ток в зависимости от параметров вакуума. Вакуум может создаваться вакуумным насосом усилителя тормозов. Ток подается от аккумулятора и модулирует ЭБУ.
Основной недостаток таких приводов обусловлен сложно предсказуемым состоянием газа после сжатия, особенно при нагреве. Поэтому более совершенными являются гидравлические и электрические приводы.
Гидравлические приводы функционируют по тому же принципу, что и пневматические, но вместо воздуха в цилиндре используется жидкость, которая может быть представлена моторным маслом. К тому же она не сжимается, вследствие чего такая система обеспечивает лучший контроль.
Для перемещения кольца электромагнитный клапан использует давление масла и сигнал ЭБУ. Гидравлический поршень перемещает зубчато-реечный механизм, вращающий зубчатую шестерню, вследствие чего лопасти шарнирно соединяются. Для передачи положения лопасти БУД по кулачку ее привода перемещается аналоговый датчик положения. При малом давлении масла лопасти открыты и закрываются с его возрастанием.
Электрический привод является наиболее точным, так как напряжение может обеспечить очень тонкий контроль. Однако он требует дополнительного охлаждения, которое обеспечивают трубками с охлаждающей жидкостью (в пневматических и гидравлических вариантах для удаления тепла используется жидкость).
Для привода устройства изменения геометрии служит селекторный механизм.
В некоторых моделях турбин используется вращающийся электрический привод с прямым шаговым двигателем. В данном случае положение лопастей регулируется электронным клапаном обратной связи через механизм реечной передачи. Для обратной связи с БУД служит прикрепленный к шестерне кулачок с магниторезистивным датчиком.
При необходимости поворота лопаток ЭБУ обеспечивает подачу тока в определенном диапазоне для перехода их в заданное положение, после чего, получив сигнал от датчика, обесточивает клапан обратной связи.
Блок управления двигателем
Из вышесказанного следует, что принцип работы турбин с изменяемой геометрией основан на оптимальной координации дополнительного механизма в соответствии с режимом работы двигателя. Следовательно, требуется точное его позиционирование и постоянный контроль. Поэтому турбины с изменяемой геометрией контролируются блоками управления двигателем.
Они используют стратегии, направленные либо на максимальную производительность, либо на улучшение экологических показателей. Существует несколько принципов функционирования БУД.
Наиболее распространенный из них предполагает использование справочной информации, основанной на эмпирических данных и моделях двигателя. В данном случае контроллер прямой связи выбирает значения из таблицы и использует обратную связь для сокращения ошибок. Это универсальная технология, позволяющая применять различные стратегии управления.
Основной ее недостаток состоит в ограничениях при переходных процессах (резких ускорениях, переключениях передач). Для его устранения использовали многопараметрические, PD- и PID-контроллеры. Последние считают наиболее перспективными, однако они недостаточно точны во всем диапазоне нагрузок. Это решили путем применения нечеткой логики алгоритмов принятия решений с использованием MAS.
Существует две технологии предоставления справочной информации: модель двигателя средних значений и искусственные нейронные сети. Последняя включает две стратегии. Одна из них предполагает поддержание наддува на заданном уровне, другая — поддержание отрицательной разницы давления. Во втором случае достигаются лучшие экологические показатели, но наблюдается превышение скорости турбины.
Не многие производители занимаются разработкой БУД для турбокомпрессоров с изменяемой геометрией. Подавляющая их часть представлена продукцией автопроизводителей. Однако на рынке существуют некоторые сторонние высококлассные ЭБУ, рассчитанные на такие турбины.
Общие положения
Основные характеристики турбин представлены массовым расходом воздуха и скоростью потока. Площадь впускной части относится к ограничивающим производительность факторам. Варианты с изменяемой геометрией позволяют менять данную область. Так, эффективная площадь определяется высотой прохода и углом лопастей. Первый показатель изменяем в вариантах со скользящим кольцом, второй — в турбинах с поворотными лопатками.
Таким образом, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией постоянно обеспечивают требуемый наддув. Благодаря этому оснащенные ими двигатели не имеют лагов, обусловленных временем раскрутки турбины, как с обычными большими турбонагнетателями, и не задыхаются на высоких оборотах, как с маленькими.
Наконец, следует отметить, что, несмотря на то, что турбокомпрессоры с изменяемой геометрией рассчитаны на работу без перепускного клапана, было установлено, что они обеспечивают прибавку производительности, прежде всего, на «низах», а на высоких оборотах при полностью открытых лопатках не в состоянии справиться с большим массовым расходом. Поэтому для предотвращения избыточного противодавления все же рекомендуется использовать вестгейт.
Достоинства и недостатки
Подстройка турбины под режим работы двигателя обеспечивает улучшение всех показателей в сравнении с вариантами с фиксированной геометрией:
- лучшие отзывчивость и производительность во всем диапазоне оборотов;
- более ровная кривая крутящего момента на средних оборотах;
- возможность функционирования двигателя при частичной нагрузке на более эффективной обедненной топливо-воздушной смеси;
- лучшая тепловая эффективность;
- предотвращение чрезмерного наддува на высоких оборотах;
- лучшие экологические показатели;
- меньший расход топлива;
- расширенный рабочий диапазон турбины.
Основным недостатком турбокомпрессоров с изменяемой геометрией является значительно усложненная конструкция. Ввиду наличия дополнительных движущихся элементов и приводов они менее надежны, а обслуживание и ремонт турбин такого типа сложнее. К тому же модификации для бензиновых моторов очень дороги (примерно в 3 раза дороже обычных). Наконец, данные турбины сложно совместить с не рассчитанными на них двигателями.
Следует отметить, что по пиковой производительности турбины с изменяемой геометрией нередко уступают обычным аналогам. Это объясняется потерями в корпусе и вокруг опор подвижных элементов. К тому же максимальная производительность резко падает при отходе от оптимального положения. Однако общая эффективность турбокомпрессоров такой конструкции выше, чем у вариантов с фиксированной геометрией, ввиду большего рабочего диапазона.
Применение и дополнительные функции
Сфера применения турбин с изменяемой геометрией определяется их типом. Так, на двигатели легковых и легких коммерческих автомобилей устанавливают варианты с вращающимися лопастями, а модификации со скользящими кольцом применяют в основном на грузовиках.
В целом чаще всего турбины с изменяемой геометрией используют на дизельных двигателях. Это объясняется невысокой температурой их выхлопных газов.
На легковых дизелях такие турбонагнетатели служат, прежде всего, для компенсации потери производительности от системы рециркуляции отработанных газов.
На грузовиках сами турбины могут улучшать экологичность путем контроля количества выхлопных газов, рециркулируемых к впускному отверстию двигателя. Так, с использованием турбокомпрессоров с изменяемой геометрией можно повысить давление в выпускном коллекторе до величины, большей, чем во впускном, с целью ускорения рециркуляции. Несмотря на то что избыточное противодавление отрицательно сказывается на эффективности использования топлива, оно способствует сокращению выбросов оксида азота.
К тому же механизм можно модифицировать с целью сокращения эффективности турбины в заданном положении. Это используется для повышения температуры выхлопных газов с целью продувки сажевого фильтра путем окисления застрявших углеродных частиц в результате нагрева.
Данные функции требуют наличия гидравлического или электрического привода.
Отмеченные преимущества турбин с изменяемой геометрией перед обычными определяют их как оптимальный вариант для спортивных моторов. Однако на бензиновых двигателях они встречаются крайне редко. Известно всего несколько оснащенных ими спорткаров (в настоящее время — Porsche 718, 911 Turbo и Suzuki Swift Sport). По словам одного из менеджеров BorgWarner, это объясняется очень высокой стоимостью производства таких турбин, обусловленной необходимостью применения специализированных термостойких материалов для взаимодействия с высокотемпературными выхлопными газами бензиновых моторов (выхлопные газы дизелей имеют гораздо меньшую температуру, поэтому турбины для них дешевле).
Первые VGT, используемые на бензиновых двигателях, были сделаны из обычных материалов, поэтому для обеспечения приемлемого срока эксплуатации приходилось использовать сложные системы охлаждения. Так, на Honda Legend 1988 г. такую турбину совместили с интеркуллером водяного охлаждения. К тому же для двигателей данного типа более обширен диапазон пропускной способности выхлопных газов, следовательно, требуется возможность обработки большего диапазона массового расхода.
Производители достигают требуемых показателей производительности, отзывчивости, эффективности и экологичности наиболее дешевыми методами. Исключение составляют единичные случаи, когда конечная стоимость не приоритетна. В данном контексте это, например, достижение рекордных показателей на Koenigsegg One: 1 или адаптация Porsche 911 Turbo к гражданской эксплуатации.
В целом подавляющее большинство турбированных автомобилей оснащают турбокомпрессорами обычной конструкции. Для высокопроизводительных спортивных двигателей нередко используют твинскрольные варианты. Хотя такие турбокомпрессоры уступают VGT, они обладают теми же преимуществами перед обычными турбинами, только в меньшей степени, и при этом имеют почти такую же простую конструкцию, как и последние. Что касается тюнинга, здесь использование турбокомпрессоров с изменяемой геометрией, помимо высокой стоимости, ограничено сложностью их настройки.
Для бензиновых двигателей в исследовании H. Ishihara, K. Adachi и S. Kono в качестве наиболее оптимальной среди VGT была отмечена турбина с переменным расходом (VFT). Благодаря только одному движущемуся элементу сокращены затраты на производство и повышена температурная устойчивость. К тому же такая турбина действует по простому алгоритму БУД, аналогичному вариантам с фиксированной геометрией, оснащенным перепускным клапаном. Особенно хорошие результаты были получены при совмещении такой турбины с iVTEC. Однако для систем принудительной индукции наблюдается повышение температуры выхлопных газов на 50-100 °C, что сказывается на экологических показателях. Данную проблему решили использованием алюминиевого коллектора с водяным охлаждением.
Решением BorgWarner для бензиновых двигателей стало совмещение твинскрольной технологии и конструкции с изменяемой геометрией в твинскрольной турбине с изменяемой геометрией, представленной на SEMA 2015 г. Ее конструкция аналогична твинскрольной турбине: данный турбокомпрессор имеет двойную входную часть и сдвоенное монолитное турбинное колесо и совмещен с твинскрольным коллектором, учитывающим последовательность работы цилиндров для устранения пульсации выхлопных газов с целью создания более плотного потока.
Отличие состоит в наличии во входной части заслонки, которая в зависимости от нагрузки распределяет поток по крыльчаткам. На низких оборотах все отработанные газу идут на маленькую часть ротора, а большая перекрыта, что обеспечивает еще более быструю раскрутку, чем у обычной твинскрольной турбины. С ростом нагрузки заслонка постепенно переходит в среднее положение и равномерно распределяет поток на высоких оборотах, как в стандартной твинскрольной конструкции. То есть по устройству механизма изменения геометрии такая турбина близка к VFT.
Таким образом, данная технология, как и технология с изменяемой геометрией, обеспечивает изменение соотношения A/R в зависимости от нагрузки, подстраивая турбину под режим работы двигателя, что расширяет рабочий диапазон. При этом рассматриваемая конструкция значительно проще и дешевле, так как здесь используется только один движущийся элемент, работающий по простому алгоритму, и не требуется применение термостойких материалов. Последнее обусловлено снижением температуры за счет потери тепла на стенках двойного корпуса турбины. Следует отметить, что подобные решения встречались и ранее (например, quick spool valve), однако эта технология по каким-то причинам не обрела распространения.
Обслуживание и ремонт
Основной операцией обслуживания турбин является чистка. Необходимость в ней обусловлена их взаимодействием с выхлопными газами, представленными продуктами горения топлива и масел. Однако чистка требуется весьма редко. Интенсивное загрязнение свидетельствует о нарушениях режима функционирования, что может быть вызвано чрезмерным давлением, износом прокладок либо втулок крыльчаток, а также поршневого отсека, засорением сапуна.
Турбины с изменяемой геометрией более чувствительны к загрязнению, чем обычные. Это обусловлено тем, что накопление нагара в направляющем аппарате устройства изменения геометрии приводит к его подклиниванию или утрате подвижности. В результате нарушается функционирование турбокомпрессора.
В простейшем случае чистку осуществляют путем использования специальной жидкости, однако нередко требуются ручные работы. Предварительно необходимо разобрать турбину. При отсоединении механизма изменения геометрии следует соблюдать осторожность во избежание обрезания крепежных болтов. Последующее высверливание их обломков может привести к повреждению отверстий. Таким образом, чистка турбины с изменяемой геометрией несколько осложнена.
К тому же нужно учитывать, что при неосторожном обращении с картриджем можно повредить либо деформировать лопасти ротора. В случае его разборки по завершении чистки потребуется балансировка, однако внутри картриджа чистку обычно не делают.
Масляный нагар на колесах свидетельствует о износе поршневых колец либо клапанной группы, а также уплотнений ротора в картридже. Чистка без устранения данных неисправностей двигателя или ремонта турбины нецелесообразна.
После замены картриджа для турбокомпрессоров рассматриваемого типа требуется настройка геометрии. Для этого служат упорный и шершавый регулировочные винты. Следует отметить, что некоторые модели первого поколения изначально не настроены производителями, вследствие чего у них снижена производительность на «низах» на 15-25 %. В частности, это актуально для турбин Garrett. В Интернете можно найти инструкции, как отрегулировать турбину с изменяемой геометрией.
Резюме
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией представляют высшую ступень развития серийных турбин для ДВС. Дополнительный механизм во впускной части обеспечивает адаптацию турбины к режиму работы двигателя путем регулировки конфигурации. Это улучшает показатели производительности, экономичности и экологичности. Однако конутрукция VGT сложна, а модели для бензиновых моторов очень дороги.
устройство и принцип работы. – Турбобаланс
Обычная турбина представляет собой 2 крыльчатки, соединенные осью. Располагаются крыльчатки в разных камерах. Одну крыльчатку вращают выхлопные газы, а вторая вращается за счет первой, тем самым подводя новый воздух в систему.
Общее устройство турбины с изменяемой геометрией ( турбокомпрессора )крыльчатки и принцип нагнетания дополнительного воздуха не отличается от обычных турбокомпрессоров. Основная особенность в поворотных лопатках, механизме управления и вакуумном приводе.
Принцип работы турбины с изменяемой геометрией крыльчатки основывается на регулировании потока отработавших газов, направляемых на колесо турбины. Регулировка позволяет подстраивать проходное сечение для потока отработавших газов под режим работы двигателя.
При движении на маленькой скорости, турбина крутится медленно. Однако блок управления выставляет лепестки так, чтобы расстояние между ними было минимальным. При малом объеме, газу тяжело поступить через маленькое отверстие, что вынуждает его передвигаться с большей скоростью. В ходе перекрывания, обороты турбины увеличиваются, а значит повышается давление наддува.
С помощью таких лепестков, можно поднять скорость вращения турбины не изменяя объем поступающих газов. На высокой скорости компрессор наоборот раздвигает лепестки. Это предусмотрено для поддержания безопасного давления внутри системы и исключения перегрева.
Принцип работы изменяемой геометрии позволяет отказаться от перепускного клапана (wastegate). Через крыльчатку «горячей» части проходит весь поток выхлопных газов. Предотвращение избыточного наддува осуществляется изменением положения поворотных лопаток.
Изменение расстояния между направляющими элементами, в зависимости от типа и модели турбодвигателя управляться как давлением компрессора (или его отсутствием), так и вакуумным приводом, а в некоторых случаях — шаговым электромотором
Преимущества данной турбины можно выделить следующие:
- авто с изменяемой геометрией турбонаддува могут выдавать большую мощность уже с самих низких оборотов.
- снижение расхода топлива и количества вредных выбросов в атмосферу
- из-за отсутствующего клапана wastegate в «горячей» части уменьшается количество разнонаправленных потоков газов, что улучшает прохождение газов через турбину.
- улучшение эластичности двигателя
Настройка и регулировка турбины с изменяемой геометрией.
Эфективная и правильная настройка и регулировка турбины важна и для эффективности ее работы, и для снижения темпа износа деталей всего механизма, и даже для экономии денег на топливе.
Связано это с тем, что неправильные параметры настройки работы или неправильное (несвоевременное) проведение регулировки турбины непосредственно влияют на весь автомобиль и удобство его управления.
В то время как о некоторых действиях, обычно упоминаемых в инструкции к обслуживанию авто и его механизмов, владелец способен позаботиться самостоятельно, даже без специальных инструментов, опыта и знаний — для большинства из них потребуется внимание профессионала
Каждый разумный и заботливый автовладелец должен помнить о таких принципах как: своевременная профилактика и обслуживание, а также уклонение от вреда своими действиями. Это верно и для бензинового двигателя, и для дизельного.
Турбина двигателя с изменяемой геометрией (VNT)
Турбина с изменяемой геометрией
Содержание:
Турбокомпрессор используется для увеличения мощности двигателя, которая напрямую зависит от объема воздуха и топлива, подаваемого в цилиндр. Ведущими частями любого турбокомпрессора являются турбина и насос, которые соединены между собой жесткой осью. Турбина двигателя с изменяемой геометрией необходима для образования оптимальной мощности двигателя, имеет свойство изменять сечение турбинных колес в зависимости от общей нагрузки. Если двигатель работает на низких оборотах, то турбина может увеличить скорость отвода выхлопных газов. Это позволяет турбине вращаться быстрее, при этом количество топлива остается небольшим.
Как устроена турбина и как она работает
Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува. В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.
Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.
При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов. На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.
Преимущества турбины с изменяемой геометрией
- Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
- Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
- Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
- Улучшается эластичность двигателя.
Возможные неисправности
Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:
- Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
- Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
- Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.
Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.
Как настроить и отрегулировать турбину
Правильная регулировка турбины с изменяемой геометрией крайне важна для эффективной работы, и для того, чтобы предотвратить быстрый износ деталей и снизить потребление топлива. Если отрегулировать турбину неправильно, то в дальнейшем это повлияет на работу всего автомобиля и удобство его управления.
Любой современный автовладелец немного разбирается в устройстве своего автомобиля и даже может устранить определенные небольшие поломки. Однако, чтобы сделать серьезный ремонт автомобиля, необходим специальный инструмент и оборудование, которого у обычного потребителя может и не быть.
Поэтому, если вы хотите, чтобы работа турбины была эффективной и качественной – обращайтесь за помощью к специалистам, которые правильно настроят механизм и расскажут, как лучше всего за ним ухаживать. Также, не стоит забывать о своевременных диагностиках и профилактике.
Как почистить турбину своими руками
Устройство турбины постоянно сталкивается с непрерывной нагрузкой, подвергается воздействиям продуктов горения масла и топлива, поэтому нуждается в регулярной чистке для профилактики различных поломок, которые могут быть с этим связаны. Зачастую, достаточно обработать турбину специальным средством и прогнать его через механизм для качественной очистки. Однако, иногда придется приложить побольше усилий для того, чтобы удалить все загрязнения с устройства. Также стоит помнить о том, что турбина не требует частой чистки, поэтому если она сильно загрязняется за короткое время, значит есть неполадки в ее работе или настройке.
Причинами сильных загрязнений могут выступать:
- Увеличение нормы давления газов.
- Износ лопастей турбины.
- Превышение необходимого срока эксплуатации поршневого отсека.
- Засора сапуна.
- Износ прокладок.
Именно поэтому каждый автовладелец должен понимать, что сделать качественную чистку самостоятельно возможно, но далеко не всегда результат таких действий положительно влияет на работу механизма, а в некоторых случаях может и вовсе ухудшать ситуацию.
Отсутствие надлежащего опыта, проверенных чистящих средств, специальных инструментов – все это может негативно сказаться на результате вашей чистки, поэтому лучше всего обращаться в специализированные центры, где такой работой занимаются профессионалы.
Как сделать ремонт турбины?
Ремонт турбин гораздо проще предупредить посредством регулярного обслуживания и диагностики, чем потом пытаться исправить ситуацию самостоятельно. Процесс осложняется еще и тем, что многие автовладельцы боятся высоких цен на профессиональные услуги, забывая о том, что самостоятельное проведение ремонта отнимает также немало денег и времени. К тому же, не все получается с первого раза, и затраты на самостоятельный ремонт могут быть достаточно внушительными.
Поэтому мы настоятельно рекомендуем автовладельцам без опыта, знаний, навыков, а, самое главное, необходимого оборудования, не пытаться ремонтировать сложное устройство турбины самостоятельно, поскольку это может привести к еще более серьезным поломкам, устранить которые не сможет даже опытный специалист. При первых признаках поломки обращайтесь в наш сервисный центр, где наши мастера помогут вам восстановить картридж турбокомпрессора, а также устранить другие неисправности быстро и качественно.
С развитием турбин для ДВС производители пытаются повысить их согласованность с моторами и эффективность. Наиболее технически совершенным серийным решением является изменение геометрии впускной части. Далее рассмотрена конструкция турбин с изменяемой геометрией, принцип работы, особенности обслуживания.
Общие особенности
Рассматриваемые турбины отличаются от обычных возможностью адаптации к режиму работы двигателя путем изменения соотношения A/R, определяющего пропускную способность. Это геометрическая характеристика корпусов, представленная частным площади поперечного сечения канала и расстояния между центром тяжести данного сечения и центральной осью турбины.
Актуальность турбокомпрессоров с изменяемой геометрией обусловлена тем, что для высоких и низких оборотов оптимальные значения данного параметра существенно отличаются. Так, при малой величиние A/R поток имеет большую скорость, вследствие чего турбина быстро раскручивается, однако предельная пропускная способность невелика. Большие значения данного параметра, наоборот, определяют большую пропускную способность и малую скорость выхлопных газов.
Следовательно, при чрезмерно высоком показателе A/R турбина не сможет создать давление на низких оборотах, а при слишком низком задушит мотор на верхах (ввиду противодавления в выпускном коллекторе упадет производительность). Поэтому на турбокомпрессорах с фиксированной геометрией подбирают среднее значение A/R, позволяющее функционировать во всем диапазоне оборотов, в то время как принцип работы турбин с изменяемой геометрией основан на поддержании его оптимальной величины. Поэтому такие варианты при низком пороге наддува и минимальном лаге высокоэффективны на больших оборотах.
Помимо основного названия (турбины с изменяемой геометрией (VGT, VTG)) данные варианты известны как модели с изменяемым соплом (VNT), с изменяемой крыльчаткой (VVT), с турбинным соплом переменной площади (VATN).
Турбина с изменяемой геометрией была разработана Garrett. Помимо нее, выпуском таких деталей занимаются прочие производители, в том числе MHI и BorgWarner. Основным производителем вариантов со скользящим кольцом является Cummins Turbo Technologies.
Несмотря на применение турбин с изменяемой геометрией преимущественно на дизельных двигателях, они весьма распространены и набирают популярность. Предполагается, что в 2020 г. такие модели будут занимать более 63 % мирового рынка турбин. Расширение использования этой технологии и ее развитие обусловлено, прежде всего, ужесточением экологических норм.
Конструкция
Устройство турбины с изменяемой геометрией от обычных моделей отличается наличием дополнительного механизма во входной части турбинного корпуса. Существует несколько вариантов его конструкции.
Наиболее распространенным типом является скользящее лопастное кольцо. Данное устройство представлено кольцом с рядом жестко закрепленных лопаток, расположенных вокруг ротора и движущихся относительно неподвижной пластины. Скользящий механизм служит для сужения/расширения прохода для потока газов.
Ввиду того, что лопастное кольцо скользит в осевом направлении, этот механизм весьма компактный, а минимальное количество слабых мест обеспечивает прочность. Данный вариант подходит для больших двигателей, поэтому применяется в основном на грузовиках и автобусах. Он характеризуется простотой, высокой производительностью на «низах», надежностью.
Второй вариант также предполагает наличие лопастного кольца. Однако в данном случае оно жестко закреплено на плоской пластине, а лопатки установлены на штифтах, обеспечивающих их вращение в осевом направлении, по другую ее сторону. Таким образом, геометрия турбины изменяется посредством лопастей. Этот вариант отличается лучшей эффективностью.
Однако ввиду большого количества подвижных элементов такая конструкция менее надежна, особенно в высокотемпературных условиях. Отмеченные проблемы обусловлены трением металлических деталей, которые при нагреве расширяются.
Еще один вариант — движущаяся стенка. Во многом он аналогичен технологии скользящего кольца, однако в данном случае неподвижные лопасти установлены на статичной пластине, а не на скользящем кольце.
Турбокомпрессор с переменной площадью (VAT) предполагает наличие лопаток, вращающихся вокруг точки установки. В отличие от схемы с поворотными лопастями они установлены не по окружности кольца, а в ряд. Ввиду того, что такой вариант требует сложной и дорогой механической системы, были разработаны упрощенные версии.
Одна из них — турбокомпрессор с переменным расходом (VFT) Aisin Seiki. Корпус турбины разделен на два канала неподвижной лопастью и оснащен заслонкой, распределяющей поток между ними. Еще несколько неподвижных лопаток установлены вокруг ротора. Они обеспечивают удержание и слияние потока.
Второй вариант, называемый схемой Switchblade, ближе к VAT, однако здесь вместо ряда лопаток используется одна лопасть, также вращающаяся вокруг точки установки. Существует два типа такой конструкции. Один из них предполагает установку лопасти в центральной части корпуса. Во втором случае она находится посреди канала и разделяет его на два отсека, как лопатка VFT.
Для управления турбиной с изменяемой геометрией применяются приводы: электрические, гидравлические, пневматические. Контроль турбокомпрессора осуществляет блок управления двигателем (ЭБУ, БУД).
Следует отметить, что для таких турбин не требуется перепускной клапан, так как благодаря точному контролю возможно замедлить поток выхлопных газов недекомпрессионным способом и пропустить избытки через турбину.
Принцип функционирования
Принцип работы турбин с изменяемой геометрией состоит в поддержании оптимального значения A/R и угла завихрения путем изменения площади поперечного сечения впускной части. Он основан на том, что скорость потока выхлопных газов связана обратной зависимостью с шириной канала. Поэтому на «низах» для быстрой раскрутки сечение входной части уменьшается. С ростом оборотов для увеличения потока оно постепенно расширяется.
Механизм изменения геометрии
Механизм осуществления данного процесса определяется конструкцией. В моделях с вращающимися лопастями это достигается путем изменения их положения: для обеспечения узкого сечения лопатки располагаются перпендикулярно радиальным линиям, а для расширения канала они переходят в ступенчатое положение.
У турбин со скользящими кольцом и подвижной стенкой происходит осевое перемещение кольца, что также меняет сечение канала.
Принцип функционирования VFT основан на разделении потока. Ускорение его на низких оборотах осуществляется путем перекрытия заслонкой внешнего отсека канала, вследствие чего газы идут к ротору кратчайшим путем. При росте нагрузки заслонка поднимается, пропуская поток через оба отсека для расширения пропускной способности.
Для VAT и моделей Switchblade изменение геометрии осуществляется посредством поворота лопасти: на низких оборотах она поднимается, сужая проход для ускорения потока, а на высоких прилегает к турбинному колесу, расширяя пропускную способность. Для турбин Switchblade второго типа характерен обратный порядок работы лопасти.
Так, на «низах» она прилегает к ротору, вследствие чего поток идет только вдоль внешней стенки корпуса. С ростом оборотов лопатка поднимается, открывая проход вокруг крыльчатки для повышения пропускной способности.
Привод
Среди приводов наиболее распространены пневматические варианты, где управление механизмом осуществляется поршнем, перемещаемым внутри цилиндра воздухом.
Положение лопастей регулируется мембранным приводом, связанным штоком с лопастным кольцом управления, поэтому горловина может постоянно изменяться. Актуатор приводит шток в зависимости от уровня вакуума, противодействуя пружине. Модуляция вакуума контролирует электрический клапан, подающий линейный ток в зависимости от параметров вакуума. Вакуум может создаваться вакуумным насосом усилителя тормозов. Ток подается от аккумулятора и модулирует ЭБУ.
Основной недостаток таких приводов обусловлен сложно предсказуемым состоянием газа после сжатия, особенно при нагреве. Поэтому более совершенными являются гидравлические и электрические приводы.
Гидравлические приводы функционируют по тому же принципу, что и пневматические, но вместо воздуха в цилиндре используется жидкость, которая может быть представлена моторным маслом. К тому же она не сжимается, вследствие чего такая система обеспечивает лучший контроль.
Для перемещения кольца электромагнитный клапан использует давление масла и сигнал ЭБУ. Гидравлический поршень перемещает зубчато-реечный механизм, вращающий зубчатую шестерню, вследствие чего лопасти шарнирно соединяются. Для передачи положения лопасти БУД по кулачку ее привода перемещается аналоговый датчик положения. При малом давлении масла лопасти открыты и закрываются с его возрастанием.
Электрический привод является наиболее точным, так как напряжение может обеспечить очень тонкий контроль. Однако он требует дополнительного охлаждения, которое обеспечивают трубками с охлаждающей жидкостью (в пневматических и гидравлических вариантах для удаления тепла используется жидкость).
Для привода устройства изменения геометрии служит селекторный механизм.
В некоторых моделях турбин используется вращающийся электрический привод с прямым шаговым двигателем. В данном случае положение лопастей регулируется электронным клапаном обратной связи через механизм реечной передачи. Для обратной связи с БУД служит прикрепленный к шестерне кулачок с магниторезистивным датчиком.
При необходимости поворота лопаток ЭБУ обеспечивает подачу тока в определенном диапазоне для перехода их в заданное положение, после чего, получив сигнал от датчика, обесточивает клапан обратной связи.
Блок управления двигателем
Из вышесказанного следует, что принцип работы турбин с изменяемой геометрией основан на оптимальной координации дополнительного механизма в соответствии с режимом работы двигателя. Следовательно, требуется точное его позиционирование и постоянный контроль. Поэтому турбины с изменяемой геометрией контролируются блоками управления двигателем.
Они используют стратегии, направленные либо на максимальную производительность, либо на улучшение экологических показателей. Существует несколько принципов функционирования БУД.
Наиболее распространенный из них предполагает использование справочной информации, основанной на эмпирических данных и моделях двигателя. В данном случае контроллер прямой связи выбирает значения из таблицы и использует обратную связь для сокращения ошибок. Это универсальная технология, позволяющая применять различные стратегии управления.
Основной ее недостаток состоит в ограничениях при переходных процессах (резких ускорениях, переключениях передач). Для его устранения использовали многопараметрические, PD- и PID-контроллеры. Последние считают наиболее перспективными, однако они недостаточно точны во всем диапазоне нагрузок. Это решили путем применения нечеткой логики алгоритмов принятия решений с использованием MAS.
Существует две технологии предоставления справочной информации: модель двигателя средних значений и искусственные нейронные сети. Последняя включает две стратегии. Одна из них предполагает поддержание наддува на заданном уровне, другая — поддержание отрицательной разницы давления. Во втором случае достигаются лучшие экологические показатели, но наблюдается превышение скорости турбины.
Не многие производители занимаются разработкой БУД для турбокомпрессоров с изменяемой геометрией. Подавляющая их часть представлена продукцией автопроизводителей. Однако на рынке существуют некоторые сторонние высококлассные ЭБУ, рассчитанные на такие турбины.
Общие положения
Основные характеристики турбин представлены массовым расходом воздуха и скоростью потока. Площадь впускной части относится к ограничивающим производительность факторам. Варианты с изменяемой геометрией позволяют менять данную область. Так, эффективная площадь определяется высотой прохода и углом лопастей. Первый показатель изменяем в вариантах со скользящим кольцом, второй — в турбинах с поворотными лопатками.
Таким образом, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией постоянно обеспечивают требуемый наддув. Благодаря этому оснащенные ими двигатели не имеют лагов, обусловленных временем раскрутки турбины, как с обычными большими турбонагнетателями, и не задыхаются на высоких оборотах, как с маленькими.
Наконец, следует отметить, что, несмотря на то, что турбокомпрессоры с изменяемой геометрией рассчитаны на работу без перепускного клапана, было установлено, что они обеспечивают прибавку производительности, прежде всего, на «низах», а на высоких оборотах при полностью открытых лопатках не в состоянии справиться с большим массовым расходом. Поэтому для предотвращения избыточного противодавления все же рекомендуется использовать вестгейт.
Достоинства и недостатки
Подстройка турбины под режим работы двигателя обеспечивает улучшение всех показателей в сравнении с вариантами с фиксированной геометрией:
- лучшие отзывчивость и производительность во всем диапазоне оборотов;
- более ровная кривая крутящего момента на средних оборотах;
- возможность функционирования двигателя при частичной нагрузке на более эффективной обедненной топливо-воздушной смеси;
- лучшая тепловая эффективность;
- предотвращение чрезмерного наддува на высоких оборотах;
- лучшие экологические показатели;
- меньший расход топлива;
- расширенный рабочий диапазон турбины.
Основным недостатком турбокомпрессоров с изменяемой геометрией является значительно усложненная конструкция. Ввиду наличия дополнительных движущихся элементов и приводов они менее надежны, а обслуживание и ремонт турбин такого типа сложнее. К тому же модификации для бензиновых моторов очень дороги (примерно в 3 раза дороже обычных). Наконец, данные турбины сложно совместить с не рассчитанными на них двигателями.
Следует отметить, что по пиковой производительности турбины с изменяемой геометрией нередко уступают обычным аналогам. Это объясняется потерями в корпусе и вокруг опор подвижных элементов. К тому же максимальная производительность резко падает при отходе от оптимального положения. Однако общая эффективность турбокомпрессоров такой конструкции выше, чем у вариантов с фиксированной геометрией, ввиду большего рабочего диапазона.
Применение и дополнительные функции
Сфера применения турбин с изменяемой геометрией определяется их типом. Так, на двигатели легковых и легких коммерческих автомобилей устанавливают варианты с вращающимися лопастями, а модификации со скользящими кольцом применяют в основном на грузовиках.
В целом чаще всего турбины с изменяемой геометрией используют на дизельных двигателях. Это объясняется невысокой температурой их выхлопных газов.
На легковых дизелях такие турбонагнетатели служат, прежде всего, для компенсации потери производительности от системы рециркуляции отработанных газов.
На грузовиках сами турбины могут улучшать экологичность путем контроля количества выхлопных газов, рециркулируемых к впускному отверстию двигателя. Так, с использованием турбокомпрессоров с изменяемой геометрией можно повысить давление в выпускном коллекторе до величины, большей, чем во впускном, с целью ускорения рециркуляции. Несмотря на то что избыточное противодавление отрицательно сказывается на эффективности использования топлива, оно способствует сокращению выбросов оксида азота.
К тому же механизм можно модифицировать с целью сокращения эффективности турбины в заданном положении. Это используется для повышения температуры выхлопных газов с целью продувки сажевого фильтра путем окисления застрявших углеродных частиц в результате нагрева.
Данные функции требуют наличия гидравлического или электрического привода.
Отмеченные преимущества турбин с изменяемой геометрией перед обычными определяют их как оптимальный вариант для спортивных моторов. Однако на бензиновых двигателях они встречаются крайне редко. Известно всего несколько оснащенных ими спорткаров (в настоящее время — Porsche 718, 911 Turbo и Suzuki Swift Sport). По словам одного из менеджеров BorgWarner, это объясняется очень высокой стоимостью производства таких турбин, обусловленной необходимостью применения специализированных термостойких материалов для взаимодействия с высокотемпературными выхлопными газами бензиновых моторов (выхлопные газы дизелей имеют гораздо меньшую температуру, поэтому турбины для них дешевле).
Первые VGT, используемые на бензиновых двигателях, были сделаны из обычных материалов, поэтому для обеспечения приемлемого срока эксплуатации приходилось использовать сложные системы охлаждения. Так, на Honda Legend 1988 г. такую турбину совместили с интеркуллером водяного охлаждения. К тому же для двигателей данного типа более обширен диапазон пропускной способности выхлопных газов, следовательно, требуется возможность обработки большего диапазона массового расхода.
Производители достигают требуемых показателей производительности, отзывчивости, эффективности и экологичности наиболее дешевыми методами. Исключение составляют единичные случаи, когда конечная стоимость не приоритетна. В данном контексте это, например, достижение рекордных показателей на Koenigsegg One: 1 или адаптация Porsche 911 Turbo к гражданской эксплуатации.
В целом подавляющее большинство турбированных автомобилей оснащают турбокомпрессорами обычной конструкции. Для высокопроизводительных спортивных двигателей нередко используют твинскрольные варианты. Хотя такие турбокомпрессоры уступают VGT, они обладают теми же преимуществами перед обычными турбинами, только в меньшей степени, и при этом имеют почти такую же простую конструкцию, как и последние. Что касается тюнинга, здесь использование турбокомпрессоров с изменяемой геометрией, помимо высокой стоимости, ограничено сложностью их настройки.
Для бензиновых двигателей в исследовании H. Ishihara, K. Adachi и S. Kono в качестве наиболее оптимальной среди VGT была отмечена турбина с переменным расходом (VFT). Благодаря только одному движущемуся элементу сокращены затраты на производство и повышена температурная устойчивость. К тому же такая турбина действует по простому алгоритму БУД, аналогичному вариантам с фиксированной геометрией, оснащенным перепускным клапаном. Особенно хорошие результаты были получены при совмещении такой турбины с iVTEC. Однако для систем принудительной индукции наблюдается повышение температуры выхлопных газов на 50-100 °C, что сказывается на экологических показателях. Данную проблему решили использованием алюминиевого коллектора с водяным охлаждением.
Решением BorgWarner для бензиновых двигателей стало совмещение твинскрольной технологии и конструкции с изменяемой геометрией в твинскрольной турбине с изменяемой геометрией, представленной на SEMA 2015 г. Ее конструкция аналогична твинскрольной турбине: данный турбокомпрессор имеет двойную входную часть и сдвоенное монолитное турбинное колесо и совмещен с твинскрольным коллектором, учитывающим последовательность работы цилиндров для устранения пульсации выхлопных газов с целью создания более плотного потока.
Отличие состоит в наличии во входной части заслонки, которая в зависимости от нагрузки распределяет поток по крыльчаткам. На низких оборотах все отработанные газу идут на маленькую часть ротора, а большая перекрыта, что обеспечивает еще более быструю раскрутку, чем у обычной твинскрольной турбины. С ростом нагрузки заслонка постепенно переходит в среднее положение и равномерно распределяет поток на высоких оборотах, как в стандартной твинскрольной конструкции. То есть по устройству механизма изменения геометрии такая турбина близка к VFT.
Таким образом, данная технология, как и технология с изменяемой геометрией, обеспечивает изменение соотношения A/R в зависимости от нагрузки, подстраивая турбину под режим работы двигателя, что расширяет рабочий диапазон. При этом рассматриваемая конструкция значительно проще и дешевле, так как здесь используется только один движущийся элемент, работающий по простому алгоритму, и не требуется применение термостойких материалов. Последнее обусловлено снижением температуры за счет потери тепла на стенках двойного корпуса турбины. Следует отметить, что подобные решения встречались и ранее (например, quick spool valve), однако эта технология по каким-то причинам не обрела распространения.
Обслуживание и ремонт
Основной операцией обслуживания турбин является чистка. Необходимость в ней обусловлена их взаимодействием с выхлопными газами, представленными продуктами горения топлива и масел. Однако чистка требуется весьма редко. Интенсивное загрязнение свидетельствует о нарушениях режима функционирования, что может быть вызвано чрезмерным давлением, износом прокладок либо втулок крыльчаток, а также поршневого отсека, засорением сапуна.
Турбины с изменяемой геометрией более чувствительны к загрязнению, чем обычные. Это обусловлено тем, что накопление нагара в направляющем аппарате устройства изменения геометрии приводит к его подклиниванию или утрате подвижности. В результате нарушается функционирование турбокомпрессора.
В простейшем случае чистку осуществляют путем использования специальной жидкости, однако нередко требуются ручные работы. Предварительно необходимо разобрать турбину. При отсоединении механизма изменения геометрии следует соблюдать осторожность во избежание обрезания крепежных болтов. Последующее высверливание их обломков может привести к повреждению отверстий. Таким образом, чистка турбины с изменяемой геометрией несколько осложнена.
К тому же нужно учитывать, что при неосторожном обращении с картриджем можно повредить либо деформировать лопасти ротора. В случае его разборки по завершении чистки потребуется балансировка, однако внутри картриджа чистку обычно не делают.
Масляный нагар на колесах свидетельствует о износе поршневых колец либо клапанной группы, а также уплотнений ротора в картридже. Чистка без устранения данных неисправностей двигателя или ремонта турбины нецелесообразна.
После замены картриджа для турбокомпрессоров рассматриваемого типа требуется настройка геометрии. Для этого служат упорный и шершавый регулировочные винты. Следует отметить, что некоторые модели первого поколения изначально не настроены производителями, вследствие чего у них снижена производительность на «низах» на 15-25 %. В частности, это актуально для турбин Garrett. В Интернете можно найти инструкции, как отрегулировать турбину с изменяемой геометрией.
Резюме
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией представляют высшую ступень развития серийных турбин для ДВС. Дополнительный механизм во впускной части обеспечивает адаптацию турбины к режиму работы двигателя путем регулировки конфигурации. Это улучшает показатели производительности, экономичности и экологичности. Однако конутрукция VGT сложна, а модели для бензиновых моторов очень дороги.
Геометрия турбины – это очень важный элемент, которому нужно уделять особое внимание. При ее неисправности возникает ряд проблем с мощностью и управлением авто. Правильная настройка и регулярный осмотр позволит продлить срок эксплуатации не только самой детали, но и турбодвигателя в целом.
Информационный портал «Birud» предлагает всем автовладельцам ознакомиться с перечнем компаний, оказывающих услуги чистки и ремонта геометрии турбины, а также почитать отзывы о ремонте турбокомпрессоров. Мнение реальных клиентов позволяет определиться с выбором и решить все проблемы в самые короткие сроки.
Функционал турбокомпрессора с изменяемой геометрией
Для достижения необходимых показателей мощности колеса турбонагнетателя меняют свое сечение. Это происходит при определенных нагрузках. На малых оборотах скорость выхода отработанного горючего увеличивается, в результате чего повышается скорость оборотов нагнетателя и уменьшается расход топлива. При возрастании количества раскаленного газа, турбокомпрессор, за счет изменения геометрии, «раздвигает» необходимые рабочие элементы. Благодаря этому сохраняется оптимальное для эффективной работы двигателя давление.
Турбодвигатели отличаются производительностью, большой отдачей и способствуют сбережению мощности при изменении момента силы. К главным достоинствам турбоагрегатов с изменяемой геометрией можно отнести снижение расходов топлива и уменьшение количества токсичных выхлопов. Для эффективной и долгой работы системы турбонаддува нужно регулярно проводить проверку геометрии турбины и других ее составляющих частей. Систематические технические осмотры продлят срок службы турбонагнетателя и позволят сэкономить на дорогостоящих ремонтах.
Настройка геометрии турбины – достаточно сложный процесс, поэтому для осуществления этих работ лучше обратиться к специалистам. Профессиональная регулировка подразумевает применение высококачественных масел и комплектующих. Все работы выполняются на специальном стенде с использованием современных инструментов.
Особенности чистки и регулировки
Для определения наличия неисправностей нагнетателя, а именно, выявление проблем с геометрией силового агрегата, необходимо отключить вакуумный шланг управления турбокомпрессора. Данная манипуляция должна выполнятся на холостых оборотах. В процессе шток клапана опускается. После чего шланг необходимо прикрепить на место. Это спровоцирует плавное поднятие шланга. Если вы не увидели плавного хода, значит, имеет место нарушенное функционирование устройства. Стоит отметить, что чистка геометрии турбины – это удаление последствий нарушения работы, а не причин. Поэтому, в первую очередь, нужно определить и устранить все причины неисправностей, чтобы проблема через некоторое время не возникла вновь.
Полная и эффективная чистка возможна только лишь при условии демонтажа и разборки турбокомпрессора. Если этого не сделать, клапан будет очищен неправильно, и как следствие – турбоагрегат не будет нормально функционировать. Регулировка геометрии турбины должна выполняться на специальном стенде. В ее ходе определяются такие параметры:
– количество проходящих через турбонагнетатель газов;
– диаметр раскрытия лопаток устройства;
– управляющий сигнал клапана.
Любые работы по ремонту или настройке выполняются после тщательной диагностики турбоагрегата. Если в ее ходе, были обнаружены серьезные поломки (повреждение лопаток), не подвергающиеся ремонту, проводится замена геометрии турбины. Выполнить качественную настройку можно только на стендах. Наличие такого оборудования говорит о высоком качестве предоставляемых автосервисом услуг.
Наш информационный портал создан для того, чтобы владельцы автомобилей смогли за считанные минуты подобрать для себя лучший автосервис. Теперь вам не нужно тратить время на посещение различных сайтов в поисках подходящего варианта, ведь мы предоставляем полный перечень СТО с отзывами их клиентов. Также, на нашем портале вы сможете найти массу полезной информации касательно правил эксплуатации турбосистем. Наши менеджеры всегда на связи, поэтому вы можете связаться с ними в любое время и задать все интересующие вас вопросы.
Какие основные принципы работы турбин с измененной геометрией? В чем их преимущества? Рассмотрим эти вопросы далее в статье.
В турбинах с измененной геометрией для оптимальной мощности при определенных нагрузках меняется сечение так называемых «колес турбины». На более низких оборотах вращения и при небольшом количестве газа турбины на двигателе увеличивают скорость вывода использованного газа. Вследствие чего наблюдается рост скорости вращения турбины при меньших затратах сгораемого топлива.
Как изменяется геометрия турбины?
Если поток раскаленного газа, который поступает в двигатель, возрастает, то турбина как бы «раздвигает» нужные рабочие элементы за счет изменения геометрии движения газов. Это позволяет сохранять давление на уровне, которое необходимо для устойчивой работы двигателя.
Все двигатели, оснащенные турбинами, имеют большую отдачу, производительность и при этом позволяют не терять мощность при изменении крутящего момента. Значительное снижение затрат топлива и уменьшение количества вредных выхлопных газов можно смело назвать одним из основных преимуществ применения турбин с изменяемой геометрией. Не стоит забывать и о продлении срока жизни как двигателя, так и всех остальных деталей машины.
Сравнение и преимущества
Сравним простую турбину с турбиной нового поколения:
- С новой турбиной работа всего двигателя становится более эффективной.
- Значительно снижается температура нагрева двигателя, а также выхлопных газов.
- Наблюдается большая экономия всех видов топлива за счет достижения оптимальных пропорций смешивания воздуха и топлива в камерах внутреннего сгорания двигателя.
- Рост крутящего момента при работе двигателя.
Стоит ли регулировать самим?
Настраивать и регулировать работу турбины не очень сложно, главное – придерживаться определенной последовательности:
- Подключаемся к системе работы двигателя.
- Запускаем двигатель и прогреваем его до 70 оС (не более).
- Проверяем давление в системе во время нажатия на педаль газа.
- Во время движения на второй передаче нужно постараться достигнуть максимального ускорения, при этом измеряя показатели.
- Отключаем все измерительные приборы, вернув турбину в изначальное положение.
Регулировка турбины с изменяемой геометрией проводится только с использованием высококачественных комплектующих и масел, на специальном стенде, который обязательно присутствует в современных автомастерских. Произвести регулировку турбины вы можете на автосервисе Turbo Magic по весьма доступной цене.
Вернутся к списку «Статьи и новости»
Многим владельцем поддержанных автомобилей достаётся при покупке турбина с заклиниванием. Речь идёт о компрессорах с возможностью изменения сечения в зависимости от оборотов транспортного средства.
При низких-компрессор сужает проход, при высоких-расширяет, благодаря кольцу из лопастей. Все это нужно для повышения эффекта от работы турбины. Такие компрессоры называются ТИГ. Изначально они применялись только на дизельных транспортных средствах, из-за работы при характерных пониженных температурах. Сейчас же все изменилось, на современные гоночные болиды ставят ТИГ.
Поскольку кольцо из лопастей постоянно в действии, в отличии от большинства деталей, оно не застраховано от заклинивания.
Признаки заклинивания геометрии
1. посредством нажатия на педаль газа, определяем дует ли из патрубков и как;
2. мощность пропала;
3. большой расход топлива;
4. при разгоне автотехника начинает дергаться;
5. на приборное панели загорелся значок «ремонт двигателя».
Обращая внимание на описанные проблемы, можно предотвратить тяжелые последствия выхода из строя турбины и двигателя.
Причины изменения геометрии турбины
1. Обычный износ подвижных деталей, в результате возникает большая подвижно деталей.
2. Нагар, сажа, скапливающая толстым чёрным слоем на кольце с лопастями, что приводит к заклиниванию системы, когда лопасти работают медленно или вообще не прекращают функционировать.
3. Не профессиональное техническое обслуживание, приводящие к попаданию через коллектор в лопасти мелких частиц деталей.
4. Не герметичность проводящих трубок, с попаданием пыли, песка, грязи в крыльчатку.
Износ-расшатывание деталей
Нагар, и другие скопления на лопастях во многом зависят от качества моторного масла, заливаемого в автотехнику, о смешении разных видом масла. Рекомендуется использовать только оригинальное масло, используемое заводом-изготовителем транспортного средства.
Сажа напрямую образуется на деталях турбины в результате залива автолюбителем в бензобак некачественного топлива. Эксплуатация транспортного средства так же влияет на образование сажи. Езда с холодным двигателем, при пониженных оборотах — причины образований.
Все описанные причины приводят к малой работоспособности, или её отсутствию вообще.
Убрать новообразования с лопастей и восстановить нормальную работу турбокомпрессора не всегда удастся обычной прочисткой. В запущенных случаях возможна замена уже поврежденных деталей.
Профилактика «заклинивания» геометрия турбокомпрессора
1. Качественная заливка топлива.
2. Использование специального масла, без смешивания.
3. Езда на скорости прочищает нагар, сажу.
4. Техническое обслуживание и ремонтные работы должны проводится только профессиональными мастерами.
Турбина и двигатель в транспортном средстве связанные между собой вещи, плохая работа турбины обязательно приведёт к поломке двигателя, и наоборот. Производить ремонтные работы без профессиональных мастеров чревато отказом работы техники.
Обращаясь в специализированную компанию «РемТурбо», занимающуюся ремонтом турбин, можно быть спокойным за проведенные работы с вашим автомобилем.
- Телефон: +7 (931) 961-51-61
- Поддержка: [email protected]
- Адрес: г. Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. 46Б
Как работает переменная турбинная геометрия?
с изменяемой геометрией турбины — это технология турбонагнетателя следующего поколения, в которой турбина использует регулируемые лопатки для регулирования потока выхлопных газов на лопатках турбины. Понимаете, проблема с турбокомпрессором, которую мы все знаем и любим, заключается в том, что большие турбины не работают хорошо на низких оборотах, в то время как маленькие турбины быстро вращаются, но из-за них довольно быстро испаряется пар. Итак, как VTG Turbo решают эту проблему?
Турбонагнетатель с изменяемой геометрией также известен как турбонагнетатель с изменяемой геометрией (VGT) или турбина с регулируемой форсункой (VNT) .Турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины имеет небольшие подвижные лопатки, которые могут направлять поток выхлопных газов на лопатки турбины. Углы лопасти регулируются с помощью привода. Угол наклона лопастей изменяется во всем диапазоне оборотов двигателя, чтобы оптимизировать поведение турбины.
На трехмерной иллюстрации выше вы можете видеть лопатки под углом, который почти закрыт. Я выделил переменные лопатки, чтобы вы знали, что есть что. Эта позиция оптимизирована для низких оборотов двигателя, предварительного ускорения.
На этой сквозной диаграмме вы можете видеть направление потока выхлопных газов, когда регулируемые лопатки находятся под почти закрытым углом. Узкий проход, через который должен проходить выхлопной газ, ускоряет выхлопной газ по направлению к лопаткам турбины, заставляя их вращаться быстрее. Угол наклона лопастей также направляет газ на лопатки под нужным углом.
Выше показано, как выглядят лопасти VGT, когда они открыты. Я не подчеркнул, где находятся лопасти на этом изображении, так как вы уже знаете, где они находятся, чтобы не испортить механическую красоту, которая есть: P
Эта сквозная диаграмма показывает поток выхлопных газов, когда лопатки переменной турбины полностью открыты.Высокий поток выхлопных газов при высоких оборотах двигателя полностью направляется на лопасти турбины с помощью регулируемых лопастей.
Variable Turbine Geometry широко использовался в турбодизельных двигателях с 1990-х годов, но никогда не был на серийном бензиновом автомобиле с турбонаддувом до нового Типа 997 Porsche 911 Turbo. Это связано с тем, что выхлопные газы бензиновых двигателей намного жарче, чем выхлопные газы дизельных двигателей, поэтому, как правило, материал, из которого изготавливаются турбины VTG, не выдерживает такой температуры. 997 911 Turbo использует турбонагнетатель BorgWarner VTG, в котором используются специальные материалы, полученные из аэрокосмической техники, что позволяет решить проблему с температурой.
Я надеюсь, что помог вам понять, как работает VTG. Не упустите полную техническую информацию о новом Porsche 911 Turbo.
,Цель этого исследования — представить и продемонстрировать полностью автоматизированный процесс оптимизации поперечного сечения профиля ветрогенератор с вертикальной осью (VAWT). Цель состоит в том, чтобы максимизировать крутящий момент при соблюдении типовых ограничений конструкции ветряных турбин такие как отношение скорости наконечника, прочность и профиль лезвия. Фиксируя отношение скорости наконечника ветротурбины, существует профиль поперечное сечение и прочность, для которых крутящий момент может быть максимизирован, требует разработки итеративной системы проектирования. Система проектирования, необходимая для максимального крутящего момента, включает в себя быстрый инструменты для создания геометрии и автоматического создания гибридных сеток с вязкой, нестационарной вычислительной гидродинамикой (CFD) программное обеспечение для моделирования. Гибкость и автоматизация модульных система проектирования и моделирования позволяет легко ее соединять с алгоритмом параллельной дифференциальной эволюции, используемым для получения оптимизированная конструкция лопасти, которая максимизирует эффективность ветра турбины.
1.Введение
1.1. Альтернативная энергия
По мере того, как мир продолжает использовать невозобновляемые энергоресурсы, энергия ветра будет продолжать набирать популярность. Появился новый рынок технологий ветроэнергетики, который имеет средства для эффективного преобразования энергии ветра в полезную форму энергии, такую как электричество. Краеугольным камнем этой новой технологии является ветряная турбина.
Ветротурбина — это тип турбомашины, которая передает энергию жидкости в механическую энергию с помощью лопастей и вала и преобразует эту форму энергии в электричество с помощью генератора.В зависимости от того, является ли поток параллельным оси вращения (осевой поток) или перпендикулярным (радиальный поток), определяется классификация ветродвигателя.
1.2. Типы ветряных турбин
Существуют два основных типа ветряных турбин, основанные на конфигурации и работе их лопастей. Первый тип — ветрогенератор с горизонтальной осью (HAWT). Этот тип ветряных турбин является наиболее распространенным, и его часто можно увидеть усеянным по всему ландшафту в районах с относительно ровной местностью с предсказуемыми круглогодичными ветровыми условиями.HAWT расположены на большой башне и имеют набор лопастей, которые вращаются вокруг оси, параллельной направлению потока. Эти ветряные турбины были основным предметом исследований ветряных турбин в течение десятилетий, главным образом потому, что они имеют общие операции и динамику с вращающимися самолетами.
Вторым основным типом ветряных турбин является ветрогенератор с вертикальной осью (VAWT). Этот тип ветряных турбин вращается вокруг оси, которая перпендикулярна встречному потоку, следовательно, он может принимать ветер с любого направления.VAWT состоят из двух основных типов: ротор Дарриуса и ротор Савониуса. Ветряная турбина Darrieus — это VAWT, который вращается вокруг центральной оси из-за подъема, создаваемого вращающимися аэродинамическими профилями, тогда как ротор Савониуса вращается из-за сопротивления, создаваемого его лопастями. В ветроэнергетике также появляется новый тип VAWT, который представляет собой смесь между конструкциями Darrieus и Savonius.
1.2.1. Ветрогенераторы с вертикальной осью
В последнее время VAWT набирают популярность благодаря интересу к персональным решениям в области зеленой энергии.Небольшие компании по всему миру продают такие новые устройства, как Helix Wind, Urban Green Energy и Windspire. VAWT ориентированы на отдельные дома, фермы или небольшие жилые районы как способ обеспечения местной и личной энергии ветра. Это уменьшает зависимость целевого человека от внешних энергетических ресурсов и открывает совершенно новый рынок технологий альтернативной энергии. Поскольку VAWT являются небольшими, тихими, простыми в установке, могут принимать ветер с любого направления и эффективно работать в условиях турбулентного ветра, открылась новая область исследований ветряных турбин, чтобы удовлетворить потребности людей, желающих взять под свой контроль и инвестировать в малые технология ветроэнергетики.
Само устройство относительно простое. Поскольку основным движущимся элементом является ротор, более сложные детали, такие как коробка передач и генератор, расположены у основания ветротурбины. Это делает установку VAWT безболезненным и может быть выполнена быстро. Изготовление VAWT намного проще, чем HAWT, благодаря лезвиям с постоянным поперечным сечением. Благодаря простому производственному процессу и установке VAWT они идеально подходят для жилых помещений.
Ротор VAWT, состоящий из нескольких лопастей с постоянным поперечным сечением, предназначен для достижения хороших аэродинамических качеств при различных углах атаки. В отличие от HAWT, где лопасти оказывают постоянный крутящий момент вокруг вала при вращении, VAWT вращается перпендикулярно потоку, в результате чего лопасти вызывают колебание крутящего момента вокруг оси вращения. Это связано с тем, что локальный угол атаки для каждого лезвия является функцией его азимутального местоположения. Поскольку каждое лезвие имеет различный угол атаки в любой момент времени, средний крутящий момент обычно определяется как целевая функция.Несмотря на то, что лопасти HAWT должны иметь разное поперечное сечение и изгиб, они должны работать только под одним углом атаки на протяжении всего поворота. Тем не менее, лопасти VAWT сконструированы таким образом, что они демонстрируют хорошие аэродинамические характеристики на протяжении всего поворота при различных углах атаки, которые они испытывают, что приводит к усредненному по времени крутящему моменту. Лопасти Darrieus VAWT (D-VAWT) достигают этого путем создания подъемной силы, в то время как VAWT савониевого типа (S-VAWT) создают крутящий момент посредством сопротивления.
1.3. Вычислительное моделирование
Большая часть исследований ветряных турбин сосредоточена на точном прогнозировании эффективности. Существуют различные вычислительные модели, каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны, которые пытаются точно предсказать производительность ветряной турбины. Описания общего набора уравнений, которые решаются методами, можно найти в Разделе 2. Возможность численного прогнозирования производительности ветряных турбин дает огромное преимущество по сравнению с классическими экспериментальными методами, главное преимущество в том, что вычислительные исследования более экономичны, чем дорогостоящие эксперименты.
Обзор аэродинамических моделей, используемых для прогнозирования характеристик VAWT, был проведен в [1, 2]. В то время как другие подходы были опубликованы, три главные модели включают модели импульса, модели вихря и модели вычислительной гидродинамики (CFD). Каждая из трех моделей основана на простой идее определения относительной скорости и, в свою очередь, тангенциальной составляющей силы отдельных лопастей в различных азимутальных местоположениях.
1.3.1. Вычислительная гидродинамика
Благодаря своей гибкости CFD приобретает все большую популярность для анализа сложной, нестационарной аэродинамики, связанной с исследованием ветровых турбин [3, 4], и продемонстрировал способность получать результаты, которые выгодно сравниваются с экспериментальными данными [5 , 6].В отличие от других моделей, CFD не показал проблем с прогнозированием производительности ветровых турбин с высокой или низкой твердостью, а также для различных соотношений скорости вращения наконечника. Тем не менее, важно отметить, что для прогнозирования производительности ветровой турбины с использованием CFD обычно требуются большие вычислительные области со скользящими интерфейсами и дополнительное моделирование турбулентности для захвата нестационарных воздействий; следовательно, CFD может быть вычислительно дорогим.
1.4. Цели
Целью настоящей работы является демонстрация системы и методологии оптимизации концепции, аналогичной той, которая была введена в [8], с целью максимизации крутящего момента и, следовательно, эффективности VAWT для фиксированной отношение скорости наконечника.Для этого следует выбрать подходящую модель для прогнозирования характеристик VAWT, а также надежный алгоритм оптимизации и гибкое семейство геометрий аэродинамического профиля.
Недавние исследования были проведены в сочетании моделей, используемых для прогнозирования производительности с алгоритмами оптимизации. Авторы в [9] использовали CFD в сочетании с подходом, основанным на методе эксперимента / поверхности отклика, фокусируясь только на симметричных профилях лопаток в двух измерениях, используя кривую Безье с семью контрольными точками.Bourguet имитировал только одно лезвие с низкой прочностью, чтобы избежать нежелательных неустойчивых эффектов. Он обнаружил, что когда существует возможность нескольких локальных оптимумов, алгоритмы стохастической оптимизации лучше подходят для этой задачи, поскольку они, как правило, более эффективны, чем алгоритмы на основе градиента. Авторы [10] и [11] методов прогнозирования производительности низкого порядка с алгоритмами оптимизации в процедуре многокритериальной оптимизации. Оба их подхода были сосредоточены на HAWT, а не на VAWT.Исследования также привели к запатентованной конструкции лезвий с использованием CFD в сочетании с оптимизацией [12]. Помимо использования методов оптимизации, методы обратного проектирования также могут быть использованы для поиска оптимального проекта для фиксированного соотношения скоростей наконечника, который удовлетворяет указанным характеристикам проектных характеристик. Однако обратные методы проектирования требуют опыта и интуиции для определения желаемой производительности, тогда как оптимизация позволяет генерировать проекты, которые чаще всего выходят за пределы интуиции дизайнера.
После изучения доступных моделей и недавних исследований, CFD был выбран в качестве подходящего инструмента для прогнозирования эффективности VAWT из-за его гибкости и точности. В связи с возможностью локальной оптимизации и требованием оптимизации с плавающей точкой для геометрической гибкости для оптимизации был выбран алгоритм стохастической дифференциальной эволюции. Семейство крыльевых секций серии NACA 4 было выбрано в качестве геометрии, которую необходимо параметризовать для оптимизации, что позволяет создавать симметричные или изогнутые профили аэродинамического профиля.Что отличает этот подход от всех предыдущих работ, так это рассмотрение симметричной и выпуклой геометрии аэродинамического профиля, а также полное двумерное нестационарное моделирование трехлопастной ветротурбины для различных расчетных точек.
2. Характеристики ветрогенератора с вертикальной осью
2.1. Соотношение скорости ветра и скорости наклона
По данным Национального центра климатических данных, среднегодовая скорость ветра в США составляет приблизительно 4 м / с [13]. Понимая, что большинство ветряных турбин, которые были разработаны до сегодняшнего дня, обычно начинают вырабатывать энергию при ветре до 3 м / с, стандартная номинальная скорость ветра все еще достигает 12 м / с.Определение скорости ветра, при которой будет работать ветротурбина, является наиболее важным шагом в прогнозировании ее производительности и даже помогает определить начальный размер ветротурбины. Как только рабочая скорость ветра турбины определена, первым шагом в разработке ветряной турбины является выбор отношения скорости рабочего наконечника [14], которое может быть выражено как λ = ω𝑟𝑉∞ (1) или отношение скорости вращения ветротурбины 𝜔𝑟 и составляющей скорости свободного потока (скорость ветра) 𝑉∞.
2.2. Определение геометрии
После выбора, геометрия VAWT может быть определена через размер
.Что такое геометрия? Когда вы используете его в реальном мире?
Геометрия является одной из классических дисциплин математики. Грубо переводя в переводе с греческого как «Измерение Земли», это связано со свойствами пространство и цифры. Прежде всего, это практическое руководство для измерения длины, площади и объема, и все еще используется до сих пор. Евклид превратил изучение геометрии в аксиоматическую форму примерно в 3 веке До н.э., и эти аксиомы все еще полезны до наших дней.Важно эволюция для науки геометрии была создана, когда Рене Декарт был способен создать концепцию аналитической геометрии. Из-за этого самолет цифры теперь могут быть представлены аналитически, и является одной из движущих сил для развития исчисления. Кроме того, рост перспективы дал подняться на проективную геометрию. В настоящее время современная геометрия имеет прочные связи с физика, и является неотъемлемой частью новых физических понятий, таких как относительность и струнные теории.
Самая основная форма геометрии — это так называемая евклидова геометрия.Длина, площади и объемы рассматриваются здесь. Окружности, радиусы и площади являются одним из понятий, касающихся длины и площади. Кроме того, объем Трехмерные объекты, такие как кубы, цилиндры, пирамиды и сферы могут рассчитываться с использованием геометрии. Раньше все было о формах и измерениях, но числа скоро дойдут до геометрии. Благодаря пифагорейцам, числа вводятся в геометрию в виде числовых значений длин и области. Числа используются в дальнейшем, когда Декарт смог сформулировать понятие координат.
В реальной жизни геометрия имеет множество практических применений, от самых простых до самых передовых явлений в жизни. Даже самая основная концепция области может быть огромным фактором в том, как вы делаете свой ежедневный бизнес. Например, космос это огромная проблема при планировании различных строительных проектов. Например, размер или площадь конкретного прибора или инструмента может сильно повлиять на то, как он будет вписываться в ваш дом или на работу, и может повлиять на то, как другие части вашего дома будет соответствовать этому.Вот почему важно принимать во внимание областей, как ваше пространство, и предмет, который вы собираетесь интегрировать там. Кроме того, геометрия играет роль в базовых инженерных проектах. Например, используя понятие периметра, вы можете вычислить сумму материала (напр .: краски, ограждения и т. д.), который необходимо использовать для ваш проект. Кроме того, проектирование профессий, таких как дизайн интерьера и архитектура использует 3-х мерные фигуры. Глубокое знание геометрии собирается помочь им в определении правильного стиля (и, что более важно, оптимизировать его функции) конкретного дома, здания или транспортного средства.
Это некоторые из более простых применений геометрии, но на этом она не заканчивается. Поскольку некоторые другие профессии используют геометрию, чтобы делать свою работу должным образом. Например, компьютерная визуализация, то, что сегодня используется для создания анимация, видеоигры, дизайн и тому подобное, создаются с использованием геометрические понятия. Кроме того, геометрия используется в отображении. Картирование является необходимым элемент в таких профессиях, как геодезия, навигация и астрономия. Из делая зарисовки для расчета расстояний, они используют геометрию для выполнения своих работа.Кроме того, такие профессии, как медицина, выигрывают от геометрической визуализации. Такие технологии, как компьютерная томография и МРТ, используются как для диагностики, так и для хирургического лечения. СПИД. Такие методы позволяют врачам выполнять свою работу лучше, безопаснее и проще.
Как видите, геометрия влияет на нас даже в самых основных деталях нашего жизни. Независимо от того, какая форма, это помогает нам понять конкретные явления и это помогает нам поднять качество жизни.
Сайтов для Изучения Всех О Геометрии
- энциклопедия треугольных центров
- Евклида Доказательство теоремы Пифагора —
- Основы геометрии
- Геометрия Сфера
- Галерея интерактивных Он-лайн геометрия
- Геометрическая Теория групп
- Геометрия Формулы и факты
- Геометрия в действии
- Геометрия свалки
- Математические Кривые и поверхности