Обороты турбонаддува двигателя: Какие обороты турбины двигателя

Содержание

Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Новости
Наши тест-драйвы
Наши видео
Поиск по сайту
Полная версия сайта

Acura
Alfa Romeo
Aston Martin
Audi
Bentley
Bilenkin Classic Cars
BMW
Brilliance
Cadillac
Changan
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Daewoo
Datsun
Dodge
Dongfeng
DS
Exeed
FAW
Ferrari
FIAT
Ford
Foton
GAC
Geely
Genesis
Great Wall
Haima
Haval
Hawtai
Honda
Hummer
Hyundai
Infiniti
Isuzu
JAC
Jaguar
Jeep
Kia
Lada
Lamborghini
Land Rover
Lexus
Lifan
Maserati
Mazda
Mercedes-Benz
MINI
Mitsubishi
Nissan
Opel
Peugeot
Porsche
Ravon
Renault
Rolls-Royce
Saab
SEAT
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tesla
Toyota
Volkswagen
Volvo
Zotye
УАЗ

Acura
Alfa Romeo
Aston Martin
Audi
Bentley
BCC
BMW
Brilliance
Cadillac
Changan
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Daewoo
Datsun
Dodge
Dongfeng
DS
Exeed
FAW
Ferrari
FIAT
Ford
Foton
GAC
Geely
Genesis
Great Wall
Haima
Haval
Hawtai
Honda
Hummer
Hyundai
Infiniti
Isuzu
JAC
Jaguar
Jeep
Kia
Lada
Lamborghini
Land Rover
Lexus
Lifan
Maserati
Mazda
Mercedes-Benz
MINI
Mitsubishi
Nissan
Opel
Peugeot
Porsche
Ravon
Renault
Rolls-Royce
Saab
SEAT
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tesla
Toyota
Volkswagen
Volvo
Zotye
УАЗ

	Влад Клепач, . Фото фирм-производителей
	Такая вот небольшая с виду «улитка» — один из самых действенных способов увеличить мощность двигателя.

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

Турбина с изменяемой геометрией.

Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

Комментарии

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

Полная версия сайта

Ошибка

Автомобиль — модели, марки
Устройство автомобиля
Ремонт и обслуживание
Тюнинг

Аксессуары и оборудование
Компоненты
Безопасность
Физика процесса

Новичкам в помощь
Приглашение
Официоз (компании)
Пригородные маршруты

Персоны
Наши люди
ТЮВ
Эмблемы

Личные инструменты

Представиться системе

Инструменты

Спецстраницы

Пространства имён

Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация,
поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

Как работает турбо | Больше скорости, больше мощности

Больше воздуха, больше топлива, больше мощности

Лошадиная сила – это единица измерения выходной мощности двигателя. Один из способов увеличить мощность двигателя — увеличить количество поступающего в него воздуха и топлива. Вы можете добавить цилиндры к двигателю или сделать существующие цилиндры больше, но иногда такие изменения нецелесообразны. Турбокомпрессор часто является более простым и компактным способом увеличения выходной мощности двигателя.

Let There Be Turbo

Турбокомпрессор может повысить мощность двигателя без увеличения его веса, что является большим преимуществом для любого автомобиля, нуждающегося в наддуве. Бензиновые и дизельные двигатели могут выиграть от турбонаддува, и не только для повышения скорости и гоночных характеристик. Большая мощность часто жизненно важна для тяжелых транспортных средств, таких как грузовики, которые должны перевозить тяжелые грузы или нуждаются в дополнительной мощности в определенных условиях эксплуатации.

Турбокомпрессор представляет собой систему принудительного впуска. Он сжимает воздух, поступающий в двигатель. Преимущество сжатия воздуха заключается в том, что он позволяет двигателю нагнетать примерно на 50 процентов больше воздуха в каждый цилиндр. Больше воздуха означает, что в каждый цилиндр можно впрыскивать больше топлива. Больше топлива означает большее количество взрывов в цилиндрах, что означает большую общую мощность, чем у того же двигателя без турбонаддува. Ни одна система не является идеально эффективной, поэтому, несмотря на то, что в цилиндрах на 50 процентов больше воздуха, турбокомпрессор обеспечивает на 30–40 процентов больше мощности.

Затем турбонагнетатель использует полученный ускоренный поток выхлопных газов двигателя для вращения турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие воздушный насос. Турбина вращается со скоростью до 150 000 оборотов в минуту (об/мин), что быстрее, чем может работать большинство двигателей. Температура в турбине экстремальная, потому что она напрямую связана с выхлопной системой, которая частично виновата в неэффективности турбокомпрессора. Турбина в потоке выхлопных газов увеличивает ограничение в выхлопе, а это означает, что двигателю приходится сильнее давить на более высокое противодавление, чтобы выпустить выхлоп. Это отнимает мощность у цилиндров.

Неэффективность турбонагнетателя

Одна из проблем с турбонагнетателями заключается в том, что прирост мощности, который они обеспечивают, происходит не сразу, как только вы нажимаете на педаль газа. Это известно как турбо запаздывание — время, необходимое турбине, чтобы набрать скорость до создания наддува. Как только турбина достигает скорости, срабатывает турбонаддув, и мощность и скорость автомобиля увеличиваются.

Связанный: Коробка передач с двойным сцеплением для более высокой эффективности0005

Преимущества турбонаддува

Преимущество турбокомпрессора заключается в том, что он помогает двигателям работать на больших высотах, где воздух разрежен. Обычные двигатели имеют пониженную мощность на больших высотах, потому что их труднее втягивать в разреженном воздухе. Двигатель с турбонаддувом также может иметь меньшую мощность, но потеря обычно менее драматична, потому что турбо может легче перекачивать разреженный воздух. Это часто помогает транспортным средствам, которым требуется много энергии при работе на больших высотах, например, при обслуживании дорог, добыче полезных ископаемых или поисково-спасательных работах. Это также помогает на обычных высотах, так как большие транспортные средства часто нуждаются в дополнительном ускорении в определенных ситуациях, таких как перевозка тяжелых грузов или буксировка.

Запишитесь на прием в местное отделение AAMCO штата Миннесота для многоточечной проверки и убедитесь, что ваш двигатель и другие системы работают наилучшим образом.

Превышение скорости турбин, заставляющих их вращаться слишком быстро, — это турбо-убийца

Превышение скорости турбонаддува повредило компрессор

Итак, почему превышение скорости повреждает турбины?

Превышение скорости Турбокомпрессоры могут работать со скоростью более 6000 оборотов в секунду (360 000 об/мин), а температура выхлопных газов превышает 800°C. Сказать, что турбо работает в экстремальных условиях, значит ничего не сказать.

Каждая турбина спроектирована и изготовлена так, чтобы вращаться с правильной скоростью для своего применения. Превышение скорости происходит, когда турбина вращается со скоростью, превышающей ее эксплуатационные пределы .

Превышение скорости может вывести турбину за пределы ее безопасных рабочих параметров, что приведет к ее отказу из-за повреждения колес и подшипников турбины или компрессора. Турбины, установленные на большинстве транспортных средств, обычно имеют некоторый потенциал настройки, позволяющий им вращаться быстрее, но он ограничен, и только очень опытный тюнер должен позволять повышать ваши пределы наддува.

Если турбонагнетатель продолжает работать с превышением скорости, он может привести к чрезмерному ускорению двигателя, что приведет к серьезному повреждению внутренних компонентов и, возможно, к полному отказу двигателя!

В настоящее время система управления двигателем большинства транспортных средств обнаруживает момент превышения наддува, однако, когда пределы были повышены, когда они были переназначены и т. д., и пределы были расширены до предела, «отключение» или «режим бездействия» наддува не происходит и турбо над скоростями…результаты которых дороги !

Что вызывает превышение скорости?

• Ограничение во впускном воздушном фильтре или трубопроводе, или расщепленный или отсоединенный шланг наддува, из-за чего
неправильный объем воздуха поступает в турбокомпрессор.

• Плохо «чипованный/перенастроенный» или «перегруженный» двигатель, который не соответствует стандартным спецификациям с завышенными пределами наддува… очень распространен, поэтому будьте осторожны!.

• Вмешательство в перепускной клапан турбины, из-за чего он оставался закрытым при более высоких настройках наддува.

• Форсунки изношены.

• Прерывистая неисправность исполнительного механизма, который управляет открытием и закрытием вестгейта или управления VNT, вызывая чрезмерные скачки наддува и превышение скорости… опять же очень часто.

• Установка неподходящей турбины.

• Раздельные промежуточные охладители, создающие утечку наддува и превышение скорости, поскольку система управления двигателем компенсирует это.

Изношенный упорный подшипник

Предотвращение выхода из строя турбокомпрессора

• Убедитесь в отсутствии сужений или утечек в трубопроводе воздухозаборника.

• Убедитесь, что вестгейт или рычажный механизм VNT свободно работают.

AlmazCAR