Из чего состоит турбина на авто: Устройство и принцип работы турбины

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:

• Более простая конструкция
• Меньшая стоимость изготовления самой турбины

Недостатки:

• Меньшая эффективность охлаждения по сравнению с комплексной системой
• Более требовательна к качеству масла и к его более частой смене
• Более требовательна к контролю за температурным режимом масла

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 антифризом
Преимущества:

• Большая эффективность охлаждения

Недостатки:

• Более сложная конструкция самого турбокомпрессора, как следствие большая стоимость

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.

Установка турбины на атмосферный двигатель

Установка турбины на атмосферный двигатель кажется автовладельцу весьма привлекательным решением. Давайте разберём, почему.

Большинство автовладельцев хотели бы увеличить мощность своего авто. Зачем? Иногда мощность автомобиля действительно важна, почему бы не иметь лучшее?

Мощность автомобиля можно увеличить разными методами: увеличить камеру сгорания двигателя, подать сжиженный или сжатый воздух, можно вместо воздуха подать другой газ. Если рассматривать поступление воздуха, то всё сводится к тому, что за цикл сгорает большее количество топлива, что требует также и большего поступления воздуха. Доработка двигателя без увеличения его объёма обычно не приводит к значительному эффекту, поскольку скорость поступления воздуха в камеру заметно не изменяется. Одним из выходов в таком случае является подача сжатого воздуха или подача воздуха при помощи турбины или компрессора.

Виды турбин, устанавливаемых на атмосферный двигатель

Принцип работы турбинного двигателя

Основным элементом турбины, какой бы конструкции она ни была, является крыльчатка, установленная в трубе. Эта крыльчатка, вертясь, нагнетает воздух в трубу, который в дальнейшем попадает в двигатель. Следовательно, задача состоит в том, как раскрутить крыльчатку.

На сегодняшний день используется два подхода к тому, как раскрутить крыльчатку – ременная передача с подсоединением к двигателю и использование выхлопных газов для генерации крутящего момента (здесь устанавливается ещё одна турбина). Конечно, при небольшой мощности можно было бы соорудить и электрическую систему подачи воздуха, но что-то о такой не слышно.

Ременная передача крутящего момента на крыльчатку от двигателя, конечно, позволит увеличить мощность двигателя, но не увеличит его КПД, поскольку часть энергии будет отбирать турбина наддува. Другое дело, если использовать для раскрутки крыльчатки выхлопные газы. Идея состоит в том, что они очень горячие и потому гораздо легче воздуха. Газы, являясь легче воздуха, стремятся вверх, что можно использовать для раскрутки крыльчатки или соорудить двигатель наподобие парового. В этом случае нет затрат на раскрутку турбины и всё решение может привести к повышению КПД нашего двигателя (уменьшится расход топлива). В настоящее время подобные системы имеют две крыльчатки, расположенные на одном валу, но располагающиеся в разных трубах. Выхлопные газы раскручивают одну крыльчатку, в свою очередь крутящий момент через вал передаётся на вторую крыльчатку.

Автотурбина

Как бы ни была выгодна турбина, установка её дело не тривиальное. С ременной передачей было бы проще, но от неё эффект меньше. Тем не менее, многие умельцы стремятся установить турбину своими руками. Однозначного решения по монтажу турбины здесь нет, давайте рассмотрим, какие задачи здесь возникают.

Самостоятельная установка турбины

Принцип турбонаддува

Итак, вы решили установить своими руками турбину, которая раскручивается выхлопными газами. Задачи возникают при этом следующие:

1. Работа атмосферного двигателя настроена достаточно оптимально, теперь же в двигатель начнёт поступать больше кислорода. Логично, если будет поступать и больше топлива, собственно, это и приведёт к большей мощности. Большее поступление топлива потребует более мощного насоса.
2. Теперь в двигатель поступает большее количество взрывной смеси в тот же объём, следовательно, давление в системе возрастает. В такой ситуации возможна детонация ещё до того момента, как цилиндры двигателя займут свои крайние точки. Значит, необходимо будет переделать двигатель так, чтобы детонация не происходила раньше времени.
3. Изменился режим подачи горючего, значит, надо поработать над настройками электроники, чтобы поступало такое количество горючего, какое нужно.
4. Выхлопные газы горячи. К тому же при работе крыльчатки разогреваются. Горячий воздух, расширяясь, в том же объёме содержит меньше кислорода, нежели холодный, поэтому систему необходимо охлаждать. Для этого используют масло и воздушный радиатор.
5. Для раскрутки крыльчатки будут использоваться лишь часть выхлопных газов. Излишек через клапан надо будет выводить.
6. Предохранительный клапан должен стоять и на трубе подачи воздуха под давлением.
7. Придется модернизировать сцепление.

Установленное оборудование

Кроме того, потребуется усилить опоры двигателя, заменить распредвалы. Все вместе это влетит в копеечку. Но этого мало, ведь потребуется специальный блок управления с индивидуальной программой, который позволит мотору хотя бы завестись.

Это основные моменты, над которыми надо будет подумать.

Видео

Как установить турбину на восьмиклапанный мотор ВАЗ 2109, показано ниже:

ProЖелезо. Турбина: что ломается чаще всего?

Жвачка «Турбо» и новые картриджи для «Сега Мега Драйв 16 бит». Эти слова для тех, кто разменивает третий десяток и, к своему удивлению, снова актуализирует воспоминания, но слегка в ином русле. Да, все в жизни повторяется, но только при других обстоятельствах.

Пока турбина дует, вопросов к стоимости ее ремонта и конструктивной части, как правило, у владельцев авто не возникает. Но стоит столкнуться с поломкой, как созревает нужда в квалифицированной диагностике и качественном ремонте. Хочется или нет, а поиски вариантов по восстановлению заставят изучить и основных производителей, и конструктивные особенности агрегата. Взглянуть на турбины изнутри помогут Дмитрий и Александр — специалисты столичного сервиса по ремонту и восстановлению турбокомпрессоров «SMTurbo».

— Для несведущего способен оказаться великим открытием факт, что автомобильные концерны не занимаются специализированным производством турбин для своих автомобилей, а на Ford и Renault может ставиться одна и та же «улитка» с некоторыми доработками, — показывает специалист. — Впрочем, если для вас это уже не секрет, значит, велика вероятность того, что сталкиваться с ремонтом турбокомпрессора приходилось. Кстати, называть турбокомпрессор турбиной слегка некорректно, пусть и по-народному, поскольку у современного нагнетателя две составляющие — газовая турбина и лопастный компрессор.

Сегодня можно выделить следующих производителей турбокомпрессоров: BorgWarner TurboSystems GmbH, KKK — Германия; Schwitzer — Англия; Garrett (Honeywell), Holset — США; Mitsubishi, Komatsu, IHI, Toyota — Япония. Их заводы расположены по всему миру, включая и страны СНГ. Производители турбонагнетателей предполагают широкий ассортимент, в том числе для специализированной техники, крупногабаритного и даже морского транспорта. Поэтому среди множества производителей турбин сделаем акцент на трех — Garrett, BorgWarner и Toyota. Они наиболее распространены на легковом транспорте. С турбокомпрессорами от BorgWarner (к этому лагерю относим дочерние KKK и Schwitzer) можно повстречаться в Citroеn, Renault, SEAT, Audi, Porsche, Volkswagen, Ford. В свою очередь, турбины от Garrett среди легковых автомобилей наиболее распространены в Hyundai, Ford, Fiat, Chrysler, Saab, Peugeot, Volkswagen, Audi, BMW и Renault. К Toyota примыкает бренд IHI, но последний специализируется на крупногабаритной технике, потому на легковом транспорте чаще встречается первый.

Сложно, но понятно

Жизнь турбины напрямую зависит от совокупности факторов: состояния ДВС, исправности систем охлаждения и смазки, элементов выхлопной системы и рециркуляции ОГ (ЕГР, сажевый фильтр), а также от соблюдения регламентов замены рабочих жидкостей. Проще говоря, чтобы турбина не стала причиной больших расходов, не стоит экономить на расходниках. Современные автомобили в большинстве своем оснащены турбинами с механизмом изменения геометрии потока выхлопных газов, он же VNT (у Garrett), VTG (у BorgWarner), VGS (у IHI Turbo) и другие варианты аббревиатур. У подобной конструкции есть всеми любимое преимущество — отсутствие «турбоямы», т. е. турбина «подхватывает» с самых малых оборотов и работает на всем диапазоне. Кстати, избежать знакомства с «турбоямой» и полноценно ощутить всю мощность можно, купив авто с несколькими турбинами (битурбо, тритурбо или даже квадтурбо).

— Конструкция турбины предполагает увеличение КПД двигателя за счет энергии отработанных газов, — объясняет эксперт. — Раньше турбины могли приводиться в действие механическим путем или потоком выхлопных газов (это современный вариант, хотя и механический путь можно до сих пор обнаружить в грузовиках — такая турбина будет называться «турбокомпаунд»). Для контроля давления в современных турбокомпрессорах производители стали применять клапан его регулировки — например, Wastegate, который работает на сброс избыточного давления. Лишние выхлопные газы уходят в выхлопную трубу.

Для ускорения работы турбокомпрессора к перечисленному выше добавляется электронный актуатор, который значительно улучшил точность работы компрессора. На сегодня конструкция пополняется новой схемой с кардинально другим методом работы — электромагнитным клапаном регулировки наддува. Почти у всех на слуху электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75. Этот клапан не часть турбины, но напрямую связан с актуатором и управляется ЭБУ двигателя. Именно он отвечает за действие актуатора, который открывает заслонку Wastegate. Электронный клапан значительно увеличивает скорость действия турбины, а потому идеально сочетается с двигателями больших объемов. Байпасный, он же внешний, клапан применяется для мощных двигателей — свыше 350 л. с., внутренний — для турбированных дизелей, а вообще существует более двадцати вариаций клапанов.

Картридж турбины — боль и надежда

При обслуживании и ремонте турбины можно насчитать с десяток мест, которые неизбежно потребуют внимания, но одна из самых сложных частей — это картридж. В нем спрятано «сердце» турбокомпрессора. Картридж, если простыми словами, — основной рабочий элемент, который состоит из корпуса (корпус подшипников или центральный корпус), вала (вал и колесо турбины — неразборная деталь, которая именуется просто валом), колеса компрессора, упорного и опорного подшипников. На картридж крепятся горячая и холодная «улитки», они же — корпус турбины и корпус компрессора соответственно. Мы не просто так подробно разбираем составные части турбокомпрессора.

— При ремонте важно понимание, какие элементы подлежат замене и что стало причиной их выхода из строя, — отмечает Александр. — Неисправность составных компонентов картриджа может свидетельствовать о проблемах с системой картерных газов, закоксованности маслоподающей трубки, повреждениях в поршневой группе, масляном голодании и многом другом. То есть проблемы с турбиной — это следствие некорректной работы одной или нескольких систем автомобиля. Поэтому квалифицированная диагностика — не столько определение стоимости ремонта турбокомпрессора, сколько поиск неисправностей в авто, которые обязательно необходимо будет устранить перед установкой исправного турбокомпрессора на место.

Возвращаемся к ремонту картриджа. Основные элементы узла — опорный подшипник, упорный подшипник, дистанционная шайба, вал, на концах которого закреплены турбинное и компрессионное кольцо, термоэкран, колесо компрессора, крышка и корпус подшипника. Состояние каждого из этих элементов — следствие сопутствующей неисправности. Самая распространенная причина выхода из строя турбины — попадание абразива.

— Первое, на что смотрят при оценке ремонта турбокомпрессора, — корпус подшипников, — показывает Александр. — Если вал не сломан и люфты в пределах разумного, то, скорее всего, общее состояние элемента будет удовлетворительным. Показателем, например, масляного голодания будет выработка на валу и подшипниках. Из-за отсутствия достаточного количества смазки происходит сухое трение металлов, что чаще всего приводит к переносу металла подшипника на вал (они фактически привариваются друг к другу) и, как следствие, к поломке вала. Также очень ярко проявляет себя подпор выхлопных газов. Турбине приходится работать с постоянным смещением вала в сторону корпуса компрессора, из-за чего возникают люфты и колесо компрессора начинает постепенно цеплять корпус компрессора и издавать характерный звук — свист (металл по металлу).

Из-за работы турбокомпрессора в наряженных условиях также может возникать утечка масла из турбокомпрессора в выхлопную трубу или интеркулер. Многие автовладельцы спешат заменить турбину на аналогичную б/у, чтобы избежать дорогостоящего ремонта. Чаще всего это случается по совету «гаражных экспертов». Тут, конечно, как повезет. Турбина может быть исправной, и проблемы естественным путем выявятся со временем, а может быть со скрытыми дефектами, которые дадут о себе знать сразу же или в ближайшее время. Не менее важно правильно установить турбину. Часто причина течи масла при отсутствии повреждений внутри — повышенное сопротивление со стороны маслосливной магистрали. Один из факторов — установка самодельных прокладок или замена прокладки герметиком. Подобный «тюнинг» аукнется тратой болезненных сумм.

Внешнее воздействие

Сажа, закоксованность — довольно частые явления, особенно на коммерческом транспорте. Причина — переполненные сажевые фильтры. В результате сажа попадает в корпус подшипников и начинает откладываться на рабочих деталях. Например, страдает геометрия — ее просто начинает клинить. Выражается данный процесс в резкой потере мощности.

— Финальный элемент, обращающий на себя внимание, — электронный клапан, — рассказывает Дмитрий. — Основные элементы данного узла — зубчатый сектор, червячный вал и сервопривод, управление которыми производится через микросхему. Сама микросхема редко повреждается, поскольку не находится в агрессивной масляной среде и не подвержена экстремальным температурам, в то время как зубчатый сектор склонен к износу. Сухое трение механических элементов блока управления приводит к их выходу из строя, то же касается и сервопривода, но все это исключительно на больших пробегах. Закладывать смазочные материалы в зубчатый механизм недопустимо, но многих «экспертов» не переубедить, а потому замены механической части электроклапана не избежать.

На протяжении длительного времени турбины были максимально схожи, что привело к наводнению рынка некачественными ремкомплектами. Потому сегодня возникают ситуации, когда на BMW X5 4. 4 Bi turbo валы каждой из турбин имеют свой диаметр. В процессе капитального ремонта турбины не стоит экономить. Заменять рабочее колесо, вал, уплотнители необходимо только проверенными комплектующими, иначе ремонт не закончится никогда. Но куда важнее правильная настройка работы турбины. И тут в игру вступают две машины, о которых умалчивают в гаражном сервисе. А без этого оборудования ремонт можно приравнять к лотерее. Балансировка картриджа турбины производится на балансировочном стенде, который имитирует работу турбины на двигателе. Под давлением подается масло, при необходимости производится устранение дисбаланса на гайке, закрепляющей колесо компрессора на валу. По достижении оптимальных показателей картридж соединяется с корпусами и прочими необходимыми элементами и отправляется на VNT-анализатор, где производится регулировка механизма изменения геометрии потока выхлопных газов.

Заключение эксперта

— Беспроблемная работа турбины зависит от совокупности множества факторов и является лакмусовой бумажкой технического состояния основных систем автомобиля, — подводит итог эксперт. — Самое важное при эксплуатации — следить за качеством топлива, масла и состоянием выхлопной системы. Наблюдайте за катализатором и сажевым фильтром, регулярно производите ТО, а в случае ремонта не рассчитывайте на подход «по-народному» — только так можно сохранить ресурс турбокомпрессора.

аv.by выражает благодарность СТО «SMTurbo» за помощь в подготовке материала

Читайте и подписывайтесь на наш канал Yandex.Zen

Турбированные моторы & атмосферные: устройства и принцип работы | Справочная информация

Классические бензиновые и дизельные силовые агрегаты в последние несколько лет стали сдавать позиции лидеров в автомобилестроении. На смену им и в дополнение приходят турбированные и атмосферные двигатели, которые всего пару десятилетий назад можно было встретить только на гоночных болидах.

Сегодня очень часто при выборе современных моделей транспортных средств, автолюбители не знают, на каком силовом агрегате лучше всего остановиться — купить автомобиль с «атмосферником» или турбиной? У каждого из этих механизмов есть свои специфические особенности, а также плюсы и минусы в эксплуатации.

Устройство и принцип работы турбированного двигателя

Турбированный силовой агрегат считается одним из самых старых среди двигателей внутреннего сгорания, так как был придуман почти столетие назад. Принцип его работы заключается в том, в цилиндры подается увеличенное количество воздуха, для этого используется нагнетающее устройство – турбокомпрессор («турбина»). Это создает лучшие условия для сгорания топлива и, соответственно, увеличивает мощность двигателя.

По принципу работы турбированный двигатель не отличается от обычного атмосферного двигателя. А нагнетание дополнительного воздуха позволяет эффективнее использовать полный объем поступающей горючей смеси, что положительно сказывается на динамических характеристиках автомобиля.

Турбокомпрессор использует для работы энергию выхлопных газов. Он подсоединяется к выхлопной системе, в результате чего часть отработанных газов поступает на лопасти турбины и вращает крыльчатку компрессора.

Для охлаждения силового агрегата с турбокомпрессором используют интеркуллер. Это обычный радиатор, но вместо охлаждающей жидкости в нем циркулирует воздух.

Достоинства турбодвигателя

Главный козырь турбированных силовых агрегатов — это, конечно же, их высокая мощность. Двигатели с турбокомпрессором по динамике разгона значительно превосходят своих атмосферных «собратьев» при одинаковом объеме. При этом потребление топлива увеличивается ненамного, так как турбина использует энергию уже отработавших газов, а не тратит горючее на создание новых.

Еще одно достоинство турбированного агрегата – снижение содержания вредных газов в выхлопе, поскольку топливовоздушная смесь сгорает значительно эффективнее. Кроме того, мотор с турбокомпрессором работает менее шумно, чем «атмосферник».

Недостатки турбодвигателя

В отличие от атмосферного двигателя, турбодвигатель очень привередлив к качеству потребляемого горючего. Если не контролировать этот вопрос, то турбина очень скоро может выйти из строя. Кроме того, из-за специфики конструкции двигатели с турбонаддувом следует прогревать в любое время года.

Этот тип силовых агрегатов нуждается в особой заботе в вопросах использования смазочных материалов. Обычные минеральные и синтетические масла категорически запрещается заливать в двигатель с турбиной. Для них предназначаются специальные виды масел, которые достаточно дорого стоят. Кроме того, как отмечают специалисты автосервиса Favorit Motors, замена масла рекомендуется каждые 10 тысяч километров (при эксплуатации в городских условиях).

Устройство и принцип работы атмосферного двигателя

Система запитывания атмосферного двигателя основана на инжекторном или карбюраторном механизме. Топливовоздушная смесь формируется в строгой пропорции: 1 часть бензина + 14 частей воздуха.

Принцип работы «атмосферника» заключается в том, что топливо впрыскивается в цилиндр без сопротивления. Это стало возможным благодаря сложным и тонким настройкам в распределительном валу, который открывает впускающий клапан. После впрыска смесь сгорает, а выделившиеся газы приводят в движение поршни.

Атмосферный двигательный аппарат назван так потому, что давление воздуха при попадании в мотор, равняется одной атмосфере. В его конструкции не используются турбонагнетатели, он функционирует при стандартном атмосферном давлении.

Преимущество в использовании атмосферного двигателя заключается в том, что на каких бы оборотах он не работал в данный момент, у него всегда будет определенный запас мощности. Это позволяет максимально быстро ускоряться при любой начальной скорости движения. До максимально возможного количества оборотов атмосферный силовой агрегат «раскрутится» за считанные секунды.

Достоинства атмосферного двигателя

Рано или поздно даже самый надежный мотор может потребовать вложений и качественного ремонта. Атмосферный агрегат имеет более простое строение, чем турбированный мотор, а потому и проведение ремонтных работ обойдется дешевле.

Срок службы атмосферника гораздо выше, чем у турбированного мотора. Это обусловлено более мягкими условиями эксплуатации и отсутствием повышенных нагрузок. Поэтому рабочий ресурс атмосферного двигателя в среднем вдвое выше, чем у турбины.

В качестве приятного бонуса для автовладельцев специалисты ГК Favorit Motors могут привести следующий факт. Атмосферные агрегаты не требуют постоянно контроля смазки и менее требовательны к качеству используемых масел. В их конструкции отсутствуют устройства, которые нуждаются в дополнительной смазке. Это же касается и выбора топлива: атмосферный двигательный агрегат менее требователен к качеству горючего. Кроме того, замена смазочной жидкости производится реже — каждые 15-20 тысяч километров пробега.

И еще один плюс «атмосферника». Российские водители уже смогли убедиться, что атмосферный силовой агрегат даже зимой прогревается быстрее, чем его турбированный собрат.

Недостатки атмосферного двигателя

Самым главным минусом такого двигателя можно считать отсутствие высоких крутящих моментов. Атмосферный агрегат проигрывает турбированному в плане мощности. Такой автомобиль будет идеальным для неспешных поездок по городу, но в качестве трассового авто для молодежных гонок явно не подойдет.

Расход топлива для такого двигателя будет достаточно высок. Как отмечают специалисты ГК Favorit Motors, в среднем автомобиль с атмосферным двигателем потребляет не менее 11-12 литров горючего на 100 километров пути.

Итоги

Выбирать автомобиль с турбированным или атмосферным агрегатом стоит, исходя из своих личных предпочтений и возможностей. У каждого из этих типов моторов есть свои плюсы и минусы. Турбодвигатель будет мощнее и динамичнее, однако требователен в уходе и обходится дороже. Атмосферный двигатель не такой мощный, зато гораздо дешевле в плане эксплуатации и ремонта.

В наличии в компании Favorit Motors имеется множество разных моделей автомобилей как с атмосферными двигателями, так и с турбированными. Компетентный персонал поможет подобрать автомобиль, исходя из пожеланий и предпочтений каждого клиента.

Как турбированный, так и атмосферный силовой агрегат со временем может начать работать с перебоями или вообще отказать. Современные модели автомобилей оснащены высокотехнологичными электронными системами управления двигателем, поэтому диагностику и ремонт моторов следует выполнять только в специализированных автосервисах.

Автосервис Favorit Motors оснащен полным комплексом диагностического и ремонтного оборудования для диагностики и устранения неисправностей турбированных и атмосферных силовых агрегатов. Для обслуживания и ремонта здесь используются только качественные сертифицированные запчасти, а мастера техцентра обладают многолетним опытом работ. Все операции выполняются в соответствии с технологическими картами заводов-изготовителей, что обеспечивает высокое качество и сжатые сроки ремонта. На все детали и ремонтно-восстановительные работы предоставляется гарантия.

Специалисты компании Favorit Motors напоминают, что своевременное регламентное обслуживание способно значительно продлить срок эксплуатации силового агрегата. Необходимо регулярно менять масло в соответствии с пробегом и устранять выявленные неисправности.

Подборка б/у автомобилей Skoda Octavia

---

Сломалась турбина на двигателе – причины и устранение неполадки

Поломка автомобиля в любом случае печалит и огорчает владельца. Но если проблемы касаются системы двигателя, негодование может быть даже очень большим. Вопрос в том, что современные силовые агрегаты для иномарок ремонтируются в определенном количестве случаев. При сложных поломках двигатель могут просто менять, что стоит просто невероятное количество денег. Поэтому при любой поломке силового агрегата владелец дорогого автомобиля часто с трепетом обращается на сервис с просьбой найти причину неполадки. Когда в автомобиле сломалась турбина в двигателе, силовой агрегат точно менять не придется. Но поработать с самой турбиной просто невозможно. Этот агрегат меняется в сборе, что также может оказаться очень большой неожиданностью для владельца. В плане финансов такой ремонт будет стоить очень дорого, если покупать оригинальные запчасти.

Поломка качественной турбины на двигателе европейского, японского или корейского автомобиля маловероятна без важных причин. Поэтому намного лучше узнать, как стоит эксплуатировать автомобиль, какие обороты держать в различных условиях. Это поможет значительно повысить стойкость таких нежных элементов технической части автомобиля. Замена турбины практически всегда необходима при столкновениях, так как находится этот элемент во фронтальной части силового агрегата. Если происходит деформация кузова в передней части авто, обязательно задевается турбина двигателя, которую придется заменить. Восстановление этого элемента практически невозможен, автомобиль не сможет длительное время ездить с отремонтированным нагнетателем.

Как понять, что турбина в автомобиле сломалась?

Первым делом нужно понять, что проблема именно в турбокомпрессоре. Это непростой элемент вашего авто, который нагнетает большее количество воздуха под давлением и делает смесь более агрессивной. Поэтому на большинстве автомобилей после 2-3 тысяч оборотов происходит включение этой самой турбины и резкое увеличение ощутимой мощности двигателя. Если это увеличение потенциала пропало, можно сделать вывод о том, что не работает турбокомпрессор. Однако, стоит также полагаться на следующие достоверные источники информации о поломке:

• корпус поврежден — это первый вариант оценки поломки, который является одним из наиболее важных наблюдений в процессе восстановления эксплуатации автомобиля;
• есть зазоры между креплением турбины и корпусом двигателя — в таком случае весь смысл работы этого агрегата будет направлен на разрушение соединения;
• во время работы силового агрегата возникает ощутимый свист — где-то произошла разгерметизация и нужно поменять компрессор для получения нужного качества;
• на диагностике компьютер выдает некоторые коды ошибок, которые связаны непосредственно с турбокомпрессором, нужно проверить эти данные при разборке;
• появились посторонние звуки при эксплуатации автомобиля, есть необходимость проверки всех устройств и периферийного оборудования силового агрегата.

Для достоверного принятия решения по поломке стоит обратиться на сервис. К сожалению, самостоятельно разобрать этот агрегат и понять поломку невозможно, поэтому лучше доверить машину профессионалам. Опытные мастера за несколько минут смогут сказать, в порядке ли данный узел, или требуется его замена для восстановления нормальной работы двигателя. Впрочем, при неполадках компрессора вы и сами сможете понять по поведению машины, что есть определенные проблемы.

Причины выхода из строя турбины в автомобиле

Прочтите правила эксплуатации автомобиля, которые выдали вам вместе с покупкой транспортного средства. В этой небольшой брошюре указаны все особенности функционирования двигателя и других важных деталей вашего авто. Это означает, что при соблюдении всех указанных особенностей поездки вы сможете сохранить ваш автомобиль и получить необходимое качество эксплуатации. Турбина выходит из строя при следующих вариантах поведения, которые постоянно повторяются:

• чрезмерно быстрое ускорение, постоянная активация турбины в активном режиме и достаточно резко, это оборудование не любит нестабильной прерывистой работы;
• поездка на топовых оборотах для придания максимального ускорения и звуковых эффектов — это выводит из строя не только турбину, но и много других деталей авто;
• применение автомобиля не по назначению, непонимание разумных ограничений для конкретной модели авто, что может выливаться в самые неприятные последствия;
• механические повреждения корпуса и мест крепления из-за самовольно установленного оборудования, которое плохо закреплено, а также по причине ударов и ДТП с машиной;
• другие причины, которые можно также индивидуально описать для каждого производителя, так как конструкция и технологий турбокомпрессора отличается у брендов.

Вы можете использовать самые разные варианты автомобилей и различные модели двигателей, но не стоит забывать о том, что транспорт любит эксплуатацию в тех режимах, для которых он создан. Если же имеет место механическое повреждение, стоит не только заменить компрессор, но и полностью устранить причину, которая стала основой неполадки. В случае необходимости работ с турбокомпрессором лучше обращаться к специалистам.

Устранение неполадок с компрессором — все возможные варианты

Если у вас в автомобиле случились проблемы с турбиной, придется обратиться на СТО. Станция технического обслуживания проведет диагностику и расскажет вам, сколько денег придется потратить на восстановление. Ремонт достаточно сложный и дорогой, поэтому можно обратиться сразу в несколько компаний для оценки стоимости и сроков. Но выбирать наиболее дешевого исполнителя не стоит. Услуги состоят из следующих шагов:

• обязательная диагностика перед выполнением любой разборки — иногда причиной неполадки будут другие узлы, а при диагностике это легко можно определить;
• снятие турбины, изучение ее состояния и выяснение причин выхода из строя, далее эти причины вам должны рассказать, чтобы предостеречь от очередной поломки;
• приобретение турбины, которая идеально подходит для вашей модели автомобиля, проверка всех параметров перед покупкой, предпочтение оригинальным запчастям;
• установка и проверка технических характеристик двигатели после изменения турбокомпрессора, получение гарантий качественной работы силового агрегата;
• гарантия от сервиса на определенный срок эксплуатации, если устанавливался новый вариант турбокомпрессора, а также рекомендации по эксплуатации от специалистов.

Нередко сегодня устанавливают подержанные турбины, которые приобрели на разборке. Такой подход к ремонту вашего автомобиля может закончиться тем, что вы не получите никаких изменений в работе силового агрегата. Сложно сказать, какой пробег был у авто, которое оказалось на разборке. Если речь идет о современных Volkswagen, то их турбины без проблем ходят 150 000 километров, затем приходится менять оборудование на новое. Поэтому от подержанных решений следует отказаться.

Самостоятельная проверка работоспособности турбины в авто

Если нет возможности поехать на СТО, но есть определенные сомнения по поводу работы турбины, можно выполнить несколько простых действий. Речь идет о самостоятельной проверке автомобиля, которую можно выполнить достаточно просто и без сложностей даже в гараже. Для этого нужно завести автомобиль, дать ему хорошо прогреться, а затем выполнить следующие простые действия:

• нажать на педаль газа (лучше попросить сделать это помощника), рукой держать за патрубок, идущий от турбины, в нормальном состоянии он должен надуваться;
• послушать звук работы силового агрегата сначала на холостых оборотах, а затем на повышенных — выше 3000 об/мин, чтобы услышать момент включения компрессора;
• осмотреть визуально турбину на предмет возможных проблем и неполадок, любые повреждения корпуса могут стать причиной выхода из строя и плохой работы узла;
• следить за поведением автомобиля, выехать на трассу для проверки ускорения, которое должно значительно измениться при резком нажатии на педаль газа;
• проследить момент включения турбины при плавном нажатии на педаль газа, а после включения узла послушать изменения звука двигателя в салоне.

Нередко такая простая диагностика позволяет определить поломки на ранних стадиях, когда можно обойтись просто заменой турбокомпрессора. Достаточно при этом получить больше информации о том, что произошло с автомобилем перед поломкой, чтобы понимать, что так делать не стоит. Впрочем, если сломалась турбина в автомобиле, это не самая большая трагедия, ее можно легко заменить. Можно использовать совет из следующего видео для проверки турбины:

Подводим итоги

Поломка турбокомпрессора в вашем автомобиле — это неприятный момент, который может оказаться дорогостоящим в процессе ремонта. Но это не потеря двигателя и не более серьезные проблемы, которые также часто возникают у владельцев техники после гарантийного периода. Проще всего выполнить качественную диагностику на сервисе, чтобы вам подтвердили факт выхода из строя оборудования. В ином случае придется достаточно долго докапываться до истины, а качественно заменить турбину своими руками практически невозможно.

Поэтому обращаться на сервис вам все равно придется. Не спешите разбирать турбину своими руками, ведь без этого элемента вы даже до сервиса доехать на многих машинах не сможете. Лучше сразу отвезти машину к мастеру и определить необходимые особенности ремонтных работ. Так вы заплатите небольшую сумму за диагностику и будете уверены в том, что виновником всех проблем является именно турбокомпрессор. Или удостоверитесь в том, что все проблемы оказались надуманными, машина работает очень хорошо. А на ваших авто когда-нибудь ломалась турбина двигателя?

Автомобильная электротурбина / Хабр

Наиболее действенным способом увеличения мощности двигателя автомобиля является турбина. Однако она имеет ряд существенных недостатков таких как: наличие турбоямы, оптимальная работа в небольшом диапазоне оборотов двигателя, невысокий ресурс, сложность установки в неподготовленный для этого двигатель.

Многие из этих проблем способна решить электротурбина. С электротурбиной необходимое давление наддува можно создать в любой момент и можно сбавлять обороты не боясь, что давление понизится. В электротурбине нет горячей части разогреваемой до тысячи градусов. Это положительно сказывается на её ресурсе, цене и простоте установки.

Данная статья будет посвящена нашей разработке в этом направлении.

Разработка и конструктивные особенности

На данный момент в Китае можно купить множество электротурбин, которые ставятся прямо на вход перед воздушным фильтром. Однако они оказываются на 100% бесполезны. Для обеспечения необходимого давления и большого объема подаваемого воздуха мощность электродвигателя должна составлять около 4КВт. У китайских турбин от силы несколько сот ватт.

Для данной задачи нами специально был разработан бесколлекторный электромотор способный выдать до 5КВт мощности и который может раскрутить турбину до 50000RPM. Мотор был специально спроектирован так, чтобы на полной мощности он давал своё максимальный КПД в 93%, тогда он будет выделять 350Вт тепла, которые вполне реально отводить и в теории наш мотор может выдавать полный наддув постоянно. Подробнее с характеристиками нашего мотора можно ознакомиться по ссылке.

Для питания данного мотора нами было решено использовать два автомобильных аккумулятора. Это сильно упростит процесс эксплуатации и цену установки. Один аккумулятор используется штатный, второй подключается к нему последовательно. Для подзарядки второго аккумулятора, он переподключается к первому через высокоточные реле контакторы. Литиевые аккумуляторы стоили бы на порядок дороже, при этом для них понадобилась бы специальная зарядка и очень бережная эксплуатация с соблюдением правильного температурного режима.

Однако у данного решения есть и минус. Для питания мотора на полной мощности нужен ток в районе 250А, свинцовые аккумуляторы способны выдать такой, но не продолжительно(секунд на 10-30). Затем аккумуляторам нужно будет немного “отдохнуть”. Однако нам кажется этого вполне достаточно, редко от двигателя требуется полная мощность на более длительный срок.

В качестве самой турбины нами использовалась данная турбина (её характеристики также доступны по ссылке).

Мы удалили из неё всё лишнее и расточили под крепление мотора. Все подшипники находятся непосредственно в моторе и крыльчатка одевается на его вал, что автоматически даёт соосность вала мотора и крыльчатки. Поскольку турбина будет вращаться на очень больших оборотах мы подобрали в мотор высокоскоростные подшипники SKF итальянского производства.

Для работы бесколлекторного мотора нужен контроллер и на такой большой ток он достаточно дорогой. Однако мы специально подбирали токи и напряжения так, чтобы для этой задачи подошёл наиболее мощный из дешевых контроллер стоимостью 1500р. Данного контроллера хватает на грани на полную мощность и ему при этом требуется обеспечить очень хорошее охлаждение. Более мощные контроллеры стоят уже дороже 10000р.

Результат

Замеры нашего мотора на мощности до 1000Вт показали, что характеристики нашего мотора (потребление, обороты, Kv) достаточно близки к рассчитанным при моделировании. Большой объем статора и медной проволоки смогли обеспечить высокий КПД и низкий нагрев. При должном питании турбина с ним разгоняется до нужных оборотов. Но к сожалению мы пока не смогли провести полноценные испытания на полной мощности. При питании от двух аккумуляторов, через 2 секунды после набора полных оборотов контроллер сгорел, из-за отсутствия должного охлаждения. Мы заказали новый контроллер и планируем поместить его в ёмкость с трансформаторным маслом, что должно обеспечить его наилучшим охлаждением.

Видео тестов работы турбины с питанием 600 и 1000 ватт
Вывод

В итоге нам удалось создать рабочую электротурбину, которая обладает не высокой стоимостью и достаточно проста в установке. Далее будут проходить испытания уже на реальном автомобиле.

Примерная стоимость необходимых компонентов:

• Мотор -17000р
• Турбина -20000р
• Аккумулятор -3000р
• 4 реле -3000р
• Дополнительная электроника, пайпы, воздуховоды -5000р

Итого стоимость комплекта турбины выйдет в районе 50000р.

P.S.
Автором данной идеи является Frimen3 ([email protected]). Он уже давно занимается проработкой этого вопроса geektimes.ru/post/252076 и он как раз и заказал у нас разработку мотора под данную задачу.

Все о принципах работы турбонаддува (турбины)

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

История

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

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

Chevrolet Corvair Monza 1961 год

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

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

Mercedes-Benz 300SD

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

В чем отличия?

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

Турбонаддув

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

Интеркулер

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

Вот так устроена турбина

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

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

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

Разновидности

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

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

Трудности с турбинным двигателем | DrivingLine

Немногие двигатели проще скромной газовой турбины. Используемые во всех отраслях промышленности и, в частности, в качестве основы для реактивных двигателей и турбовинтовых двигателей современного воздушного транспорта, турбины просты по своей конструкции, могут работать практически на любом горючем топливе (включая бензин, керосин и растительные масла) и относительно надежны в долгосрочной перспективе.

Почему же тогда турбинам не уделяется должного внимания, когда речь идет о легковых и грузовых автомобилях? Что мешало большой тройке Детройта более 50 лет назад заняться турбинами, прежде чем отказаться от них и сосредоточиться исключительно на поршневых двигателях? Оказывается, что для сборки готовой к уличной трансмиссии трансмиссии нужно нечто большее, чем просто хорошая технология — и иногда будущее не так благоприятно, как кажется в брошюре.

Технически безупречно

На первый взгляд, «реактивный двигатель под капотом» — это феноменальная маркетинговая кампания, которая, казалось, олицетворяла космическую гонку 60-х годов, когда автомобили с турбинными двигателями начали проникать в инженерный истеблишмент автомобильной промышленности.

В этих двигателях есть много чего, что может понравиться, кроме их увлекательной научной искры. Состоящая из пары сверхбыстрых вращающихся турбин (одна из которых сжимает воздух, а затем выстреливает его во вторую турбину, где он смешивается с топливом и воспламеняется), в автомобильном приложении энергия вращения передается в трансмиссию, которая механически передает ее в колеса (в отличие от реактивного двигателя, где выхлопные газы толкают все вперед).

Все вышеперечисленное умещается в очень небольшом пространстве и значительно менее сложен (и намного легче), чем поршневой двигатель, что упрощает его установку в автомобильное шасси. Воздушный поток охлаждает турбины (учитывая, что выброс кислорода является основным компонентом его работы), и он горит чище, чем можно было бы ожидать от двигателя внутреннего сгорания такой же мощности.

Доблестные усилия

Вышеупомянутое звучит как любовное письмо инженеров богам трансмиссий, и с 1950-х годов крупные автомобильные компании начали пытаться сделать автомобиль с турбинным двигателем реальностью.Два крупных имени — по одному с каждой стороны Атлантики — начали продвигать ряд проектов турбин. В Англии именно Rover представил Jet 1 в 1949 году, родстер, который тестировался на впечатляющих скоростях до 150 миль в час, и который в течение следующих нескольких лет подвергался доработке, чтобы представить его в выставочных залах. Программа Jet 1 напрямую связана с военным опытом Rover в разработке газотурбинных двигателей для борьбы с нацистами.

В Америке Chrysler был ключевым производителем турбин, первый прототип которого появился в 1954 году.За этим последовала серия рекламных трюков, в том числе вождение ранних моделей по всей стране, но только в 1963 году компания представила готовый к серийному производству автомобиль под названием Chrysler Turbine с красивым кузовом, построенным Carrozzeria Ghia в г. Италия. В течение трех лет компания предоставит 203 водителям трехмесячный испытательный срок за рулем Turbine в качестве своего рода общенационального бета-теста технологии. Всего было построено 50 экземпляров.

По большей части, программа Turbine была успешной, и за годы, когда она использовалась на американских дорогах, некоторые автомобили проехали миллион миль без каких-либо проблем с обслуживанием или ремонтом.Они также не требовали замены масла и имели только 20 процентов деталей, как у стандартного автомобиля с газовым двигателем.

наборов реальности в

Вот где реальность начинается при обсуждении любого практического использования турбинного двигателя в автомобилях. Несмотря на все перечисленные выше преимущества, есть несколько серьезных предостережений, которые препятствуют широкому распространению этой трансмиссии.

Из них наибольшую озабоченность вызывает расход топлива. Для газотурбинного двигателя нет ничего необычного в том, что он потребляет в восемь раз больше топлива, чем поршневой двигатель с аналогичной мощностью.Ровер довольно рано обнаружил, что его автомобиль Jet 1 потребляет бензин с неоправданной скоростью. Добавив к двигателю «регенераторы» (которые помогли управлять расходом тепла и топлива внутри турбины), компания смогла к 1961 году получить до 20 миль на галлон будущего преемника Jet 1, T4.

Chrysler попросил своих водителей турбины записать как можно больше деталей об опыте вождения, и хотя участников попросили хранить в секрете свои впечатления от автомобиля в то время, теперь известно, что примерно 14.При комбинированном движении по городу / шоссе можно ожидать 5 миль на галлон.

Две другие серьезные проблемы преследовали Chrysler Turbine. Хотя автомобиль развивал 130 л.с. и 140 фунт-фут крутящего момента, если бы его водили как обычный автомобиль, купе было бы вялым. Турбинный двигатель необходимо ускорить тормозами до 52000 или около того оборотов в минуту (автомобиль работает на холостом ходу со скоростью 22500 оборотов в минуту), где он вырабатывает пиковую мощность, а затем отпускать с визгом шин для быстрого ускорения, как Chrysler будет демонстрировать снова и снова в гонках. Turbine против некоторых из своих традиционных маслкаров того времени.

Однако водители программы тестирования

не осознавали этого — или, возможно, они не хотели менять то, как они вели свой бизнес за рулем — и поэтому о проблемах с медленным запуском и случайными остановками будут регулярно сообщаться.

Любое обучение водителей в мире не поможет Chrysler справиться с проблемой выбросов, связанной с турбиной. Хотя двигатель не производил CO2, он выбрасывал значительные количества оксидов азота, которые были всего через пять лет до того, как Закон о чистом воздухе в 1971 году сильно ударил по ним.У Chrysler не было решения для борьбы с этим конкретным загрязнителем, что поставило программу Turbine в серьезную проблему.

Наследие

Rover вышел из бизнеса по производству легковых автомобилей с турбинным двигателем, когда решил вместо этого сосредоточить свои усилия на применении технологии в гоночных автомобилях. В течение нескольких лет, начиная с 1963 года, British Racing Motors предлагала проект турбины Rover в Ле-Мане, но в конечном итоге от этой программы отказались. Вскоре после этого компания STP-Paxton попытается создать Indycar с турбинным двигателем и провела 171 круг на Indy 500 1967 года до тех пор, пока отказ редуктора не привел его в боксы, в то время как Lotus продолжит гонку в следующем году с тремя машинами с турбинным двигателем в Инди и одним в Формула-1 (до того, как официальные лица погасили будущие попытки путем внесения изменений в свод правил).

Chrysler столкнулся с тройным ударом грядущих правил EPA в сочетании с запутанными впечатлениями от вождения от тестовой аудитории и запрашиваемой ценой в 16000 долларов, которую ему пришлось бы взимать, чтобы свести концы с концами на проекте, Это в три раза превышало цену его самого мощного поршневые автомобили, которые также потребляли меньше топлива и ездили так, как ожидал средний владелец.

Хотя такое стечение факторов означало бы конец Turbine в Chrysler, компания отложила трансмиссию на второй план в течение большей части следующего десятилетия, создавая концепты и строя планы на будущее.К 1979 году компания была готова выставить на продажу свой седан New Yorker с турбонаддувом в течение следующих двух лет, придумав, как наконец снизить выбросы и увеличить пробег до приемлемого уровня. Несмотря на сильную поддержку со стороны Ли Якокка, председателя компании в то время, ожидаемое банкротство Chrysler и последующая государственная помощь будет сопровождаться условием, что никакие деньги не будут тратиться на донкихотскую погоню за автомобилями с турбинным двигателем. Это оказался последний удар по корпусу, который лишит мир мечты о реактивном автомобиле.

Электротурбины — следующий шаг в разработке суперкаров? Ознакомьтесь с нашим отчетом об этой китайской экзотике, чтобы узнать ответы.

Почему правительство заставило Chrysler раздавить свои реактивные автомобили

Вы когда-нибудь слышали о Chrysler Turbine Car? Это было большой новостью в 60-х годах, но так и не стало серийным автомобилем. История Chrysler Turbine Car не является чем-то необычным для инновационных автомобилей, которые только опередили время, которое Chrysler в свое время очень любил.

Сколько стоит автомобиль Chrysler Turbine?

Что случилось с автомобилем Chrysler Turbine? | ОБЪЕДИНЕНИЕ РЕПОРТЕРОВ / Gamma-Rapho через Getty Images

Chrysler производил Chrysler Turbine Car в течение очень короткого периода между 1963 и 1964 годами. Примерно в то время бренд экспериментировал с машинами с турбонаддувом, и Chrysler Turbine Car был венцом того времени. Частично это связано с бронзовым цветом автомобиля.

Согласно истории, предоставленной Генри Фордом, Chrysler Corporation первоначально задокументировала информацию в книге 1964 года под названием «История газотурбинных автомобилей Chrysler Corporation».”

В то время не было места для производства газотурбинных двигателей. Строительство завода по производству газотурбинных двигателей Chrysler обошлось примерно в 1 миллиард долларов. Производство машин стоило бы 10 000 долларов за двигатель. В наши дни эти автомобили бесценны.

В статье MotorTrend 2006 года говорится, что Chrysler Turbine Car имеет 130 л.с. и 425 фунт-фут крутящего момента. Модель 1964 года имела двухступенчатый газотурбинный двигатель и трехступенчатый автоматический двигатель.

История автомобиля Chrysler Turbine

В то время как Chrysler некоторое время работал над газотурбинными двигателями, Chrysler Turbine Car представлял собой совершенно новый дизайн с совершенно новыми технологиями. Он предлагался только в бронзовом цвете под названием Turbine Bronze. У него были две двери, жесткая крыша, электрические тормоза, гидроусилитель руля и электрические стеклоподъемники.

Chrysler производил один автомобиль в неделю, пока в октябре 1964 года не были построены все 50 автомобилей. Компания назвала эту инициативу программой Chrysler Turbine.Турбинный двигатель имел много преимуществ и звучал как реактивный самолет, отсюда и название «реактивный автомобиль». У него было меньше движущихся частей, и он мог работать на любой легковоспламеняющейся жидкости. В дополнение к этому, водители автомобиля Turbine обнаружили, что двигатель работает без сбоев и требует меньшего обслуживания во время программы.

Двигатель — А-31, газотурбинный двигатель четвертого поколения, разработанный Крайслер. Согласно статье New York Times от 29 апреля 1973 года, там написано:

.

«Вместо того, чтобы двигаться вперед, как реактивный самолет, реакцией на тягу выхлопных газов, газотурбинный автомобиль должен преобразовывать тягу двигателя в крутящий момент или мощность вращения, чтобы приводить в движение обычную автоматическую трансмиссию.В обоих случаях газом, приводящим в действие двигатель, является воздух, нагретый до 1850–2500 градусов по Фаренгейту, чтобы сделать его взрывоопасным и вращать лопасти турбины ».

Газовые турбины: настоящее и будущее | Нью-Йорк Таймс

Разрушение мечты газотурбинного двигателя

В то время различные варианты топлива были большим аргументом в пользу покупателей. В той же статье предполагалось, что газотурбинный вагон может работать на керосине, реактивном топливе, дизельном топливе, печном мазуте или даже соевом масле.Некоторые автомобили были отправлены семьям для тестирования, а другие отправились в своего рода поездку по пересеченной местности. В конечном итоге автопроизводитель заставил компанию Ghia производить автомобили Chrysler Turbine Car в Италии, где и начались проблемы.

К сожалению, Chrysler уничтожил почти все выпускаемые версии Chrysler Turbine Cars. Правительство хотело взимать налоги на импорт с автомобилей, произведенных Ghia, что было бы невероятно дорого. Chrysler мог либо уплатить полную импортную пошлину, либо раздавить автомобили.Некоторые из оставшихся автомобилей не имеют газотурбинного двигателя.

Рассказ о президенте Мексики

Один из турбинных вагонов оказался в Мексике. В то время люди хотели проверить тот факт, что реактивный автомобиль может работать на чем-либо легковоспламеняющемся. Адольфо Матеос, президент Мексики в то время, задавался вопросом, серьезно ли Chrysler относится к «любому» горючему жидкому топливу. Он спросил, будет ли учитываться текила, поскольку она легковоспламеняющаяся. Компания Chrysler провела несколько быстрых тестов, чтобы определить, действительно ли автомобиль может работать на текиле.Матеос ненадолго прокатился на автомобиле с текилой, чтобы доказать свою точку зрения.

Chrysler снимал двигатели перед отправкой автомобиля. Всего автопроизводитель произвел всего около 70 машин. Крайслер раздавил 46 оставшихся вариантов, а девять из них плавают в музеях. Один у Джея Лено есть в его коллекции автомобилей, а другой живет где-то в частной коллекции. В остальном Chrysler Turbine Car остается вехой в истории экспериментальных автомобилей.

СВЯЗАННЫЙ: Dodge и Chrysler — одно и то же?

Как работают бензиновые автомобили?

Бензиновые и дизельные автомобили похожи.Оба они используют двигатели внутреннего сгорания. В автомобилях с бензиновым двигателем обычно используется двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а не системы с воспламенением от сжатия, используемые в автомобилях с дизельным двигателем. В системе с искровым зажиганием топливо впрыскивается в камеру сгорания и смешивается с воздухом. Топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Хотя бензин является наиболее распространенным транспортным топливом, существуют альтернативные варианты топлива, в которых используются аналогичные компоненты и системы двигателя. Узнайте об альтернативных вариантах топлива.

Изображение в высоком разрешении

Основные компоненты бензинового автомобиля

Батарея: Батарея обеспечивает электричество для запуска двигателя и электроники / аксессуаров силового транспортного средства.

Электронный блок управления (ЕСМ): ЕСМ управляет топливной смесью, опережением зажигания и системой выбросов; следит за работой автомобиля; предохраняет двигатель от злоупотреблений; а также обнаруживает и устраняет проблемы.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Система впрыска топлива: Эта система подает топливо в камеры сгорания двигателя для воспламенения.

Топливопровод: Металлическая трубка или гибкий шланг (или их комбинация) подает топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя.

Топливный насос: Насос, перекачивающий топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя по топливопроводу.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Lotus с турбинным двигателем, который был настолько хорош, что его запретили

Новости, поступающие от Lotus, в последнее время были ужасными. Британский автопроизводитель, известный своими спортивными автомобилями, сокращает рабочие места и не будет строить автомобиль 2015 модельного года (что-то обещает на 2016 год). Этот отрыв от актуальности — настоящий облом, но он также служит напоминанием о карьерных высотах бренда.У него была блестящая и легкая Элиза. Подводная машина Джеймса Бонда из The Spy Who Loved Me (которую Илон Маск купил в прошлом году). Это сделало автомобили, которые Хеннесси превратил в самый быстрый серийный автомобиль в мире, и которые Tesla использовала для полностью электрического родстера.

Гоночное наследие Lotus, возможно, менее известно, но оно не менее впечатляюще. Возьмем, к примеру, Lotus Type 56 1968 года. Сделанный в том году для гонок Indianapolis 500, он был одним из самых технологически продвинутых гоночных автомобилей из когда-либо созданных.Это был газовый двигатель, но вместо традиционного двигателя внутреннего сгорания у него был газотурбинный двигатель, аналогичный тому, что вы найдете на реактивных самолетах.

В отличие от традиционного двигателя внутреннего сгорания, в котором используются поршни, турбинная система всасывает воздух в камеру сгорания, где горячий воздух под высоким давлением воспламеняется и приводит в действие вентилятор, который вращает карданный вал. Двигатель, используемый Lotus, был легким, производил тонну мощности и имел простую трансмиссию, что делало автомобиль невероятно быстрым. В сочетании с системой полного привода Type 56 стал ракетой, способной удерживать асфальт.Как и в реактивном двигателе, турбинная силовая установка потребляла топливо, и конструкция требовала установки выхлопной трубы за сиденьем водителя.

Идея использования турбины принадлежит Энди Гранателли, главе STP, нефтяной компании и известного спонсора автогонок. STP участвовала в гонке Indy 500 1967 года на другом автомобиле с турбинным двигателем, победа которого была испорчена отказавшим шарикоподшипником за три круга до финиша. Итак, соучредитель Lotus Колин Чепмен и его команда разработчиков построили Type 56 на базе бензинового газотурбинного двигателя, произведенного Pratt & Whitney.Вы знаете, аэрокосмическая компания. Тот, что делает реактивные двигатели.

Mecum Auctions

Двигатель Chrysler Turbine с реактивным двигателем может работать на парфюмерии или текиле

Корпорация Chrysler начала исследования газотурбинных двигателей еще в 1930-х годах, но дорожные транспортные средства не входили в список потенциальных приложений.

В избранную группу сотрудников, работавших над этим секретным проектом, ориентированным на самолеты, входил исполнительный инженер Джордж Хюбнер, человек, который прославился созданием ядерных ракет.Но, прежде чем у него возникли такие мрачные идеи, он начал исследовать возможность использования одной из этих силовых установок в автомобиле. Вскоре после Второй мировой войны Chrysler заинтересовался автомобильными приложениями, что привело к отдельному проекту, и, естественно, руководство выбрало Huebnerled для его руководства.

После многих лет инновационной работы исследовательская группа построила стабильный прототип. Он дебютировал на публике 16 июня 1954 года под капотом Plymouth Belvedere. Два года спустя турбинный агрегат второго поколения был установлен в другом Плимуте, который знаменитый инженер возил из Нью-Йорка в Лос-Анджелес.

К этому времени люди обратили внимание, и энтузиазм по поводу газовых турбин был на рекордно высоком уровне. Ford и GM работали над аналогичными проектами, а последний автопроизводитель даже выпустил сумасшедший концепт под названием Firebird XP-21, который выглядел как реактивный истребитель на колесах.

В Chrysler разработка продолжилась, и была представлена ​​третья версия двигателя. Он использовался на большем количестве существующих моделей компании, и к концу 1950-х годов весь парк с турбинными двигателями был выставлен на всех важных автосалонах на планете.

В начале 1960-х годов, когда был построен турбоагрегат четвертого поколения, руководство решило прекратить эксперименты с существующими моделями и создать на его основе новый автомобиль. Дизайн был передан бывшему стилисту Ford Элвуду Энгелю, в портфолио которого входит Ford Thunderbird. Он представлял себе совершенно новый автомобиль, который будет конкурировать как с вышеупомянутой моделью, так и с Chevrolet Corvette — по крайней мере, с точки зрения внешнего вида.

Это видение стало реальностью в 1963 году, когда в отеле Essex House в Нью-Йорке была представлена ​​революционная машина, скучно получившая название Turbine Car.Chrysler объявил об ограниченном производстве в 50 единиц, которые нельзя было купить, но вместо этого они будут сданы в аренду широкой публике для проверки его практичности.

Купе с жесткой крышей выглядело хорошо, источало роскошь и было встречено положительной реакцией. Его кузов был изготовлен вручную, собран и окрашен в Италии известной дизайнерской студией Carrozzeria Ghia, а затем отправлен обратно в Детройт, где были установлены силовой агрегат и электроника. От фар до колпаков ступиц и приборов на приборной панели — это была коллекция форм, вдохновленных турбинами, которые завершились парой огромных выхлопных наконечников, торчащих из его задней части.

A-831 выдавал 130 л. В инновационной силовой установке, для запуска которой требовалась кропотливая восьмиступенчатая процедура, использовалась одна свеча зажигания и примерно на 80% меньше деталей, чем в обычном поршневом агрегате, что по своей сути делало ее более прочной и простой в обслуживании.

Помимо этого, еще одним важным преимуществом была его способность работать на нескольких видах топлива, таких как неэтилированный бензин, дизельное топливо, керосин и реактивное топливо JP-4.По словам производителя, он также может сжигать различные легковоспламеняющиеся жидкости, такие как топочное, арахисовое или соевое масло. Кроме того, если тем, кто одолжил автомобиль, не нравился запах выхлопных газов, они могли налить несколько унций духов в бак, как один из представителей автопроизводителя продемонстрировал на пресс-гала-концерте в Париже.

Еще один известный пример использования необычной жидкости в качестве топлива исходит от бывшего президента Мексики Адольфо Лопеса Матеоса. История гласит, что, посоветовавшись с инженерами Chrysler, он вылил несколько бутылок текилы в бак и ездил на машине, не столкнувшись с какими-либо проблемами.

Тем не менее, криптонит универсального двигателя был этилированным бензином. Он смог сжечь топливо, но свинцовая присадка оставила отложения, которые в конечном итоге повредили его внутренние части, поэтому людям, которые в конечном итоге управляли транспортными средствами, посоветовали не использовать этот тип бензина ни при каких обстоятельствах.

Все пятьдесят автомобилей, о которых было заявлено изначально, были произведены с 1963 по 1964 год. Они были идентичны во всех отношениях, включая металлическую окраску под названием Turbine Bronze. Chrysler раздавал их людям на три месяца бесплатно, при условии, что они вели дневник и давали подробные отзывы, прежде чем сдать машину.Пользовательская программа действовала с 1963 по 1966 год, в ней участвовали 302 человека. Это помогло инженерам выявить ряд проблем с газотурбинным двигателем, включая низкий расход топлива или неисправность стартера на большой высоте.

Хотя проект газовой турбины продолжался еще десять лет без каких-либо серьезных прорывов, большинство этих потрясающих автомобилей были уничтожены Chrysler вскоре после завершения пользовательской программы. У компании осталось два, шесть были доставлены в различные музеи, а один принадлежит Джею Лено.

Не совсем серийный автомобиль и не типичный концепт, Turbine Car был настолько близок, насколько обычные люди, к управлению транспортным средством с реактивным двигателем по дорогам общего пользования, и одним из самых крутых автомобилей, когда-либо построенных в США.

Мы рекомендуем Вы смотрите серию «Гараж Джея Лено», которую вы можете найти ниже, если хотите узнать больше об этой увлекательной машине и услышать дерзкий шум реактивного двигателя, когда она взрывается.

Газотурбинные автомобили — вчера, сегодня и завтра

Кредит на первый газотурбинный двигатель, использованный в полете, предоставлен доктору Др.Фрэнк Уиттл. Доктор Уиттл сохранял твердую приверженность разработке самолетов с газотурбинными двигателями в разгар Второй мировой войны, когда на Англию нападали немецкие бомбардировщики с обычными самолетами. Хотя газотурбинный самолет не был разработан достаточно рано, чтобы повлиять на Вторую мировую войну, интерес к увеличению скорости самолета продолжал стимулировать разработку для использования в коммерческих, а также военных самолетах. Достижения в области газовых турбин в сочетании с быстрым развитием ряда технологий, включая ракетную технику, компьютеры и науки о материалах, внесли свой вклад в начало космической эры.

Эту новообретенную «жажду скорости» можно увидеть в дизайне автомобилей, особенно в Соединенных Штатах. Многие из самых популярных автомобилей того времени имели высокие плавники на задней части автомобиля, украшения на капоте, имевшие характерный вид ракеты, фары в форме торпеды и органы управления, похожие на кабину экипажа, — все было направлено на то, чтобы пробудить воодушевление и воображение водителя при вождении. быстрый, плавный автомобиль.

Фотография предоставлена ​​www.oldcarsweekly.com

Что ж, в самом реальном «термодинамическом» смысле автомобильная промышленность действительно принесла авиационную технику в массы, и в 1960-х годах была добавлена ​​функция, называемая турбонагнетателем.«Подождите! … вы сказали« турбо-зарядное устройство »? Я думал, вы пишете о газотурбинных двигателях. Да, но я сказал в «термодинамическом» смысле. Турбокомпрессор можно рассматривать как более универсальную форму газовой турбины для нужд вождения. Турбокомпрессор увеличивает давление воздуха с помощью высокоскоростного воздушного компрессора. Воздух поступает в цилиндры двигателя и позволяет сжигать больше топлива в цилиндрах того же размера. Энергия компрессора поступает от турбодетандера, установленного после двигателя.Сам двигатель обеспечивает энергию для турбины в виде выхлопных газов, выходящих из двигателя, также известных как отработанное тепло. Давление выхлопных газов непосредственно перед открытием выпускного клапана примерно в 3 раза превышает атмосферное давление, и, следовательно, выхлопные газы содержат не только тепловую, но и потенциальную энергию давления. В результате поршневой двигатель того же размера дает больше мощности, а кому не нужна большая мощность?

Газовая турбина работает по термодинамическому циклу, называемому циклом Брайтона.Газовой турбине нужны компрессор, турбина и камера сгорания. Камера сгорания газа сжигает топливо в воздухе высокого давления, который подается компрессором. Турбина расширяет этот воздух под высоким давлением и высокой температурой и выпускает его в окружающую среду. Существенное отличие конструкции турбонагнетателя состоит в том, что поршневой двигатель служит источником тепла для турбины, а не камеры сгорания.

Модуль турбонагнетателя — это удивительное инженерное сооружение, которое может увеличить мощность поршневых двигателей на 20-30%, при этом достаточно маленькое, чтобы его можно было спрятать под капотом за гораздо более крупными компонентами двигателя.Одна из лучших частей моей работы — работать с лучшими производителями автомобилей по всему миру над проектированием и прототипами турбокомпрессоров для автомобилей, которые едут по дорогам общего пользования или высокоскоростным гоночным трассам.

Что ждет турбокомпрессоры в коммерческих автомобилях в будущем? Вам нужно только наблюдать, что используется в автомобилях на сегодняшней гоночной трассе. Индустрия автогонок проложила путь для многих достижений в автомобилестроении, которые впоследствии были адаптированы для коммерческого использования.Например, мир гонок уже представил турбокомпрессоры, которые не только вырабатывают мощность, достаточную для привода компрессора, но и вырабатывают дополнительную мощность из отработанного тепла двигателя, чтобы приводить в действие высокоскоростные генераторы, которые приводятся в движение валом турбины или приводятся в движение. коленчатый вал двигателя через зацепление. Они называются двигателями с турбонаддувом и дебютировали в гоночном сезоне Формулы-1 (F1) 2014 года. В некоторых случаях электрический генератор также может служить двигателем, чтобы обеспечить более мгновенную подачу мощности к транспортному средству и помочь устранить плавный пуск, который часто возникает у транспортных средств, пытающихся разогнаться слишком быстро, прежде чем турбина наберет нужную скорость.

Автомобиль Ferrari F1 2014 года

Еще в 1970-х годах автомобильная промышленность всерьез задумывалась о создании автомобиля с газовой турбиной под капотом. Это было поддержано Министерством энергетики, надеясь, что более эффективный газотурбинный двигатель поможет облегчить топливный кризис. К сожалению, несмотря на свою компактность по отношению к л.с. / дюйм ³ и эффективность газотурбинного двигателя, газовая турбина страдает серьезной «стойкой полосой», поскольку она не любит работать при частичной нагрузке.Турбомашина поглощает воздух для горения лучше, чем поршневой двигатель, но когда дроссельная заслонка находится ниже расчетной точки, эффективность падает очень быстро. И давайте посмотрим правде в глаза, даже если у вас под капотом 300 л.с., когда вы ползаете в пробке в Бостоне после последней победы Red Sox, вам не нужно 300 л.с., чтобы проехать 2 мили в час.

Думая о 2020-х годах, возможно, нам следует вернуться «назад в будущее», чтобы получить «новую» идею будущего газовых турбин для автомобильной промышленности.Например, возможно, стоит пересмотреть идею автомобиля с газовой турбиной, учитывая предвидение и знание достижений в области электротехники и управления, которые произошли всего за последние десять лет. Если частичная загрузка газовой турбины никогда не является хорошей идеей, то, возможно, стоит пересмотреть вопрос о добавлении газотурбинного двигателя к современному гибридному автомобилю. В гибридном автомобиле двигатель, работающий на ископаемом топливе, должен работать только на фиксированной скорости и, в идеальном мире, на почти постоянном уровне мощности для выработки электроэнергии, которая либо сразу используется для питания электродвигателя (ей), либо хранится в нем. -бортовые аккумуляторы.Это идеальное приложение для газотурбинного двигателя. Когда вы включаете улучшенную систему вентиляции аккумуляторной батареи, которая экономит больше этой накопленной энергии с помощью более эффективных вентиляторов и нагнетателей, тогда эти гибридные газотурбинные двигатели действительно могут стать «крутыми» в управлении.

Концепт-кары Chrysler Turbine 1950-х и 1960-х

Выбросы NOx оставались острой проблемой для программы Chrysler Turbine Car, особенно после того, как в 1970-х годах начался государственный контроль над Turbine Car.Однако удивительно, что в 1972 году недавно созданное Агентство по охране окружающей среды было убеждено — отчасти благодаря коммерческому предложению инженера проекта Джорджа Хюбнера — выделить Chrysler 6,4 миллиона долларов на продолжение разработки турбин.

Помимо контроля NOx, конкретными целями гранта были увеличение пробега, снижение производственных затрат и обеспечение, по крайней мере, сопоставимых характеристик и надежности по сравнению с «обычными компактными американскими автомобилями с поршневым двигателем» [курсив добавлен].

После испытаний с тремя седанами Dodge / Plymouth 1973 года выпуска компания Chrysler представила турбину седьмого поколения.Хотя он вернулся к одиночному регенератору, он похвастался более точным электронным контролем топлива.

Первоначально устанавливаемый на пару Dodge Aspens 1976 года, этот двигатель также приводил в действие одноразовое купе с Т-образной крышей, в основном Chrysler LeBaron 1977 года с острыми передними крыльями, скрытыми фарами и тонкой вертикальной решеткой радиатора. Мощность была всего 104 лошадиных силы против 150 у шестого поколения, но эта новейшая турбина работала несколько горячее, поэтому 125 лошадиных сил были доступны за счет впрыска воды на входе компрессора и изменения положения направляющих лопаток на входе.

Затем Chrysler заключил аналогичный контракт (вместе с GM и Ford) с Управлением энергетических исследований и разработок (ERDA), которое позже было объединено с несколькими другими агентствами в сегодняшнее Министерство энергетики (DOE).

По-прежнему стремясь к совершенству турбины, инженеры вскоре практически устранили задержку дроссельной заслонки, привели выбросы углеводородов и оксида углерода в установленные законом пределы и достигли экономии топлива, приближающейся к аналогичным поршневым двигателям. Согласно условиям контракта, Chrysler разместила свои две турбины Aspens в Вашингтоне, округ Колумбия.C., где они работали безупречно.

Но к тому времени был 1979 год, и снизить уровень NOx все еще казалось невозможным. Хуже того, Chrysler мчался к банкротству, а новая глубокая рецессия вызвала повсеместное сокращение федеральных программ.

При этом Министерство энергетики прекратило финансирование в начале 1981 года, и Chrysler вскоре полностью отказался от исследований турбин после более чем четверти века и более 100 миллионов долларов собственных денег, плюс 19 миллионов долларов от налогоплательщиков. В жутком отголоске того, как все это началось, самым последним построенным газотурбинным автомобилем был почти серийный Dodge Mirada 1980 года.

К сожалению, все закончилось, когда это произошло. По словам одного из официальных представителей проекта, «левый мертворожденный» был турбиной восьмого поколения, разработанной, по иронии судьбы, для важнейших новых переднеприводных компактных автомобилей Chrysler и их будущих производных. С одним валом турбины (вместо двух), электронной подачей топлива и прогнозируемой мощностью 85 лошадиных сил это была бы самая простая турбина и, вероятно, самая дешевая в производстве.

Были также надежды, что новая горелка с изменяемой геометрией станет долгожданным ответом на выбросы NOx.Но время и деньги были на исходе, поэтому этот двигатель не пошел дальше чертежей и макета из пенопласта.

К счастью, Chrysler продемонстрировал чувство истории в отношении построенных Ghia машин с турбонаддувом, выкладывая достаточно денег, чтобы спасти 10 от факела. Остальные были разрезаны под пристальным вниманием таможни США. Они должны были быть. Ввозные пошлины на эти «иномарки» были отменены только для целей программы испытаний; как только это закончилось, у Chrysler был выбор: либо вернуть их в Италию, либо заплатить значительные суммы, чтобы они оставались на американской земле.

Из 10 спасенных, девять учтены. У Крайслера все еще есть три; остальные шесть разошлись по разным музеям.

Мощность турбины теперь имеет такое же отношение к нашему автомобильному будущему, как грохочущие сиденья и задние плавники, особенно с учетом современного акцента на гибридные силовые агрегаты и альтернативные виды топлива. По крайней мере, у нас есть история турбины Крайслера и несколько ее артефактов, чтобы помнить будущее, которое почти было, но, в конце концов, никогда не могло быть.

Для получения дополнительной информации о концепт-карах и серийных моделях, которые они прогнозируют, посетите:

• Концепт-кары
• Классические автомобили
• Отчеты автосалонов Consumer Guide
• Future Cars

.

No related posts.