Принцип работы турбированного двигателя: Система двойного турбонаддува TwinTurbo: описание, принцип работы

Содержание

Система двойного турбонаддува TwinTurbo: описание, принцип работы

Основной проблемой использования турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой “турбоямы” (временная задержка между увеличением оборотов двигателя и фактическим увеличением мощности). Для ее устранения была разработана схема с использованием двух турбокомпрессоров, получившая наименование TwinTurbo. У некоторых производителей эта технология также известна как BiTurbo, но отличия конструкций заключается только в коммерческом названии.

Особенности работы Твин Турбо

Система наддува TwinTurbo

Системы с двумя компрессорами применяются и на дизельных, и на бензиновых двигателях. Однако для последних требуется использование более качественного топлива с высоким октановым числом, что позволяет снизить вероятность детонации (негативное явление возникающее в цилиндрах двигателя, разрушающее цилиндро-поршневую группу).

Помимо основной функции уменьшения времени турбозадержки, схема Твин Турбо позволяет получить более высокую мощность двигателя автомобиля, снижает расход топлива и сохраняет максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов.

Это достигается использованием различных схем подключения компрессоров.

Виды схем наддува с двумя турбокомпрессорами

В зависимости от способа подключения пары турбокомпрессоров различают три основных схемы системы TwinTurbo:

  • параллельная;
  • последовательная;
  • ступенчатая.

Параллельная схема подключения турбин

Предусматривает подключение двух одинаковых турбокомпрессоров, работающих параллельно (одновременно). Сущность применения конструкции заключается в том, что две меньших по объему турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая.

Перед подачей в цилиндры воздух, нагнетаемый обоими турбокомпрессорами, поступает в один впускной коллектор, где смешивается с топливом и распределяется в камеры сгорания. Эта схема чаще используется на дизельных двигателях.

Последовательное включение

глушить сразу или дать остыть? Мнения экспертов — журнал За рулем

Двигатели с наддувом нельзя глушить сразу — им надо дать поработать минуту-другую на минимальных оборотах холостого хода, чтобы остыл турбокомпрессор.

Это утверждение пришло из конца прошлого века. Справедливо ли оно сегодня? Нет! Если, конечно, производитель не сэкономил, а такие примеры тоже есть.

Почему возможен перегрев

Материалы по теме

Источником энергии турбокомпрессора являются раскаленные выхлопные газы ДВС: чем выше их температура и давление, тем интенсивнее крутится ротор турбокомпрессора. Турбокомпрессор нагревается по трем причинам: от горячих газов, поступающих в турбинную часть, от сжатия воздуха в компрессоре и от трения в подшипниках. Максимальный нагрев происходит при работе двигателя на пике мощности. Это проявляется при движении на высоких скоростях по магистрали. Одно из самых провокационных мест — бензоколонка на скоростной магистрали. Всего несколько десятков метров от трассы — и мотор надо глушить.

Другая возможность сильно нагреть турбокомпрессор — это езда в тяжелых условиях: по бездорожью и т. п. Максимальную мощность мотор при этом не разовьет, поскольку колеса сорвутся в пробуксовку.

Однако отсутствие встречного воздушного потока способствует росту температуры двигателя, а заодно и турбокомпрессора. Перегрев возможен и при движении в горах с большим количеством подъемов, а также с прицепом.

Но пик неприятностей наступает не во время работы, а потом! После остановки двигателя охлаждение раскаленного турбокомпрессора резко ухудшается. Масло уже не подается, тепло уходит в подшипниковый узел, остатки смазки в подшипнике и его уплотнениях начинают закоксовываться. Со временем это приводит к ухудшению уплотнения и нарушению расчетного режима работы подшипника. А вращение ротора без подачи масла под давлением провоцирует появление задиров.

Системы жидкостного охлаждения турбокомпрессора также прекращали работу после остановки мотора и, соответственно, не отводили тепло от агрегата наддува. Поэтому и появились рекомендации не глушить моторы сразу, а дать им поработать какое-то время на минимальных оборотах холост

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

что это такое в автомобиле, принцип работы, плюсы и минусы

В массовом сознании слова «турбо», «турбонаддув», «турбированный двигатель» прочно ассоциируются со спортивными машинами и мощными двигателями. При этом, немногие представляют себе устройство и принцип работы турбонаддува. Хотя ничего особенного сложного в нём нет.

Что такое турбонаддув в автомобиле

Турбонаддув это специальная система, которая закачивает (наддувает) дополнительный воздух в цилиндры двигателя. Такая система используется не только в автомобильных двигателях, но и в авиационных, тепловозных, корабельных, и многих других. Широкое распространение турбонаддува вызвано тем, что это очень простой и дешёвый способ повышения мощности двигателя. Турбировать можно почти любой автомобильный двигатель, даже если это изначально не предусмотрено конструкцией.

Устройство турбонаддува относительно простое:

  • турбокомпрессор;
  • охладитель воздуха;
  • набор патрубков;
  • выпускной коллектор;
  • ряд датчиков и клапанов.

Полный комплект не занимает много места, его установка не требует серьезной переработки силового агрегата. Поэтому поставить турбонаддув на свою машину может любой желающий. Цены на турбосистемы сильно разнятся, в зависимости от мощности, эффективности, фирмы-производителя.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. Выхлопные газы, которые выбрасывает двигатель, попадают на турбину и придают ей вращение. Турбина, в свою очередь, передаёт крутящий момент компрессору, он засасывает воздух и сжимает его. После этого сжатый воздух направляется в цилиндры двигателя. Опционально в эту схему вносится промежуточный охладитель воздуха — интеркулер. Он снижает температуру сжатого компрессором воздуха, соответственно уменьшая его объём. Это избавляет от неприятных эффектов вроде детонации, и повышает общую эффективность системы.

Смысл закачивания дополнительного воздуха становится ясен, если вспомнить принцип работы двигателя внутреннего сгорания. В его цилиндрах сгорает топливо-воздушная смесь, этот процесс толкает поршень, который проворачивает коленвал. Но, для эффективного сгорания смеси важно соблюдать правильное соотношение топлива и воздуха, поэтому нельзя повысить мощность просто добавив в смесь больше топлива. Вместе с увеличением количества топлива нужно увеличивать и количество воздуха.

Это можно сделать увеличив объём цилиндра, чтобы в него помещалось побольше воздуха. Но можно пойти другим путём — повысить плотность воздуха, загоняемого в цилиндры. Тогда с той же единицы рабочего объёма двигателя можно снимать ощутимо большую мощность. Хороший пример — спорткары, где каждый литр объёма может выдавать более 150 л.с. Конечно, помимо турбонаддува там используют ещё массу ухищрений. Но вполне реально получить 105-115 л.с. на литр с помощью одного только турбирования. 

Что такое турбояма или турболаг

Принцип работы турбонаддува заключается в том, что двигатель «разгоняет» себя за счёт своей же работы. Эта особенность вызывает появление такой проблемы как турбояма или турболаг. Она проявляется в виде провала мощности, который появляется после резкого нажатия на педаль газа.

На заре турбированных моторов доходило до смешного — слишком резко и сильно нажав на педаль «газа», можно было полностью заглушить его. Сейчас сложная механическая и электронная начинка не даст этому произойти, но эффект турбоямы с неприятным провалом мощности всё равно остаётся. Особенно этим страдают дешевыё турбо-системы или неправильно установленные и настроенные.

Чтобы сгладить турболаг, используют хитрые электронные системы упреждающего наращивания оборотов. Они регистрируют резкие нажатия на педаль акселератора и раскручивают компрессор электроприводами, не дожидаясь, когда «проснётся» турбина. Цена таких решений, как правило, немаленькая, поэтому они встречаются в осномном только на спортивных авто. 

Плюсы и минусы турбонаддува

Использовать турбонаддув имеет смысл только в том случае, если крайне необходимо придать автомобилю более динамичный, спортивный характер. Это действительно отличный способ минимальными затратами повысить мощность двигателя. Турбирование увеличивает максимальную скорость машины и улучшает ее динамику.

При этом турбонаддув позволяет обходиться меньшим объемом топлива по сравнению с двигателем такой же мощности и большего объёма. На эту деталь нужно обратить самое пристальное внимание, так как сам по себе турбонаддув не уменьшает, а увеличивает расход топлива. Потому что при росте количества воздуха в цилиндрах нужно соответствующе нарастить подачу топлива.

Помимо увеличенного расхода горючего, турбонаддув имеет следующие недостатки:

  • турбокомпрессор вращается на огромных оборотах и сильно нагревается, что отрицательно сказывается на его долговечности;
  • непредусмотренное изначально увеличение мощности усиливает износ всех частей двигателя;
  • турбонаддув предъявляет повышенные требования к качеству топлива и моторных масел;
  • турбирование включает в себя изменения настроек работы двигателя, фаз газораспределения;

Похожие публикации

Турбонаддув: устройство и конструктивные особенности

Постоянная гонка инженеров за увеличением мощности ДВС привела к появлению турбокомпрессоров. Данное решение оказалось самым эффективным как на бензиновых, так и на дизельных моторах.

Становится вполне очевидным, что итоговая мощность ДВС пропорциональна количеству топливовоздушной рабочей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя. Закономерно, что двигатель с большим объемом способен пропускать больше воздуха и тем самым выдавать больше мощности сравнительно с двигателем меньшего объема. Если перед нами стоит задача добиться от малообъемного ДВС такой же мощности, которую демонстрируют моторы большего объема, тогда необходимо принудительно уместить как можно больше воздуха в цилиндрах такого двигателя.

Содержание статьи

Небольшой прирост или солидное увеличение мощности

Существует несколько способов форсирования силовой установки без турбонаддува. Можно произвести ряд доработок конструкции головки блока цилиндров, обеспечить установку спортивных распредвалов, поставить фильтр нулевого сопротивления, улучшить продувку и тем самым обеспечить подачу большего количество воздуха в цилиндры при  езде в режиме максимально высоких оборотов.

Вполне можно и вовсе не стремится менять количество поступающего в мотор воздуха, а вместо этого увеличить степень сжатия и перейти на использование горючего с более высоким октановым числом. Доступно даже расточить цилиндры и нарастить их объем. Это также позволит увеличить КПД Вашего мотора.

Все указанные способы уместны и работают, но только тогда, когда мощность планируется увеличить всего на 15-20%.

Если речь заходит о кардинальных изменениях и значительном увеличении мощности мотора, тогда без компрессора уже не обойтись. Наиболее эффективным методом будет установка турбокомпрессора. Более того, установка турбонаддува способна увеличить мощность  любого специально подготовленного для таких возросших нагрузок мотора.

В предыдущих статьях мы поверхностно  перечислили основные элементы системы турбонаддува. Теперь давайте подробнее рассмотрим те главные этапы и процессы, когда сначала воздух проходит в системе с установленным турбокомпрессором, а затем отработавшие газы приводят в действие компрессор. Для примера возьмем турбокомпрессор дизельного ДВС.

  • В самом начале пути воздух пропускается через воздушный фильтр и оказывается на входе в турбокомпрессор;
  • Внутри турбонагнетателя попавший туда воздух проходит процесс сжатия. При этом возрастает количество необходимого для эффективного сгорания топливно-воздушной смеси кислорода на единицу объема воздуха. В этот самый момент сжатия проявляется нежелательный в данном случае эффект нагрева воздуха от сжатия и снижение его плотности;
  • Для охлаждения после сжатия в турбокомпрессоре воздух попадает в интеркулер. В интеркулере температура воздуха практически полностью возвращается на начальный уровень. Благодаря охлаждению достигается как увеличение плотности воздуха, так и снижается вероятность появления детонации от использования последующей топливовоздушной смеси;
  • За интеркулером охлажденный воздух минует дроссельную заслонку и оказывается во впускном коллекторе. Последним этапом становится такт впуска, когда рабочая смесь окажется в цилиндрах двигателя;
  • Объем цилиндра представляет собой неизменную постоянную величину, которая зависит от его диаметра и хода поршня. Благодаря турбокомпрессору этот объем активно заполняется сжатым и охлажденным воздухом. Это означает, что количество кислорода в цилиндре сильно возрастает по сравнению с атмосферными моторами. Не трудно догадаться, что чем большее количество кислорода поступило, тем больше горючего можно сжечь за рабочий такт. Сгорание большего количества горючего в результате приводит к заметному увеличению итоговой мощности мотора;
  • После эффективного сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя наступает такт выпуска. На этом такте отработавшие газы уходят в выпускной коллектор через выпускные клапаны. Весь этот поток разогретого (от 500С до 1100С  зависимо от типа двигателя) газа проникает в турбину и начинает воздействовать на турбинное колесо. Колесо под давлением выхлопных газов передает энергию на вал турбины, а на другом конце вала находится компрессор.

Так и происходит процесс сжатия свежей порции воздуха для следующего рабочего такта. Одновременно происходит падение давления отработавших газов, а также снижается температура выхлопа. Это получается по причине того, что часть энергии газов уходит на обеспечение работы турбокомпрессора на другой стороне вала турбины;

Дополнительные элементы системы турбонаддува

Если говорить о конкретных модификациях мотора, а также о компоновке различных элементов в подкапотном пространстве, турбокомпрессор может иметь ряд дополнительных элементов. Мы  уже упоминали такие детали системы, как Wastegate и Blow-Off. Давайте рассмотрим их  более подробно.

Клапан Blow-off

Блоу-офф представляет собой перепускной клапан. Данное устройство устанавливается в воздушной системе. Местом расположения становится участок между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой. Главной задачей блоу-офф клапана становится предотвращение выхода компрессора на характерный режим работы surge.

Под таким режимом стоит понимать момент резкого закрытия дросселя. Если описать происходящее простыми словами, то скорость воздушного потока и сам расход воздуха в системе резко понижаются, но турбина еще определенное время продолжает вращение по инерции. Инерционно турбина вращается с той скоростью, которая уже больше не соответствует новым потребностям мотора и упавшему таким образом расходу воздуха.

Последствия после циклических скачков  давления воздуха за компрессором могут быть плачевны. Явным признаком скачков является характерный звук воздуха, который  прорывается через компрессор. С течением времени из строя выходят  опорные подшипники турбины, так как они испытывают сильные нагрузки в момент указанных скачков давления при сбросе газа и последующей работе турбины в этом  переходном режиме.

Блоуофф  реагирует на разницу давлений в коллекторе и срабатывает благодаря установленной внутри пружине. Это позволяет выявить момент резкого перекрытия дросселя. Если дроссель резко закрылся, тогда блоу-офф осуществляет стравливание в атмосферу внезапно появившегося в воздушном тракте избытка давления. Это позволяет существенно обезопасить турбокомпрессор и уберечь его от избытка нагрузок и последующего разрушения.

Клапан Wastegate

Данное решение представляет собой механический клапан. Вестгейт установливают на турбинной части или же на самом выпускном коллекторе. Задачей устройства является обеспечение контроля за тем давлением, которое создает турбокомпрессор.

Стоит отметить, что некоторые дизельные силовые агрегаты используют в своей конструкции турбины без вейстгейта. Для моторов, которые работают на бензине, в большинстве случаев наличие такого клапана является обязательным условием.

Главной задачей вейстгейта становится обеспечение возможности беспрепятственного выхода для выхлопных газов из системы в обход турбины. Запуск части отработавших газов в обход позволяет осуществлять контроль за необходимым количеством энергии  этих газов. Взаимосвязь очевидна, ведь именно выхлоп вращает через вал колесо компрессора. Данный способ позволяет эффективно управлять давлением наддува, которое создается в компрессоре. Наиболее частым решением становится контроль вейстгейта за давлением наддува, который осуществляется при помощи противодавления встроенной пружины. Такая конструкция позволяет контролировать обходной поток выхлопных газов.

  • Вейстгейт может быть как встроенным, так и внешним. Встроенный вейстгейт конструктивно имеет заслонку, которая встроена в турбинный хаузинг. Хаузинг в народе попросту называют «улитка» турбины. Дополнительно wastegate имеет пневматический актуатор и тяги от данного актуатора к дроссельной заслонке.
  • Гейт внешнего типа представляет собой клапан, который установлен на выпускной коллектор перед турбиной. Необходимо заметить, что внешний гейт имеет одно неоспоримое преимущество сравнительно со встроенным. Дело в том, что сбрасываемый им обходной поток можно возвращать обратно в выхлопную систему достаточно далеко от выхода из турбины, а на спортивных авто и вовсе осуществить прямой сброс в атмосферу. Это позволяет заметно улучшить прохождение отработавших газов через турбину благодаря тому, что наблюдается отсутствие разнонаправленных потоков. Все это очень важно применительно к ограниченному компактному объему «улитки».

Выбираем турбину для мотора

Правильный подбор турбокомпрессора является главным моментом в процессе постройки качественного турбомотора. Подбирать турбину следует на основе многих данных.

Первым и основным фактором при выборе является та мощность, которую Вы хотите получить в итоге от мотора. Очень важно подходить к этому показателю разумно и реально взвешивать возможности ДВС применительно к той или иной степени наддува.

Мы знаем, что мощность силовой установки напрямую зависит от количества топливно-воздушной смеси, которая попадет в цилиндры за единицу времени. Нужно в самом начале определить желаемый показатель мощности. Только затем можно осуществлять выбор турбины, которая будет способна обеспечить достаточный поток воздуха для получения  итогового показателя запланированной отдачи от построенной силовой установки.

Вторым по значимости показателем при выборе турбины становится скорость ее выхода на эффективный наддув. Более того, этот выход на наддув сопоставляется с минимальными оборотами двигателя, на которых и будет происходить нагнетание. Чем меньше турбина или меньше сам горячий хаузинг (улитка), тем больше шансов на улучшение этих показателей. Учтите, что максимальная мощность при этом однозначно будет ниже по сравнению с турбиной большего размера.

На деле все может оказаться не так плохо, ведь меньшая турбина обеспечивает больший рабочий диапазон в процессе работы двигателя. Такая турбина способна быстрее выходить на наддув при открытии дроссельной заслонки, а итоговый результат в конечном итоге может оказаться даже намного более положительным. Использование же большей турбины с большой максимальной мощностью позволит обеспечить преимущество только в достаточно узком диапазоне работы мотора на высоких оборотах.

Особенности эксплуатации турбокомпрессора

Наиболее частой причиной выхода из строя современных турбокомпрессоров является то, что масло забивает центральный картридж турбины. Закоксовка маслом происходит после быстрой остановки турбомотора после серьезных и продолжительных нагрузок. Дело в том, что усиленный теплообмен между турбиной и разогретым выпускным коллектором сопровождается  отсутствием потока свежего масла и поступлений охлажденного  наружного воздуха в компрессор. Возникает общий перегрев картриджа и  происходит закоксовка оставшегося в турбине масла.

Свести такой негативный эффект к минимуму позволяет решение водяного охлаждения турбины. Магистрали с охлаждающей жидкостью создают теплопоглощающий эффект и снижают  уровень температуры в центральном картридже. Это происходит  даже после полной остановки двигателя и при отсутствии принудительной циркуляции ОЖ. С учетом этого  рекомендуется обеспечить минимум неравномерностей по вертикальной линии подачи ОЖ, а также осуществить разворот центрального картриджа вокруг оси турбины (это можно сделать под углом около 25 градусов).

Дополнительно в ряде случаев потребуется установка «турботаймера». Под этим решением понимается устройство, которое не позволяет двигателю сразу остановиться после того, когда водитель выключил зажигание. Устройство позволяет вынуть ключ, выйти из автомашины, поставить автомобиль под охрану сигнализации, а затем само заглушит мотор спустя заданное количество времени. Для повседневной эксплуатации турботаймер очень удобен, прост и практичен в использовании.

Виды турбин: втулочные и шарикоподшипниковые турбины

Турбины втулочного типа были  сильно распространены достаточно долгое время. Они имели ряд конструктивных недостатков, которые не позволяли в полной мере наслаждаться преимуществами турбомотора.  Появление более эффективных шарикоподшипниковых турбин нового поколения постепенно вытесняет втулочные решения. Для примера можно упомянуть шарикоподшипниковые турбины Garrett, которые являются венцом инженерной мысли и используются на многих гоночных двигателях.

На сегодняшний день шарикоподшипниковые турбины являются оптимальным решением, так как требуют значительно меньшего количества масла сравнительно с втулочными аналогами. Учтите, что установка масляного рестриктора на входе в турбокомпрессор является очень желательной, особенно если давление масла в системе находится на отметке выше 4 атм. Осуществлять слив масла необходимо путем специального подвода в поддон, причем с учетом того, что слив должен быть выше уровня масла.

Всегда помните, что слив масла из турбины происходит самостоятельно и под действием силы гравитации. Знание этого диктует необходимость ориентирования центрального картриджа турбины так, чтобы слив масла был направлен вниз.

Тот показатель, который определяет реакцию турбины на нажатие педали газа, демонстрирует  сильную зависимость от самой конструкции центрального картриджа турбины. Шарикоподшипниковые решения от Garrett способны на 15% быстрее выйти на наддув сравнительно с втулочными аналогами. Шарикоподшипниковые турбины снижают эффект турбо-ямы и делают использование турбомотора максимально похожим на езду с таким атмосферным двигателем, который имеет большой рабочий объем.

Шарикоподшипниковые турбины имеют еще один положительный момент. Такие турбины требуют заметно меньшего потока масла,  которое проходит через картридж и осуществляет смазку подшипников. Решение ощутимо снижает вероятность возникновения утечки масла через сальники. Шарикоподшипниковые турбины не являются излишне требовательными к качеству масла, а также менее подвержены закоксовке после плановой или внезапной  остановки двигателя.

Подведем итоги

Использование современных турбин от ведущих производителей позволяет говорить о получении двигателей с выдающимися динамическими показателями. Эффект турбоямы, а также жесткие требования к особенностям эксплуатации турбомоторов за последнее время заметно снизились, возросла надежность массовых систем турбонаддува. Активное использование электронных блоков управления позволило поднять турбокомпрессоры на абсолютно новый качественный уровень.

Такие характеристики позволяют данному решению уверенно опережать большеобъемные атмосферники практически всем. Сегодня  автомобиль с турбонаддувом для многих автовладельцев является мощным, надежным, динамичным и практически идеальным выбором как для повседневной, так и для спортивной езды!

Для того, чтобы окончательно убедиться во всесильности турбокомпрессора, просто посмотрите следующий увлекательный видеоролик. Нам же на этой позитивной ноте пора заканчивать и остается только пожелать читателям стабильного наддува и полного отсутствия турбоям!

Читайте также

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

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

Содержание статьи

Немного о турбокомпрессоре

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

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

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

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

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

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

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

Что такое турбо-яма?

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

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

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

Функция турбины, настройка и ее дефекты

 

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

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

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

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

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

 

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

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

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

 

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

Виды и срок службы турбокомпрессоров

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

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

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

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

О НЕДОСТАТКАХ

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

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

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

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

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

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

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

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

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

 

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

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

Принцип работы (кратко). Принцип действия реактивного двигателя

Под реактивным понимается движение, при котором от тела с определенной скоростью отделяется одна из его частей. Сила, возникающая в результате такого процесса, действует сама по себе. Другими словами, у нее нет даже малейшего контакта с внешними телами.

Реактивное движение в природе

Во время летнего отдыха на юге почти все мы, купаясь в море, встречались с медузами. Но мало кто думал, что эти животные двигаются так же, как реактивный двигатель. Принцип действия в природе такого агрегата можно наблюдать при перемещении определенных видов морского планктона и личинок стрекоз. Причем эффективность этих беспозвоночных зачастую выше, чем у технических средств.

Кто еще может наглядно продемонстрировать, какой из реактивных двигателей работает? Кальмары, осьминоги и каракатицы. Подобное движение совершают многие другие морские моллюски. Возьмем, например, каракатицу.Она втягивает воду в свою жаберную полость и энергично выбрасывает ее через воронку, которая направляется назад или в сторону. При этом моллюск способен совершать движения в нужную сторону.

Принцип действия реактивного двигателя можно наблюдать и при перемещении барабана. Это морское животное берет воду в широкой впадине. После этого мышцы его тела сокращаются, выталкивая жидкость через отверстие, которое находится позади. Реакция образовавшейся струи позволяет саженцу двигаться вперед.

Sea Missiles

Но наибольшего совершенства в реактивной навигации достиг все тот же кальмар.Даже форма самой ракеты словно скопирована с этого морского обитателя. При движении с небольшой скоростью кальмар периодически выгибает ромбовидный плавник. Но для быстрого броска ему приходится использовать собственный «реактивный двигатель». Принцип работы всех его мышц и тела стоит рассмотреть подробнее.

Кальмар имеет своеобразную мантию. Это мышечная ткань, которая окружает его тело со всех сторон. Во время движения животное засасывает в эту мантию большой объем воды, резко выбрасывая струю через специальную узкую насадку.Такие действия позволяют кальмарам двигаться назад со скоростью до семидесяти километров в час. Во время движения животное собирает в пучок все свои десять щупалец, что придает телу обтекаемую форму. На насадке есть специальный клапан. Его поворачивает животное сокращением мышц. Это позволяет моряку менять направление. Роль штурвала во время движений кальмара играют его щупальца. Он направляет их влево или вправо, вниз или вверх, легко уворачиваясь от столкновений с различными препятствиями.

Существует разновидность кальмаров (stenoteutis), относящаяся к званию лучшего летчика среди моллюсков. Опишите принцип работы реактивного двигателя - и вы поймете, почему, преследуя рыбу, это животное иногда выпрыгивает из воды, даже попадая на палубы кораблей, плывущих по океану. Как это произошло? Пилот-кальмар, находясь в водной стихии, развивает для себя максимальную реактивную тягу. Это позволяет ему летать над волнами на расстоянии до пятидесяти метров.

Если мы рассмотрим реактивный двигатель, можно упомянуть принцип «Какое животное работает»? Это, на первый взгляд, мешковатый осьминог. Пловцы не так быстры, как кальмары, но в случае опасности их скорости могут позавидовать даже лучшие спринтеры. Биологи, изучавшие миграцию осьминогов, выяснили, что они движутся по принципу действия реактивного двигателя.

Животное при каждой струе воды, выбрасываемой из воронки, делает рывок на два или даже два с половиной метра. При этом плывет осьминог своеобразным образом - задом наперед.

Другие примеры реактивного движения

В мире растений есть ракеты. Принцип действия реактивного двигателя можно наблюдать, когда даже при очень легком прикосновении «бешеный огурец» с большой скоростью отскакивает от ножки, отталкивая при этом липкую жидкость с семенами. При этом сам плод летит на значительное расстояние (до 12 м) в обратном направлении.

Принцип работы реактивного двигателя можно наблюдать и в лодке. Если с него в определенном направлении бросить в воду тяжелые камни, то он будет двигаться в противоположном направлении.Ракетно-реактивный двигатель имеет такой же принцип работы. Только там вместо камней используются газы. Они создают реактивную силу, которая обеспечивает движение как в воздухе, так и в разряженном пространстве.

Фантастическое путешествие

Человечество давно мечтает о космических полетах. Об этом свидетельствуют произведения писателей-фантастов, которые для достижения этой цели предлагали самые разные средства. Например, герой рассказа французского писателя Эркюля Савинена

Принципы | BorgWarner Turbo Systems

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

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

Эти простые принципы работы предоставляют различные возможности увеличения мощность двигателя:

Увеличение рабочего объема

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

Увеличение оборотов двигателя

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

Турбонаддув

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

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

Механический наддув

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

Турбонаддув выхлопных газов

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

Принципы и конструкция турбонаддува

Оперативная информация

Турбонаддув

Принципы и Строительство

**** Выпадающее меню DHTML на основе JavaScript, созданное NavStudio. (OpenCube Inc. - http://www.opencube.com) ****

ВВЕДЕНИЕ

При турбонаддуве двигателя следующие преимуществ получено:

  • Увеличенная мощность двигателя того же размер ИЛИ уменьшение размера двигателя с той же выходной мощностью.

  • Пониженный удельный расход мазута - механическая, термическая эффективность и эффективность продувки улучшены за счет меньше цилиндров, больший приток воздуха и использование выхлопных газов.

  • Тепловая нагрузка снижена за счет более короткого более эффективный период сжигания топлива, что снижает требовательность условия цилиндра.

Турбокомпрессор состоит из одноступенчатого импульсного турбина соединена с центробежным рабочим колесом через вал.

Турбина приводится в движение выхлопными газами двигателя, которые поступают в через корпус впуска газа. Газ расширяется через сопловое кольцо. где энергия давления газа преобразуется в кинетическую энергия. Этот высокоскоростной газ направляется на лопатки турбины. где он приводит в движение турбинное колесо и, следовательно, компрессор на высокой скорости (10-15000 об / мин). Затем выхлопные газы проходят через выпускной кожух к выпускным патрубкам.

Со стороны воздуха воздух всасывается через фильтры, и попадает в компрессорное колесо в осевом направлении, где оно ускоряется до высокой скорости. Воздух выходит из рабочего колеса в радиальном направлении и проходит через диффузор, где некоторая кинетическая энергия попадает преобразуется в энергию давления. Воздух проходит в спиральный корпус. где происходит дальнейшее преобразование энергии. Воздух охлаждается перед подачей во впускной коллектор двигателя или продувки воздухом приемник.

Кольцо сопла - это то место, где энергия в выхлопе газ преобразуется в кинетическую энергию. Изготовлен из жаропрочный хромоникелевый сплав, жаропрочный молибденовый хром никелевая сталь или нимоновый сплав, выдерживающий высокие температуры и быть устойчивыми к коррозии.

Лопатки турбины обычно никелевые. хромовый сплав или нимоновый материал (никелевый сплав содержащие хром, титан, алюминий, молибден и вольфрам) который обладает хорошей устойчивостью к ползучести, усталости и коррозии. Изготовлено методом литья по выплавляемым моделям. Корни лезвия формы ели, обеспечивающие надежную фиксацию и минимальное напряжение концентрация на соединении корня и лезвия.Корень обычно с натяжкой, чтобы учесть дифференциальное расширение ротор и лопасть, а также для гашения вибрации. На малых турбокомпрессоры и новейшие разработки современных турбокомпрессоров лезвия плотно прилегают к колесу.

Проволока для шнуровки используется для гашения вибрации, которая может быть проблемой.Проволока проходит через отверстия в лезвиях и гасит вибрацию из-за трения между проволокой и лезвием. Это не крепится к каждому отдельному ножу. Провод может проходить все лезвия, зажатые между отдельными лезвиями, чтобы удерживать его расположен, или он может быть укомплектован более короткими секциями, закрепленными на одном конец, соединяющий группы примерно из шести лопастей. Проблема с проволокой шнуровки состоит в том, что она может быть повреждена посторонними имеет значение, он может подвергаться коррозии и ускорять засорение продуктами сгорания при сжигании остаточного топлива.Отказ лезвие из-за трещин, исходящих от отверстий для шнуровки, также может быть проблема. Все это может вызвать разбалансировку ротора.

Корпус турбины чугунный. Несколько кожухи охлаждаются водой, что усложняет литье. С водяным охлаждением кожухи необходимы для турбокомпрессоров с шариковыми и роликоподшипниками с собственным встроенным источником питания гетеродина (для охлаждения гетеродина).Современный турбокомпрессоры с подшипниками скольжения с внешней смазкой не охлаждают оболочки. Это приводит к большей общей эффективности, поскольку меньше тепловой энергии отклонен для охлаждающей воды и доступен для котла-утилизатора.

Рабочее колесо компрессора из алюминия. сплав или более дорогой титан. Изготовлен из единого отливки он расположен на валу ротора шлицами.Алюминий рабочие колеса имеют ограниченный срок службы из-за ползучести, которая продиктована конечная температура воздуха. Часто температура уходящего воздуха рабочее колесо может иметь температуру до 200 ° C. Срок службы крыльчатки при этих обстоятельствах может быть ограничено примерно 70000 часов. Чтобы продлить срок эксплуатации, температуру воздуха необходимо снизить. Один способ для этого нужно втягивать воздух снаружи, где температура воздуха ниже, чем в машинном отделении.Эффективный фильтрация и сепарация для удаления капель воды необходимы и рабочее колесо необходимо будет покрыть для предотвращения коррозии. ускоряется возможным присутствием соленой воды.

Воздуховод также из алюминиевого сплава и состоит из двух частей.

Подшипники шариковые или роликовые. или простые белые металлические журналы.Установлены шариковые и роликовые подшипники. в упругих опорах с пружинным демпфированием для предотвращения повреждений из-за вибрации. Эти подшипники имеют собственные встроенные масляные насосы и маслоснабжения и имеют ограниченный срок службы (8000 часов). Подшипники скольжения смазываются от основного источника моторного масла или от отдельной системы включая дренажный бак, охладитель и насосы. Масло поставляется в достаточное количество для охлаждения, а также для смазки.Система может включить устройство бачка для подачи масла в подшипники пока турбокомпрессор останавливается, если подача масла прекращается. А упор необходим для размещения и удержания ротора в осевом направлении кожух. При нормальной работе тяга направлена ​​к компрессору. конец.

Лабиринтные уплотнения или сальники устанавливаются на вал и корпус для предотвращения утечки выхлопных газов в конец турбины подшипник или для предотвращения попадания масла в компрессор.Чтобы способствует уплотнению, воздух из улитки компрессора кожух вводится в пространство внутри сальника. Выход в атмосферу в конце лабиринта дает представление об эффективности торцевой сальник турбины. Изменение цвета масла на роторе с роликоподшипник также укажет на неисправность со стороны турбины железа.

Лабиринт также прикреплен к задней части крыльчатка компрессора для ограничения утечки воздуха в газ сторона

Плюсы и минусы двигателей с турбонаддувом

Важная информация о COVID-19: ПОДРОБНЕЕ НАЖМИТЕ Информация о Covid-19 для иностранных студентов
  • Выучить онлайн
  • Учиться
  • Блог
  • Блог
  • Français
  • Français
  • Запросить информацию
COVID-19 ИНФОРМАЦИЯ COVID-19 INFO Международные студенты FR
  • Программы
    • Кембридж, ON
      • Автообработка
      • Советник по автомобильному обслуживанию
      • Техник по обслуживанию автомобилей
      • Автомобильные технологии
      • Сертификат осведомленности об озоне
      • Транспортные операции и отгрузка
    • Монреаль, Квебек
      • Автообработка
      • Карьера автомеханика
      • Сертификат автомеханика
      • Работа автомехаником
      • Автомеханик Монреаль
      • Автомеханик Заработная плата
      • Обучение автомехаников
      • Станьте автомехаником
      • Диспетчерские и транспортные операции
      • Вводный курс по гибридным автомобилям и электромеханику
    • Суррей, Британская Колумбия
      • Авто Оценка кузова
      • Обучение автоопределению
      • Автозапчасти и складирование
      • Автомобильные гибридные технологии
      • Консультант по автомобильному обслуживанию
      • Специалист по обслуживанию автомобилей
      • Техник по обслуживанию автомобилей
      • Автомобильные технологии
      • CFC Регулирование кондиционирования воздуха
      • Диспетчерские и транспортные операции
      • Обучение автомобильным технологиям на основе игр
      • Специалист по подготовке к ремонту и кузову
      • Техник по подготовке к покраске
    • Торонто, ON
      • Автообработка
      • Работа автомехаником
      • Специалист по обслуживанию автомобилей
      • Автомобильные технологии
      • Краткие сертификационные курсы
      • Транспортные операции и отгрузка
    • Онлайн-обучение
      • Кондиционер
      • Тормозные системы и АБС
      • Эксплуатация, обслуживание и ремонт дизельных двигателей
      • Дистанционное автоматическое определение столкновений с телом
      • Менеджер по автомобильному бизнесу на расстоянии
      • Дистанционный техник по автомеханике
      • Инспектор по безопасности перевозок на расстоянии
      • Электрооборудование Продвинутый
      • Основы электротехники
      • Моделирование управления двигателем
      • Характеристики двигателя - впрыск топлива
      • Характеристики двигателя - датчик и система зажигания
      • Оценка целей курса
      • Цели курса F&I
      • Карьера менеджера F&I
      • Системы тяжелой техники (базовые и расширенные)
      • Системы тяжелой техники (специалист)
      • Гибридные и электрические автомобили
      • Регулировка подвески
  • Расположение
    • Кембридж, ON
    • Монреаль, QC
    • Суррей, Британская Колумбия
    • Торонто, ON
    • Онлайн-обучение
  • Студенческие услуги
    • Кембридж, ON

Построение графических процессоров из целых пластин может повысить производительность, эффективность

Этот сайт может получать партнерские комиссии за ссылки на этой странице.Условия эксплуатации.

Новый технический документ, посвященный инновационным методам создания графических процессоров, призывает производителей возродить направление исследований, завершившееся в 1980-х: обработка в масштабе пластины. Как следует из названия, масштабируемый по пластине процессор - это микросхема, построенная на всей кремниевой пластине или, по крайней мере, на большей ее части.Согласно статье, графический процессор, построенный таким образом, будет иметь значительно лучшее масштабирование по сравнению с любой альтернативной компоновкой и удивительный набор характеристик производительности.

Теоретическим преимуществом обработки в масштабе пластины была возможность реализовать всю конструкцию микросхемы на одном кристалле кремния, включая схемы ввода-вывода и питания. Узкие места связи являются серьезной проблемой для современных микропроцессоров, и такие компании, как AMD, Nvidia и Intel, потратили много денег на такие технологии, как Foveros, EMIB, HBM и HMC (ныне несуществующие), чтобы переместить память ближе к ЦП. снизить энергопотребление межсоединений и повысить производительность.Теоретически все эти компоненты могут быть установлены на одной кремниевой пластине с использованием технологии SI-IF (Silicon Interconnect Fabric). SI-IF может использоваться для соединения диэлектриков на кремниевой платформе:

Хотя EMIB и TSMC Chip on Wafer on Substrate (CoWoS) предлагают интеграцию с несколькими кристаллами, ни один из них не может масштабироваться до размеров, подобных SI-IF. . И хотя интеграция в масштабе пластин не удалась в 1980-х годах из-за производственных трудностей и низкого выхода, сегодня выход кремния значительно выше, чем когда-то, а производственная технология существенно улучшилась.

Исследовательская группа, о которой идет речь, собрала 100-миллиметровую пластину-прототип с десятью 4-миллиметровыми кристаллами 2 GPU. Затем эти матрицы были прикреплены к подложке с помощью SI-IF и подключены к 40000 медным контактам ввода / вывода с коэффициентом выхода 100%. Затем команда сравнила преимущества своей собственной предлагаемой системы масштабирования пластины по сравнению с созданием единого унифицированного графического процессора или различными предложениями для графических процессоров, подключенных через MCM (многочиповые модули):

Графические процессоры масштаба пластины теоретически превосходят MCM подходы к пропускной способности, задержке и энергии на бит.Интересно, что подход с использованием графического процессора в масштабе пластины также полностью меняет соответствующие системные ограничения. На всей 300-миллиметровой пластине (70 000 мм 2 ) принципиальными ограничениями системы являются требования к энергоснабжению «сети» графического процессора, а не тепловые точки. Сетевая архитектура для различных блоков графического процессора также имеет решающее значение - только определенные типы связи могут масштабироваться до размера пластины, хотя возможны конфигурации как тора, так и трехмерной сетки.

Общий вывод заключается в том, что графический процессор в масштабе пластины масштабируется намного лучше, чем любая альтернативная конфигурация.Исследователи смоделировали конфигурацию как на 24 галлона в минуту (модуль графического процессора), так и на 40 галлонов в минуту. Конфигурации, превышающие 40 графических процессоров, были невозможны из-за сложности использования всей 300-миллиметровой пластины для одного графического процессора (хотя мы называем это масштабной обработкой пластин, команда предлагает 40 графических процессоров, а не теоретические 100 графических процессоров на пластину в настоящее время. практический максимум). Производительность по ряду тестов была в 2,97 раза выше, чем у эквивалентной конфигурации MCM, в среднем для конфигурации 24 галлона в минуту и ​​в 5,2 раза быстрее для конфигурации 40 галлонов в минуту.

Я не хочу, чтобы это звучало так, будто это какая-то инновация под ключ. Конструкция в масштабе пластины будет полезна только таким компаниям, как Google или Amazon, с инфраструктурой, обеспечивающей киловатт энергии, которая потребуется графическому процессору в масштабе пластины. Но время от времени до нас доходили слухи о том, что AMD и Nvidia изучают различные идеи по повышению производительности и масштабируемости графического процессора, и это определенно кажется одним из возможных методов. Одно из преимуществ этого подхода состоит в том, что конечный продукт будет выглядеть для конечного пользователя только как один графический процессор.

И, возможно, наиболее интересным является то, как этот подход может быть согласован с облачными играми, и виды улучшений уровней детализации, которые, по словам геймеров, им нужны. В рамках такой модели во время игрового сеанса можно было задействовать гораздо больше мощности, чем один графический процессор, достигая уровней производительности, которые человеческое ухо не могло выдержать на консоли в гостиной. Я бы не ожидал каких-либо анонсов в ближайшее время, но, учитывая сложность получения новой производительности из существующих кремний, в какой-то момент мы увидим такие альтернативные подходы в контексте или .Совет для Next Platform за обнаружение документа.

Сейчас прочитано :

ЧТО ТАКОЕ ТУРБОКОМПЕНСАТОР И РАБОТА ТУРБОКОМПЕНСАТОРА

A Турбокомпрессор - это устройство, которое используется для увеличения мощности двигателя или, можно сказать, повышения эффективности двигателя за счет увеличения количества воздуха, поступающего в камеру сгорания. Больше воздуха в камеру сгорания означает, что в цилиндр будет поступать большее количество топлива, и в результате вы получите больше мощности от того же двигателя, если в нем будет установлен турбокомпрессор .

Многие люди путают TURBOCHARGER и SUPERCHARGER . Функция нагнетателя такая же, как у турбокомпрессора , но нагнетатель приводится в действие двигателем механически, часто с помощью ремня, соединенного с коленчатым валом, тогда как турбокомпрессор приводится в действие турбиной, приводимой в действие выхлопными газами двигателя. Турбокомпрессор считается более эффективным, чем нагнетатели, поскольку они используют потерянную энергию выхлопных газов в качестве источника энергии.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТУРБОКОМПЕНСАТОРА

Количество двигателя, которое фактически входит в цилиндр двигателя, по сравнению с теоретическим количеством, если двигатель может поддерживать атмосферное давление, называется объемным КПД, а цель турбокомпрессора - , чтобы улучшить объемный КПД двигателя за счет увеличения плотности впускной газ .

Турбокомпрессор всасывает воздух из атмосферы и сжимает его с помощью центробежного компрессора, прежде чем он попадет во впускной коллектор под повышенным давлением.Это приводит к тому, что большее количество воздуха поступает в цилиндры на каждом такте впуска. Центробежный компрессор получает энергию за счет кинетической энергии выхлопных газов двигателя.

Турбокомпрессор состоит из трех основных компонентов

  1. Турбина, которая представляет собой турбину с радиальным притоком.
  2. Компрессор, практически центробежный компрессор.
  3. Узел вращения центральной ступицы.

РАБОТА ТУРБОКОМПЕНСАТОРА

A Турбокомпрессор в основном состоит из двух основных частей: турбины и компрессора. Турбина состоит из турбинного колеса и корпуса турбины, цель которых - направлять выхлопные газы в турбинное колесо. Кинетическая энергия выхлопных газов преобразуется в механическую после попадания их на лопатки турбины. Выхлопное отверстие помогает выхлопным газам выходить из турбины.Колесо компрессора в турбокомпрессоре прикреплено к турбине с помощью стального вала, и, когда турбина вращает колесо компрессора, оно втягивает высокоскоростной воздушный поток низкого давления и преобразует его в воздух высокого давления и низкой скорости. поток. Этот сжатый воздух подается в двигатель с большим количеством топлива и, следовательно, производит большую мощность.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *