Механический турбокомпрессор: Механический турбокомпрессор — Таврия Турбо

Электрический турбонагнетатель и электрический механический нагнетатель: в чем разница

Что такое турбонаддув знают именно те граждане, кто любит и кому естественно понраву запихивать, т.е. вставлять одну деталь в другую, это мы граждане автомобилисты и безусловно сами производители этих деталей. Совсем недавно на рынке появились и увидели свет совсем иные образцы электрических турбин и нагнетателей с механическим приводом, которые называют- суперчарджерами. Что же представляют из себя эти электрические варианты компрессоров и как они работают? 

 

Прежде чем мы с вами перейдем к обсуждению их, давайте освежим наши знания по работе этих турбин и суперчарджеров. По своей сути оба эти устройства предназначены для увеличения плотности топливовоздушной смеси поступающей в двигатель внутреннего сгорания, где и происходит компрессия и возгорание поступающей смеси. Таким образом, чем выше будет плотность топливовоздушной смеси, тем мощнее будет двление на поршень (поршни) и работа самого двигателя без какого-либо увеличения физического объема цилиндров двигателя.

 

Именно поэтому небольшие двигатели с турбонаддувом оказываются мощнее своих более крупных аналогов, а именно, в этом случае двигатель получает больше мощности от каждого хода поршня. Как можно увеличить эту плотность..? Вот как: -Посредством компрессии поступающего воздуха при помощи нагнетателя. Если такой нагнетатель работает от ременного привода двигателя, то это нагнетатель с механическим приводом. Если же он работает от турбины, которая извлекает энергию из потока выхлопных газов, то это уже турбонагнетатель

 

Недостаток этого турбонагнетателя заключается в том, что двигателю необходимо некоторое время, чтобы произвести и выработать достаточное количество выхлопных газов. Эта досадная заминка как-раз и называется турбоямой. А вот у суперчарджера такой задержки нет, она отсутствует, но, чтобы раскрутить турбину двигателю нужно какое-то время, что непременно сказывается на его эффективности. 

 

Можно предположить, если к этим системам добавили бы «электрическую» функцию, то этих недостатков в двигателе больше бы не было. И это будет правдой друзья. 

 

На самом деле я друзья сегодня хочу вам рассказать о трех таких механизмах, то есть: об электрическом механическом наддуве, о просто электрическом турбонаддуве и о той ерунде, которую в настоящее время продают в Интернете. Сразу избавляемся с вами от того, что предлагают нам в Интернете. А что предлагают, а вот например, на «eBay» можно посмотреть по ссылке.

 

Сразу хочу оговориться, что это ни вариант сделать свой PT Cruiser еще сильнее и мощнее, это всего лишь способ присоединить бесполезный откачивающий насос или вентилятор от компьютера к воздухозаборнику и с непонятно какой целью. Вы все-равно не увидите и не заметите ни каких изменений. Все эти замороченные штучки, что соединяются с вашей 12-ти вольтовой электрической системой для запуска «компрессора» — есть полная дрянь.

 

В лучшем случае эти чудеса техники соединятся с генератором, для того чтобы запустить в последующем бесполезный в этом случае вентилятор, у которого все-равно не хватит нужной мощности для нормальной компрессии. Скорее всего, даже наоборот, вы потеряете немного мощности в машине из-за ограниченного потока нагнетаемого воздуха. Как говорится, не давайте себя попросту обмануть. 

 

Смотрите также: Электрический турбонагнетатель,- за ним будущее..?

 

Итак, хотим сказать, настоящие электрические механические нагнетатели все же в природе существуют и по своей сути являются теми же самыми нагнетателями к которым мы с вами автомобилисты привыкли. Они также могут раскручивать компрессор в машине, чтобы увеличить плотность воздуха, но вместо ременного привода они работают уже от электромотора

 

 

Но электромотор все-же не та 12-ти вольтовая пустышка с «eBay», которую расхваливают в Интернете. Здесь вам потребуется как минимум 48-ми вольтовая система. Компрессия воздуха при нагнетании потребляет очень много энергии и поэтому очень часто возникают трудности с разработкой таких электрических систем.

 

Большинство аккумуляторов и традиционных электрических систем в автомобилях просто не смогут обеспечить такой объем мощности в достаточно быстром темпе, для того чтобы запустить электрический суперчарджер. По этой причине электрические суперчарджеры идут обычно вместе с суперконденсаторами большой емкости, которые могут сохранять полученную энергию и после чего очень быстро выдавать электрическую энергию. Такие конденсаторы также можно еще и перезаряжать, как и электрические и гибридные автомобили по принципу рекуперативного торможения

 

 

Например, автофирма «Mazda» уже использует суперконденсатор(ы) в своей системе i-eLoop в гибридных автомобилях. И хотя это не электрический суперчарджер, все-равно это достаточно большой по объему конденсатор, который в настоящее время уже производится и устанавливается в автомобили. Это дает нам (автомобилистам) надежду, что такая технология скоро станет доступной повсеместно.

 

Эти электрические турбонаддувы как-бы сбивают с толку и заставляют нас думать, что они отличаются от электрических суперчарждеров. На самом деле от электрического турбонаддува в них не так и много. Это просто электрические суперчарджеры небольшого размера, которые соединены с обычным турбонагнетателем работающим на потоке выхлопных газов

 

 

Даже по определению, такой турбонагнетатель, получающий энергию от выхлопных газов и полюбившийся многим как термин «электрический турбонагнетатель», просто не имеет никакого смысла.

 

По большому счету признаемся себе, главная задача электрического турбонагнетателя — это избавиться от турбоямы и помочь обычному турбонагнетателю, пока скорость вращения вала в двигателе не достигнет той самой точки в которой турбина будет максимально эффективна.  Для этого электрический турбокомпрессор (который может располагаться там же, где и обычный турбонагнетатель или отдельно, но работающий от того же импеллера) раскручивает компрессор на старте и на малых оборотах, и когда объем выхлопных газов будет достаточным, то он передает работу обычному турбонагнетателю. 

 

Смотрите также: «BMW» против «Audi» — битва мультитурбированных двигателей.

 

Не знаю, но я со своей стороны сказал бы, что это просто электрический помощник, но ни как не самостоятельная система. Такая гибридная система устраняет турбояму и поэтому многим из вас безусловно понравится мощность на всех скоростях двигателя. Требования к мощности автомобиля с электрическими системами менее жесткие, чем к примеру, к автомобилям с электрическим суперчарджером. Так как такая турбина эффективно извлекает энергию из отработанных газов, то в целом получается, что такая задумка оказалась более эффективней, чем электрический суперчарджер.

 

Подведем итог: Электрический суперчарджер, это — электрический механический нагнетатель управляемый электрическим (обычно) мотором с неким источником хранения энергии. Электрический турбонагнетатель, это — электрический суперчарджер, который работает вместе с тем же обычным турбонагнетателем. И наконец, электрический суперчарджер на «eBay» в Интернете за 50 баксов — это полная ерунда, которую вы приделаете к своему двигателю просто так для красоты.

 

Ну как, все друзья понятно? Отлично! Всем удачи!

Механический нагнетатель своими руками

Одной из возможностей продлить жизнь старому автомобилю, например любому ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112, является его тюнинг. Конечно, речь в данном случае идет не об установке новых дисков и чехлов, а в первую очередь о повышении мощности двигателя. И один из самых простых и вполне доступных вариантов обеспечения этого – установить на мотор механический нагнетатель своими силами.

Содержание

1. Механический нагнетатель на ВАЗ – за и против
2. Как установить воздушный нагнетатель своими руками
3. Самодельный нагнетатель на ВАЗ
4. Приводной нагнетатель своими руками – из КИТ-набора

Механический нагнетатель на ВАЗ – за и против

Чем больше мотор и чем больше в нем цилиндров – тем выше его мощность. Таков самый первый вывод при наблюдении за моторами и машинами. Но это не всегда именно так. Чем больше топлива сгорает в цилиндрах двигателя, тем большую мощность он способен показать. Но объем цилиндров конечен, а мощность хочется иметь повышенную. Вот в этих случаях на помощь приходит механический нагнетатель воздуха.

Принцип его действия чрезвычайно прост и работает на любых автомобилях, в том числе семейства ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112 – он обеспечивает подачу дополнительного воздуха в мотор, в результате чего:

• увеличивается продувка цилиндров, и они лучше освобождаются от остатков сгоревшего топлива;
• в цилиндры мотора попадает больше топлива, что обеспечивает получение большей мощности;
• повышается степень сжатия, что также дает прирост мощности.

Такой подход практически похож на режим турбо, применяемый на дизелях. Только там для этих целей используется турбонагнетатель, приводимый в действие выхлопными газами, а в этом случае – механический нагнетатель воздуха, который ремнем связан с коленвалом двигателя. Такой подход гораздо проще, подача воздуха зависит от оборотов двигателя, чем они выше, тем его поступает больше; а также не требует обеспечения режимов работы турбины и может быть выполнен своими руками на любом автомобиле ВАЗ.

Стоит учесть, что если механический нагнетатель ставится на инжекторную машину ВАЗ, то потребуется изменение прошивки. Однако подобную доработку можно сделать и для карбюраторного авто, только в этом случае, скорее всего, придется менять жиклеры в карбюраторе и регулировать угол опережения зажигания.

Не стоит забывать, что вами производится форсирование двигателя ВАЗ, будь то любая его модель 2107, 2106, 2114, 2112, работа должна выполняться комплексно, и только тогда возможно получение ожидаемого результата.

Однако это не такая уж и большая плата за прирост мощности.

Как установить воздушный нагнетатель своими руками

Существует несколько подходов, позволяющих установить механический нагнетатель воздуха на автомобили семейства ВАЗ своими руками. Это изготовление самим такого устройства, обеспечивающего режим турбо или форсирование двигателя, или использование готового КИТ-набора.

Самодельный нагнетатель на ВАЗ

При таком подходе определяющим будет механический нагнетатель воздуха. Именно от него зависит вся будущая конструкция. Главное – найти соответствующий требованиям воздушный нагнетатель от импортного автомобиля, или придется использовать самодельный. Возможно и такое, причем в этом случае применяются подходящие детали и узлы от совершенно неожиданных устройств, например, пылесоса.

Изготавливая подобный самодельный воздушный нагнетатель, необходимо учитывать буквально все – габариты, вес, размещение в подкапотном пространстве, как и где будет располагаться приводной шкив и ремень, производительность этого устройства, режимы работы (кратковременный или продолжительный), возможность смазки и многое, многое другое.
После того, как появится ясность с компрессором, необходимо рассчитать реализацию турбо режима для двигателя.

Здесь надо учесть, каким образом будет изменена топливная и охлаждающая система автомобиля, какие изменения необходимо внести в его управление и как это осуществить, какое давление окажется допустимым для безопасной работы мотора, при реализации с помощью подобного устройства режима турбо.

Даже приведенный далеко не полный перечень вопросов показывает, что изготовить самодельный воздушный нагнетатель на ВАЗ любого семейства, хоть 2107,2106, хоть 2114, 2112, достаточно сложно, но возможно. Примером может послужить фото, показывающее, что такая работа успешно выполнена. Правда, это не ВАЗ, но важен сам факт – изготовить самодельный воздушный компрессор, в котором его приводной узел подсоединен к коленвалу двигателя, – возможно.

Приводной нагнетатель своими руками – из КИТ-набора

Да, есть в продаже такие комплекты, позволяющие своими руками реализовать режим турбо в автомобилях ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112. Как правило, он включает в себя все нужное для сборки и установки подобного устройства на автомобиль – сам компрессор, ремни, приводной узел, кронштейны и воздуховоды. Что собой представляет подобный комплект, позволяет понять приведенное фото.

Главное достоинство подобного подхода по реализации режима турбо на своей машине – простота и полная адаптация технических решений под конкретный вариант – 2107, 2106, 2114, 2112. Как правило, изготовителями КИТ-наборов являются китайские производители, что обеспечивает их достаточно приемлемую цену.

В качестве достоинств реализации режима турбо таким образом, стоит отметить его заточенность именно на автомобили ВАЗ той или иной модели (2107, 2106, 2114, 2112). К преимуществам подобного подхода следует также отнести то, что при некоторых условиях, когда уровень создаваемого дополнительного давления не больше половины бара, не требуется вмешательства в топливную систему автомобиля.

Как и в случае с одним турбокомпрессором, при использовании двух турбокомпрессоров существует множество вариантов. У вас может быть один турбокомпрессор для каждого ряда цилиндров (V6, V8 и т. д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбонагнетатель для низких оборотов и использовать байпас для более крупного турбонагнетателя для высоких оборотов (I4, I6 и т. д.). У вас может быть даже две турбины одинакового размера, одна из которых работает на низких оборотах, а обе — на более высоких.

На BMW X5 M и X6 M используются турбины с двойной спиралью, по одной с каждой стороны V8.

Преимущества

• Для параллельных двойных турбин на V-образных двигателях преимущества (и недостатки) очень похожи на установки с одинарными турбинами.
• Для последовательных турбонаддувов или использования одного турбонагнетателя на низких оборотах и ​​обоих на высоких оборотах это позволяет получить гораздо более широкую и пологую кривую крутящего момента. Лучший крутящий момент на низких оборотах, но мощность не будет уменьшаться на высоких оборотах, как с небольшим одинарным турбонаддувом.

Недостатки

• Стоимость и сложность, так как вы почти удваиваете количество турбокомпонентов.
• Существуют более легкие и эффективные способы достижения аналогичных результатов (см. ниже).

Турбокомпрессоры с двойной спиралью почти во всех отношениях лучше, чем турбины с одной спиралью. При использовании двух спиралей импульсы выхлопа разделяются. Например, на четырехцилиндровых двигателях (порядок зажигания 1-3-4-2) цилиндры 1 и 4 могут питаться от одной спирали турбокомпрессора, а цилиндры 2 и 3 — от отдельной спирали. Почему это выгодно? Допустим, цилиндр 1 заканчивает свой рабочий ход, когда поршень приближается к нижней мертвой точке, и выпускной клапан начинает открываться. Пока это происходит, цилиндр 2 завершает такт выпуска, закрывая выпускной клапан и открывая впускной клапан, но происходит некоторое перекрытие. В традиционном турбоколлекторе с одной спиралью давление выхлопных газов из цилиндра 1 будет мешать цилиндру 2 втягивать свежий воздух, поскольку оба выпускных клапана временно открыты, уменьшая давление, достигающее турбонагнетателя, и влияя на то, сколько воздуха втягивает цилиндр 2. Разделив свитки, эта проблема устраняется.

Преимущества

• В выхлопную турбину поступает больше энергии, а значит больше мощности.
• Возможен более широкий диапазон оборотов эффективного наддува за счет различных конструкций спирали.
• Возможно большее перекрытие клапанов без ущерба для продувки выхлопных газов, что означает большую гибкость настройки.

Недостатки

• Требуется особая компоновка двигателя и конструкция выхлопа (например: I4 и V8, где 2 цилиндра могут подаваться на каждую спираль турбонаддува через равные промежутки времени).
• Стоимость и сложность по сравнению с традиционными одинарными турбинами.

Возможно, это одна из самых исключительных форм турбонаддува, VGT, производство которых ограничено (хотя довольно распространено в дизельных двигателях) из-за стоимости и требований к экзотическим материалам. Внутренние лопасти внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу (A/R) в соответствии с частотой вращения. При низких оборотах низкое отношение A/R используется для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого запуска турбонагнетателя. По мере увеличения оборотов соотношение A/R увеличивается, чтобы увеличить поток воздуха. Результатом является низкая турбо-задержка, низкий порог наддува и широкий и плавный диапазон крутящего момента.

Преимущества

• Широкая, плоская кривая крутящего момента. Эффективный турбонаддув в очень широком диапазоне оборотов.
• Требуется всего один турбонаддув, что упрощает установку последовательного турбонаддува в нечто более компактное.

Недостатки

• Обычно используется только в дизельных двигателях, где количество выхлопных газов меньше, поэтому лопасти не повреждаются под воздействием тепла.
• Для бензиновых двигателей стоимость обычно не позволяет использовать их, поскольку для обеспечения надежности необходимо использовать экзотические металлы. Технология была использована на Porsche 9.97, хотя существует очень мало бензиновых двигателей VGT из-за связанных с этим затрат.

Может быть, это решение, которого мы ждали? Во время посещения SEMA 2015 я остановился на стенде BorgWarner, чтобы ознакомиться с последними достижениями в области турбонаддува, среди концепций которого находится регулируемый турбонаддув с двойной спиралью, как описано в видео выше.

Преимущества

• Значительно дешевле (теоретически), чем ВГТ, что делает возможным использование бензинового турбонаддува.
• Позволяет получить широкую плоскую кривую крутящего момента.
• Более прочная конструкция по сравнению с VGT, в зависимости от выбора материала.

Недостатки

• Стоимость и сложность по сравнению с использованием одинарной турбины или традиционной двойной прокрутки.
• С этой технологией уже экспериментировали (например, быстродействующий золотниковый клапан), но, похоже, она не прижилась в мире производства. Вероятно, есть дополнительные проблемы с технологией.

Использование мощного электродвигателя устраняет почти все недостатки турбокомпрессора. Турбо лаг? Ушел. Не хватает выхлопных газов? Без проблем. Турбо не может создавать крутящий момент на низких оборотах? Теперь это возможно! Возможно, следующий этап современного турбонаддува, есть и несомненные недостатки электрического тракта.

Преимущества

• При непосредственном подключении электродвигателя к колесу компрессора можно практически исключить турбозадержку и недостаточное количество выхлопных газов за счет вращения компрессора с помощью электроэнергии, когда это необходимо.
• Подключив электродвигатель к выхлопной турбине, можно восстановить потерянную энергию (как это делается в Формуле-1).