Главная » Марки автомашин » Турбина где находится

Турбина где находится


Что такое турбина и как она работает?: МашиноМания

Примите во внимание два фактора. Во-первых, турбина может вращаться со скоростью 200 000 оборот за минуту. Во-вторых, температура газа может достигнуть 1000 градусов. Это означает, что очень непросто создать такой трубнаддув, который будет в состоянии вынести подобные нагрузки.

Именно из-за этого турбонаддувом широко пользовались лишь во время Второй мировой - и то в основном в авиации. Лишь в 50-ых годах компания  Caterpillar приспособила этот инструмент для тракторов, а Cummins удалось сконструировать первые грузовые турбодизели. В легковых автомобилях их стали использовать несколько позже, в 1962 году. Недостатки конструкции не ограничены ее сложностью и дороговизной. То, насколько эффективно работает турбина, напрямую зависит от того, как оборачивается двигатель. Для малых оборотов характерно малое количество выхлопных газов, из-за чего компрессор практически не нагоняет дополнительного воздуха. Это приводит к тому, что он практически бездействует на мощностях до 3 тысяч оборотов, а после 4-5 - выстреливает. Такая ситуация называется турбоямой. Характерно то, что чем большего размера турбина, тем больше времени уйдет на раскрутку. Из-за этого двигатель с турбиной высокого давления будет существенно страдать в этой ситуации.  Турбины с давлением пониже такой проблемой не страдают, но и мощности практически не поднимают.
Lancer Evolution содержит интеркулер в переднем бампере, а модель Subaru Impreza - непосредственно над двигателем
Решить проблему турбоямы можно при помощи последовательного наддува, при котором во время работы на малых оборотах запускают малоинерционные турбокомпрессоры, которые увеличивают тягу сначала. Вторые включаются со временем, когда давление на выпуске растёт. Рядные двигатели часто используют одиночные турбокомпрессоры в паре. При этом, каждую улитку наполняют выхлопные газы из разных цилиндров. Однако газы подаются на одну турбину, что позволяет эффективно раскручивать ее не только на больших, но и на малых оборотах. Впрочем, чаще всего по-прежнему используют пару одинаковых компрессоров, которые обслуживают разные группы цилиндров, что является типичной схемой для V-моторов. Так становится возможным получать выхлопной газ из блоков, которые работают в противофазе.
Иллюстрация модели twin-scroll с двойной "улиткой", одна из которых эффективна на высоких оборотах, другая - на низких
Чтобы компрессор работал более эффективно на всех оборотах, необходимо изменить геометрию рабочих частей. Лопатки поворачиваются, как и изменяется форма сопла, в зависимости от того, каковы обороты. Таким образом, можно получить супертурбину, которая сможет работать во всём диапазоне. Несмотря на то, что эти идеи уже довольно давно витают в воздухе, их удалось воплотить в жизнь лишь недавно. Первым автомобилем, который реализовал ее, стал Porsche 911 Turbo.

Изменяемая геометрия турбины

Конструкция уже давным-давно усовершенствована, а ее популярность продолжает возрастать. Турбокомпрессоры стали эффективными не только с точки зрения форсирования мотора, а и для экономичности двигателя. Очень многие дизели сейчас снабжены приставкой "турбо", а это означает, что даже самый обычный, на первый взгляд, автомобиль, может оказаться настоящей "зажигалкой". Распознать её можно благодаря тому самому неприметному значку. 

Источник:  automenu.com.ua

www.mashinomania.ru

Устройство и принцип работы турбины

Турбина (турбокомпрессор) стала определяющим агрегатом в деле увеличения мощности моторов.

Что такое турбина и для чего она нужна?

Турбина — устройство в автомобиле, которое направлено на увеличение давления во впускном коллекторе автомобиля для того, чтобы обеспечить большее поступление воздуха, а значит и кислорода, в камеру сгорания.Главное назначение турбины –  с ее помощью можно значительно увеличить мощность автомобиля. При увеличении давления во впускном коллекторе на 1 атмосферу в камеру сгорания попадет в два раза больше кислорода, а значит от небольшого турбового двигателя можно ожидать мощности как от атмосферника с объемом в два раза больше — грубая теоретическая арифметика не лишенная смысла…

Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы турбины несложен: горячие выхлопные газы через выпускной коллектор поступают в горячую часть турбины, проходят через крыльчатку горячей части приводя ее и вал на который она крепится в движение. На этом же вале закреплена крыльчатка самого компрессора в холодной части турбины, эта крыльчатка при вращении создает давление во впускном тракте и впускном коллекторе, что обеспечивает большее поступление воздуха в камеру сгорания.

Устройство турбины

 

Турбина состоит из двух улиток — улитки компрессора, через которую всасывается воздух и нагнетается во впускной коллектор, и улитки горячей части, через которую проходят выхлопные газы вращая колесо турбины и выходят в выхлопной тракт. Из крыльчатки компрессора и крыльчатки горячей части. Из шарикоподшипникового картриджа. Из корпуса, который соединяет обе улитки, держит подшипники, так же в корпусе находится охлаждающий контур.

В процессе работы турбина подвергается очень большим термодинамическим нагрузкам. В горячую часть турбины попадают выхлопные газы очень большой температуры 800-9000 °С, поэтому корпус турбины изготавливают из чугуна особого состава и особого способа отливки.

Частота вращения вала турбины достигает 200 000 об/мин и более, поэтому изготовление деталей требует большой точности, подгонки и балансировки. Помимо этого в турбине высокие требования к используемым смазочным материалам. В некоторых турбинах система смазки служит так е системой охлаждения подшипниковой части турбины.

Система охлаждения турбин

Система охлаждения турбин двигателя служит для улучшения теплоотдачи частей и механизмов турбокомпрессора.Существует два  самых распространенных способа охлаждения деталей турбокомпрессора — охлаждение маслом, которое используется для смазки подшипников и комплексное охлаждение маслом и антифризом из общей системы охлаждения автомобилем.

Оба способа имеют ряд преимуществ и недостатков.Охлаждение маслом.Преимущества:

Недостатки:

Изначально, большинство серийных двигателей с турбонаддувом оснащались тубинами с масляным охлаждением. При прохождении через шарикоподшипниковую часть масло сильно нагревалось. Тогда, когда температура выходила за пределы нормального рабочего температурного диапазона, масло начинало закипать, коксоваться забивая каналы и ограничивая доступ смазки и охлаждения к подшипникам. Это приводило к быстрому износу, заклиниванию  и дорогостоящему ремонту. Причин у неполадки могло быть несколько — некачественной масло или не рекомендованное для данного типа двигателей, превышение рекомендованы сроков замены масла, неисправности в системе смазки двигателя и пр.

Комплексное охлаждение маслом и антифризомПреимущества:

Недостатки:

При охлаждении турбины маслом и антифризом повышается эффективность и такие проблемы, как закипание и коксование масла, практически не встречаются. Но данная систем охлаждения имеет более сложную конструкцию т.к. имеет раздельные масляный контур и контур охлаждающей жидкости. Масло как и прежде служит для смазки подшипников и для охлаждения, а антифриз, который используется из общей системы охлаждения двигателя, не дает перегреться и закипеть маслу. Как следствие увеличивается стоимость самой конструкции.

При работе турбины воздух под действием компрессора сжимается и, как следствие, очень сильно греется, что приводит к нежелательным последствиям т.к. чем выше температура воздуха, тем меньшее количество кислорода в нем содержится — тем меньше эффективность наддува. С этим явлением призван бороться интеркулер — промежуточный охладитель воздуха.

Нагрев воздуха не единственная проблема, с которой пытаются справиться конструкторы при проектировании турбодвигателя. Насущной проблемой является инерционность турбины (лаг турбины, турбояма) — задержка в реакции мотора на открытие дроссельной заслонки. Турбина  выходит на пик своих возможностей при определенных оборотах двигателя, отсюда и появилось мнение, что турбина включается при определенных оборотах. Турбина в большинстве случаев, работает всегда, а значение оборотов при которых ее эффективность максимальная у каждого двигателя и у каждой турбины разные. В погоне за решением этой проблемы появились системы их двух турбин (твин-турбо, twin-turbo, би-турбо, biturbo), твин-скрол (twin-scroll) турбины, турбины с изменяемой геометрией сопла и изменяемым углом наклона крыльчатки (VGT),  изменяются материалы частей чтобы повысить прочность и увеличить вес (керамические лопатки крыльчатки) и пр.

Twin-turbo (твин-турбо) — система при которой используются две одинаковые турбины. Задача данной системы повысить объем или давление поступающего воздуха. Используется когда необходима максимальная мощность на высоких оборотах, например в драг-рейсинге. Такая система реализована на легендарном японском автомобиле Nissan Skyline Gt-R с двигателем rb26-dett.

Такая же система, но с маленькими одинаковыми турбинами позволяет добиться прироста мощности при небольших оборотах и держать наддув постоянным до красной зоны.

Biturbo (би-турбо) — систем а с двумя разными турбинами, которые соединены последовательно. Система устроена таким образом, что при низких оборотах работает маленькая турбина, обеспечивая хороший отклик на малых оборотах, при определенных условиях «включается» большая турбина и обеспечивает наддув при высоких оборотах. Это позволяет автомобилю уменьшить лаг двигателя и получить хороший прирост производительности во всем диапазоне работы двигателя.

Такая систем турбонаддува используется в автомобилях BMW biturbo.

Турбина с изменяемой геометрией (VGT) — система при которой лопатки крыльчатки в горячей части могут изменять угол наклона к потоку выхлопных газов.

При малых оборотах двигателя пропускное сечение прохода выхлопных газов становится более узкое и  «выхлоп» проходит с большей скоростью и большей отдачей энергии. Когда обороты двигателя увеличиваются проходное сечение становится шире и и уменьшается сопротивление движению выхлопных газов, но при этом достаточно энергии для создания необходимого давления компрессором. Чаще систему VGT используют на дизельных двигателях т.к. там меньше тепловые нагрузки, меньшая скорость вращения ротора турбины.

Twin-scroll ( двойная улитка) — система состоит из двойного контура движения выхлопных газов энергия которых вращает один ротор с крыльчаткой и компрессором. При этом существует два типа реализации когда выхлопные газы идут по обоим контурам сразу, при этом система работает как twin-turbo в одном корпусе — выхлопные газы делятся на два потока каждый из которых идут в свой контур горячей части раскручивая ротор турбины. Второй тип реализации работает на подобии системы biturbo — горячая часть имеет два контура с разной геометрией, при низких оборотах выхлопные газы направляются по меньшему контуру, который увеличивает скорость и энергию прохождения за счет небольшого диаметра, при повышении оборотов двигателя выхлопные газы двигаются по контуру диаметр которого больше — тем самым сохраняется рабочее давление в системе впуска и не создается запора на пути выхлопных газов. Это все регулируется клапанами, которые переключают поток из одного контура в другой.

pravauto.com

Как работает турбина

Идея повышения удельной мощности двигателя столь же стара, как и он сам. Наддув стал одним из наиболее технически оправданных способов ее реализации. Он позволяет увеличить объем рабочей смеси, подаваемой в цилиндры, сохраняя пропорции воздуха и топлива. Это достигается путем сжатия воздуха, что, собственно, и делает турбина.До сих пор самым распространенным механическим компрессором является механический объемный роторно-шестеренчатый Roots, с приводом от коленвала двигателя, названный так в честь братьев-изобретателей. Им оснащались еще довоенные спортивные и представительские автомобили, самые известные из которых — Mercedes 540К и 770. Ныне используются преимущественно турбокомпрессоры.

Это изобретение принадлежит швейцарскому инженеру Бюши и датируется 1905 годом. Турбокомпрессор состоит из собственно турбины, которая располагается в выпускном коллекторе, и связанного с ней одним валом воздушного насоса. Последний находится во впускном коллекторе. Турбина раскручивается за счет давления выхлопных газов, и одновременно вращается центробежный воздушный насос. Он закачивает воздух в цилиндры под давлением, которое, в зависимости от типа компрессора, поддерживается в пределах 0,4 атм или 1 и более атмосфер. Установленный за турбиной регулятор давления поддерживает его на постоянном уровне, избыточное сбрасывается через специальный клапан. Производительность турбины находится в прямо пропорциональной зависимости от величины оборотов двигателя.

Недостаток турбокомпрессора — его инерционность. При резкой подаче топлива турбина не успевает раскручиваться вслед за мотором, смесь обогащается, и возникают провалы при малых оборотах двигателя, так называемые «турбоямы». Уменьшение массы роторов значительно сокращает время срабатывания, и поэтому сегодня производители часто применяют керамические материалы. Помимо меньшего веса они обладают большей температурной устойчивостью.

Для выравнивания характеристик крутящего момента иногда применяют два небольших компрессора, каждый из которых обладает меньшей инерционностью и лучше откликается на нажатие педали акселератора. Иногда для этой же цели последовательно устанавливают турбокомпрессоры низкого и высокого давления.

Сжатый воздух, естественно, нагревается и расширяется, а потому имеет более низкую, чем холодный, плотность и содержит меньше кислорода. Для его охлаждения перед воздухозаборником устанавливают дополнительный радиатор — intercooler. Моторы, оснащенные турбокомпрессором, имеют пониженную степень сжатия, как правило, не превышающую 8,5. Это связано с тем, что поступающий воздух уже предварительно сжат, а реальное давление смеси в конце такта сжатия может превысить допустимое, что приведет к детонации в работе и сокращению срока службы двигателя.

Турбокомпрессоры сложны в производстве и эксплуатации. Ввиду высокой частоты вращения — 80-180 тыс. оборотов в минуту — повышенные требования предъявляются к точности изготовления деталей, к их материалам и смазке. Чувствительность турбины к смазочным материалам заставляет применять только «синтетику», имеющую наиболее стабильные характеристики вязкости.

Владельцы «турбо» должны помнить, что «сухое» вращение сокращает срок жизни агрегата — это когда мотор резко заглушен, давление масла упало, а турбина продолжает вращаться. Поэтому на автомобилях с турбиной рекомендуется дать двигателю поработать минуту-другую на холостом ходу, чтобы обороты турбины упали и она немного остыла. Срок службы турбин оценивается в среднем в 100 тыс. км. Ремонт этого узла очень сложен и дорог и, увы, чаще всего невозможен. Цена же новой турбины, в зависимости от марки и модели автомобиля, начинается от $1000.

Автопилот

№10, 2001

Поделиться:

autooboz.info

устройство турбины, как работает, ресурс, плюсы и минусы

1857 Просмотров

Современные бензиновые двигатели обладают недюжинными мощностями. Этого удалось добиться благодаря тем технологиям, которые еще несколько десятков лет назад применялись лишь на гоночных машинах, а потом постепенно перекочевали и на серийные. Одной из таких технологий в двигателе является турбина, которая позволяет ему значительно увеличить мощность и все остальные характеристики. Сегодня мы расскажем о том, что такое турбина, каков принцип ее действия, а также какими плюсами и минусами обладает подобное техническое решение.

Преимущества и недостатки

Вообще говоря, турбины начали устанавливаться на двигателе достаточно давно. Когда на рынке стали появляться их первые модификации, принцип работы такого устройства был достаточно примитивен и понятен большинству людей, пусть даже и не профессиональных мастеров и ремонтников.

К сожалению, первые модели обладали большим числом недостатков. Расскажем об основных из них, которые можно было встретить на всех без исключения моделях турбин. Первый минус — это невысокий ресурс всех составных деталей. Действительно, ресурс был небольшим, и обуславливался он технологией работы, которая оказалась достаточно примитивной. Чаще всего из строя выходит подшипник, который, хоть и обильно обработан смазкой, не может подвергаться какому-либо осмотру и обслуживанию: турбина встраивается в корпус двигателя.

Вторая проблема — это возникновение провала при разгонах. Дело в том, что принцип работы устройства заключается в нагнетании большого давления воздуха в рабочие цилиндры мотора. Чтобы давление дошло до необходимого уровня, нужно определенное время: без применения специальной дорогостоящей электроники действия водителя предсказать достаточно проблематично. Поэтому при резком нажатии на газ происходит не разгон, а лишь нагнетание давления. В связи с этим водителю приходится выжидать по нескольку секунд, что, безусловно, является недостатком.

Правда, несмотря на примитивный и не самый удачный принцип работы, такое устройство, как турбина, широко устанавливалось на двигателе с момента своего изобретения. Это связано с тем, что плюсов, которые дает этот узел, куда больше, чем потенциальных недостатков. К явным преимуществам можно отнести, к примеру, то, что у мотора при равном объеме и конструкции мощность возрастает практически в два раза. При этом расход топлива остается на прежнем уровне, и машина становится даже несколько экономичнее.

Кроме того, ресурс самого двигателя значительно увеличивается. Это связано с тем, что турбина облегчает задачу двигателю и придает ему дополнительные силы. За счет этого механизмы подвергаются меньшему износу, и их срок службы возрастает в несколько раз.

Детальный взгляд

Технология работы турбины по-прежнему остается достаточно простой. Большинство технологий, которые применяются в современных ДВС, направлены на то, чтобы предотвратить всем известный провал при резких разгонах и увеличить срок службы маховика, скорость вращения которого достигает нескольких сотен тысяч оборотов в минуту.

Основным элементом, который и составляет основу принципа работы данного функционального узла, является крыльчатка, за счет которой и осуществляется вращение. Крыльчатка всегда встраивается в выпускной коллектор мотора — туда, где происходит циркуляция выхлопных газов под высоким давлением. Крыльчатка, которая встраивается в этот поток, начинает от него вращение, подобно тому, как функционирует ветряная мельница.

За счет этого крыльчатка обратной стороной начинает работать на нагнетание воздуха извне. Разумеется, этот воздух проходит систему фильтров и лишь после этого поступает в систему. Нетрудно предположить, что при столь высокой скорости вращения крыльчатки достигается недюжинное давление воздуха, который отправляется в цилиндры. Именно нагнетание большого давления, которое кратно нескольким барам, и является основой работы такого устройства, как турбина. Чем выше давление, тем выше и мощность, которую может развить двигатель, оснащенный наддувом.

Чтобы избежать каких-либо провалов мощности, производители прибегли к применению дополнительных систем, которые направлены на то, чтобы давление нагнеталось мгновенно. Одним из таких элементов являются клапаны.

Один из них соединяется с выпускным коллектором и переводит в него избыточное давление, которое уже не в состоянии раскрутить крыльчатку. Второй клапан соединяется с впускным коллектором двигателя, и при его открытии давление мгновенно перетекает в камеры сгорания. За счет этого удается полностью нивелировать промежуток времени, направленный на нагнетание давления, и сократить время разгона и прироста мощности.

Подводя итоги

Турбонаддув — это достаточно неплохая технология, которая отлично зарекомендовала себя и на серийных, и на спортивных автомобилях. Благодаря ее применению, повысилась работоспособность моторов и их экологичность. Современные технологии, которые применяются на сегодняшний день, позволили устранить недостатки, которые были замечены ранее, и сделать технологию более универсальной и совершенной.

portalmashin.ru

Турбонаддув. Предназначение и принцип работы турбины

Всем известно, что повысить мощность мотора можно несколькими способами. Среди распространенных – американский; основное правило, которого гласит: «Объему нет альтернативы». Однако альтернативы, хоть и сложные, все же есть. К примеру, увеличить частоту вращения коленвала. Правда на высоких скоростях вращения, поршни начинают догонять клапаны, это не критично и «лечится» заменой пружин, имеющих большую жесткость. Но и в этом случае «всплывают какие-то нюансы, к примеру, маленькая тяга и такой же момент на «низах». Время идет, а с ним развивается научно-технический прогрес, который собственно, и породил такую чудо-систему, как VTEC.

Есть еще один, пожалуй, самый эффективный вариант, к примеру, увеличить подачу рабочей смеси, которая поступает в цилиндры. В этом случае тоже не обошлось без «подводных камней», поскольку мощность теперь будет ограничена прочностью мотора. Короче говоря, как не крути любая доработка и усовершенствование, непременно тянет за собой целый ряд проблем – в этом случае это октановое число (для двигателей работающих на бензине), а также требовательность к надувным агрегатам, к качеству обслуживания.

Есть лишь две схемы увеличения количества топливно-воздушной смеси, которая попадает в цилиндры автомобильных двигателей – турбонаддувная и компрессорная.

Что такое компрессор – это агрегат, необходимый для сжатия топливной смеси, который имеет привод от коленвала мотора. Неплохой способ, многие компании уже давно применяют его и получают при этом очень хорошие результаты и характеристики моторов. Речь идет о таких брендах, как Toyota, Mercedes. Последний, до сих пор применяет этот прием, Toyota же почти полностью перешла на турбонаддув.

Когда речь заходит про дизеля, то почти все моторы, мощностью более 80 КВт, оснащаются турбинами. Многочисленные преимущества двигателей с турбокомпрессорами более чем очевидны:

1. прекрасное соотношение вес/мощность;

2. адаптивная кривая крутящего момента, которая меняется к специфике условий эксплуатации;

3. лучшее сгорание топливной смеси;

4. сокращение количества токсичных выхлопов;

5. более стабильная работа, а также уменьшение шума от выхлопа (за счет турбины, которая работает еще и как глушитель).

По мощности дизельные моторы не идут ни в какое сравнение с бензиновыми собратьями, именно по этой причине все дизельные легковушки, как правило, оснащены турбонаддувом. К примеру, YD25DDTi компании Nissan – объем 2,5 л, с мощностью на уровне «нехилых» бензиновых моторов (174 л. с.), а крутящий момент на «низах» и вовсе, можно сказать, визитная карточка дизелей.

Мотор Nissan YD25DDTi

Турбина — это по сути, две крыльчатки, которые имеют одну ось (одна для впуска, одна для выпуска). После запуска мотора, крыльчатка начинает вращаться под воздействием потока выхлопных газов. Также вращается и впускная крыльчатка, которая создает избыточное давление.

Теория гласит: «Чем выше будут обороты мотора, тем объемнее и быстрее будет поток выхлопных газов». Следовательно, давление наддува также будет пропорционально увеличиваться – замкнутый круг, короче говоря. Такая схема способна пустить мотор «вразнос». Для того чтобы не допустить этого, был создан (перепускной) байпасный клапан, при помощи которого происходит стравливание избыточного давления. Производитель производит расчет оптимальной величины, до которой можно «раздувать» двигатель, для сохранения рабочего ресурса и обеспечения максимальной работоспособности.

Однако не все так просто как кажется. На малых оборотах создается небольшое давление выхлопных газов, а турбина в свою очередь — вещь довольно тяжелая, а для раскрутки крыльчаток необходимо какое-то время. Более того, степень сжатия в сравнение с атмосферными двигателями, снижена. Что мы получаем в итоге? Мы получаем провал мощности на малых оборотах, его еще называют «турбояма». При высоких оборотах, происходит примерно обратное, когда турбина достаточно раскрутилась, можно почувствовать ощутимый рывок, или «турбоподхват», как его еще называют. Отсюда новая проблема – обе крыльчатки нагреваются, и на впуск подается горячий воздух, в то время как двигателю для хорошей работы нужен холодный. Учитывая это, было создано специальное охлаждение потока поступаемого воздуха, при помощи интеркулера – это своего рода промежуточный охладитель. Перед попаданием в цилиндры, воздух проходит через интеркулер.

Турбояма для обычных авто довольно вредное явление. Рваный городской режим позволяет в полной мере ощутить недостаток мощности на «низах». Опытным спортсменам это не грозит, поскольку они в любом случае поддерживают обороты не ниже максимального момента. В силу этого, машины, претендующие на экстрим и спорт, оснащены лишь одной турбиной высокой производительности, позволяющей поднять мощность по максимуму. Что до рядовых моделей, к ним применяют всяческие ухищрения. К примеру, устанавливают турбины небольшого диаметра, с меньшей инерционностью, а для того, чтобы не терять мощность, используют сразу несколько таких наддувов.

 

Интеркулер

Система, выставленных параллельно турбин, называется Bi Turbo. Применяется она, в основном, на V-образных агрегатах, на каждую половину мотора – своя. Более распространенной считается схема последовательного подключения турбин – Twin Turbo. Такая компоновка встречается на серийных Nissan Skyline, а также Toyota Supra. Принцип работы такой, что до определенного количества оборотов работает лишь одна турбина, а уже на высоких – в работу вступает вторая. Эти турбины пользуются большой популярностью, поскольку турбоподхват, который они обеспечивают этим культовым машинам довольно ощутимый, несмотря на их размеры.

Версии «гражданских» спорткаров пользуются большой популярностью и имеют хороший запас прочности, чем собственно успешно пользуются «фанаты тюнинга». Иногда поднять мощность турбомотора можно с минимальными затратами. Принцип прост – в любом тюнинг-ателье переписываете программу управления силовым агрегатом и устанавливаете буст-контроллер. Что такое буст-контроллер – это устройство, которое управляет клапаном отсечки. Таким образом, вы можете выставить давление наддува, которое будет превышать рекомендованное заводом-производителем. Однако могут быть последствия, поэтому — знайте меру.

Стоит также упомянуть моторы с шильдиком Turbo, которые отличаются капризностью и повышенным требованиям к качеству обслуживания. В корпусе турбины вращается ротор при помощи гидродинамических подшипников. Эти подшипники скольжения имеют масляный клин, который создается при высоком давлении, и не позволяет перейти к пограничному трению – металла о металл. Что-то похожее наблюдается на распредвале и на коленвале. Разница лишь в количестве оборотов. Если у коленвала это значение равно 5-6 тыс. об./мин., то у турбины оно равно – 110-115 тыс. об./мин., при этом скорость на конце лопатки ротора почти такая как у пули — 300 м/с. Следовательно повышаются требования к системе смазки, а также рабочему давлению, которое образуется в гидродинамических подшипниках. Так что необходимо понимать и помнить, что торопиться не стоит, прогрейте двигатель перед поездкой, для того чтобы вязкость масла пришла в состояние нормы. Из-за повышенных требований к системе смазки, моторное масло для таких двигателей должно быть максимально качественным.

Не стоит спешить и в конце поездки. После остановки мотора, падает давление в системе смазки до нулевой отметки, при этом массивная турбина все также продолжает вращаться, но уже без масляного клина. Однако и это еще не самое страшное. Берегитесь другого, раскаленная турбина способна изменять вязкостные свойства масла, превращая его в твердое тело на подобии лака. Вследствие этого, ротор просто может приклеиться к корпусу, а последующий запуск двигателя станет последним. Поэтому, если водитель не заметит вовремя горящую лампочку давления масла, из строя выйдет не только турбина, но и весь двигатель. В системе смазки очень большое давление, следовательно, масло уйдет из системы где-то за минуту. Так что рекомендую установить сигнализацию с возможностью подключения турботаймера – такие меры продлят срок службы такого привередливого, требующего внимания, однако очень эффективного и полезного устройства, как турбина.

Пожалуйста, оцените эту страницу

.

sanekua.ru

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.

brturbo.ru

устройство и принцип работы турбины

Наверное, вы хоть раз обращали внимание на автомобили с шильдиками или наклейками «turbo». Внешне они ничем не отличаются от своих «атмосферных» собратьев, разница лишь в наличии турбонаддува под капотом. Мы постараемся дать внятное объяснение что такое турбонаддув, для чего он нужен и как работает.

Теоретические аспекты

Примерный вид газовой турбины

С самого своего появления, автомобили, стараниями своих создателей, претерпевают модернизации и более всего в вопросах мощности двигателей. Так как этот параметр напрямую связан с рабочим объемом мотора а также с качеством подаваемой воздушно-топливной смеси, для увеличения мощности есть два пути — либо увеличить объем агрегата (в современном массовом автомобилестроении этот способ не очень популярен), либо каким-то образом нагнетать в цилиндры больше воздуха. Первый способ не популярен по понятным причинам — вместе с увеличением объема цилиндров возрастет и расход горючего, кроме того, сам агрегат существенно прибавит в размерах и массе, что тоже не всегда приемлемо. Поэтому автомобильными инженерами был найден способ увеличить подачу воздуха в цилиндры.

Какие бывают виды турбонаддува

Есть несколько способов нагнетания большего количество воздуха в двигатель:

В первом случае наддув происходит лишь за счет особенной формы и размера впускных коллекторов без применения каких-либо нагнетателей. Поэтому мы не будем описывать его в этом материале, а остановимся подробнее на двух других вариантах, которые, на наш взгляд, заслуживают особого внимания.

Механический наддув

Некоторые современные автомобили до сих пор оснащают компрессорами

Механический наддув — способ увеличения подачи воздуха в двигатель посредством использования компрессора. Принцип работы компрессора выглядит следующим образом: когда двигатель начинает работать, его коленвал приводит в действие весь механизм. То есть механический наддув работает с первых моментов запуска мотора автомобиля.

Несомненным плюсом такой системы можно назвать, то что воздух принудительно нагнетается в цилиндры на любых оборотах двигателя (даже самых низких) и давление, соответственно возрастает с увеличением оборотов коленчатого вала. Поэтому автомобилям с механическими компрессорами не знакомо такое понятие, как «турбояма». Но такое устройство имеет и свои отрицательные стороны. Дело в том, что на приведение в движения компрессора мотор автомобиля расходует некоторую часть своей мощности, что снижает в итоге его КПД. Кроме того, для установки механического наддува нужно больше места в подкапотном пространстве. Также такое устройство создает повышенный уровень шума.

Нагнетание воздуха в мотор при помощи компрессора стало использоваться в автомобилестроении гораздо раньше, нежели применение газотурбинного механизма. Тем не менее, несмотря на некоторую устарелость, подобные устройства все еще можно встретить на современных автомобилях (ярким примером выступает компания Mercedes-Benz, на свежевыпущенных машинах которой до сих пор красуются шильдики «Kompressor»).

Газотурбинный наддув

В большинстве своем современные автомобили оснащены газотурбинными системами наддува. Принцип работы турбины сходен с компрессорным наддувом, разница лишь в том, что турбина приводится в действие потоком отработавших газов автомобиля, а не коленвалом двигателя. По ощущениям, включение турбины некоторые водители сравнивают с «пинком». Газотурбинный механизм наддува представляет собой устройство из двух крыльчаток жестко соединенных между собой валом. Каждая крыльчатка заключена в корпус, так называемую улитку.

Устройство газовой турбины

Устройство турбины достаточно несложное и состоит из:

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. Выхлопные газы из выпускного коллектора попадают в первую улитку и вращают ее крыльчатку. Через соединительный вал вращение передается второй крыльчатке, которая и нагнетает давление во второй улитке.

Плюсы и минусы турбонаддува

Главным преимуществом турбонаддува является увеличение мощности мотора без существенного увеличения расхода топлива. Чтобы объяснить это явление нужно разобраться как работает турбонаддув: турбина приводится в движение только благодаря энергии отработавших газов, а не за счет мощности мотора автомобиля. Но следует различать такие понятия, как общая и удельная экономичность мотора. Другими словами — турбированный двигатель будет иметь больший расход горючего, нежели аналогичный по объему атмосферный агрегат. Это происходит потому что увеличившийся объем воздуха, попадающего в цилиндры, позволяет сгорать большему количеству топлива. Однако у турбированного агрегата на единицу мощности приходиться меньше израсходованного топлива. Например, если взять два мотора 1,4 литра с турбиной и атмосферный 1,8 литра, оба с мощностью 130 л.с., то 1,4 будет более экономичен, за счет большего КПД.

Что касается экологичности турбомоторов: хотя среди отечественных автолюбителей еще не так развита «экологическая сознательность», не следует забывать и о том, что турбированные моторы наносят меньше вреда окружающей среде. Все потому что в камере сгорания турбированного двигателя температура несколько меньше, поэтому снижается образование оксида азота, к тому же топливо сжигается более полно.

Принцип работы газовой турбины

Впрочем, не обошлось и без недостатков. Первое о чем следует знать — турбина требует к себе бережного отношения. Пока мотор заведен на подшипники масло подается под давлением. Как только мотор заглушен масло к подшипникам поступать прекращает. Если мотор эксплуатировался под большими нагрузками, система наддува может перегреться и выйти из строя. Дабы не допустить перегрева, прежде чем глушить турбированный двигатель, ему следует дать поработать несколько минут на холостых оборотах. Многие современные автомобили оснащаются с завода специально предназначенными для этого устройствами — турботаймерами.

Есть еще один немаловажный момент — на малых оборотах мотора эффективность турбины очень мала. Также следует упомянуть об эффекте турбоямы — турбина откликается на нажатие педали акселератора с некоторой задержкой. Турбонаддув может эффективно работать только в узком диапазоне оборотов мотора, кроме того, большое значение имеет размер самой турбины. Для увеличения продуктивности этой системы многие автопроизводители устанавливают на свои автомобили две турбины разного размера или пару одинаковых турбин. Турбины разного размера позволяют существенно расширить диапазон эффективной работы турбонаддува — после того как первая турбина начинает терять продуктивность в работу вступает вторая. Две одинаковые турбины позволяют увеличить производительность, улучшить разгонную динамику и уменьшить эффект турбоямы. Для снижения этого эффекта автопроизводители прибегают к таким ухищрениям, как снижение массы движущихся частей турбины. Благодаря этому турбине нужно меньше времени чтобы раскрутиться.

Интересное по теме:

загрузка...

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ktonaavto.ru

Смотрите также