Что такое турбокомпрессор – : , ,

Содержание

Турбокомпрессор: устройство,принцип работы,фото,видео. | НЕМЕЦКИЕ АВТОМАШИНЫ

 

 

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

Немного о турбокомпрессоре

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

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

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

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

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

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

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

Что такое турбо-яма?

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

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

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

Функция турбины, настройка и ее дефекты

 

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

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

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

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

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

 

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

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


Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

 

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

Виды и срок службы турбокомпрессоров

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

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

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

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

О НЕДОСТАТКАХ

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

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

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

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

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

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

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

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

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

 

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

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

 

 

seite1.ru

Турбокомпрессор — Энциклопедия журнала «За рулем»

Турбокомпрессор работает под воздействием потока горячих отработавших газов, вращающих его ротор с частотой 150–230 тысяч об/мин. В этих условиях даже небольшое нарушение работы приводит к его повреждению.

Об­щие све­де­ния

Мощ­ность, раз­ви­ва­е­мая пор­ш­не­вым дви­га­те­лем вну­т­рен­не­го сго­ра­ния, за­ви­сит от на­пол­не­ния ци­лин­д­ров го­рю­чей сме­сью. С уве­ли­че­ни­ем ча­с­то­ты вра­ще­ния ко­лен­ча­то­го ва­ла мощ­ность до­сти­га­ет мак­си­маль­ной ве­ли­чи­ны1, а за­тем на­чи­на­ет па­дать. Это свя­за­но с тем, что с рос­том ско­ро­сти воз­душ­но­го по­то­ка на­пол­не­ние умень­ша­ет­ся из-за уве­ли­че­ния со­про­тив­ле­ния впу­ск­но­го тру­бо­про­во­да. Для улуч­ше­ния мощ­но­ст­ных ха­рак­те­ри­с­тик мо­то­ров ис­поль­зу­ют над­дув.
Над­дув — на­гне­та­ние воз­ду­ха в ци­лин­д­ры дви­га­те­ля для уве­ли­че­ния их на­пол­не­ния го­рю­чей сме­сью. Из­бы­точ­ное дав­ле­ние вы­ше ат­мо­сфер­но­го по­лу­ча­ют с по­мо­щью раз­лич­ных на­гне­та­те­лей (ком­прес­со­ров), что поз­во­ля­ет по­вы­сить мощ­ность мо­то­ра

2 при тех же га­ба­ри­тах и мас­се. Ком­прес­со­ры с ме­ха­ни­че­с­ким при­во­дом от ко­лен­ча­то­го ва­ла дви­га­те­ля тре­бу­ют до­пол­ни­тель­ных за­трат топ­ли­ва и име­ют ог­ра­ни­чен­ное при­ме­не­ние.
Тур­бо­ком­прес­со­ры при­во­дят­ся в дей­ст­вие не­ис­поль­зу­е­мой энер­ги­ей от­ра­бо­тав­ших га­зов. Они по­лу­чи­ли в на­сто­я­щее вре­мя на­и­боль­шее рас­про­ст­ра­не­ние, так как не тре­бу­ют до­пол­ни­тель­но­го рас­хо­да топ­ли­ва в от­ли­чие от ком­прес­со­ров с ме­ха­ни­че­с­ким при­во­дом. Тур­бо­ком­прес­со­ры, как пра­ви­ло, снаб­жа­ют­ся ох­ла­ди­те­лем.
Ох­ла­ди­тель над­ду­воч­но­го воз­ду­ха ус­та­нав­ли­ва­ет­ся на вы­хо­де из тур­бо­ком­прес­со­ра для умень­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры го­рю­чей сме­си и уве­ли­че­ния ее плот­но­с­ти. При этом по­вы­ша­ет­ся на­пол­не­ние ци­лин­д­ров, сни­жа­ет­ся теп­ло­вая на­груз­ка на де­та­ли дви­га­те­ля и умень­ша­ет­ся со­дер­жа­ние окис­лов азо­та в от­ра­бо­тав­ших га­зах
3.

Ус­т­рой­ст­во тур­бо­ком­прес­со­ра вклю­ча­ет в се­бя три ос­нов­ные ча­с­ти — кор­пус тур­би­ны, кор­пус под­шип­ни­ков с ро­то­ром в сбо­ре и кор­пус ком­прес­со­ра.

Турбокомпрессор
1 — Корпус подшипников;
2 — Турбинное колесо;
3 — Перепускной клапан;
4 — Корпус турбины;
5 — Масляные каналы;
6 — Вал ротора;
7 — подшипник скольжения;
8 — компрессорное колесо;
9 — корпус компрессора;
10 — пневмопривод перепускного клапана

  • Кор­пу­са тур­би­ны и ком­прес­со­ра в оби­хо­де на­зы­ва­ют “улит­ки”. Тур­бин­ный кор­пус свя­зан с вы­пу­ск­ным, а ком­прес­сор­ный — с впу­ск­ным тру­бо­про­во­да­ми.
  • В кор­пу­се под­шип­ни­ков ус­та­нов­лен ро­тор в сбо­ре, пред­став­ля­ю­щий со­бой вал, на ко­то­ром же­ст­ко за­креп­ле­ны тур­бин­ное и ком­прес­сор­ное ко­ле­са с ло­па­с­тя­ми. Ро­тор вра­ща­ет­ся на под­шип­ни­ках сколь­же­ния. Они сма­зы­ва­ют­ся и ох­лаж­да­ют­ся мо­тор­ным мас­лом, по­сту­па­ю­щим из си­с­те­мы смаз­ки дви­га­те­ля. Для сни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры кор­пу­са в нем мо­гут быть пре­ду­с­мо­т­ре­ны ка­на­лы по­да­чи ох­лаж­да­ю­щей жид­ко­с­ти.

Ог­ра­ни­че­ние дав­ле­ния над­ду­ва осу­ще­ств­ля­ют с це­лью за­щи­тить дви­га­тель от пе­ре­груз­ки.
Пе­ре­пу­ск­ной кла­пан, уп­рав­ля­е­мый пнев­ма­ти­че­с­ким при­во­дом, при оп­ре­де­лен­ной ве­ли­чи­не дав­ле­ния над­ду­ва на­прав­ля­ет часть от­ра­бо­тав­ших га­зов в об­ход тур­би­ны.

По­во­рот­ные ло­пат­ки, ус­та­нов­лен­ные в кор­пу­се тур­би­ны не­ко­то­рых ком­прес­со­ров, поз­во­ля­ют из­ме­нять ее про­ход­ное се­че­ние и со­от­вет­ст­вен­но дав­ле­ние над­ду­ва.

Турбокомпрессор с изменяемым проходным сечением корпуса турбины:
1 — турбинное колесо
2 — поворотные лопатки

Ра­бо­та тур­бо­ком­прес­со­ра про­ис­хо­дит под воз­дей­ст­ви­ем по­то­ка от­ра­бо­тав­ших га­зов, вра­ща­ю­щих тур­бин­ное ко­ле­со и вал ро­то­ра. Ус­та­нов­лен­ное на том же ва­лу ком­прес­сор­ное ко­ле­со на­гне­та­ет воз­дух во впу­ск­ной тру­бо­про­вод. На не­ко­то­рых ре­жи­мах ра­бо­ты мо­то­ра про­яв­ля­ют се­бя осо­бен­но­с­ти тур­бо­над­ду­ва.

Тур­бо­яма

«Тур­бо­яма” (тур­бо­лаг)” — за­держ­ка уве­ли­че­ния обо­ро­тов и мощ­но­с­ти дви­га­те­ля при рез­ком на­жа­тии на пе­даль ак­се­ле­ра­то­ра (“га­за”). Эф­фект свя­зан с инер­ци­он­но­с­тью си­с­те­мы — тре­бу­ет­ся вре­мя, что­бы ус­ко­рив­ший­ся по­ток вы­хлоп­ных га­зов рас­кру­тил тур­би­ну. Ос­нов­ной спо­соб ус­т­ра­не­ния — сни­же­ние раз­ме­ров и мас­сы вра­ща­ю­щих­ся де­та­лей для об­лег­че­ния их бы­ст­ро­го рас­кру­чи­ва­ния. Од­на­ко это ве­дет к сни­же­нию про­из­во­ди­тель­но­сти тур­бо­ком­прес­со­ра и для со­хра­не­ния не­об­хо­ди­мо­го да­в­ле­ния над­ду­ва при­хо­дит­ся уве­ли­чи­вать ча­с­то­ту вра­ще­ния ро­то­ра или при­ме­нять кор­пус тур­би­ны с из­ме­ня­е­мым про­ход­ным се­че­ни­ем.

Тур­бо­под­хват

“Тур­бо­под­хват” воз­ни­ка­ет при уве­ли­че­нии обо­ро­тов и ско­ро­сти дви­же­ния вы­хлоп­ных га­зов по­сле пре­одо­ле­ния “тур­бо­ямы”. Вслед­ст­вие это­го рез­ко уве­ли­чи­ва­ет­ся дав­ле­ние над­ду­ва, со­зда­ва­е­мо­го тур­бо­ком­прес­со­ром и, со­от­вет­ст­вен­но, мощ­ность дви­га­те­ля. Что­бы ис­клю­чить пе­ре­груз­ку де­та­лей кри­во­шип­но-ша­тун­но­го ме­ха­низ­ма и де­то­на­цию4 (в бен­зи­но­вых дви­га­те­лях), не­об­хо­ди­мо та­кое же рез­кое ог­ра­ни­че­ние дав­ле­ния над­ду­ва.
На­и­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб ус­т­ра­не­ния этих не­до­стат­ков — ос­на­ще­ние со­вре­мен­ных тур­бо­ком­прес­со­ров эле­к­трон­ной си­с­те­мой уп­рав­ле­ния.

Ре­ко­мен­да­ции

Экс­плу­а­ти­руя ав­то­мо­биль с тур­бо­ком­прес­со­ром, же­ла­тель­но ори­ен­ти­ро­вать­ся на сле­ду­ю­щие пра­ви­ла.

  • Нель­зя глу­шить дви­га­тель на по­вы­шен­ных обо­ро­тах, сна­ча­ла сле­ду­ет пе­рей­ти на хо­ло­с­той ход на 3–5 ми­нут, и толь­ко по­сле это­го ос­та­но­вить мо­тор.
  • Пе­ред тем как тро­нуть­ся с ме­с­та, обя­за­тель­но дать дви­га­те­лю по­ра­бо­тать на хо­ло­с­том хо­ду ми­ни­мум 30 се­кунд.
  • Не­об­хо­ди­мо свое­вре­мен­но ме­нять мо­тор­ное мас­ло, мас­ля­ный и воз­душ­ный филь­т­ры, ис­поль­зуя толь­ко ре­ко­мен­до­ван­ные ав­то­за­во­дом для дан­но­го дви­га­те­ля с тур­бо­над­ду­вом. У ав­то­мо­би­лей с про­бе­гом свы­ше 150 тыс. км та­кая за­ме­на ре­ко­мен­ду­ет­ся че­рез 5–7 тыс.км.
  • Сле­ду­ет пе­ри­о­ди­че­с­ки про­во­дить ди­а­гно­с­ти­ку дви­га­те­ля. При этом спе­ци­а­ли­с­ты осо­бое вни­ма­ние об­ра­ща­ют на ре­гу­ли­ров­ку топ­лив­ной ап­па­ра­ту­ры, си­с­те­мы за­жи­га­ния в бен­зи­но­вых мо­то­рах и ис­прав­ность вен­ти­ля­ции кар­те­ра.

1 Двигатель развивает максимальную мощность при определенной частоте вращения, именуемой “обороты максимальной мощности”.
2 В отличие от “наддувных”, двигатели без наддува иногда называют “атмосферные”.

3 Некоторые из окислов азота являются токсичными и даже канцерогенными.

wiki.zr.ru

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Автомобильные турбины: Функции и как увеличить срок службы

Автомобильные турбокомпрессоры являются ключевым компонентом для увеличения мощности любого автомобиля. В последние годы все больше новых автомобилей стали оснащаться турбинами. Благодаря турбокомпрессорам автопроизводители не только повышают мощность автомобилям, но и делает их выхлоп экологически чище. К сожалению, помимо плюсов, есть и минусы при использовании автомобильных турбин. Главный минус- это ресурс турбокомпрессора. К счастью, существуют некоторые рекомендации, которые позволяют увеличить срок службы компонентов турбонаддува. Предлагаем вам узнать, как работают турбокомпрессоры в современных автомобилях, а также узнать, как вы можете предотвратить преждевременный выход турбины из строя.

 

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

 

Приобретая в наши дни новый автомобиль, скорее всего, он будет оснащен турбированным двигателем, благодаря чему транспортное средство имеет неплохую мощность, низкий расход топлива и более чистый выхлоп. Давайте подробнее узнаем, что же такое турбокомпрессор, а также узнаем самые важные факты о нем. В том числе, мы расскажем о самых частых дефектах и поломках автомобильных турбин.

 

На сегодняшнем рынке пока не все автомобили оснащаются турбинами. Но уже через несколько лет купить машину без турбированного мотора у вас вряд ли получится. Причем это касается не только бензиновых моделей автомобилей. Дело в том, что турбиной оснащаются, в том числе, и дизельные двигатели.

 

Так что турбокомпрессоры в наши дни стали неотъемлемой частью большинства современных автомобилей. Но, несмотря на то, что турбированные двигатели стали очень популярны несколько лет назад, технология двигателей, оснащенных турбокомпрессорами, появилась уже более 100 лет назад.

 

В 1905 году Швейцарский изобретатель Альфред Бучи изобрел систему нагнетания, которая работала от выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания. Смысл этого изобретения прост и основан на принципе работы лопастей ветряной мельницы, которые вращаются потоком ветра. Только вместо ветра в изобретении Альфреда использовался выхлоп отработанных газов силового агрегата, который и вращал лопасти.

К сожалению, в те годы Альфреду удалось получить только патент на изобретение. Увы, построить партию опытных образцов у изобретателя не было возможности.

В 1913 Французский профессор Огюст Рато впервые в мире оснастил самолет турбокомпрессором, основанным на изобретении Бучи.

В 1915 году Альфред Бучи построил прототип корабля, оснащенного дизельным двигателем с турбиной.

Позднее, турбокомпрессоры пришли в мир автоспорта, где перевернули представление о мощности автомобилей.

 

Недавно автопроизводители вспомнили о технологиях турбированных моторов, которые намного эффективнее обычных двигателей. В первую очередь автомобильные компании стали оснащать турбокомпрессорами дизельные маломощные двигатели. В итоге, благодаря турбонаддуву многие современные дизельные моторы по мощности приблизились к бензиновым силовым агрегатам.

 

Это интересно: Как начать самостоятельно обслуживать автомобиль?

 

В итоге сегодня турбомоторы стали незаменимыми для автопроизводителей, которые вынуждены подстраиваться под новые экологические нормы, которые действуют в США и Европе. Благодаря использованию турбокомпрессоров, современные автомобили стали намного экономичнее, мощнее, а также имеют низкий уровень вредных веществ в выхлопе.

 

В конечном итоге все современные автомобили в наши дни, выпускаемые в автопромышленности, являются самыми экологическими чистыми за всю историю автомира.

 

Функция турбины, настройка и ее дефекты

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

 

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

 

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

 

Обкатка двигателя: Что нужно знать?

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

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

 

Наше интернет издание 1GAI.RU в связи с массовой распространенностью турбированных двигателей в автопромышленности решила собрать для вас все самые важные вопросы и ответы об автомобильных турбокомпрессорах, об их техническом обслуживании, также о многом другом:

 

Как работает турбина в автомобиле?

Работа турбокомпрессора основана на принципе увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания за счет большого количества воздуха (кислорода) необходимого для воспламенения топлива в камере сгорания. То есть автомобильная турбина больше не делает ничего кроме поставки двигателю большой массы кислорода.

 

Воздух из турбины подается непосредственно во впускное отверстие цилиндра двигателя.

 

Чтобы привести лопасти турбины в движение компрессор турбо нагнетателя использует для этого выхлопные газы двигателя. Для этого используется законы физики: преобразование тепловой энергии в кинетическую (горячие выхлопные газы начинают вращать лопатки турбины, которые и направляют большие потоки кислорода в двигатель, за счет чего и увеличивается мощность).

 

Что такое турбо лаг (турбо-яма)?

Количества выхлопных газов на низких скоростях автомобиля (низкие обороты двигателя) не достаточно для приведения в действие работы турбины турбокомпрессора. Именно поэтому турбина может создать достаточное давление воздуха для подачи в двигатель только при движении машины на средней скорости (средние обороты двигателя).

 

Смотрите также: По каким принципам работает двигатель Инфинити с изменяемой степенью сжатия, подробная информация

 

Давление топлива в турбированных автомобилях регулируется в зависимости от давления турбонагнетателя. То есть, если обороты двигателя маленькие, то давление топлива будет небольшое и топливная смесь будет не богатой кислородом из-за того, что турбокомпрессор не будет давать достаточного давления кислорода. То же самое происходит не только на малых оборотах двигателя, но и при резком нажатии на педаль газа с места. В этот момент машина не начнет максимально динамичный разгон, так как крыльчатке турбокомпрессора будет не хватать необходимого давления выхлопных газов для создания сжатого потока кислорода и подаче его в камеру сгорания двигателя. В итоге на короткое время в двигателе будет наблюдаться дефицит топливной смеси для эффективного воспламенения (кислород+топливо). Это и приводит к кратковременной задержке разгона, которая и называется турбо-лаг или «турбо яма». Вот почему многие владельцы турбированных автомобилей часто жалуются, что при резком разгоне с малых оборотов двигателя автомобиль после нажатия педали газа на 1-2 секунду не сразу реагирует на увеличение оборотов двигателя.

 

В некоторых премиальных автомобилях в последние годы стали появляться по две или даже три турбины, которые решают проблему турбо-ям (одна турбина работает при маленьких оборотах двигателя, другая включается на более высокой скорости работы мотора). Также недавно стали появляться турбокомпрессоры с адаптивными крыльчатками (регулируемые лопатки в турбине), которые умеют адаптироваться к любому диапазону оборотов двигателя. Таким образом достигается высокий крутящий момент автомобиля на низких скоростях.

 

В чем разница между турбокомпрессором и турбонагнетателем (турбонаддув)?

Турбокомпрессоры и турбонагнетатели работают аналогичным образом. Функция их проста: сжатие всасываемого воздуха и подача его в камеру сгорания двигателя. Но, несмотря на одинаковый смысл работы между двумя видами турбин, существуют отличия. 

 

Главное отличие двух видов турбин это система их питания.

 

Турбокомпрессор получает питание от ременного привода, который передает крутящий момент двигателя на турбину, точно также, как силовой агрегат передает с помощью ремней и роликов крутящий момент на электрический генератор автомобиля, который заряжает аккумуляторную батарею. То есть, по сути, турбокомпрессор питается от электричества.

 

Что касаемо турбонагнетателя или турбонаддува, то этот вид турбин работает от выхлопных газов. Как мы уже сказали выше, после нагнетания кислорода он подается под давлением в камеру сгорания увеличивая крутящий момент двигателя и его мощность.

 

Срок службы турбокомпрессора

 

Еще недавно турбокомпрессоры были ненадежны и часто выходили из строя, даже при надлежащем уходе. Современные компрессоры стали более надежны и некоторые из них имеют срок службы сравнимым с ресурсом двигателя. Тем не менее, для того чтобы турбина проработала как можно дольше, она нуждается в обслуживании и регулярном техническом осмотре для выявления на начальном этапе каких-либо неисправностей.

 

Смотрите также: История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

 

Во-первых, владельцы турбированных автомобилей ни в коем случае не должны затягивать с плановой заменой моторного масла и воздушного фильтра, поскольку даже малейшее загрязнение фильтра и масла могут негативно сказываться на работоспособности турбины и ее срока службы. То есть, если в автомобиле с обычным двигателем вы можете без особого вреда запаздывать с плановой заменой масла и воздушного фильтра, то в турбированных силовых агрегатах плановое ТО должно быть проведено даже немного раньше, чем рекомендовано автопроизводителем. Особенно это касается нашей страны, где качество топлива оставляет желать лучшего.

 

Также турбины требуют постоянной диагностики, чтобы вовремя заметить возможные неисправности. Главная задача не допустить увеличения давления наддува, которое может не только вывести из строя турбокомпрессор, но и серьезно повредить двигатель.

 

Можно ли с помощью тюнинга оснастить автомобиль с обычным двигателем турбокомпрессором?

Благодаря современным турбосистемам, фактически любая машина может быть оборудована турбонаддувом. В большинстве случаев для этого необходимо обратиться в специализированное тюнинг-ателье или автомастерскую. Перед установкой турбины специалисты проверят, выдержит ли ваш двигатель повышение мощности за счет турбонаддува. Также специалисты проведут диагностику топливной системы, которая играет важное значение в турбированных двигателях.

 

Смотрите также: Новый дизельный шестицилиндровый двигатель BMW имеет четыре турбины

 

Затем, если установка турбины возможна специалисты проведут ряд модернизаций вашего автомобиля: установка турбокомпрессора, изменение программного обеспечения блока управления двигателем, который отвечает за впрыск топлива, изменение системы выхлопа (изменение системы выпуска отработанных газов), изменение системы подачи топлива и т.п.

 

При тюнинге автомобиля во время которого устанавливается турбина, главная задача специалистов найти компромисс между производительностью двигателя и долговечностью работы силового агрегата и турбины.

Главный враг любого двигателя- это отработанные газы. Чем быстрее газы удаляются из двигателя, тем лучше.

 

Также вы должны помнить, что любая турбина за счет подачи кислорода под давлением увеличивает температуру воспламенения топлива в камере сгорания, что естественно сказывается на ресурсе двигателя.

Поэтому в процессе тюнинга специалисты тщательно настраивают оптимальное давление турбины для вашего автомобиля.

 

Дело в том, что, по сути, даже с небольшого двигателя можно выжить огромное количество мощности за счет подачи кислорода под высоким давлением в двигатель. Но в этом случае ресурс силового агрегата может сократиться более чем в 2-3 раза из-за повышенной температуры воспламенения топлива в камере сгорания.

Так что в процессе выбора марки и модели турбины специалисты стараются настроить давление турбины таким образом, чтобы оно не очень сильно повлияло на ресурс двигателя.

 

К сожалению, эта проблема относится не только автомобилям, на которые с помощью тюнинг работ были установлены турбокомпрессоры. Даже заводские турбированные двигатели в наши дни имеют не очень большой ресурс. Особенно это касается недорогих автомобилей, которые в последние годы стали оснащаться малолитражными двигателями, оснащенные турбинами. Производители таких автомобилей в погони за потребителем, стараются сделать транспортные средства самыми экономичными на рынке без потери мощности. Согласно законам физики, это возможно только за счет увеличения давления кислорода, который поступает в двигатель. Естественно, в этом случае производитель настраивает турбину на максимально высокое давление, что неизбежно ведет к существенному уменьшению срока службы двигателя.

 

Как увеличить срок службы турбокомпрессора?

Турбокомпрессор нуждается в постоянной масляной смазке. Когда вы запускаете автомобиль, то, как правило, первые секунды турбокомпрессор работает в режиме нехватки масляной смазки. Поэтому не советуем владельцев турбированных автомобилей трогаться с места сразу после запуска двигателя. Так что после того, как вы запустили мотор, подождите около 30 секунд, пока турбина равномерно не смажется маслом.

В крайнем случае вы можете все-таки тронуться с места сразу после запуска двигателя, но в таком случае езжайте на небольшой скорости (на низких оборотах двигателя). Таким образом вы избежите преждевременного износа внутренних компонентов турбины.

 

Также не советуем вам выключать двигатель после движения на высокой скорости. Дело в том, что если после движения на больших оборотах двигателя вы сразу заглушите мотор, то турбина еще будет крутиться по инерции еще около 20 секунд фактически без смазки, поскольку система масляной смазки работает только при включенном двигателе.

 

Кроме того, чтобы турбина преждевременно не вышла из строя, вы должны использовать моторное масло, только рекомендованное автопроизводителем. Желательно, если вы будете приобретать масло у официальных дилеров. Так вы снизите риск купить поддельное некачественное моторное масло, которое может не только в короткий срок вывести турбокомпрессор из строя, но и существенно снизить ресурс двигателя.

 

Что может сломаться в турбокомпрессоре автомобиля?

Большинство дефектов турбины происходят из-за недостаточной смазки. В случае недостаточной или не эффективной смазки (старое или поддельное моторное масло) внутренние компоненты могут быстро выйти из строя из-за повышенного трения друг с другом.

 

Еще одной частой причиной выхода из строя турбины является несвоевременная замена воздушного фильтра. Дело в том, что из-за грязного воздушного фильтра масло может быстро становится загрязненным, что в итоге приведет к неэффективной смазки турбокомпрессора. В первую очередь, в этом случае, может быстро выйти из строя подшипник турбины.

 

Так что, если вы заметите, что турбина автомобиля стала работать громче чем обычно, или появились вибрации, а также если вы обнаружили утечку масла с турбокомпрессора, то необходимо как можно скорее отправиться в технический центр для комплексной диагностики турбины и всех связанных с нею систем, чтобы, вовремя обнаружив проблему, не допустить выхода из строя не только турбины, но и двигателя.

 

Возможно ли отремонтировать турбину в автомобиле

На первых этапах развития турбированных двигателей, в случае выхода турбокомпрессоров из строя приходилось приобретать новую турбину, так как ремонту они не подлежали. Но благодаря развитию технологий автопроизводители научились производить турбокомпрессоры, которые в наши дни подлежат частичному ремонту с помощью специальных ремкомпектов.

 

К сожалению, произвести ремонт турбины самостоятельно у вас не получится. Помните, что ремонт турбокомпрессоров должен выполняться только квалифицированным персоналом, которые должны помимо своего опыта, иметь специальные инструменты и оборудование.

 

При ремонте турбин должны использоваться только оригинальные сертифицированные детали турбокомпрессоров. В противном случае некачественные детали турбины могут не только полностью вывести турбокомпрессор из строя, но серьезно повредить двигатель вашего автомобиля.

www.1gai.ru

Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбод

www.drive.ru

Турбонаддув: что это такое, зачем нужен, как устроен и как работает турбонагнетатель

Турбонаддув представляет собой разновидность наддува, позволяющий подавать воздух в цилиндры ДВС под высоким давлением, которое обеспечивается высвобождаемой от сгорания топлива энергией выхлопных газов.

За счет турбонаддува повышается рабочая мощность двигателя, при этом не увеличивается внутренние объемы цилиндров двигателя и количество оборотов, совершаемых коленвалом. Кроме всего прочего турбонаддув позволяет снизить прожорливость двигателя, а также уменьшить токсичность газов благодаря более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси.

Турбонаддув довольно широко используется на ДВС, работающих как на бензине так и на дизтопливе. При этом использование системы турбонаддува на дизелях считается более выгодным благодаря высокому показателю сжатия ДВС и малой частоте оборотов коленвала.

В бензиновых двигателях высока вероятность возникновения детонирующего эффекта вследствие значительного увеличения количества оборотов двигателя и высокого температурного режима газов при сгорании топлива (до 1000 °C, у дизеля лишь 600 °C).

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

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

Турбинный компрессор (нагнетатель)

Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.

Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов – стальных и керамических сплавов.

Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.

Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.

Интеркулер

Интеркулер – воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.

Регулятор давления наддува

Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува. 

Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.

Предохранительный клапан

Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.

Принцип действия турбонаддува

Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.

Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.

Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.

Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.

Для устранения эффекта турбоямы используются три основных метода:

  • Использование системы с двумя (и более) турбокомпрессорами. Турбины могут устанавливаться параллельно – это допускается на двигателях V-образного типа. При этом каждая турбина устанавливается на свой ряд цилиндров. Идея данного метода в том, что две турбины меньшего размера обладают более низкой инерционностью, чем одна большая турбина. Турбины так же могут устанавливаться и последовательно, причем их может быть от двух до четырех (Bugatti). Увеличение производительности и максимальная эффективность турбонаддува в этом случае достигаются за счет того, что при разных оборотах двигателя используется свой турбокомпрессор.
  • Использование турбины с изменяемой геометрией. Подобный метод обеспечивает более рациональное использование энергии отработанных газов за счет изменения площади сечения входного канала турбины. Данный метод весьма часто используется на дизельных двигателях, например всем известная система TDI от Volkswagen.
  • Использование комбинированного типа турбонаддува. Данный метод позволяет применять симбиоз двух систем – механического и турбинного наддува. Механический наддув эффективен на малых оборотах коленвала, при которых сжатие воздуха обеспечивается нагнетателем механического типа. Турбонаддув применяется при высоких оборотах коленвала, где функцию нагнетания воздуха берет на себя турбинный компрессор. Наиболее распространенной системой комбинированного наддува является наддув двигателя TSI от Volkswagen.

autodromo.ru

Что такое турбокомпрессор? (турбина)

Все больше современных автомобилей получают «живительный» воздух, придающий им дополнительную «силу», от турбокомпрессора (турбины). Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь «игрушкой» для «экзотических» и «особо мощных» машин.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей, турбокомпрессоры доказали свою высокую эффективность и практичность. Одновременно с низкими, «зализанными» аэродинамическими формами кузовов современных машин их двигатели стали меньше, а упор стал делаться на топливную экономичность.

Турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 20-50 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

Ответим на 5 наиболее часто задаваемых вопросов о турбокомпрессорах.

Турбокомпрессор (турбина) в разрезе, со схематичным пояснением принципа ее работы.

1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см. врезку).

2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной — примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.

3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Примерное, схематичное расположение турбокомпрессора и сопутствующих ему патрубков и деталей на двигателе.

Направление потока воздуха (показано стрелками): 1 – турбокомпрессор; 2 – патрубки; 3 – радиатор

Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.

В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).

В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами — все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.

4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ?

Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой «отзовутся» и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.

Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора — прежде всего, нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ?

Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев «турбированных» машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:

После запуска холодного двигателя, по крайней мере, 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.

Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для «турбированных» двигателей.

Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните «золотое» правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким».

Двигатель с турбокомпрессором почти невосприимчив к значительной перемене высоты, тогда как атмосферный на большой высоте теряет мощность.

Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание топлива, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.

Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а, будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет также роль своеобразного глушителя в системе выпуска. 

 

turborus29.ru

Что такое автомобильный турбокомпрессор?

Если в названии какой-либо модели машины имеется приставка «турбо», это означает, что под ее капотом установлен автомобильный турбокомпрессор. Это устройство обеспечивает значительное возрастание количества воздуха, поступающего в цилиндры, что способствует увеличению мощности мотора.

Принцип работы и характеристики турбокомпрессора

Работа ДВС происходит за счет сгорания в нем топливовоздушной смеси. Образующиеся при этом газы через выхлопную трубу выводятся наружу. Входы впускного и выпускного коллектора оборудованы взаимосвязанными крыльчатками. Поток выхлопных газов, выбрасывающийся из двигателя, приводит во вращение крыльчатку выпускного коллектора, а она, соответственно, раскручивает аналогичную деталь, установленную во впускном.

Турбокомпрессор авто не только обеспечивает увеличение количества воздуха, но и стимулирует образование рабочей смеси. Это значит, что в двигатель поступает большее, чем обычно, количество горючего, а поскольку смесь обогащена воздухом в нужных пропорциях, топливо усваивается и сгорает практически полностью, давая заметный прирост мощности.

Схема работы турбокомпрессора

Интеркулер

Так называется устройство, устанавливаемое вместе с турбокомпрессором. Это дополнительный радиатор, который нужен для охлаждения воздуха, поступающего в большом количестве внутрь мотора. Благодаря интеркулеру воздушный поток будет охлаждаться ускоренными темпами, и не произойдет чрезмерного роста его плотности.

Схема работы интеркулера

Турбояма

Этим термином обозначается высокая инерционность турбокомпрессора, обусловленная высокой скоростью вращения его крыльчатки (до 200 тыс. об./мин). Когда водитель резко нажимает акселератор, крыльчатка не успевает сразу набрать нужного количества оборотов. Это приводит к задержке подачи воздуха в мотор.

На современных моделях проблема турбоямы в определенной степени решается еще в ходе производства. На заводском конвейере автомобиль оборудуют двумя перепускными клапанами, один из которых принимает выхлопные газы, а другой отвечает за передачу лишнего воздуха из коллектора впуска силового агрегата к турбокомпрессору.

Вращение крыльчатки устройства замедляется не сразу после отпускания акселератора. А при быстром нажатии педали газа воздух полностью проходит в коллектор впуска. В этом случае эффект турбоямы будет соответствовать времени, которое уйдет на открывание перепускного клапана.

Чтобы максимально сгладить эффект турбоямы, нужно не ставить другую турбину, а изменить работу мотора. Добиться этого можно, сделав так называемый чип-тюнинг. В ходе его изменяются настройки ЭБУ и устанавливаются нужные параметры. Такая доработка может быть выполнена как на бензиновых, так и на дизельных силовых агрегатах.

Существует и другой метод избавления от турбоямы, который требует меньших затрат, чем чип-тюнинг, но не уступает ему по эффективности. Это – подключение к датчику топлива пауэрбокса (Power-Box). Установка такого устройства позволяет изменять режим функционирования ДВС в зависимости от того, какие сигналы на него подаются. Использование пауэрбокса позволяет не только адаптировать двигатель к конкретным режимам работы, но и способствует снижению расхода горючего.

Перепускной клапан турбины

Задача этого элемента заключается в снижении числа оборотов турбины, а значит, и давления на коллекторе впуска. С этой целью часть выхлопных газов он направляет в обход турбины. Существует внутренние и внешние перепускные клапаны. Чаще всего на турбокомпрессорах устанавливаются внутренние.

Установка клапанов внешнего типа производится вне турбины. Они отличаются высокой надежностью, при необходимости могут регулироваться, однако из-за своих габаритов эти элементы очень часто невозможно расположить в подкапотном пространстве обычной машины. Внешние перепускные клапаны нашли широкое применение на гоночных автомобилях.

Схема работы клапана

Битурбо и твинтурбо

Термином «битурбо» обозначаются 2 параллельно установленных автомобильных турбокомпрессора. «Твинтурбо» – второе наименование этой же системы. Установка битурбо (твинтурбо) обычно производится на гоночных машинах, реже – на гражданских спорткарах.

Использование двух или трех устройств позволяет за счет различных размеров и инерции обеспечить бесперебойную работу авто как на малых оборотах силового агрегата, так и на средних, а также на больших.

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться новостью в соцсетях

bodyshop-info.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *