Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое турбонаддув в автомобиле и как он работает

Что такое турбонаддув в автомобиле и как он работает

Турбонаддув современной конструкции – это сложное в техническом плане устройство. Первые системы для наддува двигателей появились еще в начале XX века. Наибольшее же распространение получила конструкция наддува, компрессор которой приводится от турбины, раскручиваемой выхлопными газами авто до высоких оборотов.

Энергия выхлопных газов бесплатна, поэтому мощность мотора при использовании турбокомпрессора значительно поднимается без ухудшения экономичности, а зачастую, экономичность двигателя даже улучшается (советы как уменьшить расход топлива). Из-за использования в конструкции турбины, такой вид наддува двигателя имеет всем хорошо известное название – турбонаддув.

Воздух при сжатии компрессором нагревается, плотность падает, и в цилиндры его помещается меньше, поэтому, довольно часто, после турбокомпрессора нагнетаемый воздух пропускают через специальный радиатор – интеркулер , в котором он охлаждается.

Частота вращения турбины и связанного с ней компрессора турбонаддува очень велика (больше ста тысяч оборотов в минуту), поэтому в них применяются подшипники скольжения с очень маленькими зазорами. Соответственно возрастает требовательность двигателя с турбонаддувом к качеству и чистоте масла. Конечно, стоимость этого агрегата тоже немаленькая.

Серьезным недостатком турбонаддува можно считать эффект так называемой ”турбоямы”. Он проявляется при резком нажатии на педаль акселератора – двигатель сперва ”задумывается” и только после этого начинает разгонять автомобиль.

Объясняется это тем, что турбине необходимо какое-то время для раскрутки до рабочих оборотов, и чтобы его уменьшить, на некоторых моделях турбокомпрессоров (как правило, предназначенных для легковых автомобилей) устанавливают специальный клапан, который перепускает часть воздуха с выхода компрессора обратно на его вход.

Таким образом, при закрытии дроссельной заслонки турбина продолжает вращаться с большой скоростью, а турбокомпрессор в это время работает “вхолостую”, перегоняя воздух по кругу. Нажатие на педаль газа закрывает этот клапан, и нагнетаемый воздух в полном объеме снова поступает во впускной коллектор. Обычно управление перепускным клапаном турбонаддува возлагают на электронику.

Другой разновидностью наддува является приводной компрессор, который, в отличии от турбонаддува, вращается коленчатым валом двигателя. Поскольку для его привода отбирается энергия у мотора, такие системы менее экономичны, чем аналогичные силовые агрегаты без компрессора или с турбонаддувом. Зато они надежнее, дешевле и не имеют ”турбоямы”, что очень важно для спортивных автомобилей, где при разгоне каждая доля секунды на счету.

Такие компрессоры часто используют западные тюнинговые компании для увеличения мощности моторов – это гораздо дешевле, чем увеличивать рабочий объем, организуя мелкосерийное производство поршней, коленвалов и других технологически сложных деталей. Их используют такие автомобильные “гранды” как Mercedes, General Motors, Ford, Jaguar, Mazda и другие автопроизводители.

Что такое двигатель с турбонадувом

Накладки на педали: разновидности и особенности изделий

Сегодня у многих людей есть собственное транспортное средство. Чтобы оно служило как можно.

Замена передних стоек на Ford Focus II своими руками

Откручиваем ключём на 15, гайки поводков стеклоочистителя и небольшим рывком вверх снимаем.

Можно ли ставить на автомобиль аккумулятор большей ёмкости ?

Постоянно встречается такое мнение, что если на машину положен по мануалу аккумулятор на 63А/ч.

Плюсы и минусы двигателя с турбонаддувом

Турбонаддув — эффективная система повышения мощности двигателя. Помимо этого он обеспечивает.

Ремонт гниющих чашек передних стоек на Chrysler Voyager/Town&Country/Dodge Caravan 96-00

Одна из болезней всех «узкоглазых» Караванов и Вояджеров — это гниющие чашки аммортизаторов.

  • Главная
  • Узлы автомобиля
  • По маркам авто
Двигатель
АКПП, МКПП
Топливная система
Система выпуска
Подвеска, трансмиссия и рулевое управление
Тормозная система
Системы охлаждения, отопления и кондиционирования
Кузов и салон
Электрика и электроника
Резина и диски
Оптика и свет
Тюнинг
Общая тематика
Электронные самоделки для авто
Полезные советы

Автомобильные новости

Новые статьи

  • Тинькофф Страхование: электронный полис ОСАГО
  • Встраиваем MP3-модуль в кассетную магнитолу
  • На какой скорости достигается наименьший расход топлива
  • Накладки на педали: разновидности и особенности изделий
  • Обман ЛПМ кассетных магнитол на TDA3612/3611
  • Методика точного подбора краски для автомобиля

Плюсы и минусы двигателя с турбонаддувом

Что такое турбонаддув?

Турбонаддув — вид наддува, при котором воздух двигателя подается под давлением использования энергии

Турбонаддув применяется как двигателях. Наиболее эффективен турбонаддув вследствие высокой степени сжатия двигателя невысокой частоты вращения мотора. Сдерживающими факторами применения турбонаддува двигателях являются возможность наступления детонации, которая связана увеличением частоты вращения двигателя, высокая температура отработавших газов нагрев турбонагнетателя.

Отличительной особенностью двигателя является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана элементов. является основным конструктивным элементом турбонаддува повышение давления воздуха системе.

Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. охлаждения сжатого воздуха повышается его плотность давление. Интеркулер представляет собой радиатор воздушного или

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан. Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится сигналов датчика давления наддува.

Также устанавливается предохранительный клапан. давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться или перепускаться компрессора

Принцип работы двигателя

Работа системы турбонаддува основана энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух его Нагретый при сжатии воздух охлаждается двигателя.

Турбонаддув жесткой связи валом двигателя работы системы зависит оборотов двигателя. обороты мотора, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает двигателя.

Система параллельными турбокомпрессорами применяется двигателях. Принцип работы системы основан что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается использования разных турбокомпрессоров оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше три последовательных четыре

Читать еще:  Влияние нагара на работу двигателя

Комбинированный наддув объединяет механический оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. оборотов подхватывает турбокомпрессор, нагнетатель отключается.

Минусы двигателя

В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии турбояма, резкое увеличение давления наддува после преодоления турбо подхват.

Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. требователен воздушный фильтр.

Недостаток системы турбонаддува – чувствительность поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. работе условиях наступает «масляное голодание» турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести всего двигателя.

Что такое турбонаддув

Обзоры 22.07.2011 1

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. Buchi) 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.

Читать еще:  Что свистит в двигателе уаз

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».

• Это было интересно? Подпишитесь на наш телеграм-канал — там есть наши новости, рассказы про интересные машины и фотографии с курьёзами.

Двигатель с турбонаддувом — «за» и «против»

Виды двигателей и их принципиальная разница

Основных видов двигателей всего два: атмосферные и с турбиной. Принципиальная разница между ними заключается в способе поступления воздуха в двигатель. Атмосферный агрегат работает строго в соответствии с законами физики: направляясь вниз, поршень затягивает воздух, т.е. обеспечивает самостоятельное поступление воздуха в места более низкого давления. В турбированных двигателях помимо естественной разницы в давлении, искусственно создается принудительный наддув путем установки «вентилятора» на впуске.

Немного истории

Турбонаддув является одним из методов агрегатного наддува. Основным элементов турбонаддува является турбокомпрессор, реже турбонагнетатель.

Читать еще:  Двигатель 4b11t технические характеристики

Разработка турбокомпрессора проводилась в 80е-90е годы XIX столетия, в это же время были построены и первые образцы моторов внутреннего сгорания. В самом начале XX века впервые было проведено нагнетание с помощью отработавших газов, что позволило увеличить мощность на 120%, а это, в свою очередь, послужило толчком для более активного исследования, развития и внедрения в жизнь турботехнологий. Помимо этого, в 1911 гг. инженер из Швейцарии Альфред Бюхи зарегистрировал патент на принцип турбонаддува.

Первыми турбокомпрессоры стали использовать производители грузовиков, затем их поставили на спортивные машины и только в 1977 году впервые установили двигатель с турбокомпрессором на выпущенный с конвейера автомобиль «Saab», а в 1978 году турбокомпрессором впервые оснастили дизельный двигатель легкового «Mercedes-Benz».

Установка турбокомпрессора на авто с дизельным двигателем позволила не только повысить эффективность работы агрегата при сокращении расхода топлива, но и снизить коэффициент жаропрочности турбины благодаря более высокой (в сравнении с бензиновыми моторами) степени сжатия дизельных агрегатов, в результате чего турбины на дизельных автомобилях стали использовать все чаще.

Итак, зачем же нужен дополнительный наддув?

Все просто: чтобы увеличить мощность двигателя необходимо сжечь в нем большее количество топлива, а вот чтобы его выработать, надо подать в мотор большой объем воздуха. Добиться этого можно путем увеличения объема самого мотора либо увеличением объема сжигаемого топлива при прежних размерах двигателя.

Много лет конструкторы разрабатывали, усовершенствовали, модернизировали моторы именно за счет увеличения их объемов и наращивания числа цилиндров. В целом назвать данный способ развития неэффективным нельзя т.к. в результате этих работ были созданы авиационные двигатели класса W12 и V16, рабочий объем которых составлял более сотни литров, и автомобильные V8. Но дальнейшее развитие в усовершенствовании моторов за счет их объема стало нерациональным в связи с их большим весом.

После того, как увеличение размера самого мотора потеряло всякий смысл, пришло время подумать, каким еще способом можно увеличить объем сжигаемого топлива. Оказалось, что сделать это можно за счет принудительного нагнетания воздуха в цилиндры с помощью наддува.

Основных типа наддува всего 2

Для увеличения давления на впуске существует 2 основных способа: турбокомпрессор и механический нагнетатель.

Турбокомпрессор выглядит как сдвоенный корпус в виде улиток, принцип его работы — использование энергии выхлопных газов. Попробуем представить, как происходит нагнетание воздуха в турбокомпрессоре: в корпусе на одном валу вращаются 2 крыльчатки, одна из них раскручивается потоком отработавших газов, поступающих из выпускного коллектора, вторая же крутится за счета движения вала, цель второй крыльчатки – нагнать воздух во впускной коллектор.

На впуске механического нагнетателя используют воздушный насос (компрессор), который приводится в движение коленвалом двигателя. Минус в том, что агрегату на это приходится тратить часть своей мощности.

Есть ли минусы у наддувных моторов?

Как и у любого другого агрегата, у наддувных моторов есть свои плюсы и минусы.

Одним из минусов можно отметить работу двигателя при более высоких температурах и давлении, что приводит к более скорому изнашиванию, но нужно учитывать, что моторы с турбонаддувом производят с более высоким запасом прочности.

К минусу так же можно отнести и саму сложность конструкции наддувных моторов т.к. более сложный двигатель имеет большее количество датчиков, трубопроводов, нагревающихся мест, что увеличивает стоимость диагностики при выявлении неисправности, а также нахождение самой поломки.

Помимо этого, некоторые автовладельцы отмечали нестабильность тяги у турбодвигателей, но это касается старых машин и связано с так называемым «турболагом» (время, необходимое для раскрутки крыльчатки выхлопными газами), с новыми технологиями данная проблема была решена.

Таким образом, явным минусом бензинового двигателя с турбиной можно назвать только его срок службы, который составляет примерно 120-150 тыс. км., после чего автовладельцу придется выложить приличную сумму за ремонт.

Плюсы наддувных двигателей.

Разобравшись с минусами, давайте поговорим о плюсах.

Главные плюсы турбодвигателей представляют собой цели этих разработок, которые, безусловно, оправдали ожидания своих изобретателей: высокая мощность и низкий расход топлива.

Что касается мощности, то на серийных двигателях ее смогли увеличить от 20 до 100%, на спортивных в разы больше этих показателей.

Снижение расхода топлива обеспечено за счет меньшего рабочего объема турбомотора, что делает его легче. С помощью турбонаддува двигатель хорошо тянет с низов и на малых оборотах обеспечивает меньшее трение, чем снижает потерю энергии и увеличивает КПД. Нужно отметить, что экономия топлива достигается при небольших и средних скоростях.

Еще одним плюсом двигателей с турбиной является стабильность крутящего момента. Связано это с тем, что турбина управляется электроникой, что обеспечивает равномерное, полное наполнение цилиндра. Помимо этого, возможность подавать оптимальное количество воздуха для наиболее эффективного сгорания топлива позволяет создавать так называемую «полку» крутящего момента.

Быть или не быть?

Покупать или нет авто с турбодвигателем вопрос двоякий. С одной стороны, если вы планируете покупку новой машины, то лучше брать с турбомотором т.к. он будет иметь более высокую мощность и экономичность при других равных показателях, а при правильной эксплуатации ездить на нем можно будет достаточно долго. Если же вы планируете покупку подержанного авто, то обязательно надо смотреть состояние двигателя и пробег.

Несмотря на то, что сегодня большинство машин, как в России, так и в Европе выпускаются с атмосферными двигателями, с уверенностью можно сказать, что будущее за турбомоторами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector