3Апр

Турбонаддув это: Турбонаддув японских автомобилей. Как работает турбина?

Содержание

Турбонаддув | Тюнинг ателье VC-TUNING

Турбонаддув-это сложная система, которая увеличивает мощность двигателя внутреннего сгорания, используя энергию выхлопных газов.
 
Турбина это главный элемент, который нагнетает отработанные газы двигателя в турбокомпрессор, а он осуществляет нагнетание воздуха в цилиндры. Практически все думают,  что турбированные двигатели начали выпускать недавно,  и выпуском первыми вышеуказанным двигателям стали Мерседес-Бенц и БМВ. Но еще в 1911 году американец Альфред Бюхи запатентовал производство системы, которая позволяла намного увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Необходимо отметить, что ранее два известных немца Даймлер и Дизель провели испытания системы, которая нагнетала воздух в двигатель, чем увеличивала его мощность. До патентного бюро дело не дошло, так как двигатель становился очень тяжелыми, автоматически увеличивал вес авто и усиление мощности ни к чему не приводило. Таким образом, турбонаддув для легковых автомобилей не применялся. Свое применение он нашел в специализированном транспорте.
 
В США, первые автомобили с вышеуказанной системой появились только в1961 году. Европа пошла по иному пути. Во время энергетического кризиса были проведены работы по уменьшению объема двигателя, что удалось в связи с применением турбонаддува. За данное время конструкторы, улучшили  технологии, создав малогабаритную  турбину. Но как недостаток все же остался повышенный  расход топлива. Такие автомобили в связи с увеличенным расходом горючего не прижились у граждан. Выход из этой проблемы был найден инженерами «Мерседес Бенц» в семидесятых  годах прошлого столетия,  в модели 300SD. Разработчикам удалось разрешить одну из основных проблем турбодвигателя - перерасход топлива, так как дизельный двигатель меньше поглощает горючего, чем бензиновый. Так же к положительным чертам следует отнести  температуру выхлопных газов, так как отработанные газы дизеля имеют более низкую температуру, а это в свою очередь ведет к удешевлению турбинного агрегата. А данный факт накладывает  отпечаток на стоимость автомобиля.
 
Турбонаддув для  дизельного и бензиновых авто практически не отличается,  и состоит из трех частей: ( турбины, турбо компрессора и промежуточного охладителя). Многие водители считают, что турбонаддув и турбокомпрессор  - разные вещи. На самом деле  различий  абсолютно нет,  а компрессор является неотъемлемой частью турбонаддува.  Улиткообразный корпус с крыльчаткой, который соединён с турбокомпрессором, и  таким образом, чем быстрее обороты крыльчатки первого, тем быстрее вращается и крыльчатка второго компрессора. Воздушно-горючая смесь попадает под давлением в двигатель, которую создает вращающаяся крыльчатка. На входе в двигателе стоит еще одна деталь – интеркулер, в его обязанности входит охлаждение воздуха, уменьшение объема и повышение плотности. Это повышает эффективность работы двигателя, так как  сжигается больше воздуха, который смешивается с топливом, и таким образом, повышается мощность двигателя, при этом потребление топлива не увеличивается.
Кроме этого, в представленную систему входит регулирующий, пропускной и стравливающий клапаны, масляные и воздушные патрубки.

Клапан регулирует давление в системе. Пропускной клапан  предназначен  для поддержания давления на нужном уровне и при необходимости выводит излишки в трубу приемки и затем вводится в турбину. Масляные патрубки необходимы для подачи охлаждающей жидкости. 

Принцип работы турбины – как она работает


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

Принцип работы ДВС

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

Принцип работы турбины

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

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

Механизм изменяемой геометрии

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

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

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

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

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

- Установка турбонаддува
- Увеличение рабочего объёма двигателя
- Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Все о принципах работы турбонаддува (турбины)

Турбонаддув – это система, позволяющая увеличить максимальную мощность двигателя автомобиля, используя для этого энергию выхлопных газов. Эту систему еще часто называют просто «турбина» – по названию основного агрегата, который под давлением нагнетает отработанные мотором газы в турбокомпрессор, а тот, в свою очередь, подает в цилиндры двигателя большее количество воздуха, чем атмосферный мотор.

История

Многие водители полагают, что турбированные моторы появились относительно недавно — во второй половине ХХ века, когда турбонагнетателями стали оснащать силовые установки автомобилей немецких марок Mercedes-Benz и BMW. На самом деле датой рождения турбированного двигателя считают 1911 год, когда американец Альфред Бюхи получил патент на промышленное изготовление системы, позволявшей в несколько раз увеличить мощность обычного двигателя. Надо отметить, что за 15 лет до этого события двое немцев, Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель уже проводили испытание агрегатов, которые помогали более эффективно нагнетать воздух в цилиндры двигателя, но да патентования этой технологии дело так и не дошло.

Впрочем, первые турбины хотя и давали весьма ощутимую прибавку в мощности, но из-за своей громоздкости во много раз увеличивали и без того немаленький вес двигателей автомобилей тех лет. Так что распространение технологии турбонаддува для легковых автомобилей застопорилось на долгие годы, тогда как турбины довольно активно применялись на грузовом и специальном транспорте. В США, фактической и юридической родине турбонагнетательной системы, производители легкового транспорта не спешили применять ее в серийном производстве, сделав ставку на большие по объему и прожорливые атмосферные моторы. Хотя первые серийные модели, на которых устанавливался турбонаддув, появились именно в Соединенных Штатах – это были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

Chevrolet Corvair Monza 1961 год

Более экономная Европа, по которой, к тому же, в середине ХХ века ударил бензиновый кризис, начала склоняться к популярной ныне идее даунсайзинга – уменьшения рабочего объема двигателя с одновременным повышением его мощности. Добиться такого результата помогала система турбонаддува. За прошедшие с момента изобретения системы годы конструкторы усовершенствовали технологию, сделав элементы системы более легковесными, одновременно повысив ее производительность. Но одним из существенных недостатков, который так и не был искоренен по прошествии времени, являлся повышенный расход топлива. И именно поэтому модели, оборудовавшиеся турбированными бензиновыми моторами, не снискали популярности в народе.

Выход из ситуации был найден в 1970-х годах, когда компания Mercedes-Benz выпустила на рынок свою первую модель, оснащенную дизельным двигателем с турбонаддувом – 300 SD.

Mercedes-Benz 300SD

Конструкторам удалось решить одну из главных проблем турбодвигателя – расход топлива, ведь, как известно, дизельный агрегат менее «прожорливый», чем бензиновый. Еще один несомненный плюс дизельного топлива – его отработанные газы имеют температуру ниже, чем бензиновые, стало быть, основные агрегаты системы турбонаддува можно было производить из менее тяжеловесных и жаростойких материалов. А это, в свою очередь, влияло на конечную стоимость автомобиля, что довольно скоро оценили покупатели.

В чем отличия?

Системы турбонаддува для бензинового и дизельного моторов конструктивно практически не имеют отличий. В эту систему входят такие компоненты: турбина, турбокомпрессор и интеркулер (промежуточный охладитель). Некоторые водители ошибочно считают, что между турбонаддувом и турбокомпрессором есть какая-то разница. Ее нет, так как компрессор – лишь составляющий элемент системы наддува.

Турбонаддув

Турбина представляет собой улиткообразный патрубок, в который попадают выхлопные газы. Они вращают крыльчатку находящегося в патрубке ротора, благодаря чему газы идут дальше в турбокомпрессор. Он также представлен в виде улиткообразного патрубка, в котором есть своя крыльчатка. Ротор турбины объединен с ротором турбокомпрессора, следовательно, чем быстрее вращается крыльчатка первого, тем быстрее крутится крыльчатка второго. Попадающая в турбокомпрессор воздушная смесь под давлением, которое создается вращением крыльчатки, подается к цилиндрам двигателя.

Интеркулер

На входе в цилиндры стоит третий основной компонент турбонаддува – интеркулер, который охлаждает поступающий из турбокомпрессора воздух, чтобы повысить его плотность и уменьшить объем – тогда в цилиндры попадет больше воздуха, который, смешиваясь с топливом, сгорает более эффективно. А эффективное сгорание топлива позволяет поднять мощность двигателя, при этом расход топлива, идущий на образование топливовоздушной смеси в цилиндрах уменьшается.

Вот так устроена турбина

Еще один немаловажный компонент системы турбонаддува – приводной нагнетатель (либо малый турбокомпрессор), который создает давление в турбине на малых оборотах и помогает избежать такого явления как турбояма (когда двигатель не может развить мощность на малых оборотах из-за недостаточного поступления в систему турбонаддува выхлопных газов).

Помимо указанных выше основных компонентов турбонаддува, в систему входят еще такие элементы как регулировочный, перепускной и стравливающий клапаны, а также выпускной коллектор, воздушные и масляные патрубки.

Регулировочный клапан помогает поддерживать давление в системе на установленном уровне и при необходимости сбрасывать его в трубу приемки. Функция перепускного клапана состоит в нагнетании воздуха обратно во впускные патрубки, откуда он снова попадает в турбину – это происходит, когда дроссельная заслонка закрыта. Стравливающий клапан отводит избыточный воздух из системы турбонаддува при закрытой дроссельной заслонке. Воздушные патрубки подают воздух в турбину, а по масляным патрубкам подается жидкость для смазки и охлаждения системы турбонаддува.

Разновидности

В настоящее время производится два основных вида турбин: одинарные и двойные. Первые устанавливаются в основном на рядные двигатели: они используют энергию выхлопных газов от всех цилиндров мотора и подают воздух во все цилиндры. Вторыми комплектуются силовые установки с V-образным расположением цилиндров. Они имеют два турбокомпрессора, которые подают воздух в определенные цилиндры. Иногда для повышения мощности двигателя на таких турбинах используют так называемый перекрестный выпускной коллектор, который аккумулирует выхлопные газы из всех цилиндров мотора и направляет этот, более мощный поток к компрессорам, что повышает давление в турбине, и, соответственно, мощность двигателя.

Революционной в деле турбонаддува стала идея применения изменяемой геометрии турбины. Она позволяет регулировать геометрию сопла турбины, создавая более мощные потоки воздуха уже на низких оборотах, вследствие чего многократно повышается мощность двигателя.

Масла для двигателей с турбонаддувом

Содержание

Производители двигателей с турбонаддувом предъявляют к смазочным материалам целый ряд специфических требований. Они должны иметь повышенную стабильность при высоких температурах, а также улучшенные антифрикционные и противоизносные характеристики. Это связано с тем, что турбонаддув увеличивает нагрузку на детали двигателя, и эксплуатационные условия масла гораздо более жесткие, чем в обычном моторе. До появления турботаймеров владельцам турбированных машин приходилось давать двигателю поработать несколько минут на холостых оборотах, прежде чем его заглушить. Это давало возможность турбине остыть, не прерывая подачу масла. С появлением турботаймеров и систем водяного охлаждения турбины автомобили стали проще в эксплуатации для их владельцев. Но высокие требования к маслу для двигателей с турбонаддувом ничуть не снизились.

Характеристики

В системе классификации моторных масел API стали появляться требования к смазочным материалам дизельных двигателей с турбонаддувом. Самым первым классом качества был API CC. Актуальный на сегодняшний день — CJ-4. Для бензиновых турбодвигателей обязательных требований в стандарте пока что нет. Необходимые свойства есть у масел класса SG и выше. Если использовать в машине масла классом ниже, то с большой вероятностью менять их придется чаще. Многие современные масла можно лить и в бензиновый, и в дизельный двигатель. По стандартам API, производитель указывает обозначения характеристик через косую черту. Например, масла SINTEС обозначатся LUX SAE 10W-40 API SL/CF или ЭКСТРА SAE 20W-50 API SG/CD, где класс S относится к бензиновым, а класс С – к дизельным ДВС.

Рекомендации по выбору масла

При выборе масла первое, на что необходимо обратить внимание, — требования самого автопроизводителя. Они указаны в сервисной книжке. Второе — на индекс вязкости SAE. В обозначениях 0W-30 или 10W-40 первая цифра указывает на температуру, при которой масло сохранит текучесть, и относится к зимним условиям эксплуатации. Вторая цифра указывает на вязкость смазки после прогрева мотора. Если при наступлении холодов залить слишком вязкое масло, оно быстро загустеет. Летом тоже могут возникнуть проблемы — излишняя вязкость масла может привести к перегреву ДВС. Более вязкие смазки рекомендованы только для автомобилей с пробегом 100 тыс. км и более. В этом случае вязкость смазки компенсирует естественный износ ДВС. Жидкие масла облегчают запуск двигателя зимой, но разогретому мотору может не хватить толщины масляной пленки. В результате под нагрузками увеличится износ.

Выбор основы

При выборе между синтетикой, полусинтетикой и минеральным маслом нужно знать следующее:

  • Синтетические масла имеют более стабильные свойства в течение всего времени эксплуатации, но они и самые дорогие.
  • Полусинтетика считается оптимальной по соотношению цены, качества и свойств.
  • Минеральные масла применяются тогда, когда величина вязкости и класс их качества соответствуют нормам, установленным производителем. Такая смазка не вредит деталям дизельного двигателя и в разогретом виде имеет высокую текучесть. Но нужно помнить, что при низких температурах такое масло густеет и осложняет пуск.

Общие рекомендации по эксплуатации турбированного автомобиля

Владельцы машин с турбированными двигателями должны обязательно следить за уровнем масла. У таких машин более высокий расход смазочных материалов по сравнению с обычными. Нехватка масла может привести к быстрому износу и выходу дорогого турбокомпрессора из строя. Если двигатель не оснащен турботаймером, глушить его сразу после поездки нельзя. Нужно дать ему поработать на холостом ходу 3–5 минут. Иначе остановится циркуляция масла и охлаждение. Остатки масла в раскаленной турбине коксуются и способствуют более быстрому износу ДВС. То же самое касается прогрева двигателя перед поездкой. Это обязательно делать даже летом и только на холостом ходу. Если торопиться, газовать и поднимать обороты во время прогрева, турбину можно быстро вывести из строя.

Масла SINTEC для двигателей с турбонаддувом

Компания поставляет минеральные масла для автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями — легковых, легких коммерческих машин и автобусов.

  • SINTEC LUX SAE 10W-40 API SL/CF

    Полусинтетическое масло предназначено для новых моделей бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом и катализатором. Его отличные эксплуатационные свойства обеспечиваются высокотехнологичными присадками.

  • SINTEC ЭКСТРА SAE 20W-50 API SG/CD

    Это минеральное масло произведено из высококачественной базы с добавлением присадок и предназначено для форсированных бензиновых моторов и дизельных двигателей с умеренным наддувом.

  • SINTEC ТУРБО ДИЗЕЛЬ SAE 20W-50 API CD

    Для производства этого всесезонного минерального масла используется база высокой степени очистки и пакет присадок последнего поколения. Оно предназначено для скоростных дизельных моторов с турбонаддувом и без него и тех, которые работают в тяжелых эксплуатационных условиях, также сельхозтехники и тракторов.

Что такое турбонаддув в автомобиле и как он работает

Турбонаддув современной конструкции – это сложное в техническом плане устройство. Первые системы для наддува двигателей появились еще в начале XX века. Наибольшее же распространение получила конструкция наддува, компрессор которой приводится от турбины, раскручиваемой выхлопными газами авто до высоких оборотов.

Энергия выхлопных газов бесплатна, поэтому мощность мотора при использовании турбокомпрессора значительно поднимается без ухудшения экономичности, а зачастую, экономичность двигателя даже улучшается (советы как уменьшить расход топлива). Из-за использования в конструкции турбины, такой вид наддува двигателя имеет всем хорошо известное название – турбонаддув.

Воздух при сжатии компрессором нагревается, плотность падает, и в цилиндры его помещается меньше, поэтому, довольно часто, после турбокомпрессора нагнетаемый воздух пропускают через специальный радиатор – интеркулер, в котором он охлаждается.

Частота вращения турбины и связанного с ней компрессора турбонаддува очень велика (больше ста тысяч оборотов в минуту), поэтому в них применяются подшипники скольжения с очень маленькими зазорами. Соответственно возрастает требовательность двигателя с турбонаддувом к качеству и чистоте масла. Конечно, стоимость этого агрегата тоже немаленькая.

Серьезным недостатком турбонаддува можно считать эффект так называемой ”турбоямы”. Он проявляется при резком нажатии на педаль акселератора – двигатель сперва ”задумывается” и только после этого начинает разгонять автомобиль.

Объясняется это тем, что турбине необходимо какое-то время для раскрутки до рабочих оборотов, и чтобы его уменьшить, на некоторых моделях турбокомпрессоров (как правило, предназначенных для легковых автомобилей) устанавливают специальный клапан, который перепускает часть воздуха с выхода компрессора обратно на его вход.

Таким образом, при закрытии дроссельной заслонки турбина продолжает вращаться с большой скоростью, а турбокомпрессор в это время работает “вхолостую”, перегоняя воздух по кругу. Нажатие на педаль газа закрывает этот клапан, и нагнетаемый воздух в полном объеме снова поступает во впускной коллектор. Обычно управление перепускным клапаном турбонаддува возлагают на электронику.

Другой разновидностью наддува является приводной компрессор, который, в отличии от турбонаддува, вращается коленчатым валом двигателя. Поскольку для его привода отбирается энергия у мотора, такие системы менее экономичны, чем аналогичные силовые агрегаты без компрессора или с турбонаддувом. Зато они надежнее, дешевле и не имеют ”турбоямы”, что очень важно для спортивных автомобилей, где при разгоне каждая доля секунды на счету.

Такие компрессоры часто используют западные тюнинговые компании для увеличения мощности моторов – это гораздо дешевле, чем увеличивать рабочий объем, организуя мелкосерийное производство поршней, коленвалов и других технологически сложных деталей. Их используют такие автомобильные “гранды” как Mercedes, General Motors, Ford, Jaguar, Mazda и другие автопроизводители.

Турбонаддув современного автомобиля. Что это и зачем нужно?

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

Крутящий момент двигателя можно увеличить несколькими способами:

  • повысить эффективность двигателя
  • увеличить объем двигателя
  • увеличить плотность всасываемого воздуха

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

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

  • удельная мощность дизельного двигателя без наддува оставляет желать лучшего
  • выходная мощность дизельного двигателя ограничена дымовыделением, а добавление большего количества воздуха в цилиндр может уменьшить количество дыма
  • (по сравнению с бензиновым двигателем со свечами зажигания) детонация в дизельном двигателе невозможна, поскольку топливо впрыскивается в конце цикла сжатия
  • (по сравнению с бензиновым двигателем со свечами зажигания) дизельные двигатели дороже в производстве, поэтому стоимость турбокомпрессора меньше влияет на общую стоимость двигателя.

На двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновом) основной причиной установки турбонагнетателя является увеличение выходного крутящего момента / мощности за счет ограниченной (объемной) мощности двигателя. Основным ограничением бензинового двигателя с турбонаддувом с точки зрения того, насколько может повыситься давление наддува, является детонация в двигателе. Дополнительный воздух для наддува внутри цилиндров вызывает значительное повышение температуры топливовоздушной смеси в конце сгорания, что может привести к детонации в двигателе. Для предотвращения детонации двигатели с турбонаддувом обычно имеют более низкую степень сжатия, чем двигатели без наддува (атмосферные).

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

Когда турбина помещается в выпускной коллектор, давление выхлопных газов увеличивается перед турбиной. Это заставляет двигатель потреблять больше энергии для удаления сгоревших газов из цилиндров во время такта выпуска. Турбина преобразует поток и тепловую энергию выхлопных газов в энергию сжатия. Следовательно, рост давления всасываемого воздуха больше, чем рост давления выхлопных газов, а это означает, что суммарный КПД двигателя увеличивается.

Автомобильные турбокомпрессоры состоят из четырех основных частей:

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

Корпус компрессора (обычно изготовленный из алюминия) содержит компрессор с осевым входом и радиальным выходом (также известный как рабочее колесо). Корпус турбины содержит турбину с радиальным притоком и осевым выпуском, соединенную с компрессором через вал.

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

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

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

где: 1 — колесо компрессора, 2 — осевой (упорный) подшипник, 3 — радиальные (втулочные), 4 — подшипники, 5 — вал, 6 — колесо турбины.

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

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

Корпус сердечника также содержит некоторые уплотнительные элементы, которые предотвращают попадание масла в выпускной или впускной коллектор, а также максимально сокращают попадание всасываемого воздуха и выхлопных газов (картерных газов).

Компрессор состоит из крыльчатки с осевым притоком и радиальным выпуском (крыльчатки компрессора) и литого алюминиевого корпуса. Во избежание утечки воздуха между компрессором и корпусом зазор должен быть минимальным.

Рабочее колесо компрессора (крыльчатка) обычно изготавливается из литого алюминиевого сплава. В современных турбокомпрессорах рабочее колесо фрезеровано из алюминиевого сплава. Во избежание помпажа компрессора (реверсирования воздушного потока при закрытии дроссельной заслонки) корпус компрессора оборудован продувочным (отрывным) клапаном.

В некоторых коммерческих транспортных средствах с очень долгим сроком службы компонентов крыльчатка компрессора (крыльчатка) фрезерована из титанового сплава.

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

Рабочее колесо компрессора Турбинное колесо турбокомпрессора Радиальный подшипник турбокомпрессора Перепускной клапан турбокомпрессора

Сторона турбины нагнетателя состоит из:

  1. Диффузора.
  2. Корпуса.
  3. Крыльчатки.
  4. Перепускной заслонки для отработанных газов.

Назначение диффузора — ускорить поток выхлопных газов и равномерно распределить его по лопаткам (колесу) турбины. Диффузор встроен в спиральный корпус турбины.

Корпус турбины должен выдерживать очень высокие температуры и сделан из высоколегированного чугуна. В зависимости от типа повышения давления выхлопных газов существует два типа кожуха турбины:

  • Корпус импульсного наддува
  • Корпус постоянного давления

В случае импульсного наддува трубы выхлопных газов, идущие от каждого цилиндра, проходят отдельно в корпус турбины. Корпус турбины спроектирован таким образом, чтобы максимально предотвращать смешивание потоков выхлопных газов перед входом в рабочее колесо турбины.

В случае наддува постоянного давления из выхлопных труб всех цилиндров, выхлопные трубы подключены к выпускному коллектору большого объема, который отфильтровывает отдельные импульсы давления.

Стандартное колесо турбины имеет радиально-впускную и осевую конструкции. Поскольку турбинное колесо должно работать в условиях очень высоких температур, оно изготовлено из стального сплава, содержащего большое количество никеля.

Чтобы минимизировать турболаг (задержку разгона двигателя), момент инерции массы компрессорного колеса, турбинного колеса и вала должен быть как можно меньше. По этой причине исследуются высокопрочные материалы с низкой плотностью для использования в будущих турбокомпрессорах.

Где: 1 — корпус компрессора, 2 — колесо компрессора (крыльчатка), 3 — пневматический привод, 4 — центральный (подшипниковый) корпус, 5 — рычаг управления перепускным клапаном, 6 — перепускной клапан, 7 — корпус турбины, 8 — колесо турбины.

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

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

Последние технологии турбокомпрессоров предусматривают прямое электрическое включение перепускной заслонки. Это обеспечивает более быстрое и точное срабатывание перепускной заслонки независимо от оборотов двигателя.

Высокопроизводительные турбокомпрессоры — EFRTM от BorgWarner

Где: 1 — колесо компрессора, 2 — колесо и вал турбины Gamma-Ti, 3 — корпус турбины из нержавеющей стали, 4 — перепускной клапан с высоким расходом, 5 — задний диск турбины, 6 — двухрядный шарикоподшипник с керамическими шариками и металлическим сепаратором, 7 —  корпус компрессора, 8 — встроенный клапан рециркуляции компрессора (CVR), 9 — электромагнитный клапан управления наддувом (BCSV), 10 — датчик скорости.

Турбокомпрессор Continental RAAX

RAAXTM (что означает «радиально-осевой») — это новый турбокомпрессор Continental с наиболее важной инновацией в конструкции турбины. В отличие от наиболее распространенного на сегодняшний день типа бензиновых турбонагнетателей, радиального турбонагнетателя, который имеет радиальный впуск выхлопных газов, новый турбокомпрессор Continental имеет радиально-осевой (полурадиальный / полуосевой) впускной канал.

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

принципов | BorgWarner Turbo Systems

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

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

Эти простые принципы работы предоставляют различные возможности увеличения мощность двигателя:

Увеличение рабочего объема

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

Увеличение оборотов двигателя

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

Турбонаддув

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

В принципе, следует различать механический наддув и выхлопные газы. двигатели с турбонаддувом.

Механический наддув

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

Турбонаддув выхлопных газов

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

Основы турбокомпрессора

Основы турбокомпрессора

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Турбокомпрессоры - это центробежные компрессоры, приводимые в действие турбиной выхлопного газа и используемые в двигателях для повышения давления наддувочного воздуха. Производительность турбокомпрессора влияет на все важные параметры двигателя, такие как экономия топлива, мощность и выбросы. Перед тем, как перейти к более подробному обсуждению специфики турбокомпрессора, важно понять ряд фундаментальных концепций.

Конструкция турбокомпрессора

Турбокомпрессор состоит из колеса компрессора и колеса турбины выхлопного газа, соединенных сплошным валом и используемого для повышения давления всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания.Турбина для выхлопных газов извлекает энергию из выхлопных газов и использует ее для привода компрессора и преодоления трения. В большинстве автомобильных применений и компрессор, и турбинное колесо являются радиальными. В некоторых приложениях, таких как средне- и низкооборотные дизельные двигатели, можно использовать колесо турбины с осевым потоком вместо турбины с радиальным потоком. Поток газов через типичный турбокомпрессор с радиальным компрессором и турбинными колесами показан на Рисунке 1 [482] .

Рисунок 1 .Конструкция турбокомпрессора и расход газов

(Источник: Schwitzer)

Центр-Жилье. Общий вал турбина-компрессор поддерживается системой подшипников в центральном корпусе (корпусе подшипника), расположенном между компрессором и турбиной (Рисунок 2). Узел колеса вала (SWA) относится к валу с прикрепленными колесами компрессора и турбины, то есть к вращающемуся узлу. Узел вращения центрального корпуса (CHRA) относится к SWA, установленному в центральном корпусе, но без корпусов компрессора и турбины.Центральный корпус обычно отлит из серого чугуна, но в некоторых случаях может использоваться и алюминий. Уплотнения предотвращают попадание масла в компрессор и турбину. Турбокомпрессоры для систем с высокой температурой выхлопных газов, таких как двигатели с искровым зажиганием, также могут иметь охлаждающие каналы в центральном корпусе.

Рисунок 2 . Турбокомпрессор в разрезе

Турбонагнетатель отработавших газов бензинового двигателя в разрезе, показывающий колесо компрессора (слева) и колесо турбины (справа). Система подшипника состоит из упорного подшипника и двух подшипников полностью плавающих журнала. Обратите внимание на охлаждающие каналы.

(Источник: BorgWarner)

Подшипники турбокомпрессора

Подшипники. Система подшипников турбонагнетателя выглядит простой по конструкции, но она играет ключевую роль в ряде критических функций. Некоторые из наиболее важных включают в себя: контроль радиального и осевого движения вала и колес и минимизацию потерь на трение в подшипниковой системе.Подшипниковым системам уделяется значительное внимание из-за их влияния на трение турбокомпрессора и его влияние на топливную экономичность двигателя.

За исключением некоторых больших турбокомпрессоров для тихоходных двигателей, подшипники, поддерживающие вал, обычно расположены между колесами в выступе. Эта гибкая конструкция ротора гарантирует, что турбокомпрессор будет работать выше своей первой и, возможно, второй критических скоростей, и, следовательно, может подвергаться динамическим условиям ротора, таким как завихрение и синхронная вибрация.

Уплотнения. Уплотнения расположены на обоих концах корпуса подшипника. Эти уплотнения представляют собой сложную конструктивную проблему из-за необходимости поддерживать низкие потери на трение, относительно больших перемещений вала из-за зазора в подшипниках и неблагоприятных градиентов давления в некоторых условиях.

Эти уплотнения в первую очередь служат для предотвращения попадания всасываемого воздуха и выхлопных газов в центральный корпус. Давление во впускной и выпускной системах обычно выше, чем в центральном корпусе турбокомпрессора, который обычно находится на уровне давления в картере двигателя.По существу, они в первую очередь предназначены для уплотнения центрального корпуса, когда давление в центральном корпусе ниже, чем во впускной и выпускной системах. Эти уплотнения не предназначены для использования в качестве основного средства предотвращения утечки масла из центрального корпуса в выхлопную и воздушную системы. Попадание масла в контакт с этими уплотнениями обычно предотвращается другими средствами, такими как масляные дефлекторы и вращающиеся пальцы.

Уплотнения турбокомпрессора отличаются от уплотнений с мягкой кромкой, которые обычно используются во вращающемся оборудовании, работающем при гораздо более низких скоростях и температурах.Уплотнение с поршневым кольцом - это один из часто используемых типов уплотнений. Он состоит из металлического кольца, внешне похожего на поршневое кольцо. Уплотнение остается неподвижным при вращении вала. Иногда используются уплотнения лабиринтного типа. Как правило, уплотнения вала турбонагнетателя не предотвращают утечку масла, если перепад давления меняется на противоположный, так что давление в центральном корпусе выше, чем во впускной или выпускной системах.

###

Турбокомпрессор - обзор | Темы ScienceDirect

1 ВВЕДЕНИЕ

Турбокомпрессоры обычно оснащаются опорными подшипниками для поддержки турбин и узла ротора.Однако шарикоподшипники стали популярными в качестве замены опорных подшипников в турбонагнетателях. Ван (1) в своем обзоре технологии керамических подшипников указывает, что гибридные керамические подшипники могут обеспечить лучшую реакцию на ускорение, более низкие требования к крутящему моменту, более низкие вибрации и меньшее повышение температуры, чем опорные подшипники. Гибридные керамические шарикоподшипники содержат стальные внутреннюю и внешнюю обоймы, керамические шарики и обычно обработанный сепаратор. Керамические шарики по сравнению со стальными противоположными частями легче, гладче, жестче, тверже, устойчивы к коррозии и электрически.Эти основополагающие характеристики позволяют значительно повысить производительность системы подшипникового ротора. Керамические шарики особенно хорошо подходят для использования в суровых, высоких температурах и / или коррозионных средах. Таким образом, гибридные керамические подшипники идеально подходят для турбонагнетателей. Miyashita et al. (2), Keller et al. (3) и Tanimoto et al. (4) использовали шарикоподшипники в небольших автомобильных турбокомпрессорах. Тем не менее, проблемы все еще остаются для высокоскоростных турбонагнетателей с большой мощностью, для которых требуются подшипники с большим внутренним диаметром, работающие с номинальным диаметром более 2 миллионов.По мере увеличения размера подшипника динамика роторной системы подшипников становится критической для комплексного проектирования и удовлетворительной работы турбокомпрессора.

Исследователи попытались аналитически проанализировать динамику роторной системы турбокомпрессора. San Andrés et al. (5,6,7) представили комплексные модели для прогнозирования динамики турбокомпрессора. Включение полной модели подшипника с жидкостной пленкой позволило понять влияние динамики подшипника на динамику турбокомпрессора.Bou-Said et al. (8) также исследовали динамику ротора турбокомпрессора с линейными и нелинейными аэродинамическими моделями подшипников. Петтинато и др. (9) продемонстрировали преимущества таких динамических моделей ротора турбокомпрессора, используя их для улучшения конструкции подшипников, используемых в турбокомпрессоре. Бонелло (10) реализовал нелинейную модель для исследования динамики турбокомпрессора на полностью плавающих и полуплавающих кольцевых подшипниках. Однако большая часть работы над динамическими моделями ротора турбокомпрессора была сосредоточена на турбокомпрессорах с опорными подшипниками.Следовательно, эти модели не могут предсказать динамику ротора турбонагнетателей, в которых используются подшипники качения. Тем не менее, исследователи попытались разработать аналитические модели для изучения динамики простых роторных систем с подшипниками качения. Гупта (11-13) был одним из первых, кто представил трехмерную динамическую модель подшипника. Разработанная модель была способна анализировать движение всех компонентов подшипника. Meyer et al. (14) представили влияние дефектов на подшипник и продемонстрировали характер колебаний, связанных с дефектами.Saheta et al. (15) и Ghaisas et al. (16) представили полностью динамическую модель дискретных элементов с шестью степенями свободы. В их моделях компоненты подшипника рассматриваются как части сфер и цилиндров, что значительно сокращает вычислительные затраты, связанные с динамическим моделированием подшипников. Sopanen et al. (17, 18) разработали модель подшипника, которая учитывала влияние включений. Однако в их анализе динамика клетки и центробежные нагрузки не учитывались. Аштекар и др. (19, 20) разработали модель подшипника с шестью степенями свободы, которая учитывала эффекты дефектов поверхности подшипника. В целом предыдущие исследователи сосредоточились на динамике подшипников и проигнорировали сложное взаимодействие роликовых подшипников с системой вал / ротор. Однако для полного понимания и изучения высокоскоростных турбонагнетателей с большой выходной мощностью критически важно объединить влияние подшипников и динамики вала / ротора. В высокоскоростных приложениях ротор претерпевает различные формы колебаний, что приводит к сложному движению несущей системы ротора. Lim et al. (21) и Hendrikx et al. (22) разработали модель подшипника, учитывающую эффекты гибкости ротора; однако они пренебрегли влиянием обоймы подшипника на динамику системы.Тивари (23, 24) рассмотрел влияние дисбаланса и предварительного нагружения подшипников на динамику ротора, однако была рассмотрена упрощенная модель идеального подшипника и предполагалось, что ротор является жестким. Пренгер (25) представил модель подшипника, способную моделировать конические роликоподшипники и радиально-упорные подшипники. Модель Пренгера включала эффект гибких валов; однако рассматривались только простые модели вала, и эта модель не могла работать с высокими скоростями. Программное обеспечение BEAST, разработанное Stacke et al (26), как известно, учитывает гибкость ротора; однако ни модель, ни результаты не являются общедоступными.

В этом исследовании была разработана модель, представляющая систему подшипника ротора турбокомпрессора. Модель сочетает в себе модель подшипника с дискретным элементом и модель гибкого ротора для моделирования динамики системы подшипника ротора. Затем модель использовалась для исследования движения каждого компонента подшипника и определения сил и прогиба ротора в зависимости от различных условий эксплуатации. Результаты модели были использованы для исследования характеристик подшипников при различных предварительных нагрузках, дисбалансе ротора и рабочих скоростях.

Метод турбонаддува одноцилиндровых четырехтактных двигателей

Абстрактные

В данной статье представлено технико-экономическое обоснование метода турбонаддува одноцилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Турбонаддув обычно не используется с одноцилиндровыми двигателями из-за несоответствия по времени между тем, когда турбонагнетатель приводится в действие во время такта выпуска, и тем, когда он может подавать воздух в цилиндр во время такта впуска. Предлагаемое решение включает воздушный конденсатор на стороне впуска двигателя между турбонагнетателем и впускными клапанами.Конденсатор действует как буфер и будет реализован как впускной коллектор нового типа с большим объемом, чем в традиционных системах. Чтобы воздушный конденсатор был практичным, его размер должен быть достаточно большим, чтобы поддерживать давление турбонагнетателя во время такта впуска, вызывать минимальную турбо-задержку и значительно увеличивать плотность всасываемого воздуха. Создав модели нескольких потоков воздуха через систему двигателя с турбонаддувом, мы обнаружили, что воздушный конденсатор оптимального размера в четыре-пять раз превышает мощность двигателя.Для конденсатора, рассчитанного на двигатель объемом один литр, время задержки составило примерно две секунды, что было бы приемлемо для устройств с медленным ускорением, таких как тракторы, или приложений в установившемся режиме, таких как генераторы. Увеличение плотности, которое может быть достигнуто в конденсаторе, по сравнению с воздухом при стандартной температуре и давлении окружающей среды, варьируется от пятидесяти процентов для адиабатического сжатия и отсутствия передачи тепла от конденсатора до восьмидесяти процентов для идеальной теплопередачи. Это увеличение плотности пропорционально, в первом порядке, ожидаемому увеличению мощности, которое может быть реализовано с помощью системы турбонагнетателя и воздушного конденсатора, применяемой к одноцилиндровому четырехтактному двигателю.

Отдел
Массачусетский Институт Технологий. Кафедра машиностроения

Журнал

Том 3: 16-я Международная конференция по передовым автомобильным технологиям; 11-я Международная конференция по дизайнерскому образованию; 7-й рубеж в области биомедицинских устройств

Цитата

Бухман, Майкл Р., и Амос Г. Винтер. «Способ турбонаддува одноцилиндровых четырехтактных двигателей». Том 3: 16-я Международная конференция по передовым автомобильным технологиям; 11-я Международная конференция по дизайнерскому образованию; 7-й рубеж в области биомедицинских устройств (17 августа 2014 г.).

Версия: Последняя рукопись автора

О турбонагнетателях или турбонагнетателях



Что такое турбокомпрессор?
Как это работает?
Основные части турбокомпрессора
Сравнение воздухозаборников
Двухходовая турбина
Компенсатор высоты
Зачем нужны турбокомпрессоры?
Различные способы множественного турбонаддува
Holset VG Объяснение турбонаддува

 

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор, впервые разработанный для промышленного сектора в 1924 году, использует выхлопные газы двигателя для питания турбины, которая приводит в действие компрессор и нагнетает больше воздуха в двигатель. Это позволяет двигателю производить больше мощности без увеличения размера. Турбокомпрессоры позволили добиться такого значительного повышения эффективности двигателя, что теперь они устанавливаются почти на все новые дизельные двигатели.

Как это работает?

Работа базового турбокомпрессора. Турбокомпрессор - это турбина с приводом от выхлопных газов, которая приводит в движение колесо центробежного компрессора.
Компрессор обычно расположен между воздухоочистителем и впускным коллектором двигателя, а турбина - между выпускным коллектором и выхлопной трубой выхлопной системы.Основная задача турбонагнетателя - сжимать воздух, чтобы нагнетать больше воздуха в цилиндры двигателя. Это позволяет двигателю эффективно сжигать больше топлива, тем самым вырабатывая больше лошадиных сил.
верх

Основные части турбокомпрессора


Все выхлопные газы двигателя проходят через выпускной коллектор в корпус турбины (если не отводятся через перепускную заслонку). Расширение этих газов, воздействуя на турбинное колесо, заставляет его вращаться. После прохождения турбины выхлопные газы направляются в атмосферу.Во многих случаях турбина заглушает звук выхлопа, поэтому глушение шума не требуется.

Турбина также работает как искрогаситель. Например, он признан Министерством сельского хозяйства США как искрогаситель, подходящий для работы в лесном хозяйстве. Компрессор напрямую соединен с турбиной посредством вала. Единственная потеря мощности от турбины к компрессору - небольшое трение подшипников скольжения.

верх

Сравнение воздухозаборников

Воздух всасывается через систему впуска фильтрованного воздуха, сжимается колесом и выбрасывается во впускной коллектор двигателя обычно через промежуточный охладитель.
Дополнительный воздух, обеспечиваемый турбонагнетателем, позволяет сжечь больше топлива, что увеличивает мощность двигателя. Недостаток воздуха является одним из факторов, ограничивающих мощность безнаддувных двигателей.
По мере увеличения оборотов двигателя время, в течение которого впускные клапаны открыты, уменьшается, в результате чего воздуху меньше времени для заполнения цилиндров. На двигателе, работающем со скоростью 2500 об / мин, впускные клапаны открываются менее чем на 0,017 секунды. Воздух, всасываемый в цилиндр двигателя без наддува, находится под давлением ниже атмосферного.
Турбонагнетатель нагнетает воздух в цилиндр под давлением выше атмосферного. Поток выхлопных газов из каждого цилиндра происходит с перерывами при открытии выпускного клапана. Это приводит к колебаниям давления газа (энергии импульса) на входе в турбину. При использовании обычного корпуса турбины требуется лишь небольшое количество энергии импульса.

верх

Двухходовая турбина

Также называемые турбокомпрессорами Twin Flow, Twin Scroll или Dual Port Turbocharger, это относится к конструкции корпуса турбины (выхлопа) с 2 входными отверстиями для выхлопных газов.Чтобы лучше использовать эти импульсы, одна конструкция имеет внутреннее разделение в корпусе турбины и выпускном коллекторе, который направляет эти выхлопные газы к рабочему колесу турбины. Для каждой половины выхлопного отверстия цилиндра двигателя имеется отдельный канал.
В шестицилиндровом двигателе имеется отдельный канал для трех передних цилиндров и еще один канал для трех задних цилиндров.
За счет использования полностью разделенной выхлопной системы в сочетании с корпусом турбины с двойной спиралью достигается очень эффективная скорость сопла.Это обеспечивает более высокие скорости вращения турбины и давление в коллекторе, чем можно получить с неразделенной выхлопной системой.

Также называемые турбокомпрессорами Twin Flow, Twin Scroll или Dual Port Turbocharger, это относится к конструкции корпуса турбины (выхлопа) с 2 входными отверстиями для выхлопных газов. Этот тип конструкции корпуса турбины, согласованный с конструкцией выпускного коллектора с разделенным импульсом, улучшает характеристики двигателя на низких оборотах, но делает часть турбины турбонагнетателя примерно на 15% более эффективной. Преимущество этого заключается в том, что вы все еще можете использовать относительно неограниченный большой корпус A / R, но при этом поддерживать хорошую реакцию на повышение. Эта концепция использовалась в приложениях Diesel в течение нескольких десятилетий, но только начинает набирать популярность в сфере настройки производительности.

верх

Компенсатор высоты

Турбокомпрессор дает явное преимущество двигателю, работающему на большой высоте. Турбокомпрессор автоматически компенсирует нормальные потери плотности воздуха и мощности по мере увеличения высоты. Внешний вид, конструкция и работа компенсатора высоты такие же, как у турбокомпрессора.Однако цель в другом.
Целью турбонагнетателя является увеличение выходной мощности двигателя за счет подачи сжатого воздуха во впускной коллектор двигателя, чтобы увеличившееся количество топлива можно было использовать для сгорания.
Назначение компенсатора высоты - поддерживать постоянную выходную мощность и эффективность двигателя, работающего на всех высотах. Это осуществляется путем подачи сжатого воздуха во впускной коллектор двигателя под давлением, примерно равным давлению на уровне моря.
Нет увеличения количества топлива для сгорания и, следовательно, нет увеличения базовой мощности двигателя.Однако дополнительный воздух, обеспечиваемый компенсатором высоты, обычно увеличивает полноту сгорания, что в целом улучшает экономию топлива и снижает уровень дыма.

С двигателем без наддува мощность в лошадиных силах падает на 3 процента на 1000 футов (300 м) из-за уменьшения плотности воздуха на 3 процента на 1000 футов (300 м). Если подача топлива не снижается, уровень задымленности и разбавление топлива будут увеличиваться с высотой.

Для двигателя с турбонаддувом увеличение высоты также увеличивает перепад давления на турбине.Давление на входе турбины остается прежним, но давление на выходе уменьшается с увеличением высоты. Скорость турбины также увеличивается с увеличением перепада давления. Колесо компрессора вращается быстрее, обеспечивая примерно такое же давление во впускном коллекторе, что и на уровне моря, даже если входящий воздух менее плотный.

Однако существуют ограничения на фактическую величину компенсации высоты, которую имеет двигатель с турбонаддувом. Это в первую очередь определяется степенью наддува турбокомпрессора и соответствием между турбокомпрессором и двигателем.

Все турбокомпрессоры работают на очень высокой скорости. Это может быть от 40 000 до более 300 000 об / мин.

верх

Зачем нужны турбокомпрессоры?

Существует пять основных причин использования турбонагнетателя двигателя:
1. Для увеличения выходной мощности двигателя заданного объема: Если моторный отсек машины имеет заданный размер, двигатель с турбонаддувом может использоваться для обеспечения повышенной мощности без необходимости для увеличения моторного отсека для двигателя большего объема.
2. Для уменьшения веса: двигатели с турбонаддувом имеют больше мощности на килограмм, чем двигатели без турбонаддува.
3. Чтобы снизить затраты: Начальная стоимость двигателей с турбонаддувом, в долларах за каждую лошадиную силу, меньше, чем для двигателя без наддува (N. A.), а дифференциал увеличивается с увеличением скорости наддува. Все это дает больше лошадиных сил на доллар.
4. Для поддержания мощности на больших высотах: компенсатор высоты также попадает в эту категорию, обеспечивая жизненно важную производительность машины на больших высотах.
5. Для уменьшения дыма: турбонаддув может быть эффективным способом снижения плотности выхлопных газов за счет обеспечения избыточного воздуха. Однако использование турбонагнетателя не гарантирует этого, поскольку многие другие компоненты также влияют на плотность выхлопных газов, и они должны быть правильно спроектированы и согласованы для обеспечения приемлемого уровня дыма.
верх

Различные способы множественного турбонаддува.

Существует четыре основных способа использования нескольких турбонагнетателей на двигателе:
1. Twin Turbo. Здесь у вас есть 2 турбины, на каждую из которых подается выхлопной газ от половины двигателя. Это популярно в двигателях типа "V", где выхлопные газы накапливаются в каждом турбо. Это все еще одноступенчатый турбонаддув, но с использованием более чем одного турбонаддува для достижения желаемого давления наддува. Обычно используется в бензиновых / бензиновых двигателях.
2. Турбокомпрессоры 2 ступени компаундирования. Здесь у вас есть небольшой турбонагнетатель высокого давления (HP), установленный рядом с выпускными отверстиями двигателя, и более крупный турбонаддув низкого давления (LP), питаемый из отработанных газов, которые поступают из турбонагнетателя HP без каких-либо клапанов.Иногда в этой системе используется перепускной клапан для контроля пикового давления. Обычно используется в дизельных двигателях с силовым приводом, где требуется высокое давление наддува. Эта система обеспечивает хороший отклик дроссельной заслонки, при этом обеспечивая высокие характеристики двигателя и очень высокие уровни наддува за счет увеличения давления наддува.
3. Ступенчатый турбонаддув. Здесь у вас есть 2 турбины, одна больше другой в ступенчатой ​​установке с использованием клапанов, чтобы задействовать вторую (обычно большую) турбину при желаемых оборотах двигателя или нагрузке. Эта система обеспечивает хороший отклик дроссельной заслонки, а также большой объем воздушного потока. Обычно в этой настройке не учитывается давление наддува.
4. Регулируемый двухступенчатый турбонаддув. Эта сложная система с клапанами, которые используются для управления как потоком воздуха, так и выхлопными газами. он обеспечивает плавный переход в режим высокого ускорения с потрясающим откликом и может предложить очень высокую производительность. Эта система может быть использована с 2, 3 или более турбинами для большего эффекта. Также обычно используется с турбокомпрессорами VNT с изменяемой геометрией.

верх

Holset VG Турбокомпрессор

Вот ссылка на короткий анимационный видеоклип Холсета (Cummins Turbo Technologies), объясняющий работу их сопел Veriable Geomertry с электронным управлением. Нажмите здесь

верх

Турбокомпрессор против. Нагнетатель: основы принудительной индукции

Есть большая вероятность, что в какой-то момент вашей жизни у вас был автомобиль с турбонаддувом или наддувом. Наличие турбонагнетателя или нагнетателя могло сыграть или не сыграть роль в вашем решении о покупке, но, тем не менее, вы воспользовались преимуществами лучшей производительности и экономии топлива. Хотя турбокомпрессоры сегодня широко используются в автомобилях, с точки зрения истории автомобилестроения, это относительно недавняя разработка. Давайте посмотрим, почему автопроизводители используют турбокомпрессоры и нагнетатели, и поговорим о преимуществах, которые они могут предложить.

Зачем форсировать?

На протяжении многих лет автопроизводители пробовали практически все, чтобы придать своим автомобилям большую мощность и лучшую экономию топлива.Очевидное решение вопроса большой мощности - двигатель большего размера. Старая поговорка о том, что «вытеснению не заменишь», появилась потому, что большой двигатель обычно производит больше мощности, чем маленький. Мощные автомобили 1960-х и 1970-х годов - отличные примеры этой школы мысли, и у них двигатели были больше, чем у многих современных пикапов. Они великолепно звучат, обеспечивают мускулатуру, необходимую для впечатляющего выгорания, и могут толкнуть вас обратно в сиденье, когда педаль заделана. Обратной стороной этих двигателей-монстров является экономия топлива, а точнее ее отсутствие.В конце концов, это был один из последних гвоздей в крышку гроба для случайного использования двигателей гигантского объема.

Когда-то зарезервированный для дорогостоящего оборудования, теперь турбонаддув используется во всем автомобильном спектре, включая Kia Soul, изображенную здесь. Kia

Поскольку запасы топлива сократились и цены подскочили во второй половине двадцатого века, производители были вынуждены пытаются найти способ привести свои автомобили в действие без необходимости 4 фута на галлон большого блока V8. Сначала ответ заключался в том, чтобы делать маленькие автомобили. с небольшими двигателями.Компакты Ford Pinto, Chevrolet Vega AMC Gremlin были все рождено этой стратегией. Вторая часть плана заключалась в добавлении меньшего, менее мощный двигатель по сравнению с существующими автомобилями. Это и встреча постоянно ужесточающиеся стандарты выбросов, в результате чего на целое десятилетие были выпущены автомобили, которые были медленными, шумными и совсем не увлекательными. Термин «Эпоха недуга» используется для описывают американские автомобили с начала 70-х до начала 80-х годов прошлого века. которые многие модели были просто ужасны в управлении и повседневной жизни.

Как только производители разобрались со стандартами выбросов, они начали исследовать широкое использование турбокомпрессоров и нагнетателей в транспортных средствах. (Хотя малотоннажные автомобили с турбонаддувом от GM, Porsche и BMW, среди других, существовали в течение десятилетий, Saab 99 Turbo 1977 года часто объявляется первым коммерчески жизнеспособным серийным турбомотором современной эпохи; Volvo дебютировала с 240 Turbo в 1980 году. .)

Volvo 240 Turbo был первым серийным автомобилем с турбонаддувом для многих людей, достигших совершеннолетия в 1970-х и 80-х годах. Volvo

В совокупности именуются «принудительное индукции », добавление наддува с помощью турбо- или нагнетателя позволило уменьшить двигатели для увеличения мощности без ущерба для экономии топлива, что, в свою очередь, привели к появлению гораздо более привлекательных автомобилей.

Что такое турбокомпрессоры?

Турбокомпрессоры используют автомобильные выхлопные газы, чтобы вращать турбину в потоке выхлопных газов, который вращает компрессор на стороне индукции. Затем этот компрессор раскручивает и нагнетает больше воздуха двигатель; больше воздуха означает больше топлива, и это может увеличить мощность.С другой стороны, нагнетатели вращаются с помощью зубчатой ​​передачи или ремня. Если мы говорим о том, какой из них более эффективен, турбины всегда будут в выигрыше, потому что они повторное использование отработанного выхлопного газа вместо того, чтобы позволить ему уйти в атмосферу. В Напротив, нагнетатель отбирает часть мощности двигателя непосредственно для вращения роторы.

На этом разрезе пятицилиндрового двигателя Audi TTRS показано, как выхлопная турбина (слева) и вентилятор впускного компрессора (справа) соединены валом и размещены внутри контура впускного / выпускного трубопровода. Audi AG

Производительность и постоянство другие области, где две системы расходятся. Турбокомпрессорам нужен воздух для раскрутки, что может занять время. Это явление известно как турбо-задержка, когда турбокомпрессор не раскручивается на полную мощность и поэтому не обеспечение максимального ускорения двигателя. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может чувствую, как он бьет ключом при достижении определенного числа оборотов или скорости. Это также создает приятный звук свиста, который нравится людям.

Что такое нагнетатели?

В отличие от турбонагнетателя приводится непосредственно от двигателя, поэтому нет лагов. Нагнетатель запускается производит мощность, как только педаль акселератора нажата, и увеличивается соразмерно при оборотах двигателя. Одним из значительных преимуществ нагнетателей является то, что они могут быть более легко настраивается для обеспечения мощности и повышения в широком диапазоне оборотов в минуту, в отличие от к турбокомпрессорам, которые сравнительно наиболее эффективно работают в небольшом диапазоне мощности. С другой стороны, обычно наблюдается небольшой процент потерь мощности от двигатель, чтобы получить преимущества мощности от нагнетателя. Однако в конце концов любой потери обычно значительно перекрываются увеличением мощности двигателя. Они тоже часто демонстрируют уникальный звук описывается как отчетливое нытье.

Dodge ошеломил мир маслкаров, представив в 2016 году 6,2-литровый двигатель Hellcat V8 с наддувом мощностью 707 лошадиных сил. Под большим алюминиевым корпусом в верхней части двигателя находится интеркулер; двухвинтовой нагнетатель находится прямо под ним. Dodge

Нагнетатели обычно делятся на одну из четырех категорий: корневые и двухшнековые или центробежные, приводимые в движение либо мощностью двигателя, либо электродвигателем. Наука немного сложнее, но это основная разбивка.

В чем смысл?

Каждая система имеет свои преимущества. Турбокомпрессоры увеличить мощность без увеличения объема двигателя, что приводит к повышение экономии топлива. Вот почему сейчас у нас так много мощных автомобилей с турбонаддувом. четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели вместо V8 и даже V12, которые мы видели много лет назад.Автомобильная промышленность с энтузиазмом взяла на вооружение турбонаддув, и количество новых автомобилей с турбонаддувом намного превышает количество автомобилей с нагнетателем. широкий запас.

С другой стороны, нагнетатели

хорошо работают в приложениях, где конечной целью являются максимальная мощность и крутящий момент. Прекрасным примером этого являются автомобили Dodge SRT Hellcat, у которых уже есть большой двигатель V8, а затем добавлен нагнетатель для создания уровней мощности, которых нет больше нигде в отечественной автомобильной промышленности. В настоящее время Dodge Challenger SRT Hellcat Redeye с мощностью 797 лошадиных сил не только прочен, но и надежен.

Большинство производителей также используют промежуточный охладитель на стороне впуска для охлаждения сжатого воздуха. Подобно радиатору, но для воздуха, производит более плотный, более богатый кислородом воздух, что позволяет подавать больше топлива в цикл горения, увеличивая мощность двигателя. Надежность также повышается за счет постоянной температуры на впуске, что позволяет более точно управлять топливно-воздушной смесью.

Какие есть альтернативы?

Некоторые автопроизводители решили не выбирать между двумя платформами.Такие компании, как Volvo, предпочли использовать в новых автомобилях как турбонагнетатель, так и нагнетатель. Некоторые модели Volvo используют небольшой нагнетатель для увеличения мощности вне линии, после того, как он набирает обороты, работает турбо. Эта система иногда называется «двойной зарядкой».

Некоторые модели Volvo используют турбокомпрессор и нагнетатель в процессе, называемом двойным зарядом. График показывает смешивание свежего воздуха (синий) с наддувом (красный). Позднее воздушный поток сжимается турбокомпрессором, установленным ниже. Volvo

Другие автомобили также используют принцип «больше - лучше». Lancia и Nissan использовали как турбонаддув, так и наддув в раллийных автомобилях 1980-х годов. Несколько лет спустя Volkswagen выпустил автомобиль, в котором использовался 1,4-литровый двигатель с двойным наддувом, который производил такую ​​же мощность, как 2,3-литровый двигатель, но с 20-процентным улучшением экономии топлива.

Другие компании, особенно в вторичного рынка, работают над улучшением и модернизацией нагнетателя для использование в новых экономичных транспортных средствах.BorgWarner работает с Mercedes-Benz над разработать электрический нагнетатель, который вместо этого использует электродвигатель. выкачивания мощности из двигателя автомобиля для повышения его мощности.

Производители дали понять какой оттенок буста он предпочитает для современных автомобилей. Турбокомпрессоры далеко более распространены и находятся под капотами гораздо большего количества новых автомобилей, чем нагнетатели.

В любом случае, турбо- и нагнетатели давно превзошли свою раннюю репутацию привередливых и дорогая технология, предназначенная для дорогой экзотики и гоночных автомобилей. В паре с передовые системы подачи топлива, комплексное программирование управления двигателем и значительно улучшился контроль качества, кажется, старый "нет замена вытеснению », указ готов к отмене.

Разработка турбонаддува FEV - FEV Group

3D CFD

В дополнение к различным возможностям в области тестирования, FEV также обладает передовым опытом в области численных исследований турбонагнетателей. Процесс, который начинается с передачи данных САПР, максимально автоматизирован, благодаря чему можно избежать сложного и трудоемкого нового подключения даже при изменении геометрии, например, путем переключения положения перепускного клапана на турбонагнетателе.В дополнение к стационарным исследованиям с замороженным ротором, полностью переходные исследования CFD находятся в портфеле FEV. Моделирование в различных условиях и постобработка результатов также являются частью автоматизированного процесса.

В дополнение к моделированию адиабатических характеристик компания FEV имеет большой опыт моделирования целых моделей турбонагнетателей, включая теплопередачу между жидкостью и структурой твердого тела (сопряженная теплопередача). Уровни оценки могут быть размещены в любой точке 3D-моделей CFD, чтобы полностью оценить аэродинамические характеристики независимо от сложного измерительного оборудования на испытательном стенде. Также предлагаются числовые исследования в области впуска катализатора и выпускного коллектора в качестве соединения компонентов двигателя с турбонагнетателем. Результаты моделирования используются в качестве базового условия или в качестве сравнения при оптимизации отдельных компонентов или служат в качестве оценки рабочего поведения при предварительном выборе турбокомпрессоров.

Подшипники и моделирование нескольких тел

Радиальные подшипники ротора турбонагнетателя ОГ (ETC) обычно указываются как гидродинамические подшипники с плавающей втулкой, а по отдельности - как роликовые подшипники. Осевое управление обычно осуществляется двусторонним гидродинамическим осевым сегментным подшипником. Полная динамика ротора ETC и поведение подшипников анализируются с помощью упругого многотельного моделирования (MBS) и связанных термо-эластогидродинамических (TEHD) расчетов с помощью коммерческого программного обеспечения MBS FEV Virtual Engine ©.

В дополнение к синхронным и подсинхронным колебаниям, гидродинамические давления смазочной пленки и трение подшипников также могут быть определены таким образом на ранней стадии разработки ETC и оптимизированы на ранних этапах ETC.

Типичные результаты расчетов здесь:

  • Силы реакции и крутящие моменты подшипников
  • Давления в контакте и смазочной пленке, минимальная толщина смазочной пленки и потери на трение
  • Пути переключения и эксцентриситет подшипников
  • Движения и возбуждения ротора (диаграммы Кэмпбелла и диаграммы водопада для стабильность и анализ NVH)

Помимо динамики ротора и подшипника, можно также сосредоточить внимание на динамике других компонентов ETC, которые могут вибрировать, таких как система уровня байпаса / перепускного клапана на стороне турбины.С этой целью ко всей системе ETC применяются и анализируются предварительно определенные силы возбуждения.

С помощью стандартизованного интерфейса совместного моделирования FMI (Functional Mock-up Interface) FEV Virtual Engine © также предлагает возможность проводить совместное моделирование с дополнительными инструментами моделирования - например, с использованием GT-POWERTM.