чего все боятся и как избежать проблем :: Autonews
Автопроизводители в последние годы все активнее переходят на турбированные двигатели: с одной стороны давят экологи, которые постоянно ужесточают нормы по выбросам, а с другой — конкуренты. Современный автомобиль должен быть не только мощным и быстрым, но еще и экономичным, чего атмосферные двигатели предложить уже не в состоянии.
В России переход на турбированные моторы многими автомобилистами воспринимается болезненно: такие двигатели более требовательны к качеству топлива, их нужно чаще обслуживать и, в конце концов, они сложнее и дороже в ремонте. Особенно это касается малообъемных двигателей с высоким КПД — современные технологии позволяют снять с мотора объемом 1,4-1,5 л до 200 лошадиных сил. У наддувного агрегата, безусловно, есть масса преимуществ, но важно помнить о нюансах его эксплуатации, чтобы избежать проблем.
Почему турбированные моторы считаются менее надежными?
Турбина под капотом уже давно не повод автоматически считать малообъемный мотор ненадежным.
Часто наддувные двигатели выхаживают без серьезного ремонта такой же ресурс, что и атмосферники. Проблема — в феномене Low Speed Pre Ignition (LSPI), то есть преждевременном воспламенении смеси в цилиндре. Эффект изучают на разных уровнях более 15 лет — по сути это главный «ограничитель» удельной мощности современных моторов с турбиной.
Чем опасно преждевременное воспламенение?
Чаще всего проблема касается двигателей с непосредственным впрыском топлива, причем она может возникать не только на высоких оборотах, когда мотор фактически работает на пределе, но и в обычных условиях эксплуатации. Инженеры определили три этапа LSPI: предварительное зажигание в цилиндре, последующее распространение пламени и индуцированный суперстук в несгоревшей топливно-воздушной смеси. Все это приводит к повышенным нагрузкам на блок цилиндров и, как следствие, ведет к преждевременному выходу из строя. Чаще всего ломаются поршни — а это долгий и дорогостоящий ремонт.
Как решить проблему?
Советы вроде «не крутите мотор до отсечки» и «переключайтесь на низких оборотах» явно не панацея от LSPI.
Эта проблема может возникнуть даже у самых аккуратных и неторопливых автомобилистов: не редки случаи, когда поршни ломались даже на трассе при движении с равномерной скоростью. Над решением феномена преждевременного воспламенения смеси в цилиндре работают инженеры ведущих автопроизводителей по всему миру. Преуспел в этом направлении и концерн General Motors, специалисты которого пришли к выводу, что необходимо экспериментировать в том числе с моторным маслом: именно правильно подобранное масло сможет снизить вероятность возникновения LSPI. В результате после многочисленных тестов GM начал использовать в своих моторах новый стандарт масла Dexos1 — GEN2.
Какое масло подходит под этот стандарт?
Сразу после разработки новой спецификации специалисты компании Motul изменили формулу моторного масла из флагманской линейки продуктов 8100 ECO-lite 5W30 в соответствии с новыми требованиями. Кроме того что масло Motul помогает снизить риск возникновения LSPI, оно еще уменьшает расход топлива и снижает уровень токсичности отработанных газов, что тоже очень важно.
Моторное масло Motul ECO-lite 5W30 подходит для всех турбированных бензиновых двигателей.
Пять ошибок водителей, которые быстро убивают турбомотор — Российская газета
Турбированные двигатели приобретают все большую популярность, что связано со стратегией ведущих автопроизводителей по сокращению расхода горючего и вредных выхлопов. Между тем водители, имеющие опыт эксплуатации машин исключительно с атмосферными моторами, переносят свои навыки на новую сферу, невольно совершая ряд грубых ошибок, которые могут нанести серьезный вред турбоагрегату.
Признаками приближающейся кончины турбины, как правило, являются посторонние шумы из-под капота, которые возникают сразу после запуска. Чаще всего речь идет о свисте или гуле, который может сопровождается также выхлопом сизого цвета. Еще один косвенный признак проблем с турбиной — «масложор», возникающий в результате проникновения масла сквозь люфты и зазоры в деталях.
Какие промахи в эксплуатации могут привести к подобным последствиям?
Масляное голодание
Наиболее часто турбину в современных моторах приговаривает масляное голодание, которое происходит по разным причинам.
Самая банальная — это нежелание владельца контролировать уровень масла. Владельца, впрочем, можно понять — он только купил автомобиль, и масла вроде бы залито на длительный срок эксплуатации. Однако коррективы вносят манера и характер езды. Если гонять и эксплуатировать машину под нагрузкой, например, с заполненным салоном и багажником, расход лубриканта заметно увеличивается. Значительно больше масла расходуется также в холодное время года.
В среднем же, если турбодвижок среднестатистической легковушки относительно новый, он будет потреблять около 80 грамм масла на 100 литров топлива. Что же касается изношенных турбоагрегатов, там моторный «жор» может доходить и до 2 л на 100 литров топлива. Что происходит при таком раскладе с турбиной? При масляном голодании начинается повышенный износ ее деталей и снижается теплоотвод.
В результате «улитка» ломается и, как правило, это является негарантийным случаем, поскольку владелец не следил за уровнем масла.
Рано глушим мотор
Не секрет, что турбодвижки очень не любят, когда их глушат сразу после долгой и активной езды по трассе или бездорожью. В процессе такого «драйва» крыльчатка турбины может раскручиваться до 10000-15000 оборотов в минуту. Когда же раскаленный узел перестает смазываться маслом, это провоцирует поломки из-за неравномерного температурного расширения.
Кроме того, поскольку масло уже не подается, тепло уходит в подшипниковый узел, где остатки смазки начинают закоксовываться. Самое интересное, что нейтрализовать проблему можно элементарным способом — дать турбоагрегату поработать на холостых оборотах примерно минуту и только после этого глушить мотор.
Многие сейчас подумают — а как же системы страховки, такие как турботаймер (обеспечивает работу двигателя в течение двух-трех минут на минимальных оборотах уже после выключения зажигания), программное включение вентилятора после выключения мотора или, скажем, электрические циркуляционные насосы, подающие к турбокомпрессору охлаждающую жидкость?
Все эти ноу-хау работают без огрехов, но не являются панацеей, поскольку сильный нагрев турбины требует долгого и обстоятельного ее охлаждения.
Поэтому наша рекомендация такова — не важно, какой у вас автомобиль. Не глушите турбомотор сразу, дайте ему поработать на минимальных оборотах, и сбережете здоровье турбины.
Ездить накатом
Есть такая категория водителей, которые сдувают пылинки со своих «железных коней» и в частности не дают мотору работать под серьезной нагрузкой и практикуют движение накатом, например, подкатываясь к светофорам на «нейтрали». Как это ни парадоксально, но такая манера пагубно влияет на турбоагрегаты.
К примеру, некоторые турбомоторы компании Subaru не терпят низкого давления масла в двигателе. Дело в том, что лубрикант начинает хуже циркулировать по системе смазки, а если водитель вдруг становится «тихоходом» после активной езды, возможно также и пригорание масла. Самое интересное, что владелец убежден, что, двигаясь на машине со скоростью черепахи, он дает турбодвигателю отдохнуть.
На самом же деле он стремительно приближает смерть турбины. Именно поэтому на турбированных двигателях переводить коробку передач в нейтральное положение на ходу допустимо лишь непродолжительное время.
Передача должна быть всегда активирована даже при равномерном движении накатом.
Не прогревать мотор
Что бы ни говорили «знатоки», автомобили с турбомоторами необходимо прогревать после «холодного пуска» зимой — сначала пару-тройку минут на месте, а потом еще несколько минут, двигаясь в спокойной манере, избегая высоких оборотов двигателя.
В противном случае, если холодный мотор раскрутить до красной зоны тахометра, турбина начнет быстро и сильно разогреваться, и из-за резкого перепада температур могут произойти деформации металлических элементов конструкции. При этом смазка все еще густая, и турбина работает в условиях серьезного масляного дефицита. Узел в результате работает почти «на сухую» и гарантированно выйдет из строя раньше времени.
Жадничать с топливом
Что будет, если поить машины с высокотехнологичными турбинами низкооктановым бензином?
Ничего хорошего. Если в мануале и на крышке топливного бака указано «не ниже 95 го бензина», то, заправляясь топливом АИ-92, вы повышаете вероятность детонации, иными словами, взрывоподобного горения смеси в цилиндрах.
Последнее явление чревато, как известно, механическим разрушением поршневой группы и износом вкладышей. Турбина же увеличивает массу сгораемой топливной смеси внутри цилиндров.
Чем турбина мощнее, тем выше риск детонации при работе на низкооктановом топливе. Соответственно, чтобы избежать детонации, необходимо заливать в бензиновые турбомоторы только высокооктановое топливо — бензин АИ-95, АИ-95+ и АИ-98 будет предпочтительным вариантом, а если альтернативы 92-ому топливу нет, то необходимо как минимум перемещаться по дорогам спокойной манере и не поддерживать высокие обороты турбодвигателя.
Турбированный двигатель: что это такое?
Начнем с того, что ситуация на современном рынке новых автомобилей заметно поменялась за последние 15-20 лет. Изменения в автоиндустрии коснулись как исполнения, уровня оснащения и решений в плане активной и пассивной безопасности, так и устройства силовых агрегатов. Привычные атмосферные моторы на бензине с тем или иным рабочим объемом, которые раньше фактически являлись показателем класса и престижности авто, сегодня активно вытесняются турбированным двигателем.
В случае с турбомоторами объем двигателя перестал выступать базовой характеристикой, определяющей мощность, крутящий момент, динамику разгона и т.д. В этой статье мы намерены сравнить двигатели с турбиной и атмосферные версии, а также ответить на вопрос, в чем состоит принципиальное отличие атмосферных ДВС от турбированных аналогов. Параллельно будут проанализированы основные преимущества и недостатки моторов с турбонаддувом. Также в итоге будет дана оценка, стоит ли покупать новые и подержанные бензиновые и дизельные машины с турбированным двигателем.
Содержание статьи
Турбированные двигатели и «атмосферники»: главные отличия
Для начала немного истории и теории. В основу работы любого ДВС положен принцип сгорания топливно-воздушной смеси в закрытой камере. Как известно, чем больше воздуха удается подать в цилиндры, тем больше горючего получается сжечь за один цикл. От количества сгоревшего топлива будет напрямую зависеть количество высвобождающейся энергии, которая толкает поршни.
Другими словами, мотор буквально «засасывает» в себя наружный воздух на такте впуска самостоятельно, а объем поместившегося воздуха зависит от физического объема камеры сгорания. Получается, чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха он может уместить в цилиндрах и тем большее количество топлива получится сжечь. В результате мощность атмосферного ДВС и крутящий момент сильно зависят от объема мотора.
Рекомендуем также прочитать отдельную статью о том, что такое рабочий объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете, какие параметры определяют данную характеристику, чем измеряется объем мотора и на что влияет данный показатель. Принципиальной особенностью двигателей с нагнетателем является принудительная подача воздуха в цилиндры под определенным давлением. Данное решение позволяет силовому агрегату развивать больше мощности без необходимости физически увеличивать рабочий объем камеры сгорания.
Добавим, что системами нагнетания воздуха может быть как турбина (турбокомпрессор), так и механический компрессор.На практике это выглядит следующим образом. Для получения мощного мотора можно пойти двумя путями:
- увеличить объем камеры сгорания и/или изготовить двигатель с большим количеством цилиндров;
- подать в цилиндры воздух под давлением, что исключает необходимость увеличивать камеру сгорания и количество таких камер;
д.В результате моторы от V6 до V12 с большим рабочим объемом долгое время являлись эталоном производительности. Также не стоит забывать и о надежности, так как конструкция атмосферных двигателей всегда оставалась проверенным временем решением. Параллельно с этим главными минусами мощных атмосферных агрегатов справедливо считается большой вес и повышенный расход топлива, а также токсичность. Получается, на определенном этапе развития двигателестроения увеличение рабочего объема оказалось попросту нецелесообразным.
Теперь о турбомоторах. Еще одним типом агрегатов на фоне популярных «атмосферников» всегда оставались менее распространенные агрегаты с приставкой «турбо», а также компрессорные двигатели. Такие ДВС появились достаточно давно и изначально шли по другому пути развития, получив системы для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, механический компрессор или турбина. Из этой статьи вы узнаете о преимуществах и недостатках указанных систем нагнетания воздуха, а также о том, какой мотор выбрать, с компрессором или турбированный.
Стоит отметить, что значительной популяризации моторов с наддувом и быстрому внедрению подобных агрегатов в широкие массы долгое время препятствовала высокая стоимость автомобилей с нагнетателем. Другими словами, двигатели с наддувом были редким явлением. Объясняется это просто, так как на раннем этапе машины с турбодвигателем, механическим компрессором или одновременной комбинацией сразу двух решений зачастую ставились на дорогостоящие спортивные модели авто.
Немаловажным фактором оказалась и надежность агрегатов данного типа, которые требовали повышенного внимания в процессе обслуживания и уступали по показателям моторесурса атмосферным ДВС. Кстати, сегодня это утверждение также справедливо для двигателей с турбиной, которые конструктивно сложнее компрессорных аналогов и еще дальше ушли от атмосферных версий.
Преимущества и недостатки современного турбомотора
Перед тем, как мы приступим к анализу плюсов и минусов турбодвигателя, хотелось бы еще раз обратить ваше внимание на один нюанс.
Более того, многочисленные источники делают акцент на том, что турбодвигатели все больше и больше теснят «атмосферники», автолюбители зачастую выбирают именно «турбо», так как считают атмосферные двигатели безнадежно устаревшим типом ДВС и т.п. Давайте разбираться, так ли хорош турбомотр на самом деле.
Плюсы турбодвигателя
- Начнем с явных плюсов. Действительно, турбодвигатель легче по весу, меньше по рабочему объему, но при этом выдает высокую максимальную мощность. Также моторы с турбиной обеспечивают высокий крутящий момент, который доступен на низких оборотах и является стабильным в широком диапазоне. Другими словами, турбомоторы имеют ровную полку крутящего момента, доступную с самых «низов» и до относительно высоких оборотов.
- В атмосферном двигателе такой ровной полки нет, так как тяга напрямую зависит от оборотов двигателя. На низки оборотах атмомотор обычно выдает меньший крутящий момент, то есть его нужно раскручивать для получения приемлемой динамики.
- Теперь несколько слов об экономичности турбодвигателей. Такие моторы и правда расходуют меньше топлива по сравнению с атмосферными агрегатами в определенных условиях. Дело в том, что процесс наполнения цилиндров воздухом и топливом полностью контролируется электроникой. Получается, ЭБУ следит за тем, чтобы соотношение компонентов смеси было оптимальным на любых режимах работы турбированного ДВС, благодаря чему достигается полноценное сгорание заряда и происходит отдача максимума полезной энергии. В случае с атмосферными двигателями наполнение зависит как от оборотов коленвала, так и от температуры наружного воздуха, атмосферного давления и ряда других факторов.
- Если учесть небольшой вес самого агрегата с турбиной, доступную тягу на низких оборотах и отсутствие зависимости от внешних факторов, турбомотор закономерно расходует в штатных режимах эксплуатации меньше топлива. При этом следует помнить, что данное преимущество полностью исчезает в том случае, если постоянно ездить в режиме «газ в пол». Тогда расход топлива на турбодвигателе может оказаться даже большим, чем у атмосферных аналогов.
При этом следует помнить, что данное преимущество полностью исчезает в том случае, если постоянно ездить в режиме «газ в пол». Тогда расход топлива на турбодвигателе может оказаться даже большим, чем у атмосферных аналогов.Минусы турбированного ДВС
Итак, с основными плюсами разобрались. Что касается минусов, они также присутствуют. Вполне очевидно, что турбомотор сложнее как в плане электроники и исполнительных устройств, так и в плане реализации самой схемы турбонаддува. Повышенные требования к качеству топлива и моторного масла тоже никуда не делись.
Дело в том, что небольшой по размерам и объему агрегат работает в условиях высоких механических и тепловых нагрузок. Давление наддува и температура в цилиндрах намного выше по сравнению с атмосферными двигателями, что означает ускоренный износ турбомотора.
Производители учитывают разные нюансы, закладывая больший запас прочности в агрегат, но во время ремонта турбодвигателя стоимость усиленных деталей получается ощутимо выше.
Также двигатель с турбиной имеет большое количество датчиков и магистралей, а также дополнительных систем, что усложняет диагностику в случае возникновения неисправностей.
- Очень важным моментом является ресурс самой турбины. Турбонагнетатель повсеместно устанавливается на современные ДВС, окончательно вытеснив механический компрессор. При этом турбина на бензиновом двигателе обычно «ходит» всего около 150 тыс. км, на дизеле этот показатель в среднем составляет до 250 тыс. км. Затем турбокомпрессор нуждается в дорогом ремонте или полной замене.
- Что касается известной проблемы в виде «турбоямы» или «турболага», на современных двигателях этот недостаток практически устранен посредством установки турбин с изменяемой геометрией, путем использования технологий «би-турбо» и т.д. Почему практически, а не до конца? Дело в том, что идеальной остроты отклика во время дозирования тяги в процессе дросселирования, которая свойственна атмосферным моторам, все равно нет. Параллельно с этим более сложные системы турбонаддува требуют повышенных затрат, создают определенные затруднения, которые связаны с обслуживанием и ремонтом.
Что в итоге
Помните, в начале статьи мы говорили о том, что доля турбомоторов на рынке в последнее время заметно возросла. Да, это так, но исключительно благодаря турбодизельным агрегатам. Практически любой современный дизельный двигатель сегодня оборудован турбонаддувом. Дело в том, что именно турбина позволяет дизельному мотору обеспечить достойные эксплуатационные характеристики в сочетании с высокой топливной экономичностью. По этой причине турбодизели пользуются огромной популярностью.
Однако, ситуация с турбобензиновыми агрегатами несколько иная. Подавляющее большинство производителей продолжают выпускать модели в сегментах от «бюджет» до «премиум» с простым атмосферным двигателем. Только в отдельных случаях в линейку добавляются турбированные бензиновые версии.
Что касается стран СНГ, авто с турбонаддувом на бензине продолжают заметно уступать машинам с атмосферными бензиновыми ДВС по общему количеству на дорогах. Причин для этого много, начиная от низкого спроса в результате высокой начальной стоимости «надувных» бензиновых авто и заканчивая политикой автодилеров. Последние стараются избавить себя от гарантийных обязательств перед потребителем в случае возникновения проблем с более сложной технически турбированной бензиновой машиной.
Другими словами, турбобензиновые версии завозятся намного реже, так как продавцы учитывают низкое качество горючего и недостаточное количество квалифицированных технических специалистов по ремонту и обслуживанию таких авто на территории СНГ. Добавим, что подавляющее большинство турбированных бензиновых автомобилей на отечественных дорогах представлены моделями немецкого концерна WAG (Audi, Volkswagen, Skoda и т.д.).
Подводя итоги, ответим на еще один важный вопрос. Многие автолюбители интересуются, стоит ли покупать бензиновый автомобиль с турбиной.
Если вы присматриваете новую машину, планируете проездить на ней условные 3-5 лет или 100-150 тыс. км, тогда почему бы и нет. Только будьте готовы изначально переплатить за более «продвинутый» мотор и с самого начала приучите себя к мысли, что такому авто требуется частое плановое обслуживание. При этом крайне желательно выполнять регламентные работы и ремонтировать машину в официальном сервисе со всеми вытекающими допрасходами.
Если же вы хотите приобрести подержанный турбированный автомобиль, в таком случае нужно более чем основательно подумать. В случае с дизелем будет необходима глубокая диагностика состояние самого ДВС и готовность заменить изношенную турбину. Когда речь заходит о бензиновых версиях, тогда нашим ответом будет практически однозначное «нет». Дело в том, что актуальная ситуация на рынке турбобензиновых автомобилей б/у достаточно сложная.
- Всегда помните о небольшом ресурсе турбины. В том случае, если на конкретной модели их установлено сразу две или более, сумма ремонта заметно возрастает.
- Обращайте внимание на пробег и предыдущих владельцев. Зачастую турбоавтомобили берут «гонщики» или амбициозная молодежь. Если первые целенаправленно «укатывают» мощную машину, вторые, как правило, попросту не обслуживают такой автомобиль должным образом и достаточно небрежно его эксплуатируют.
В обоих случаях получается целесообразнее продать машину с пробегом 100-150 тыс. км. другому владельцу по бросовой цене, чем ремонтировать или менять высокотехнологичный турбированный двигатель. То же самое вполне справедливо и для турбированных малолитражек, например, с рабочим объемом 1.2 литра. Моторы данного типа и вовсе считаются «одноразовыми», так как имеют относительно небольшой ресурс около 150-200 тыс. км. и плохо поддаются серьезному ремонту.
Читайте также
На Lada поставят турбодвигатель мощностью 150 лошадиных сил
https://ria.
ru/20210707/lada-1740197414.html
На Lada поставят турбодвигатель мощностью 150 лошадиных сил
На Lada поставят турбодвигатель мощностью 150 лошадиных сил — РИА Новости, 07.07.2021
На Lada поставят турбодвигатель мощностью 150 лошадиных сил
«АвтоВАЗ» планирует в ближайшие пять лет представить автомобили Lada с турбодвигателем 1.3 TCe 150 (объемом 1,3 литра, мощностью до 150 лошадиных сил), сообщил… РИА Новости, 07.07.2021
2021-07-07T08:08
2021-07-07T08:08
2021-07-07T09:29
экономика
ижевск
тольятти
renault s.a
lada
автоваз
авто
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/06/15/1737870271_0:90:3480:2048_1920x0_80_0_0_2f52dcdbd06582a13a67a8c33801d624.jpg
ЕКАТЕРИНБУРГ, 7 июл — РИА Новости. «АвтоВАЗ» планирует в ближайшие пять лет представить автомобили Lada с турбодвигателем 1.3 TCe 150 (объемом 1,3 литра, мощностью до 150 лошадиных сил), сообщил президент компании Николя Мор в кулуарах «Иннопрома-2021».
Сейчас такие моторы ставят на машины марки Renault — кроссоверы Arkana, Duster и Kaptur.»Этот двигатель создан совместно с Daimler, у него отличная отдача 150 сил. Он очень эффективный», — отметил руководитель автоконцерна.Конкретные модели Lada, которые собираются обновить, топ-менеджер не раскрыл, уточнив лишь, что это будет «более дорогой сегмент».»АвтоВАЗ» делает свои автомобили по полному циклу, а также комплектующие для двух брендов — Lada и Renault. Производство расположено в Тольятти и Ижевске. Марка Lada состоит из пяти семейств моделей: Vesta, Xray, Largus, Granta и Niva. Бренд лидирует на российском автомобильном рынке с долей свыше 20% и представлен более чем в 20 странах.
https://ria.ru/20210621/avtovaz-1737841708.html
https://radiosputnik.ria.ru/20210621/avto-1737892534.html
ижевск
тольятти
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/06/15/1737870271_307:0:3038:2048_1920x0_80_0_0_f622c7fefc4296675197c62fc26aad49.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
экономика, ижевск, тольятти, renault s.a, lada, автоваз, авто
08:08 07.07.2021 (обновлено: 09:29 07.07.2021)На Lada поставят турбодвигатель мощностью 150 лошадиных сил
Тепловые двигатели ХХI века: адиабатный газопаровой турбодвигатель полного объемного расширения — № 03 (03) ноябрь 2012 — Тепловая энергетика — WWW.
EPRUSSIA.RUГазета «Энергетика и промышленность России» | № 03 (03) ноябрь 2012
Турбодвигатель содержит два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров, в каждом из которых центральный цилиндр роторно-лопастного двигателя выполнен эксцентрично, а остальные – турбинные – концентрично.Между блоками концентрично установлен ротор. На боковых его поверхностях для эксцентричных цилиндров находятся кольцевые выступы с цилиндрическими каналами, в которых на шарнирах устанавливаются лопасти. Для концентричных кольцевых цилиндров в роторе выполнены цилиндрические выступы с перепускными каналами, аналогичные выступам ротора турбины объемного расширения.
Эксцентричный цилиндр блока сообщается перепускными каналами с кольцевой полостью-ресивером, выполняющим функцию газопарогенератора. Ресивер сообщается впускными окнами с турбинной частью турбодвигателя.
В кольцевой стенке, разделяющей эксцентричный цилиндр и ресивер, выполнена рекуператорная полость, вход которой сообщается с источником испаряющейся жидкости, а выход – с полостью по меньшей мере одного перепускного канала, сообщающего эксцентричный цилиндр с ресивером.
(Рекуперация – возвращение части материала или энергии, расходуемых в технологическом процессе, для повторного использования).
Составляющие конструкции
Турбоэлектрогенератор содержит два блока кольцевых цилиндров, между которыми концентрично установлен ротор.
В каждом блоке, в центре, находится эксцентричный кольцевой цилиндр. За ним, в радиальном направлении, – кольцевой ресивер (сосуд для скапливания газа или пара). Цилиндр и ресивер сообщаются между собой перепускными каналами. В блоке созданы кольцевые выступы и между ними перепускные каналы. В ресивере также расположен экран.
В цилиндрической стенке ресивера созданы впускные окна. В торцевой стенке блоков также находятся впускные окна, канал для подачи топлива, канал для подачи воды в полость рекуператора, камера сгорания и резьбовой канал для свечи зажигания.
Ротор содержит концентричные кольцевые выступы, между которыми расположены сквозные цилиндрические каналы для шарниров.
В продольных пазах шарниров установлены лопасти, подпружиненные относительно внутренней кольцевой стенки выступа пружинами (показаны частично). Лопасти перемещаются по цилиндру без контакта с внешней цилиндрической стенкой. Возможно выполнение внутренней цилиндрической стенки подвижной – в виде кольца, установленного на подшипнике качения или скольжения.
Кольцевые выступы последних ступеней ротора созданы в виде постоянных магнитов, при этом в торцевых стенках статоров, аксиально (аксиальный – осевой) магнитам ротора, установлены обмотки индуктивности, образуя два электрогенератора.
Обмотки индуктивности статора могут быть выполнены во внешней цилиндрической стенке статоров, также образуя два электрогенератора радиального типа (как вариант).
Электрогенератор может быть использован в качестве стартера турбодвигателя с питанием от аккумулятора небольшой мощности.
В цилиндрической стенке последнего цилиндра статоров находятся выпускные окна, сообщающие проточные части турбодвигателя с выпускным коллектором, и выпускные окна, сообщающие коллектор с атмосферой и сборником конденсата (на рисунке не показан).
Для многократного использования в рабочем цикле воды (конденсата) турбодвигатель содержит питательный насос, сообщающий сборник конденсата с ресивером через каналы блоков и приводимый непосредственно турбодвигателем (не показан).
Особенности расположения элементов
После сборки турбодвигателя кольцевые выступы ротора с лопастями располагаются в эксцентричных цилиндрах статоров, образуя в каждом две полости неравномерного поперечного сечения с впускными окнами – компрессорную, первую от центра, и вторую, основную, полость сжатия. Полости сообщаются между собой перепускным каналом, выполненным на внутренней торцевой стенке цилиндра.
Как и в турбине, остальные ряды кольцевых выступов ротора располагаются между рядами кольцевых выступов блоков, и, соответственно, ряды кольцевых выступов блоков располагаются между кольцевыми рядами выступов ротора. Чередуясь, они образуют ступени объемного расширения.
В блоках могут быть установлены клапаны, обеспечивающие открытие, закрытие или регулировку проходного сечения впускных окон в стенках ресивера с целью изменения режимов работы турбодвигателя или оптимизации работы его двигательной и турбинной частей.
В перепускных каналах цилиндрических выступов блоков и ротора для повышения эффективности реактивных импульсов могут быть выполнены, по меньшей мере, одна или несколько плоских тонкостенных лопаток, равномерно расположенных по их поперечному сечению и параллельно их стенкам.
Ротор турбодвигателя устанавливается в статорах на двух радиально-упорных шариковых подшипниках или, при повышенном рабочем давлении, на двух радиальных и двух упорно-осевых.
Для обеспечения работы только турбинной части двигателя от внешнего источника рабочего тела ротор может быть сделан из двух частей – двигательной и турбинной, взаимодействующих друг с другом посредством блокируемой обгонной муфты. При этом в торцевых стенках блоков создаются каналы для подачи рабочего тела в ресиверы и клапаны-задвижки, перекрывающие перепускные каналы между эксцентричными полостями блоков и ресиверами. При работе турбинной части турбодвигателя от внешнего источника рабочего тела (газа или пара) его двигательная часть остается неподвижной.
Для исключения потерь тепла в окружающую среду и обеспечения относительно нее полной адиабатности газопарового рабочего цикла вся поверхность турбоэлектрогенератора покрывается теплоизоляционным чехлом (адиабатность – термодинамический процесс, при котором система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством).
Три этапа рекуперации
В адиабатном газопаровом турбодвигателе при гибридизации газового цикла с паровым обеспечивается три этапа прямой рекуперации. Две неконтактные, с передачей тепла воде через рекуператор от топливовоздушной смеси при сжатии и избыточного тепла после воспламенения, высокотемпературного горения и частичного расширения воды для ее предварительного нагрева перед впрыском в предварительно расширившиеся газы. И контактная рекуперация – после впрыска предварительно нагретой воды в горячие газы с образованием пара за счет теплоты газов и газопаровой смеси.
При избыточном переливе воды в газы начало конденсации пара может произойти в проточной турбинной части турбодвигателя, при этом теплота конденсации пара возвращается газу, повышая его парциальное давление и работоспособность (обратная рекуперация).
На рис. 2 ротор изображен в положении заполнения рабочим телом перепускных каналов первого ряда ротора и создания во всех остальных сообщенных перепускных каналах ротора и блоков рабочих импульсов – заряды блоков толкают ротор.
На рис. 3 ротор изображен в положении создания во всех сообщенных перепускных каналах ротора и блоков рабочих импульсов – отталкивания выбрасываемыми из его перепускных каналов зарядами от блоков. В последней ступени ротора при этом осуществляется выхлоп рабочего тела из перепускных каналов последней ступени ротора через выхлопные окна в выхлопной коллектор.
Принцип работы
Работа турбодвигателя осуществляется следующим образом.
При запуске турбодвигателя в начальный период вращения ротора лопасти, проходящие мимо впускных окон компрессорной полости и полости сжатия, отсекают атмосферный воздух и начинают его сжимать в уменьшающихся межлопастных объемах. После прохождения лопастями впускного окна полости сжатия в межлопастные объемы из компрессорной полости перепускается воздух по перепускному каналу цилиндра, и непрерывно, через форсунку впрыскивается топливо.
При достижении камеры сгорания топливовоздушная смесь воспламеняется калильной свечей зажигания, установленной в резьбовом канале. При дальнейшем движении ротора осуществляется объемное бесступенчатое расширение газов с созданием вращающего момента. При достижении лопастями перепускных каналов между цилиндром и ресивером газы через них поступают в ресивер. Одновременно в газы, проходящие по этим каналам, впрыскивается нагретая вода, прошедшая предварительно по рекуператору. При этом за счет теплоты высокотемпературных газов в ресивере образуется газопаровая смесь.
Из ресивера образовавшаяся газопаровая смесь поступает через впускные окна в турбинную часть турбодвигателя, работа которой описана выше.
При пуске холодного турбодвигателя его выход на рабочий режим газового цикла от начала впуска воздуха и прохождения газов по двигательной и турбинной проточным частям до выпускных окон (выхлопа) составляет не более 2 оборотов ротора. После прогрева и поступления в газы воды турбодвигатель выходит на газопаровой режим работы с максимальной эффективностью рабочего цикла.
Количество импульсов
Общее количество рабочих импульсов турбодвигателя за один оборот ротора будет равно произведению количества перепускных каналов в роторе на количество перепускных каналов блоков и на количество ступеней в двух блоках.
Изображенный на рисунках вариант турбодвигателя содержит два блока с восемью перепускными каналами в каждом и ротор с восемью перепускными каналами с каждой стороны, с тремя ступенями отталкивания ротора и с тремя ступенями толкания ротора в двух блоках. Таким образом, общее количество (n) рабочих импульсов только за один оборот ротора составит:
n = 2 х 8 х 8 х 6 = 768 импульсов.
Регулировка мощности турбоэлектрогенератора, в зависимости от вырабатываемых им видов энергии, может осуществляться изменением расхода топлива и расхода воды. С обеспечением, в зависимости от теплотворной способности топлива, генерации для турбинной части газопаровой смеси с минимальной влажностью – для достижения максимальной механической и, соответственно, электрической мощностей, или с максимальным переувлажнением газопаровой смеси – для максимальной выработки тепловой энергии в виде горячего конденсата.
Синергетические эффекты
Гибридное конструктивное исполнение турбодвигателя и реализуемый им непрерывный гибридный газопаровой термодинамический цикл полного объемного расширения обеспечат несколько синергетических эффектов:
1. Снижение количества деталей: один ротор, подшипники и два статора одновременно используются для 3 двигателей: двигателя внутреннего сгорания, турбины и электрогенераторов.
2. Выступы последней ступени ротора, выполненные в виде постоянных магнитов, выполняют одновременно две функции – ступени расширения турбины, обеспечивающей создание крутящего момента и магнитов электрогенератора.
3. Резкое улучшение габаритно-массовых характеристик по сравнению с комбинированными энергетическими установками, состоящими из комбинации отдельных типов двигателей – теплового двигателя и электрогенератора или двух турбин – газовой и паровой, и отдельного парогенератора в когенерационных парогазовых установках, реализующих последовательно два разных цикла – газовый и паровой.
Реализуемый турбодвигателем адиабатный (без отвода тепла) газопаровой цикл с максимально возможным температурным диапазоном рабочего тела от Т = 3000 °С после воспламенения топливовоздушной смеси и до Т = 50‑70 °С газопаровой смеси на выхлопе обеспечит максимально возможный для тепловых двигателей термический КПД – до 98 % и эффективный – не менее 90%.
Использование давления
Генерация в гибридном газопаровом цикле дополнительного давления пара за счет не используемой в известных типах двигателей внутреннего сгорания теплоты газов и наиболее рациональное радиальное расширение рабочего тела с ростом радиуса и площади, воспринимающей давление рабочего тела, а также полное, до атмосферного, использование давления обеспечат максимально возможный эффективный КПД (не менее 90 процентов).
Это происходит с учетом того, что механические потери и связанный с ними отрицательный момент для трех двигателей (ДВС, турбина, электрогенераторы) будут иметь место только в двигательной части турбодвигателя на малых радиусах.
Это подшипники ротора, стыки лопастей с вкладышами и с опорной цилиндрической поверхностью цилиндра, два стыка торцевых уплотнителей ротора с блоками и в подшипниках качения или скольжения, на которых установлен ротор турбодвигателя.
Совпадение моментных характеристик газопарового турбодвигателя и синхронно работающего с ним электрогенератора обеспечит с минимальных оборотов турбоэлектрогенератора большой крутящий момент, что, при его использовании в качестве силовой установки в транспортных средствах, исключит необходимость использования тяжелых дорогостоящих аккумуляторов.
Большой крутящий момент турбодвигателя дает эквивалентную известным тепловым двигателям мощность при значительно меньшем числе оборотов, что следует из формулы мощности.
Если известные поршневые и роторно-поршневые двигатели обеспечивают среднее эффективное давление лишь 20 процентов от начального, то турбодвигатель полного расширения обеспечит до 50 процентов, то есть в два с половиной раза больше.
От авто до вертолетов
В комбинации с многотопливным парогенератором и подачей пара в турбинную часть турбоэлектрогенератора (вариант) обеспечивается генерация механической, электрической и тепловой энергии с использованием твердых органических видов топлива – без использования жидкого и газообразного углеводородного топлива, – или биотоплива, что повышает универсальность использования турбодвигателя.
Максимально возможное использование в рабочем цикле теплоты для генерации давления, полное, до атмосферного, его использование и рациональная кинематическая схема его преобразования в крутящий момент обеспечат минимальный удельный расход топлива, – и, соответственно, – высокие показатели по эмиссии газов и тепла, превосходящие установленные стандартами Евро для современных тепловых двигателей.
Уступят место газопаровому турбодвигателю и так называемые ошибочно «гибридными» дорогостоящие, габаритные и низкоэффективные силовые установки для автомобилей, резко усложненные по конструкции для продолжения бессмысленной реанимации коленвала из XVIII века.
Вместо четырех основных компонентов – поршневой ДВС, электрогенератор, электромоторы, аккумулятор, которые входят в состав автомобильных «гибридов», достаточно одного турбоэлектрогенератора объемного расширения, обладающего пусковыми и тяговыми характеристиками электродвигателя и небольшого, обычного нетягового, аккумулятора для пуска электрогенератором, работающим в режиме стартера.
Резко улучшит летные и технические характеристики использование турбодвигателя на вертолетах. В авторском патенте защищен вариант турбодвигателя с независимо работающими роторами, что требуется для вертолета с двухвинтовой схемой. Увеличится дальность полета без дозаправки и полезная нагрузка.
Дискоообразная форма турбодвигателя позволяет установить его в кардановом подвесе, как устанавливаются камеры ракетных двигателей и практически к центру масс с изменением направления тяги винтов непосредственно поворотом самого двигателя, что резко бы повысило маневренность.
турбодвигатель — это.
.. Что такое турбодвигатель?- турбодвигатель
- турбодвигатель
сущ., кол-во синонимов: 2
Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013.
.
- турбогидропривод
- турбодезандер
Смотреть что такое «турбодвигатель» в других словарях:
турбодвигатель — турбодвигатель … Орфографический словарь-справочник
турбодвигатель — турбодвигатель, турбодвигатели, турбодвигателя, турбодвигателей, турбодвигателю, турбодвигателям, турбодвигатель, турбодвигатели, турбодвигателем, турбодвигателями, турбодвигателе, турбодвигателях (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по… … Формы слов
турбодвигатель — турбодви/гатель, я … Слитно.
Раздельно. Через дефис.воздушный турбодвигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN vane type rotary air motor … Справочник технического переводчика
Хонда (команда Формулы-1) — Honda … Википедия
North American F-100 Super Sabre — F 100 Super Sabre Норт Америкэн F 100 Супер Сейбр, ВВС США Тип истребитель бомбардировщик … Википедия
Турбонаддув — Слева газовая турбина, справа центробежный компрессор Турбонаддув один из методов агрегатного наддува, основанный на утилизации энергии отработавших газов. Основной элемент системы турбокомпрессор, иногда … … Википедия
MINI (BMW) — MINI … Википедия
Передний привод — Общий случай компоновки легкового автомобиля с приводом на передние колёса … Википедия
Porsche — Dr.
Ing. h.c. F. Porsche AG Тип Акционерное общество … Википедия
Раздельно. Через дефис.
Ing. h.c. F. Porsche AG Тип Акционерное общество … ВикипедияКак не “убить“ зимой турбодвигатель
Турбодвигатели обеспечивают отличные динамические характеристики и отличаются низким расходом топлива. Однако, у них есть и несколько минусов. Сегодня мы расскажем о том, какие проблемы могут зимой возникнуть у наддувного мотора.
Зимой трудно избежать холодного пуска двигателя. «Атмосферники» это переносят гораздо легче, чем турбомоторы. А все из-за того, что у «атмосферников», особенно старых, блок цилиндров чугунный, а у турбодвигателей, чаще всего, — алюминиевый.
Также нужно учесть конструкцию некоторых двигателей.
Она такова, что силовые агрегаты обязательно нужно, хотя бы недолго, прогревать перед поездкой. В противном случае, например, у наддувного двигателя EA888 от Volkswagen начинался повышенный расход масла, что приводило к капитальному ремонту.
Кроме того, во время долгой стоянки на морозе турбина охлаждается, масло отстаивается. Значит, нужно некоторое время, чтобы после запуска двигателя все рабочие поверхности деталей не испытывали его дефицит.
Если завести такой двигатель и сразу поехать, механизм турбины из-за огромных нагрузок при перепаде температур будет быстро изнашиваться со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Поэтому турбированный двигатель в холодное время года нужно обязательно прогревать. Для этого вполне хватит пяти минут.
Масло успеет поступить ко всем узлам и агрегатам. Движение нужно начинать плавно, в спокойном режиме. После того, как температура антифриза увеличиться до 90 градусов, а в салон пойдет теплый воздух, можно двигаться в обычном режиме.
Опытные водители после поездки дают мотору пару минут поработать на холостых оборотах. Тогда масло, которое прокачивается через турбину, успеет ее охладить.
Ранее стало известно, что Nissan начал продавать свой самый маленький и самый дешевый кроссовер Nissan Magnite. Его цена оказалась даже ниже, чем ожидалось. В «базе» он стоит всего 6 900 долларов.
Выберите правильный турбокомпрессор Garrett
Пример
У меня 6,6-литровый дизельный двигатель, который развивает заявленную мощность на маховике в 325 лошадиных сил (около 275 лошадиных сил, измеренных на динамометрическом стенде шасси). Хочу сделать колесо 425 л.с. увеличение на 150 лошадиных сил.
Подставляя эти числа в формулу и используя данные AFR и BSFC, указанные выше:
Отзыв из Turbo Tech 103:
- Где,
- Wa = Фактический расход воздуха (фунт / мин)
- HP = Целевая мощность в лошадиных силах (маховик)
- A / F = соотношение воздух / топливо
- BSFC / 60 = удельный расход топлива при торможении (фунт / (л.с. * час)) / 60 (для перевода часов в минуты)
Таким образом, нам нужно будет выбрать карту компрессоров, которая имеет мощность не менее 59.Производительность воздушного потока 2 фунта в минуту. Далее, какое давление наддува потребуется?
Рассчитайте давление в коллекторе, необходимое для достижения целевой мощности.
- Где,
- MAPreq = Абсолютное давление в коллекторе (psia), необходимое для достижения целевой мощности
- Wa = Фактический расход воздуха (фунт / мин)
- R = Газовая постоянная = 639,6
- Tm = температура впускного коллектора (градусы F)
- VE = объемный КПД
- N = частота вращения двигателя (об / мин)
- Vd = объем двигателя (кубические дюймы, преобразовать литры в CI умножением на 61, например. 2,0 литра * 61 = 122 КИ)
2,0 литра * 61 = 122 КИ)- Для двигателя нашего проекта:
- Wa = 59,2 фунт / мин, как было рассчитано ранее
- Tm = 130 градусов F
- VE = 98%
- N = 3300 об / мин
- Vd = 6,6 литра * 61 = 400 CI
= 34,5 фунтов на квадратный дюйм (помните, что это абсолютное давление; вычтите атмосферное давление, чтобы получить манометрическое давление, 34,5 фунтов на квадратный дюйм — 14,7 фунтов на квадратный дюйм (на уровне моря) = 19,8 фунтов на квадратный дюйм)
Итак, теперь у нас есть Mass Flow и Manifold Pressure .Мы почти готовы нанести данные на карту компрессора. Следующим шагом является определение того, какая потеря давления существует между компрессором и коллектором. Лучший способ сделать это — измерить падение давления с помощью системы сбора данных, но во многих случаях это непрактично. В зависимости от расхода и размера охладителя наддувочного воздуха, размера трубопровода и количества / качества изгибов, ограничения корпуса дроссельной заслонки и т.
Д. Вы можете оценить от 1 фунта на квадратный дюйм (или меньше) до 4 фунтов на квадратный дюйм (или выше). Для наших примеров мы оценим, что имеется потеря в 2 фунта на квадратный дюйм.Поэтому нам нужно будет добавить 2 фунта на квадратный дюйм к давлению в коллекторе, чтобы определить давление нагнетания компрессора (P2c).
- Где,
- P2c = Давление нагнетания компрессора (фунт / кв. Дюйм)
- MAP = абсолютное давление в коллекторе (psia)
- = Потеря давления между компрессором и коллектором (фунт / кв. Дюйм)
Чтобы получить правильное состояние впуска, теперь необходимо оценить воздушный фильтр или другие ограничения.При обсуждении коэффициента давления ранее мы говорили, что типичное значение может составлять 1 фунт / кв. Дюйм, поэтому именно оно будет использоваться в этом расчете. Кроме того, мы предполагаем, что мы находимся на уровне моря, поэтому мы будем использовать атмосферное давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм.
Нам нужно будет вычесть потерю давления в 1 фунт / кв. Дюйм из давления окружающей среды, чтобы определить давление на входе компрессора (P1) .
- Где:
- = Давление на входе компрессора (psia)
- = атмосферное давление (фунт / кв. Дюйм)
- = Потеря давления из-за воздушного фильтра / трубопровода (фунт / кв. Дюйм)
Таким образом, мы можем рассчитать коэффициент давления (), используя уравнение.
Для двигателя 2,0 л:
= 2,7
Turbo — Garrett Motion
Веб-сайт GarrettMotion.com содержит много полезной информации. Он содержит информацию о турбонагнетателях, промежуточных охладителях и турбонагнетателях. В нем объясняется номенклатура моделей Гарретта, рассматриваются технологии и разработка продукции Гарретта, а также наше участие в OEM и автоспорте. Он содержит технические руководства, написанные инженерами от базового до продвинутого и вплоть до уровня эксперта, где подробные формулы используются для нанесения рабочих точек на карты компрессоров, чтобы помочь выбрать правильный турбо.
Он также содержит новости и события, на которых мы будем присутствовать в течение года, а также информацию о дистрибьюторах. На веб-сайте есть обширная информация, как общая, так и техническая. Независимо от вашего уровня опыта, вы найдете информацию, которая поможет вам в вашем конкретном приложении или просто расширит ваши знания о турбинах и системах с турбонаддувом.
Наиболее важные вещи, которые необходимо понять перед проектированием системы, — это использование приложения и ваша цель в лошадиных силах.Будет ли он использоваться для шоссейных гонок, дрэг-рейсинга, дрифта или, может быть, для уличных гонок? Использование по назначению сильно влияет на выбор турбонаддува, а также на компоненты системы. Турбо-система, которая хорошо работает для 9-секундного дрэг-кара, скорее всего, не подойдет для дрифт-кара или шоссейного гоночного автомобиля. Вам также необходимо иметь в виду целевую мощность на маховике. Значение мощности будет использовано для разработки всей системы.
Слишком большой турбонаддув будет раскручиваться очень медленно, а слишком маленький турбонаддув не даст желаемой мощности.
Перейдите на сайт www.GarrettMotion.com или Boost Adviser.com
Каждый турбо имеет диапазон мощности и рабочего объема. Эти значения есть на всех турбо-страницах производительности. Ключ к определению ваших потенциальных турбо-матчей лежит в этих диапазонах. Какая у вас целевая мощность? Какой у вас объем двигателя? Затем найдите турбокомпрессоры, соответствующие вашим требованиям.
- Щелкните Turbo Tech • Прочтите Turbo Techs 101, 102 и 103.
• Используя формулы в Turbo Tech 103, рассчитайте массовый расход и отношение давлений (PR) в красной строке для вашего конкретного приложения.
• Нанесите массовый расход и PR на нескольких картах компрессора, чтобы определить наилучшее соответствие.
• Для примера в этой презентации «приложением» будет уличный автомобиль мощностью 400 л.с. с маховиком, работающий на насосе, поэтому расчетный массовый расход ~ 40 фунтов / мин.
Важно правильно выбрать размер воздушного фильтра для максимальной скорости потока в системе. Целевая скорость забоя ≤130 футов / мин на красной линии используется для минимизации ограничений и обеспечения турбонагнетателя воздухом, необходимым для его оптимального функционирования.Если турбонагнетатель не имеет доступа к надлежащему количеству воздуха, произойдет чрезмерное ограничение и вызовет:
• Утечка масла из поршневого кольца со стороны компрессора, что приводит к потере масла, загрязнению промежуточного охладителя и потенциально дыму из выхлопной трубы.
• Повышенная степень сжатия, которая может привести к превышению скорости турбонаддува.
• Превышение скорости снижает долговечность турбонагнетателя и может привести к его преждевременному отказу.
Определение правильного размера воздушного фильтра
Пример:
Скорость лица = 130 фут / мин
Массовый расход = 40 фунтов / мин
Плотность воздуха = 0.076 фунтов / фут³
Массовый расход (фунты / мин) = объемный расход (куб. Фут / мин) x плотность воздуха (фунты / фут³)
Объемный расход (куб. Фут / мин) = массовый расход (фунты / мин) / плотность воздуха (фунты / фут³)
Объемный расход = 526 кубических футов в минуту
Для двойных приложений разделите расход на 2
Скорость забоя (фут / мин) = объемный расход (куб. Фут / мин) / площадь (фут²)
Площадь (фут²) = куб. Фут / мин / скорость забоя (фут / мин)
Площадь (фут²) = 526/130 = 4,05
Площадь (дюйм²) = 4.05 х 144
Площадь = 582 кв. Дюйма
Как определить размер фильтра, зная расчетную площадь
Площадь (дюйм²) = высота складки x глубина складки x количество складок x 2
Площадь (дюйм²) = 9,00 x 0,55 x 60 x 2
Площадь = 594 кв. Кв. Дюйм
Фактическая площадь фильтрации (594 кв. Дюйма)> Расчетная площадь (582 кв. Дюйм)
Шарикоподшипник Турбина
Для оптимальной работы турбонагнетателей с шарикоподшипниками рекомендуется использовать ограничитель масла.Рекомендуется давление масла 40–45 фунтов на квадратный дюйм при максимальной частоте вращения двигателя, чтобы предотвратить повреждение внутренних деталей турбокомпрессора. Для достижения этого давления обычно достаточно ограничителя с отверстием 0,040 дюйма, но вы всегда должны проверять давление масла на входе в турбонагнетатель после ограничителя, чтобы гарантировать правильную работу компонентов. Рекомендуемая подача масла — линия -3AN или -4AN или шланг / трубка с аналогичным внутренним диаметром. Как всегда, используйте масляный фильтр, который соответствует спецификациям OEM или превышает их.
УТЕЧКА МАСЛА НЕ ДОЛЖНА ПРОИЗВОДИТЬСЯ НА ДОЛЖНО ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ, ЕСЛИ ОГРАНИЧИТЕЛЬ НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ, ЕСЛИ ДАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВЫСОКО.
Подшипник скольжения турбины
Подшипники скольжения работают аналогично шатунным или кривошипным подшипникам в двигателе — давление масла необходимо для разделения компонентов. Ограничитель масла обычно не требуется, за исключением утечек, вызванных давлением масла. Рекомендуемая подача масла для турбонагнетателей с подшипниками скольжения — -4AN или шланг / трубопровод с внутренним диаметром приблизительно 0,25 дюйма. Обязательно используйте масляный фильтр, который соответствует спецификациям OEM или превышает их.
Слив масла
В общем, чем больше слив масла, тем лучше.Тем не менее, -10AN обычно достаточно для правильного слива масла, но старайтесь не иметь внутренний диаметр меньше, чем сливное отверстие в корпусе, так как это, вероятно, приведет к скоплению масла в центральном корпусе. Говоря о масляном резерве в центральном корпусе, гравитационная подача должна быть именно такой! Выходное отверстие для масла должно соответствовать направлению силы тяжести +/- 15 ° при установке в автомобиле на ровной поверхности. Если подача под действием силы тяжести невозможна, следует использовать продувочный насос, чтобы масло свободно вытекало из центрального корпуса.
При установке турбокомпрессора убедитесь, что ось вращения турбокомпрессора параллельна горизонтальной поверхности в пределах +/- 15 °. Это означает, что входное / выходное отверстие для масла должно находиться в пределах 15 ° перпендикулярно ровной поверхности.
Избегать:
- Неровности по прямой или удлиненные участки параллельно земле
- Слив в масляный поддон ниже уровня масла
- Обрезание детали за масляным поддоном
- Область за масляным поддоном (окно поддона), где масляная лента выходит из коленчатого вала
Водяное охлаждение — ключевая особенность конструкции, обеспечивающая повышенную долговечность, и мы рекомендуем, если в вашем турбонагнетателе предусмотрена возможность водяного охлаждения, подсоединить водяные линии.Водяное охлаждение устраняет деструктивное возникновение коксования масла за счет использования эффекта теплового сифона для снижения пиковой температуры обратного выдерживания тепла на поршне со стороны турбины после останова. Чтобы получить максимальную пользу от вашей системы водяного охлаждения, избегайте неровностей в водяных линиях, чтобы максимизировать эффект теплового сифона.
Для получения наилучших результатов установите ориентацию центрального корпуса на 20 °. Существенное повреждение турбонагнетателя может произойти из-за неправильной настройки водяной линии.
Щелкните здесь, чтобы прочитать полный технический документ по водяному охлаждению
Диаметр воздуховода должен быть рассчитан на пропускную способность примерно 200–300 футов / сек. Выбор диаметра потока меньше расчетного значения приводит к падению давления потока из-за ограниченного проходного сечения. Если вместо этого диаметр увеличивается выше расчетного значения, охлаждающий поток расширяется, чтобы заполнить больший диаметр, что замедляет переходную характеристику. Для изгибов трубы хорошим стандартом проектирования является размер радиуса изгиба 1.В 5 раз больше диаметра трубки. Сечение потока не должно иметь ограничивающих элементов, таких как резкие переходы по размеру или конфигурации.
Для нашего примера: Скорость (фут / мин) = Объемный расход (CFM) / Площадь (фут²)
• Диаметр трубки: желательна скорость 200–300 футов / сек.
Слишком маленький диаметр приведет к увеличению перепада давления, слишком большой может замедлить переходные процессы.
• Скорость (фут / мин) = Объемный расход (CFM) / Площадь (фут2)
Опять же, для установок с двойным турбонаддувом, разделите расход на (2).
Конструкция зарядных трубок влияет на общую производительность, поэтому следует помнить о нескольких моментах, чтобы получить максимальную производительность от вашей системы.
- Радиус изгиба воздуховода:
— Радиус / диаметр> 1,5
• Площадь проходного сечения:
— Избегайте изменения площади, резких переходов, изменений формы
• Доступное пространство для упаковки в транспортном средстве обычно требует определенных конструкций
Выбор охладителя наддувочного воздуха (также известного как промежуточный охладитель) упростился благодаря основной странице промежуточного охладителя.Каждое ядро имеет рейтинг мощности, что упрощает согласование желаемой целевой мощности с ядром. В общем, используйте самое большое ядро, которое будет соответствовать ограничениям упаковки приложения.
Еще одним важным фактором при выборе правильного интеркулера является конструкция торцевого бака. Правильная форма коллектора имеет решающее значение как для минимизации падения давления наддувочного воздуха, так и для обеспечения равномерного распределения потока. Хорошая форма коллектора сводит к минимуму потери и обеспечивает равномерное распределение потока. Однако чрезмерная конструкция может лишить верхние трубы голода.Боковой вход идеален как для перепада давления, так и для распределения потока, но обычно это невозможно из-за ограниченного пространства транспортного средства.
Правильный монтаж интеркулера увеличивает долговечность системы. Воздухоохладители наддувочного воздуха обычно «мягкие», то есть в них используются резиновые изоляционные втулки. Этот тип крепления также используется для всего модуля охлаждения. Конструкция защищает от отказов из-за вибрации, обеспечивая демпфирование вибрационных нагрузок. Это также снижает тепловые нагрузки за счет теплового расширения.
Преимущества изоляции:
- Защищает от вибрации за счет демпфирующих нагрузок
• Снижает тепловую нагрузку за счет теплового расширения
Использование соответствующего продувочного клапана (BOV) влияет на производительность системы. Следует учитывать два основных типа.
Датчик MAP (абсолютного давления в коллекторе) использует либо клапан сброса в атмосферу, либо клапан рециркуляции.
— Подключите сигнальную линию к источнику коллектора
— Если жесткость пружины слишком жесткая, может возникнуть помпаж
MAF (массового расхода воздуха) используется рециркуляционный (байпасный) клапан для лучшей управляемости.
— Подключите сигнальную линию к источнику коллектора.
— Расположите клапан рядом с выходным отверстием турбокомпрессора для достижения наилучшей производительности (если клапан может выдерживать высокие температуры).
— Помпаж может произойти, если клапан и / или выпускной трубопровод ограничены.
Внутренние перепускные клапаны являются частью турбины и интегрированы в корпус турбины. Для сигнальной линии существуют две возможности подключения. Первый — это подсоединить линию от выхода компрессора (не коллектор — вакуум) к приводу. Второй — подключить линию от выхода компрессора к контроллеру наддува (ШИМ-клапан), а затем к приводу.Давление в коллекторе ограничено жесткостью пружины привода. Большинство приводов OEM-типа не предназначены для работы в вакууме, поэтому мембрана может быть повреждена, что приведет к чрезмерному давлению в коллекторе и повреждению двигателя.
Внешние перепускные клапаны отделены от турбонагнетателя и интегрированы в выпускной коллектор, а не в корпус турбины. Подключение к коллектору сильно влияет на пропускную способность, поэтому важна правильная ориентация перепускной заслонки по отношению к коллектору. Например, установка перепускной заслонки под углом 90 ° к коллектору снизит пропускную способность до 50%! Это значительно снижает контроль над системой и подвергает риску всю трансмиссию.Вместо этого идеальное соединение под углом 45 ° с плавным переходом.
Существует два варианта подключения сигнальной линии к внешнему перепускному клапану:
• Подключите линию от выхода компрессора (не коллектор — вакуум) к приводу
• Подключите линию от выхода компрессора к регулятору наддува (клапан PWM) и затем к приводу. Опять же, давление в коллекторе ограничено жесткостью пружины привода.
Правильно установленная турбина НЕ должна давать утечку масла.Однако есть случаи, когда происходят утечки масла. Вот наиболее частые причины в зависимости от места утечки.
Утечка из уплотнений компрессора и турбины
— Чрезмерно высокое давление масла
— Недостаточный слив — слив слишком мал, не идет непрерывно под уклон, или сливное отверстие внутри масляного поддона находится в секции, в которой масло выливается из кривошипа, вызывая обратное движение масла сливная трубка. Всегда помещайте слив масла в масляный поддон в таком месте, где масло из кривошипа блокируется поддоном для очистки воздуха.
— Неправильный сброс давления в картере.
— Чрезмерное давление в картере.
— Слив масла повернут на рекомендуемые 35 °.
Утечка из уплотнения компрессора
Чрезмерное давление на входе в корпус компрессора по следующим причинам:
— Воздушный фильтр слишком мал.
— Шланг наддувочного воздуха слишком мал или имеет слишком много изгибов между воздушным фильтром и корпусом компрессора.
— Забит воздушный фильтр.
Утечка из уплотнения турбины
— Разрушенное поршневое кольцо турбины из-за чрезмерного торможения.
— Турбонагнетатель отклонен назад по своей оси выше рекомендованного 15 °
Многие проблемы с турбонаддувом можно определить до того, как случится катастрофа, с помощью простого тестирования системы.
Система нагнетания для проверки герметичности
- Хомуты — проверка затяжки
- Муфты — проверка на наличие отверстий и разрывов
- CAC сердечник / концевые баки — Проверка на пустоты в сварных швах
Турбо-систему в вашем автомобиле следует контролировать, чтобы убедиться, что все аспекты работают должным образом, чтобы обеспечить бесперебойную работу.
Приборы, используемые для мониторинга / оптимизации системы:
Самый точный способ калибровки и оптимизации системы — это регистрация данных!- Давление масла (требуется для контроля работы двигателя)
2. Температура масла (требуется для контроля работы двигателя)
3. Температура воды (требуется для контроля работы двигателя)
4. Соотношение A / F (например, широкополосный датчик; требуется) для контроля работы двигателя)
5. Давление в коллекторе
6. Давление на входе в турбину
7.Температура выхлопных газов
8. Датчик скорости турбонагнетателя
Давление в коллекторе
— Откалибровать настройку привода для достижения давления в коллекторе, необходимого для достижения целевого значения л.с.
— Обнаружить состояние избыточного наддува
— Обнаружить поврежденную диафрагму привода
Противодавление
— Мониторинг изменений давления на входе в корпус турбины
— Влияние различных A / R в корпусе турбины
— Повышенное противодавление снижает объемный КПД, что снижает предельную мощность
Пирометр
— Контролировать температуру выхлопных газов (EGT) в коллекторе / корпусе турбины
— Отрегулировать калибровку в зависимости от номинальной температуры материала корпуса турбины или других компонентов выхлопа Turbo Speed
— Определить рабочие точки на карте компрессора
— Определить, подходит ли текущая турбонаддув для приложение и цель HP
— Избегайте состояния превышения скорости турбонаддува, которое может повредить турбо
- Информация о приложении — целевая мощность в лошадиных силах, предполагаемое использование транспортного средства и т. Д.
2. Размер воздушного фильтра — определите размер в соответствии с потребностями применения
3. Подача масла — ограничитель для шарикоподшипниковой турбины
4. Слив масла — правильный размер и направление
5. Линии подачи воды — настроены для максимального теплового сифонного эффекта
6. Зарядная трубка — определение диаметра для нужд приложения
7. Охладитель наддувочного воздуха — определение размера сердечника для нужд приложения, проектирование коллекторов для оптимального потока, крепление для долговечности
8. BOV — VTA для двигателей MAP и байпас для двигателей MAF
9. Перепускной клапан — подключить сигнальную линию к выходу компрессора, плавный переход к внешнему перепускному клапану
10.Тестирование системы — создайте давление в системе для проверки на утечку, периодически проверяйте герметичность зажимов и состояние муфт
11. Мониторинг системы — соответствующие датчики / датчики для контроля двигателя для обеспечения оптимальной производительности и долговечности компонентов
Как выбрать турбо-часть 1
Турбокомпрессоры Garrett Performance
Компания Garrett Advancing Motion продолжает разрабатывать самый разнообразный ассортимент продуктов и аксессуаров для повышения мощности двигателя для энтузиастов гонок и спортивных достижений.Имея на выбор более 35 различных турбонагнетателей, как узнать, что лучше всего подходит для вашего двигателя? В этой статье будут рассмотрены принципы и основы турбо-согласования. Для продвинутых и опытных технических специалистов нажмите здесь. Гоночные и производительные турбины Garrett способны поддерживать диапазон рабочего объема двигателя от 1,4 л до 12,0 л и мощность на кривошипе от 140 до 3000 на турбокомпрессор! Имейте в виду, что оценка мощности Garrett измеряется на кривошипе. Правильный выбор турбокомпрессора подходящего размера для вашего приложения имеет решающее значение для получения оптимальных результатов.Если вы выберете слишком большой турбо-режим для вашего приложения, вы столкнетесь с турбо-лагом. И наоборот, если турбонаддув слишком мал, вы рискуете не достичь целевой мощности и увеличить риск превышения скорости турбонаддува, что приведет к отказу турбонаддува и возможному дорогостоящему повреждению двигателя. Не стоит покупать большой турбонаддув только потому, что он выглядит круто. По мере того, как наши технологии развиваются и наши исследования продолжаются, инженеры Garrett продолжают вводить новшества в отрасль, создавая больше мощности при более высокой эффективности за счет небольших турбин.
Колесо против мощности кривошипа и паразитные потери
Целевая мощность означает максимальную мощность, которую должен выдавать автомобиль при максимальных оборотах двигателя. На рукоятке. Мощность на кривошипе отличается от мощности на колесах из-за паразитных потерь. Также известное как потеря трансмиссии, это относится к мощности, потерянной двигателем с момента его прохождения через трансмиссию к трансмиссии и через оси к колесам. На потери в трансмиссии влияет тип трансмиссии (FWD, RWD, AWD), при этом потери выше в приложениях с автоматическими трансмиссиями.Вы должны оценить потери трансмиссии перед тем, как начать свой проект, чтобы избежать путаницы или разочарования, когда ваш автомобиль попадет на динамометрический стенд.
Совет тюнера от Майка Макгинниса — Инновационная настройка: Большие тормоза, тяжелые колеса и шины также влияют на потерю трансмиссии. Некоторые динамометрические стенды могут выполнять тест на паразитные потери / тест на выбег, поэтому обратитесь к своему тюнеру.
Если вы ищете целевую мощность на колесах, вы можете использовать следующие рекомендации для расчета целевой мощности кривошипа.(К вашему сведению, автопроизводители оценивают мощность автомобиля на заводе)
Для этого примера мы собираемся начать с лошадиных сил на целевой мощности 600 для приложения с задним приводом. Чтобы найти турбонагнетатель, который может поддерживать нашу целевую мощность, нам нужно рассчитать потери в трансмиссии, поэтому мы должны умножить 600 * 1,15 = 690.
- Привод на передние колеса 10% (умножить целевое количество л.с. на 1,1) Колесная мощность * 1,1 = Мощность на кривошипе
- Привод на задние колеса 15% (умножьте целевое количество HP на 1.15) Колесная мощность * 1,15 = Мощность л.с.
- Полный привод 20% (умножьте целевое значение HP на 1,2) Колесная мощность * 1,2 = Мощность двигателя
Теперь, когда у нас есть 690 в качестве нашей целевой мощности кривошипа в лошадиных силах, мы можем использовать турбо-функцию Garrett Performance для устранения несовпадений. Рабочий диапазон каждого турбонагнетателя измеряется мощностью кривошипа, а рабочий объем двигателя измеряется в литрах. После того, как вы определили эти два входа, вы можете использовать страницу продукта с турбонаддувом производительности, чтобы отсортировать свои варианты.Вверху страницы продукта вы увидите поле для лошадиных сил и рабочего объема в литрах. Введите свои HP и Disp, чтобы найти свои основные совпадения. (В приведенном ниже примере мы использовали 690 лошадиных сил и рабочий объем 4,0 литра)
Есть еще довольно много результатов. Мы насчитали 16, включая конфигурации обратного вращения GTX3582R Gen II, GTX3576R Gen II и G Series G35-900
. РезультатыTurbo для целевой мощности 600 л.с. и двигателя 4,0 л. Здесь мы рассчитали потери в трансмиссии для заднеприводного автомобиля, так что 600 x 1.15 = 690 лошадиных сил.
Соответствие для автомобильного приложения
Еще одним важным фактором для правильного согласования турбонагнетателя является применение на автомобиле. Автомобиль для автокросса требует быстрой реакции наддува, поэтому для этого применения подойдет турбина меньшего размера или корпус турбины меньшего размера. Это принесет в жертву максимальную мощность на высоких оборотах, но отклик на ускорение будет отличным. Тягач, который стремится к максимальной мощности и максимальной скорости, скорее всего, выберет турбонагнетатель большего размера и большой корпус турбины, чтобы максимизировать поток воздуха, поступающего в ступень турбины.Это самые простые шаги для согласования турбо, но важные факторы, которые следует учитывать при сужении поиска правильного турбо.
Наконечник тюнера от Майка Макгинниса — Инновационная настройка: Также важно согласование турбонагнетателя с типом топлива. Например, если гонщик хочет сделать 500 л.с. на насосном газе по сравнению с E85, я бы, вероятно, указал другие турбины, увеличив размер компрессора, чтобы мощность на насосном газе без высоких температур на выходе компрессора и помочь снизить температуру выхлопа, что помогает с запасом безопасности. стучать.
Подходит для приложений с одним и двумя турбонаддувом
Определив целевую мощность, нам нужно решить, нужна ли нам установка с двойным или одинарным турбонаддувом. Оба типа могут производить мощность эффективно и с отличным откликом. Иногда объем двигателя является основным фактором, и все, что вы можете сделать, это установить две турбины поменьше. Или, может быть, коллектор, который вы приобрели, поставляется только в конфигурации с одним турбонаддувом. Решение остается за вами, чтобы проанализировать и принять его, главным образом, исходя из бюджета и наличия компонентов.Вот дополнительный расчет, который следует учитывать при настройке двойного турбонаддува. Если у вас 4-литровый двигатель, и вы хотите получить 690 лошадиных сил с двумя турбокомпрессорами, вам нужно разделить целевую мощность и рабочий объем двигателя на 2 и найти совпадение, основанное на сумме половины целевых входных параметров. Наш пример 4-литрового двигателя и целевой мощности 690 л.с. теперь будет соответствовать 2,0 л и 345 л.с.
Используя функцию сортировки страниц продуктов по производительности, введите 345 и 2,0, и появятся новые результаты.Результаты двойного турбонаддува сильно отличаются от результатов расчетов одиночного турбонаддува. Имейте в виду, что результаты, показанные для этих входов, относятся к продуктам, которые соответствуют диапазонам мощности и рабочего объема линейки продуктов Garrett Turbo. Чтобы найти турбо-матч, необходимо провести дополнительные исследования. Эта функция веб-страницы предназначена для того, чтобы дать вам отправную точку для выбора турбо.
Для согласования приложений с двойным турбонаддувом необходимо разделить целевую мощность и рабочий объем двигателя на 2
Турбоустановки со стандартным и обратным вращением
Garrett предлагает турбокомпрессоры в стандартной конфигурации и конфигурации с обратным вращением.Эти опции, которые иногда называют зеркальными или зеркальными турбинами, позволяют создать идеальную симметрию вашей турбо-системы. Колесо компрессора с обратным вращением вращается против часовой стрелки и имеет выходное отверстие корпуса компрессора, направленное влево. Помните, что вращение крыльчатки компрессора определяет путь потока воздуха. Турбонагнетатели со стандартным вращением вращаются по часовой стрелке с направленным вправо выпускным отверстием компрессора. На изображениях ниже показаны несколько различных конфигураций двигателя и настроек турбонаддува.
- Quad Turbo V12 LS с двумя наборами зеркальных турбокомпрессоров GTX3582R Gen II для этой безумной сборки от Haltech
- Двойная GTX5533R Gen II турбо стандартная установка дрэг-рейсинга с вращением для гонщика Марка Микке
- Зеркальное изображение турбосистемы GTX3076R Gen II, созданной Schmuck Built LLC
- Один турбо G Series G42 в R34 GTR
Сужение результатов поиска
Теперь мы можем сузить наш турбо-поиск по одному из приведенных выше примеров.Для этого мы выбрали приложение с двойным турбонаддувом. Наш следующий шаг требует, чтобы мы просмотрели каждую страницу с турбонаддувом и выяснили, какие варианты комплектов турбин доступны, а также проанализировали мощность и рабочий диапазон каждого турбонагнетателя. Основное практическое правило заключается в том, что если мощность вашего двигателя и целевые параметры рабочего объема (345 / 2,0 л) слишком близки к низкому или высокому диапазону турбонаддува, то соответствие, скорее всего, будет иметь низкую эффективность и не будет лучшим вариантом. Хорошее совпадение дает вам необходимую мощность и реакцию на эффективной части карты, которая, как правило, находится ближе к середине диапазонов.
Помните, что наши требования к турбо-двигателю составляют 345 лошадиных сил для 2.0L , потому что это для приложения с двойным турбонаддувом. Наша общая цель — выпустить 690 автомобилей с 4,0-литровым двигателем.
GTX3071R Gen II: 340-650 лошадиных сил и рабочий объем 1,8–3,0 л. Варианты входа в корпус турбины доступны с T3 и V-диапазоном входа с V-диапазоном выходов. На первый взгляд целевой диапазон мощности (345) всего на 5 л.с. больше нижнего предела турбо (340). Ваш автомобиль не всегда работает на полных оборотах, поэтому этот турбонаддув будет работать с еще меньшей мощностью при более низких оборотах двигателя.Этот турбо не самый лучший вариант и мы продолжим поиски.
G Series G25-550: мощностью 300-550 лошадиных сил и рабочим объемом 1,4–3,0 л. Варианты входа в корпус турбины доступны в основном с V-диапазоном с одним вариантом T25. Наши потребности в лошадиных силах больше в пределах турбо-диапазона. Смещение также находится между диапазоном. G25-550 предлагается со стандартным и обратным вращением для зеркальных установок. Этот турбо вариант намного лучше, чем GTX3071R Gen II.
Заключение
Это основные шаги для турбо-согласования. Теперь вы должны быть в состоянии определить и рассчитать целевую целевую мощность кривошипа, используя расчеты потери трансмиссии. После того, как определена конфигурация с одинарным или двойным турбонаддувом, вы можете рассчитать правильные входные данные для ввода в функцию турбо-сортировки на странице характеристик продукта, чтобы сузить ваши варианты. Вы также знаете, на что обращать внимание при просмотре каждой турбо-страницы. Это всего лишь один инструмент, который вы можете использовать для улучшения своих знаний о системе турбонагнетателя.Есть еще много факторов, которые необходимо учитывать при выборе турбокомпрессора, о которых вы можете прочитать в части 2.
Если турбо-сопоставление все еще сбивает с толку, мы разработали еще один инструмент, который сделает всю сортировку за вас на основе ваших входных данных. Это называется Boost Adviser. Это бесплатно, и вы можете нажать на изображение ниже, чтобы перейти к нему.
5 недостатков двигателя с турбонаддувом
Раньше безнаддувные двигатели были обычным явлением, а двигатели с турбонаддувом — реже.Это изменилось. Теперь все наоборот: малоразмерные двигатели с турбонаддувом стали обычным явлением, а двигатели без наддува стали более редкими и более востребованными.
Дискуссия о том, что лучше, аналогична дискуссии о разнице между электрическими и бензиновыми автомобилями. Все сводится к предпочтениям, но у каждого есть свои особенности. Посмотрите видео с объяснением технических требований ниже, чтобы получить подробное объяснение некоторых недостатков двигателей с турбонаддувом.
Недостатки двигателя с турбонаддувом
Этот тип двигателя использует принудительную индукцию для повышения эффективности и выходной мощности двигателя за счет нагнетания дополнительного воздуха в камеру сгорания. Поскольку компрессор может нагнетать больше воздуха в камеру сгорания, чем двигатель, использующий только атмосферное давление, он также может подавать больше топлива в двигатель, давая ему большую потенциальную мощность. Однако есть причины не покупать возросший в настоящее время интерес к двигателям с турбонаддувом.Ниже перечислены пять недостатков двигателей с турбонаддувом.
Отклик дроссельной заслонки
Ford Mustang Ecoboost 2019 года | FordОтклик дроссельной заслонки — это мера реакции автомобиля, которая показывает, насколько быстро двигатель может увеличить выходную мощность в ответ на запрос водителя на ускорение. С турбодвигателем вы ждете, пока он наберет обороты, чтобы передать крутящий момент или мощность двигателю. Чем больше крутящего момента выдает двигатель, тем тяжелее будет работать машина. В некоторых автомобилях при 50% дроссельной заслонке вы можете использовать полный наддув, что делает педаль бессмысленной, потому что вы работаете на полном наддуве и не можете модулировать или регулировать крутящий момент.
Идеальным откликом дроссельной заслонки было бы линейное положение, но с автомобилем с турбонаддувом вы ждете наддува и имеете периоды отсутствия дополнительного крутящего момента. У вас турбо-лаг. Поскольку вы не ждете реакции тормозов или рулевого управления, зачем вам ждать реакции дроссельной заслонки? Хотя некоторые люди могут подумать, что отставать и получать «бац!» Повышения — это круто, задержка никогда не бывает хорошей. Вам нужна сила, когда вы ее просите.
Кривая крутящего момента
Hyundai Veloster N 2020 года | HyundaiВ то время как кривая крутящего момента сейчас лучше в современных автомобилях с турбонаддувом, и вы по-прежнему получаете ровный пик на кривой крутящего момента, когда мощность сохраняется, участки до и после пика не подходят.Например, это как если бы у вас был 2,5-литровый двигатель, затем во время пика он был 5-литровым, а затем снова упал до 2,5-литрового.
Он непостоянен, как двигатель без наддува, который постоянно работает. И хотя двигатели с турбонаддувом сейчас стали лучше, вам часто приходится выбирать между небольшим турбонаддувом с лучшим временем отклика или большим турбонаддувом с большей мощностью. Как правило, крутящий момент падает с увеличением оборотов, создавая период ожидания для повышения и чувство потери мощности после этого.
Надежность против стоимости
Subaru WRX | Двигатели SubaruTurbo требуют больше денег, чтобы сделать их более надежными. Безнаддувные двигатели могут обходиться меньшими затратами, потому что создается меньшее внутреннее давление. Например, 15 фунтов на квадратный дюйм — это вдвое больше воздуха в каждом цилиндре, поэтому давление и температура выше. Пси повышается от атмосферного к турбированному дизельному двигателю с турбонаддувом, поэтому дизельные двигатели с турбонаддувом так дороги. Они должны быть более прочными, чтобы выдерживать давление, к которому они стремятся.
Тепло также играет важную роль. В двигателях с турбонаддувом масло в цилиндрах подвергается более высоким температурам, и двигатель становится более горячим. Он охлаждается маслом, поэтому масло подвергается сильному нагреву и готовится. Маслу трудно ухаживать за турбодвигателями из-за требований, предъявляемых к маслу. Это всего лишь несколько вещей, которые делают автомобиль надежным, но они имеют значение, когда речь идет об автомобилях с турбонаддувом.
Эффективность использования топлива
Ford Ranger 2019 года | FordДля борьбы с топливной экономичностью новой нормой стали уменьшенные в размерах двигатели с турбонаддувом.Меньшие двигатели потребляют меньше топлива, но турбонаддув увеличивает давление, что может привести к повышению температуры и детонации двигателя, что приведет к его повреждению. Чтобы этого избежать, нужно иметь более низкую степень сжатия. Тепловой КПД и степень сжатия напрямую связаны. Чтобы снизить температуру, вам нужно слить больше топлива, чтобы защитить двигатель с более высоким соотношением топлива к воздуху, и ваша экономия топлива резко упадет. Поэтому, когда вы запрашиваете полную мощность, двигатели с турбонаддувом не так эффективны из-за высокой топливно-воздушной смеси, которая необходима для защиты двигателя.
Звук
Альфа Ромео Джулия Ti 2019 года | Alfa RomeoКачество звука двигателя — вопрос субъективный, но есть некоторые объективные аргументы. Расположение турбонагнетателя находится между двигателем и атмосферой в виде выхлопной трубы. Турбо забирает всю энергию из двигателя для создания дополнительного наддува. Это убирает шум двигателя, даже если вы все еще слышите турбо. Кроме того, двигатель с турбонаддувом обеспечивает большую мощность, что позволяет использовать меньшие двигатели, которые не издают столько коры, потому что у них меньше срабатывающих цилиндров.Большее количество срабатываний цилиндров дает лучшее качество звука: двигатель V8 срабатывает в два раза чаще, чем 4-цилиндровый двигатель, и к тому же звучит лучше.
Стоит ли двигатель с турбонаддувом?
Вы будете единственным, кто определит, какой двигатель вам подходит, но двигатели с турбонаддувом все чаще становятся вторым выбором по сравнению с более чистыми и плавно работающими автомобилями с безнаддувным двигателем.
В чем разница между турбонаддувом и наддувом?
Когда дело доходит до улучшения характеристик двигателя, турбонаддув и наддув являются двумя основными способами.Оба являются методами принудительной индукции, которые имеют общую цель — увеличение мощности в двигателях без наддува. Хотя эти две технологии иногда ошибочно принимают друг за друга или используются взаимозаменяемо, их разделяют разные различия.
Что такое принудительная индукция?Фото: Christian Wardlaw
По сути, турбокомпрессоры и нагнетатели представляют собой воздушные компрессоры, используемые для увеличения потока кислорода в двигатель за счет принудительной индукции, но каждый достигает этой цели по-своему.
Принудительная индукция использует принцип, согласно которому большее количество воздуха в процессе сгорания создает большую выходную мощность. Сжимая воздух и увеличивая его плотность, принудительная индукция позволяет большему количеству кислорода попасть в цилиндр двигателя, что требует соответственно большего количества топлива. Больше топлива означает большие взрывы в камере сгорания, что приводит к увеличению выработки электроэнергии.
На больших высотах, где воздух менее плотный, принудительная индукция помогает восстановить потерянную мощность за счет сжатия воздуха и нагнетания большего количества кислорода в баллоны.Без принудительной индукции двигатель ограничен плотностью воздуха в атмосфере вокруг него, будь то на уровне моря или на высоте 10 000 футов.
Турбо и Супер: ключевое различиеХотя оба метода используют принудительную индукцию, фундаментальное различие между турбонаддувом и наддувом заключается в том, как компоненты сжатия воздуха для каждой системы получают мощность.
Турбокомпрессор использует косвенный подход, поскольку он не имеет механического соединения с двигателем. Вместо этого он использует поток выхлопных газов двигателя для вращения турбины, которая приводит в действие компрессор.
Нагнетатель физически подключается к двигателю. Он работает за счет использования коленчатого вала двигателя в качестве прямого источника энергии для компрессора.
Что такое турбонаддув?Фото: Christian Wardlaw
Когда выхлопные газы проходят через турбину и вращают ее, турбина создает вакуум, который сжимает воздух перед тем, как нагнетать его во впускной коллектор двигателя. По мере того, как двигатель вращается быстрее, вращается и турбина, тем самым направляя в двигатель еще больше воздуха и повышая мощность на 25-40%.
Однако эта система не работает мгновенно. Поскольку турбине с приводом от выхлопных газов требуется время для раскрутки, а турбина должна вращаться с определенной скоростью для оптимального наддува, в системе часто возникает задержка. Эта задержка, известная как «турбо-задержка», представляет собой кратковременную потерю мощности, которая происходит, когда турбокомпрессор пытается набрать скорость.
Турбокомпрессоры не такие мощные, как нагнетатели, но поскольку они потребляют рекуперированную энергию в виде выхлопных газов, они повышают общую эффективность двигателя.В турбонагнетателе также используется перепускной клапан, который снижает выброс выхлопных газов в окружающую среду.
Что такое наддув?Фото: Christian Wardlaw
Нагнетатель соединен с двигателем ремнем или цепью. Когда коленчатый вал двигателя вращается, нагнетатель вращается вместе с ним. Как и в случае с турбонагнетателем, вращение создает вакуум, который сжимает воздух, а затем нагнетает его прямо в двигатель.
Взаимосвязь прямого привода между нагнетателем и двигателем создает линейный диапазон мощности, который приводит к мгновенному увеличению мощности от 30% до 50%. Нагнетатель обеспечивает это оптимальное ускорение во всем диапазоне оборотов без каких-либо задержек.
Это прямое соединение с двигателем делает нагнетатели более мощными, чем турбонагнетатели, но это также делает нагнетатели значительно менее эффективными. В конце концов, они предназначены для выработки мощности двигателя за счет потребления мощности двигателя. В некотором смысле они похожи на питание воздушного насоса другим воздушным насосом.
Кроме того, в отличие от турбокомпрессора, в нагнетателе не используется перепускной клапан. Это означает, что он выделяет больше смога, чем его коллега с турбонаддувом.
Плюсы и минусы каждого из нихХотя турбонаддув и наддув значительно увеличивают мощность атмосферных двигателей, у каждого из них есть свои плюсы и минусы.
Турбонаддув Плюсы:
- Идеально подходят для двигателей малого рабочего объема; часто сочетается с четырехцилиндровыми двигателями
- Более легкий вес и меньшее влияние на экономию топлива
- В целом более эффективная работа трансмиссии за счет рекуперации потерь энергии (выхлопные газы)
- Использует перепускной клапан, который снижает выбросы углерода
Недостатки турбонаддува:
- Наличие турбонаддува
- Предназначен для обеспечения наддува в определенном рабочем диапазоне двигателя, а не во всем диапазоне оборотов
- Повышенная потребность в моторном масле из-за чрезвычайно высоких рабочих температур
- Сложная установка
Наддув Плюсы:
- Производит значительно больше лошадиных сил, чем у турбонаддува
- Быстрое решение для увеличения мощности в двигателях большего объема с большим количеством цилиндров
- Отсутствие задержки мощности, как при турбонаддуве; мгновенная подача мощности
- Обеспечивает повышение мощности при низких оборотах двигателя по сравнению с турбокомпрессорами
- Более длительный срок службы и меньший тепловой износ, чем при турбонаддуве
Недостатки наддува:
- Отсутствие перепускной заслонки приводит к большему выбросу углерода
- Более низкая экономия топлива из-за прямого потребления мощности от двигателя
- Более громкое и более резкое звучание, чем у турбонаддува
Несмотря на то, что, как говорится, «нет замены для рабочего объема», турбокомпрессоры и нагнетатели являются очень эффективными способами получить больше мощность и производительность от любого двигателя.Но каждая система имеет уникальный набор компромиссов. Для тех, кто хочет сбалансировать производительность с экономией топлива и эффективностью, турбонаддув — лучший выбор. Для тех, кто больше заинтересован в простом решении проблемы чистой лошадиных сил, более вероятным вариантом будет наддув.
Турбокомпрессор против нагнетателя: в чем разница?
По мере того, как государственное законодательство и забота об окружающей среде приводят к переходу от энергоемких безнаддувных двигателей большого объема к более экономичным двигателям меньшего размера, автопроизводители все чаще используют турбокомпрессоры и нагнетатели, чтобы получить больше энергии из меньшего количества топлива.Оба устройства служат «заменой смещения», помогая втиснуть такое же количество воздуха, которое более крупный двигатель естественным образом вдохнет в меньший двигатель, чтобы они могли производить ту же мощность, когда ступня водителя ударяется об пол. Оказывается, кислород труднее попасть в двигатель, чем топливо. (Это также цель, которую системы закиси азота служат на рынке послепродажного обслуживания.) Давайте по-новому взглянем на относительные преимущества турбонаддува по сравнению с наддувом.
В чем разница между турбонагнетателем и нагнетателем?
«Нагнетатель» — это общий термин для воздушного компрессора, который используется для увеличения давления или плотности воздуха, поступающего в двигатель, обеспечивая большее количество кислорода для сжигания топлива.Все самые ранние нагнетатели приводились в движение мощностью от коленчатого вала, обычно с помощью шестерни, ремня или цепи. Турбокомпрессор — это просто нагнетатель, который приводится в действие турбиной в потоке выхлопных газов. Первые из них, датируемые 1915 годом, назывались турбокомпрессорами и использовались в радиальных авиационных двигателях для увеличения их мощности в более разреженном воздухе, обнаруживаемом на больших высотах. Сначала это название было сокращено до турбокомпрессора, а затем до турбо.
Посмотреть все 5 фотоЧто лучше: турбонагнетатель или нагнетатель?
Каждый из них может использоваться для увеличения мощности, экономии топлива или того и другого, и у каждого есть свои плюсы и минусы.Турбокомпрессоры используют часть «бесплатной» энергии, которая в противном случае полностью терялась бы в выхлопе. Привод турбины действительно увеличивает противодавление выхлопных газов, которое оказывает некоторую нагрузку на двигатель, но чистые потери имеют тенденцию быть меньше по сравнению с прямой механической нагрузкой, связанной с приводом нагнетателя (самые большие нагнетатели, приводящие в действие драгстер, работающий на верхнем топливе, потребляют 900 лошадиных сил на коленчатом валу. в двигателе мощностью 7500 лошадиных сил). Но нагнетатели могут обеспечить свой наддув почти мгновенно, тогда как турбокомпрессоры обычно страдают некоторой задержкой реакции, в то время как давление выхлопных газов, необходимое для вращения турбины, увеличивается.Очевидно, что драгстер с самым высоким уровнем топлива, пытающийся проехать квартал за четыре секунды, не имеет времени тратить время на ожидание повышения давления выхлопных газов, поэтому все они используют нагнетатели, в то время как автомобили, которым поручено повысить среднюю корпоративную экономию топлива (CAFE), не могут себе позволить. тратить драгоценную мощность на воздуходувки, поэтому они в основном используют турбины. Но с появлением мягкой гибридизации и 48-вольтовых электрических систем вы можете ожидать большего использования нагнетателей, приводимых в действие свободно рекуперированным электричеством, сохраняемым во время замедления и торможения.В новом шестицилиндровом двигателе Mercedes-Benz M256, который теперь устанавливается на такие автомобили, как CLS 450 и GLE 450, используется именно такая система, как и в новом Land Rover Defender с двигателем такого же размера и конфигурации с максимальным запасом хода.
Сколько мощности добавляет турбонагнетатель или нагнетатель?
Выше мы отметили, что количество кислорода, которым двигатель может «дышать», является ограничивающим фактором в отношении того, сколько энергии он может производить, потому что технология топливных форсунок более чем способна подавать столько топлива, сколько может быть сожжено. с количеством кислорода в баллоне.Безнаддувные двигатели, работающие на уровне моря, получают воздух под давлением 14,7 фунта / кв. власть. Обычно так не получается. Сжатие всасываемого воздуха добавляет тепла, которое вместе с дополнительным давлением увеличивает вероятность повреждения двигателя перед детонацией или «звоном», поэтому время часто приходится несколько замедлять.Это может ограничить количество времени, в течение которого топливо должно полностью сгореть, и, следовательно, частично снижает выигрыш в мощности. Большинство современных двигателей с турбонаддувом и / или нагнетателем также включают промежуточные охладители, которые помогают отводить часть тепла, добавляемого турбонагнетателем или нагнетателем. В конце концов, обычно ожидается, что добавление на 50 процентов большего количества воздуха даст на 30-40 процентов больше мощности.
Просмотреть все 5 фотоКак турбины / нагнетатели экономят газ?
Когда они работают, турбины и нагнетатели в основном помогают сжигать на больше газа, но когда они прикреплены болтами к двигателю, который в противном случае был бы слишком мал, чтобы адекватно удовлетворить потребности транспортного средства с точки зрения ускорения или при буксировке, и т.п., они помогают экономить топливо во время круизов на малой мощности, которые составляют большую часть нашей поездки. Один из способов, которым это происходит, — это снижение насосных потерь, которые возникают, когда двигатель большого рабочего объема работает с дроссельной заслонкой пять процентов или меньше — он должен усердно работать, чтобы всасывать воздух мимо в основном закрытой дроссельной заслонки. Для того же количества мощности может потребоваться 20-процентное открытие дроссельной заслонки на меньшем двигателе, что приведет к меньшему количеству насосных работ. (Вот почему многие новые автомобили не создают достаточного вакуума для работы механических тормозов, дверей смешанного воздуха систем климат-контроля и т. Д., и либо оснащены вспомогательными вакуумными насосами, либо используют электрические элементы управления для этих элементов.)
Почему турбонагнетатели более популярны, чем нагнетатели в серийных автомобилях?
Турбины, как правило, превосходят компрессоры с кривошипно-шатунным приводом в критическом тесте на экономию топлива FTP75, который определяет количество миль на галлон с наклейками на стекле и рейтинг CAFE корпорации, поэтому турбины можно найти на более распространенных транспортных средствах, начиная с 1,0-литрового Ford EcoSport за 21 240 долларов. турбо для любого из четырех двигателей с турбонаддувом в пикапе Ford F-150.Между тем, как показывает этот список всех автомобилей с наддувом, доступных в США, нагнетатели в основном устанавливаются на высокопроизводительные автомобили. Конечно, все Volvo, оснащенные 2,0-литровыми двигателями с двойным наддувом, такие как модели XC60 и XC90 T6 и T8, оснащены как турбокомпрессором , так и с нагнетателем. Эта конструкция использует сильные стороны каждого из них — наддув нагнетателя на низких оборотах обеспечивает давление до тех пор, пока большой турбонагнетатель не раскрутится, и в этот момент нагнетатель отсоединяется от коленчатого вала, чтобы не терять мощность.
Просмотреть все 5 фотоА как насчет Twin Turbos, Biturbos, Quad Turbos и Hot Vees?
Twin-turbo просто означает, что есть два турбокомпрессора. Они могут работать независимо (как это часто бывает в двигателях с V-образной конфигурацией, где отдельные турбины работают с каждой стороны двигателя) или последовательно. Когда они используются последовательно, малый и большой турбонаддув объединяются в пару, и в этом случае маленький турбонагнетатель быстро раскручивается, чтобы уменьшить турбо-задержку, а затем, когда поток выхлопных газов увеличивается, более крупный турбо начинает обеспечивать наддув.Обратите внимание, что некоторые называют первый битурбо (Mercedes обозначает многие из своих автомобилей AMG Biturbos), а второй — твин-турбо, но мы не делаем этого различия. Естественно, квад-турбо означает, что их четыре, как в Bugatti Chiron. В его большом двигателе W-16 используются две пары последовательных турбонагнетателей. В течение многих лет большинство V-образных двигателей с турбонаддувом свешивали турбины с выпускных коллекторов на внешней стороне двигателя, при этом всасываемый воздух входил в долину V-образного сечения. В последнее время возникла тенденция к тому, чтобы обратить это вспять и подавать всасываемый воздух на внешние стороны V-образного сечения, при этом выхлопная труба и турбины расположены внутри V-образного сечения.Это дает преимущество в значительном уменьшении габаритов двигателя и, при надлежащей вентиляции капота, может привести к более низким температурам под капотом.
Просмотреть все 5 фотоКакие бывают типы нагнетателя?
Из-за необходимости размещать турбокомпрессор рядом с выхлопом, его форм-фактор с самого начала был склонен к центробежному (турбинному) компрессору. Также доступны центробежные нагнетатели с ременным приводом, которые также довольно легко установить в модернизированных установках послепродажного обслуживания.Пакстон популяризировал эту установку, и ее дизайн теперь продается под названием Vortech (как показано выше). Одним из интересных вариантов этой концепции является центробежный нагнетатель с регулируемым передаточным числом, который включает в себя бесступенчатый привод шкива, установленный на обычном компрессоре. Заводские нагнетатели на V-образных двигателях обычно упаковываются в V-образной впадине и, следовательно, предпочитают более длинную, более низкую и более узкую упаковку. Из них тип Roots наиболее популярен среди заводских автомобилей с наддувом, к которым относятся новые Ford Mustang Shelby GT500 и Camaro ZL1.В этой установке два вала, вращающихся в противоположных направлениях, имеют выступы, которые заставляют воздух опускаться вниз через валы — обычно воздух входит в верхнюю часть устройства и выходит из нижней части. Двухвинтовые нагнетатели Lysholm нагнетают воздух от одного конца нагнетателя к другому. Винтажный Ford GT начала 2000-х использовал этот тип, как и двигатель цикла Миллера Mazda Millenia.
Винтовой нагнетатель типа G-Lader был одобрен Volkswagen в течение некоторого времени и предлагался на Corrado здесь, в США. Этот странный дизайн включает в себя пару переплетенных спиралей, которые связаны с большим трением и оказались проблематичными.Лопастной нагнетатель — это еще одна конструкция, которая мало использовалась в автомобильной промышленности с тех пор, как нагнетатели Powerplus устанавливались на некоторые автомобили MG в 1930-х годах. Это сложно объяснить без сложных иллюстраций и связано с большим трением. Последний тип, заслуживающий упоминания, — это нагнетатель волны давления, известный как система Comprex. Он имеет вращающийся цилиндр, разделенный на многочисленные камеры, открытые с обоих концов. Один конец выходит на выхлопной поток, другой — на впускной.Выхлопные импульсы толкают всасываемый воздух к стороне всасывания до того, как трубка снова герметизируется, отражая импульсную волну выхлопа обратно в сторону выхлопа. На обратном пути камера снова попадает в воздухозаборник, куда воздух врывается вслед за отступающей волной. Есть некоторое смешение газов, и это работает только на низких оборотах двигателя, поэтому лучше всего подходит для дизелей. Около 150 000 дизельных двигателей Mazda получили эту установку, но ни один из них не был продан на наших берегах.
Могу ли я добавить к своему автомобилю турбонагнетатель или нагнетатель?
Существуют комплекты вторичного рынка для обоих, но, как правило, немного легче прикрутить болтами к нагнетателю, для которого нужны только кронштейн, шкив коленчатого вала и ремень, а также интеграция во впускную систему — плюс, возможно, добавление промежуточного охладителя.Турбонагнетатель должен быть интегрирован как в выхлопную, так и в впускную системы, а также может быть добавлен промежуточный охладитель. Тем не менее, такие сайты, как JEGS.com, с радостью продадут вам все необходимое, чтобы добавить любой из них.
Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?
Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры? Рекламное объявлениеКриса Вудфорда. Последнее изменение: 18 февраля 2021 г.
Идеального изобретения не бывает: всегда можно сделать что-нибудь лучше, дешевле, более эффективный или более экологически чистый.Возьмите внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приводимый в действие жидкостью, может сбить вас с дороги или ускорить небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать иначе. Но это всегда можно построить двигатель, который будет работать быстрее, дальше или потреблять меньше топливо. Один из способов улучшить двигатель — использовать турбокомпрессор —a пара вентиляторов, которые используют отработанную мощность выхлопа из задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух в переднюю часть, обеспечивая больше «привлекательности», чем в противном случае получать.Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотритесь!
Фото: в типичном автомобильном турбокомпрессоре используется пара таких вентиляторов в форме улитки. Тот, который вы видите здесь, — это Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делкора любезно предоставлено ВМС США.
Что такое турбокомпрессор?
Фото: два вида безмасляного турбокомпрессора, разработанного НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).
Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проезжают машины, из выхлопной трубы которых струится сажа? Очевидно, выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше очевидно, что они одновременно тратят энергию. Выхлоп смесь горячих газов, откачиваемых на скорости, и вся энергия в ней содержит — тепло и движение (кинетическая энергия) — исчезает бесполезно в атмосферу. Было бы здорово, если бы двигатель Могли ли как-то использовать эту бесполезную энергию, чтобы машина ехала быстрее? Именно это и делает турбокомпрессор.
Автомобильные двигатели вырабатывают энергию за счет сжигания топлива в прочных металлических канистрах, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, вращая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля. Когда поршень возвращается внутрь, он нагнетает отработанный воздух. и топливная смесь выходит из цилиндра в качестве выхлопа. Количество мощности Производительность автомобиля напрямую зависит от того, насколько быстро он сжигает топливо. В у вас больше цилиндров и чем они больше, тем больше топлива машина может гореть каждую секунду и (по крайней мере теоретически) тем быстрее можешь идти.
Один из способов ускорить движение автомобиля — это добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили обычно имеют восемь и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычном семейном автомобиле. Другой вариант — использовать турбонагнетатель, который каждую секунду нагнетает в цилиндры больше воздуха, они могут сжигать топливо быстрее. Турбокомпрессор — это простой, относительно дешевый, дополнительный немного обвеса, который может получить больше мощности от того же двигателя!
Рекламные ссылкиКак работает турбокомпрессор?
Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбонагнетателя автомобиля.А реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выдувает горячий воздух из спины. В качестве горячий воздух уходит, он с ревом проносится мимо турбины (немного похоже на очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который нагнетает воздух в двигатель, чтобы заставить топливо гореть должным образом. Турбокомпрессор на автомобиле применяет очень принцип аналогичен поршневому двигателю. Он использует выхлопные газы для водить турбину.Это вращает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух. (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждый второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (что это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»). Нагнетатель (или «нагнетатель с механическим приводом», чтобы дать ему полное название) очень похож на турбонагнетатель, но вместо того, чтобы приводиться в действие выхлопными газами с помощью турбины, он приводится в действие вращающимся коленчатым валом автомобиля. Обычно это недостаток: там, где турбокомпрессор питается от отходов энергии выхлопных газов, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника энергии автомобиля (коленчатого вала), что обычно бесполезно.
Фото: Суть турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу. Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
Как на практике работает турбонаддув? Турбокомпрессор — это два маленьких вентилятора (также называемых крыльчатками). или бензонасосы), сидящие на одном металлическом валу, так что оба вращаются вместе. Один из этих вентиляторов, называемый турбиной , находится в выхлопная струя из цилиндров.Когда цилиндры выдувают горячий газ лопасти вентилятора, они вращаются и вал, с которым они соединены (технически называемый узлом вращения центральной ступицы или CHRA) также вращается. Второй вентилятор называется , компрессор и, поскольку он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, так что, вращаясь, он втягивает воздух в автомобиль и нагнетает его в цилиндры.
Теперь здесь небольшая проблема. Если сжать газ, он станет горячее (вот почему велосипедный насос нагревается, когда вы начинаете накачивать шины).Горячее воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше эффективны для сжигания топлива, поэтому было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, был охлажден перед входом цилиндры. Для его охлаждения мощность компрессора проходит через над теплообменником, который удаляет дополнительное тепло и направляет его в другое место.
Как работает турбокомпрессор — подробнее
Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель.Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вкратце, как все это работает:
- Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
- Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
- Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух, а затем снова его выдувает.
- Горячий сжатый воздух от компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
- Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра.Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре быстрее.
- Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он быстрее вырабатывает энергию и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
- Отработанный газ из цилиндра выходит через выхлопное отверстие.
- Горячие выхлопные газы, обдувающие турбинный вентилятор, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
- Вращающаяся турбина установлена на том же валу, что и компрессор (показан здесь бледно-оранжевой линией).Итак, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
- Выхлопные газы покидают автомобиль, расходуя меньше энергии, чем в противном случае.
На практике компоненты можно было соединить примерно так. Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через впускное отверстие, приводя в действие компрессор (синий, слева), который забирает чистый наружный воздух и нагнетает его в двигатель. Эта конкретная конструкция имеет электрическую систему охлаждения (зеленую) между турбиной и компрессором.
Иллюстрация: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 г. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
Откуда берется дополнительная мощность?
Турбокомпрессоры придают автомобилю больше мощности, но эта дополнительная мощность не поступать непосредственно из отработанного выхлопного газа — и это иногда сбивает людей с толку.С турбонагнетателем мы используем часть энергии выхлопных газов для приведения в действие компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо — вот где дополнительная мощность автомобиля происходит от. Все выхлопные газы приводят в действие турбокомпрессор и, поскольку турбокомпрессор не подключен к коленчатому валу или колесам автомобиля, он не напрямую, каким-либо образом увеличивает мощность автомобиля. Это просто включение один и тот же двигатель для более быстрого сжигания топлива, что делает его более мощным.
Сколько дополнительной мощности вы можете получить?
Если турбокомпрессор дает двигателю большую мощность, более крупный и лучший турбокомпрессор даст это даже больше мощности. Теоретически вы можете продолжать улучшать свой турбокомпрессор. чтобы сделать ваш двигатель все более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры такие большие, и топлива они могут сжечь ровно столько, сколько нужно. Через впускное отверстие определенного размера вы можете втолкнуть в них столько воздуха, сколько выхлопных газов, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для приведения в действие турбокомпрессора.Другими словами, в игру вступают и другие ограничивающие факторы, которые необходимо учитывать. аккаунт тоже; вы не можете просто ускорить свой путь до бесконечности!
Преимущества и недостатки турбокомпрессоров
Фото: Типичный автомобильный турбокомпрессор. Вы можете четко видеть два вентилятора / нагнетателя (один над другим) и их вход / выход. Фото любезно предоставлено Армией США.
Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и более или менее на любых вид транспортного средства (автомобиль, грузовик, корабль или автобус).Основное преимущество использования турбонагнетателя заключается в увеличении выходной мощности. для двигателя того же размера (каждый ход поршня в каждом цилиндре генерирует больше мощности, чем в противном случае). Однако чем больше мощность, тем выше выход энергии в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что вы должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны сжигать, соответственно, больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем двигатель без него.Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, намного меньше и легче, чем двигатель, производящий такую же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении. Производители теперь часто могут обойтись без установки гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: при хорошей работе они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива.Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, вызывая меньшее загрязнение воздуха.
« Большинство отраслевых экспертов ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, проданных в США, будут оснащаться одним двигателем. ”
The New York Times, 2018
Большая мощность при том же размере двигателя — это замечательно, так почему же не все двигатели имеют турбонаддув? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как утверждали производители (стремящиеся воспользоваться любым маркетинговым преимуществом над своими конкурентами).Одно исследование 2013 года, проведенное Consumer Reports, показало, что небольшие двигатели с турбонаддувом дают значительно худшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришел к выводу: «Не принимайте экологические хвастовства двигателей с турбонаддувом за чистую монету. Есть более эффективные способы экономить топливо, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность тоже часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности к обычному двигателю — короче говоря, есть еще немало вещей, которые могут пойти не так.Это может значительно удорожать обслуживание турбин. По определению, турбонаддув — это получение большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к более быстрому выходу деталей из строя; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом служат не так долго. Даже вождение с турбонаддувом может отличаться: поскольку турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами, часто наблюдается значительная задержка («турбо-задержка») между тем, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и моментом включения турбонаддува, и это может привести к турбо машины очень разные (а иногда и очень хитрые) в управлении.В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывают частично или полностью электрические турбокомпрессоры для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Борга — eBooster®.
Кто изобрел турбокомпрессор?
Кому мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бюхи (1879–1959), автомобильный инженер, работавший в двигательной компании Gebrüder Sulzer в Винтертуре, Швейцария. Как и в случае с турбокомпрессором, который я проиллюстрировал выше, в его первоначальной конструкции использовался приводной от выхлопа вал турбины для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя.Первоначально он разработал турбокомпрессор за годы до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1905 году, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя.
ОднакоБючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров. Это немного похоже на наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндр, так и количество топлива, которое может быть сожжено.Другие инженеры, включая Луи Рено, Готлиба Даймлера и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.
Изображение: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бючи конца 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться в этом. Вы можете увидеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопные газы из цилиндра проходят по трубе (зеленого цвета), приводящей в движение турбину.Он подключен к оранжевому «нагнетателю» (компрессору) и охладителю (синий ящик), который нагнетает воздух в цилиндр через синюю трубу. Есть множество других сложных деталей, но я не буду вдаваться во все детали; Если вам интересно, взгляните на патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания (обслуживается через Google Patents). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
Книги для старших читателей
Книги для юных читателей
- Car Science Ричард Хаммонд.Дорлинг Киндерсли, 2007. Объясняет, почему ваша машина работает (в возрасте 9–12 лет).
Статьи
- Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание от Аарона Турпена, New Atlas, 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
- «Прыжки с турбонаддувом с гоночной трассы на Кюль-де-Сак», автор Стивен Уильямс. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью современного автомобильного двигателя.
- Маленький вентилятор, решающий самую большую проблему турбокомпрессора. Автор Алекс Дэвис.Wired, 24 августа 2017 г. Краткий обзор eBooster от BorgWarner.
- Как сделать турбодвигатели более эффективными? «Просто добавь воды» Ник Чап. The New York Times, 29 сентября 2016 г. Компания Bosch возрождает идею распыления воды на цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
- Автопроизводители считают, что турбины — мощный путь к экономии топлива, Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 г. Почему такие производители, как Ford и BMW, так активно продвигают двигатели с турбонаддувом.
- 50 лет назад Джим Коскс сделал турбонагнетатель революционной технологией. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как первые турбокомпрессоры в конечном итоге преодолели свои первые проблемы.
- Чак Скватриглиа, «Если вы не водите турбо», то скоро будете. Wired, 24 сентября 2010 г. Ожидается, что к 2015 г. количество автомобилей с установленными турбокомпрессорами удвоится, поскольку производители ищут новые способы повышения производительности от двигателей меньшего размера.
- Turbo приветствует экологический сертификат Йорна Мадслиена.BBC News, 11 октября 2009 г. Турбины заставляют автомобили двигаться быстрее; они также могут сделать их более «зелеными» за счет снижения расхода топлива.
Патенты
Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты — хорошее место для начала. Здесь Вот несколько недавних патентов на турбокомпрессоры, которые стоит проверить:
- Патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бючи, выдан 17 апреля 1934 г. Первый турбодвигатель, разработанный самим изобретателем турбонагнетателей. Патент США №
- №2,309,968: Управление турбокомпрессором и метод, выданный Ричардом Дж. Ллойдом, корпорация Garrett, 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
- Патент США № 4083188: Система турбонаддува двигателя, выданная Emerson Kumm, The Garrett Corporation, 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низкой степенью сжатия.
- Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдан 24 мая 2011 г.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
eBooster является зарегистрированным товарным знаком BorgWarner Inc. Corporation
Подписывайтесь на нас
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:
Медиа-запросы?
Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис.(2010/2020) Турбокомпрессоры. Получено с https://www.