Назначение турбокомпрессора в дизеле

Турбонаддув – предназначение, устройство и механизм работы

Турбонаддув – это таковой метод агрегатного наддува, при котором подача воздуха в цилиндры мотора происходит под давлением, нагнетаемым действием энергии отработавших газов. Сейчас таковой способ – самый действенный, призванный наращивать мощность мотора, не повышая объёма его цилиндров и частоты вращения коленчатого вала.

Не считая этого, внедрение турбонаддува даёт экономию горючего в соотношении расхода к мощности и уменьшает токсичность отработавших газов, осуществляя наиболее полное сгорание горючего.

Применение система турбонаддува находит на обоих типах движков – и на бензиновых, и на дизельных. Но на крайних она еще эффективнее за счёт их наиболее высочайшей степени сжатия и сравнимо маленькой частоты вращения коленчатого вала.

Внедрение же турбонаддува для бензиновых движков ограничено, во-1-х, вероятностью пришествия детонации, обусловленной значимым повышением оборотов мотора, а во-2-х, перегревом турбонагнетателя из-за завышенной температуры отработавших газов – около 1000°С, в то время как у дизелей она составляет порядка 600°С.

Устройство

Основная часть компонент турбонаддува – это типовые элементы впускной системы. Присутствие же в системе турбокомпрессора, интеркулера и конструктивно новейших частей управления становится отличительной индивидуальностью конкретно турбонаддува.

Хотя конструкции отдельных систем турбонаддува и различаются, можно обозначить их общие составляющие. Кроме перечисленных выше турбокомпрессора, интеркулера и частей управления это воздухозаборник с воздушным фильтром, дроссельная заслонка, впускной коллектор, напорные шланги и соединительные патрубки, а в неких системах ещё и впускные заслонки.

Турбокомпрессор либо турбонагнетатель — основной конструктивный компонент системы турбонаддува. Он нагнетает воздух во впускную систему.

Его устройство смотрится последующим образом:

Устройство турбонагнетателя:
1 — корпус компрессора; 2 — вал ротора; 3 — корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.

Турбинное колесо, находясь в особом теплоустойчивом корпусе, превращает энергию потока отработавших газов в энергию вращения и перенаправляет её на компрессорное колесо. С его помощью воздух всасывается, сжимается и подаётся в цилиндры мотора. Оба эти колеса жёстко закреплены на роторном валу, вращающемся на подшипниках скольжения плавающего вида. Интеркулер является радиатором жидкостного либо воздушного типа. Он охлаждает сжатый воздух, увеличивая его плотность и давление.

Основной отран управления системой турбонаддува – это регулятор давления наддува, он, на самом деле, является перепускным клапаном (wastegate). Его задачка – ограничивать энергию отработавших газов и направлять часть их потока в обход турбинного колеса. Таковым образом, достигается лучшая величина давления наддува. Привод перепускного клапана – электронный либо пневматический. Для его срабатывания система управления движком подаёт сигнал от датчика давления наддува.

Как работает турбонаддув

Механизм работы турбонаддува берёт за базу внедрение энергии отработавших газов. Их струя принуждает вращаться турбинное колесо, передающее вращение через роторный вал компрессорному колесу. При помощи крайнего происходит сжатие воздуха и его нагнетание в систему.

Механизм работы турбонаддува

Интеркулер охлаждает воздух, подогретый при сжатии, опосля что тот подаётся в цилиндры мотора.

Хотя система турбонаддува и не связана жёстко с коленчатым валом, её эффективность впрямую зависит от частоты оборотов мотора. Повышение оборотов коленчатого вала ведёт к увеличению энергии отработавших газов и, соответственно, частоты вращения турбины, что влечёт за собой наиболее интенсивное поступление воздуха в цилиндры мотора.

О отрицательных особенностях турбонаддува

Система системы турбонаддува обуславливает некие отрицательные индивидуальности, возникающие при её работе.

Одна из их – эффект «турбоямы» (turbolag): при резком нажатии на педаль газа повышение мощности мотора происходит с задержкой. Причина этого в инерционности системы: необходимо определённое время для роста давления в наддуве, если на газ нажали резко. Избежать данной ситуацию становится вероятным, или применяя турбину с изменяемой геометрией, или используя два турбокомпрессора, работающих параллельно либо поочередно (bi-turbo либо twin-turbo), или задействовав комбинированный наддув.

2-ой противный момент – это «турбоподхват»: вослед за преодолением «турбоямы» происходит резкое повышение давления в наддуве.

Турбина с изменяемой геометрией либо VNT турбина, способна улучшить движение потока отработавших газов, меняя размер входного канала. Более всераспространены такие турбины в серийных системах турбонаддува дизельных движков узнаваемых автопроизводителей (к примеру, TDI у Volkswagen).

Турбонаддув с 2-мя параллельно работающими турбокомпрессорами находит большее применение для массивных V-образных движков. При всем этом на любой ряд цилиндров мотора работает собственный турбокомпрессор. Выигрыш выходит за счёт распределения инерции с одной большенный турбины на две мелкие.

В случае установки 2-ух турбин в поочередном режиме выигрыш производительности достигается путём работы различных турбокомпрессоров для различных значений оборотов мотора. Время от времени встречаются случаи установки трёх турбокомпрессоров поочередно (triple-turbo, к примеру, у BMW), ещё пореже – четырёх (quad-turbo у Bugatti).

При комбинированном наддуве (twincharger) вместе употребляется турбонаддув и механический наддув. Сжатие воздуха при низких оборотах коленчатого вала происходит при помощи механического нагнетателя. С повышением оборотов в работу врубается турбокомпрессор, а при достижении их определённой частоты работа механического нагнетателя прекращается (к примеру, TSI у Volkswagen).

Видео — как работает турбина:

Применение турбонаддува в особенности отлично для дизельных движков массивных грузовиков: расход горючего возрастает ненамного, зато мощность мотора и вращающий момент приметно увеличиваются.

Турбокомпрессоры, более массивные в пропорции к мощности мотора, используются для дизелей тепловозов. По абсолютному же значению, самые массивные турбокомпрессоры инсталлируются в судовые движки (до 10-ов тыщ киловатт).

Источник: avto-i-avto.ru

Назначение, устройство и работа турбокомпрессора

С момента возникновения мотора внутреннего сгорания и использования его на авто транспорте, конструкторы бились обеспечением очень может быть выхода мощности при малых переработках силовой установки.

Назначение авто турбокомпрессора

Механизм работы турбокомпрессора

Сейчас решением данной препядствия является внедрение турбокомпрессора, он же турбонаддув, турбонагнетатель. Сущность работы данного устройства – обеспечение завышенного давления воздуха, подаваемого в цилиндры силовой установки. Благодаря применению турбокомпрессора конструкторам удалось повысить выходную мощность без надобности в конструктивном изменении мотора, увеличении размера камер сгорания и оборотов коленчатого вала. При всем этом потребление горючего у турбованного мотора будет ниже за счет наиболее полного его сгорания в цилиндрах.

Турбокомпрессор сейчас устанавливается и на бензиновые, и на дизельные моторы. Но при всем этом установка нагнетателя наиболее эффективна на дизельных установках. Соединено это с чертами работы такового мотора – у дизеля степень сжатия в цилиндрах практически в два раза больше, чем у бензиновых, а скорость вращения коленчатого вала – меньше.

Риск использования нагнетателя на бензиновом моторе связан с вероятным образованием детонационного сгорания в цилиндрах из-за резкого возрастания количества оборотов коленчатого вала. При всем этом в бензиновом моторе наддув работает в наиболее твердых температурных критериях. Температура отработавших газов в бензиновом моторе выше, чем у дизеля, а так как наддув употребляет энергию отработанных газов, то у бензинового агрегата нагнетатель больше разогревается.

Имеющиеся турбонаддувы могут конструктивно различаться, но они все включают в себя определенные составные части.

Система турбокомпрессора

Механизм работы системы турбонаддува

Турбонаддув включает в свою систему воздухозаборник с воздушным фильтром, дроссельную заслонку, турбокомпрессор, интеркулер (охладитель наддувочного воздуха), впускной коллектор и элементы управления. Все эти элементы соединены меж собой патрубками и напорными шлангами.

Главным элементом всей данной системы является турбокомпрессор, так как он обеспечивает нагнетание воздуха под давлением в систему. Состоит он из 2-ух колес, посаженных на один ротор. Корпус компрессора состоит из 2-ух камер, в каждую из которых помещено свое колесо.

Авто турбокомпрессор в разрезе

1-ое колесо компрессора – турбинное. Оно принимает на себя энергию отработавших газов и через ротор передает его на другое колесо. Другими словами, турбинное колесо является ведущим. Так как оно работает с разогретыми газами, то делается это колесо, и также его камера из жаропрочных материалов.

Читайте также:  Рычаг передней подвески правый нижний

2-ое колесо – компрессорное. Оно получает вращение от ведущего колеса и является ведомым. Данное колесо засасывает через воздухозаборник воздух, сжимает его, повышая давление, и перепускает его далее.

Свободное вращение ротора обеспечивается наличием подшипников скольжения. Данные подшипники – плавающие, другими словами меж ними, ротором и корпусом обеспечивается зазор. Смазка этих подшипников делается от системы смазки мотора. Чтоб масло не вытекало наружу, и не попадало в воздух либо обработанные газы, в конструкции употребляются уплотнительные кольца.

1 – крыльчатка турбины; 2 – крыльчатка компрессора; 3 – вал; 4 – подшипниковый узел; 5 – штуцер подачи масла; 6 –регулятор. давления наддува.

В большинстве турбонаддувов употребляется воздушная система остывания, но на неких бензиновых движках встречается и жидкостная система остывания компрессора, входящая с состав системы остывания мотора.

Интеркулер включен в систему турбонаддува для обеспечения остывания сжатого воздуха. Во время работы турбокомпрессора воздух разогревается, что приводит к понижению его плотности. При охлаждении плотность опять увеличивается и увеличивается давление. Интеркулер представляет собой обыденный радиатор. Он может охлаждать воздух как с помощью воздушного, так и жидкостного остывания. Опосля интеркулера воздух подается во впускной коллектор, а потом уже – в цилиндры.

В турбонаддув входят элементы управления, которые обеспечивают правильное функционирование. Основным элементом управления является регулятор давления. Данный регулятор представляет собой перепускной клапан. Этот клапан регулирует количество подаваемых отработанных газов на турбинное колесо. Данный клапан работает на базе показаний датчика давления наддува, входящий в систему управления движком. Этот клапан обеспечивает подачу лишь нужного количества отработанных газов, другие пуская в обход турбокомпрессора.

Также в систему управления турбонаддува могут заходить очередной клапан– предохранительный, который устанавливается за компрессором. Он обеспечивает защиту от вероятных скачков давления в системе при резком закрытии дросселя. Этот клапан может или стравливать излишек давления, или перегонять излишний воздух на вход в турбокомпрессор.

Механизм работы турбокомпрессора и его недочеты

Видео: Механизм работы турбокомпрессора (турбины)

Механизм работы турбонаддува довольно прост: выхлопные газы поступают в камеру турбинного колеса и принуждает его вращаться. Вращаясь, он чрез ротор приводит в движение турбокомпрессор. Тот в свою очередь засасывает воздух, сжимает его и подает в интеркулер для остывания. Опосля прохождения интеркулера воздух под давлением подается во впускной коллектор. Работа наддува контролируется и регулируется регулятором давления, который дозирует количество отработанных газов, поступающих в камеру турбинного колеса. Благодаря этому осуществляется возможность конфигурации производительности турбонаддува в зависимости от вращения коленчатого вала.

Но таковая система имеет один значимый недочет – при резком открытии дроссельной заслонки турбонаддув не успевает обеспечить нужное количество воздуха для подачи в цилиндры. Для этого ему требуется определенное время. Выливается это в образование негативного эффекта, который получил заглавие «турбояма». Другими словами, шофер резко надавливает на педаль акселератора, рассчитывая резко ускориться, но из-за нехватки воздуха убыстрения сходу не происходит. Кар начнет набирать обороты лишь опосля того, как наддув обеспечит нужное количество воздуха. Вослед за «турбоямой» возникает очередной нехороший эффект – «турбоподхват». Происходит он опосля «турбоямы» и сопровождается увеличенным давлением в турбонаддуве из-за интенсивной работы компрессора.

Для решения препядствия возникновения существует несколько методов. 1-ый из их – внедрение комбинированного наддува (состоящего из механического нагнетателя и турбонагнетателя). На исходном шаге при резком нажатии на педаль акселератора давление в выпускном коллекторе обеспечивает механический нагнетатель, работа которого не зависит от выхлопных газов, опосля в работу вступает турбонагнетатель, а механический отключается.

Источник: avtomotoprof.ru

vovka75rus › Блог › УСТРОЙСТВО, НАЗНАЧЕНИЕ И РАБОТА ТУРБОКОМПРЕССОРА. ТУРБИНА С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ

Мощность, развиваемая движком внутреннего сгорания, зависит от количества горючего и воздуха, поступающего в движок. Мощность мотора может быть повысить за счет роста размера этих составляющих.
Но повышение подачи горючего глупо, если не возрастает поступление воздуха, нужного для его сгорания. Потому воздух, поступающий в цилиндры мотора, приходится сжимать. Система принудительной подачи воздуха может работать, используя энергию отработанных газов либо с применением механического привода.
Турбокомпрессор либо турбонагнетатель — устройство, созданное для нагнетания воздуха в движок при помощи энергии выхлопных газов. Главные части турбокомпрессора — турбина и центробежный насос, которые связывает меж собой общая твердая ось. Эти элементы вращаются со скоростью — около 100.000 о/мин, приводя в действие компрессор.
УСТРОЙСТВО ТУРБОКОМПРЕССОРА

схема турбокомпрессора
Устройство турбокомпрессора (рис.1):
1 — корпус компрессора; 2 — вал ротора; 3 — корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.
Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно делает функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы).
Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и потом нагнетает его в цилиндры мотора. Оно также находится в особом корпусе.
Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Употребляются подшипники плавающего типа, другими словами зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу инсталлируются уплотнительные кольца.
Для наилучшего остывания турбонагнетателей в неких бензиновых движках применяется доп жидкостное остывание.
Для остывания сжимаемого воздуха предназначен интеркулер — радиатор жидкостного либо воздушного типа. За счет остывания возрастает плотность и соответственно давление воздуха.
В управлении системой турбонаддува главным элементом является регулятор давления. Это перепускной клапан, который ограничивает поток отработавших газов, перенаправляя часть его мимо турбинного колеса, обеспечивая обычное давление наддува.
ПРИНЦИП РАБОТЫ

В собственной работе турбокомпрессор употребляет энергию отработавших газов. Эта энергия вращает турбинное колесо. Потом это вращение через вал ротора передается компрессорному колесу. Компрессорное колесо нагнетает воздух в систему, за ранее сжав его. Охлажденный в интеркулере воздух подается в цилиндры мотора.
работа турбины
Механизм работы турбокомпрессора
Хотя у турбокомпрессора нет твердой связи с валом мотора, эффективность работы турбонаддува зависит от частоты его вращения. Чем больше число оборотов мотора, тем посильнее поток отработавших газов. Соответственно возрастает скорость вращения турбины и количество поступающего в цилиндры воздуха.
При работе системы турбонаддува появляются некие нехорошие моменты.
Задерживается повышение мощности при резком надавливании на педаль акселератора («турбояма»).
Опосля выхода из «турбоямы» резко увеличивается давление наддува («турбоподхват»).
Явление «турбоямы» обосновано инерционностью системы. Это тянет за собой несоответствие меж производительностью турбокомпрессора и требуемой мощностью мотора. Для решения данной препядствия есть последующие методы:
внедрение турбины с изменяемой геометрией;
применение 2-ух параллельных либо поочередных компрессоров;
комбинированный наддув.
Турбина с изменяемой геометрией улучшает поток отработавших газов, изменяя площадь входного канала. Обширно применяется в дизельных движках.
VNT-турбина
Турбина с изменяемой геометрией (рис.3):
1 — направляющие лопатки; 2 — кольцо; 3 — рычаг; 4 — тяга вакуумного привода; 5 — турбинное колесо.
Параллельно работающие турбокомпрессоры используют для массивных V-образных движков (по одному на ряд цилиндров). Эта схема помогает решить делему за счет того, что у 2-ух малеханьких турбин инерция меньше, чем у одной большенный.
Установка 2-х поочередных турбин дозволяет достигнуть наибольшей производительности, используя различные компрессоры при различных оборотах мотора.
При комбинированном наддуве применяется и механический, и турбонаддув. При работе мотора на низких оборотах работает механический нагнетатель. При увеличении оборотов врубается турбокомпрессор, а механический нагнетатель останавливается.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор обширно употребляется ввиду простоты конструкции и добротных эксплуатационных характеристик. Турбонаддув дозволяет прирастить мощность мотора на 20-35%. Движок, вырабатывая завышенные вращающие моменты на средних и больших оборотах, наращивает скорость и экономичность кара.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не быть может предпосылкой дефектов мотора, потому что его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Движок с турбокомпрессором имеет наименьший выброс вредных газов в атмосферу, потому что вырабатываются доп выхлопные газы в движок. У сгораемого горючего становится меньше отходов.
4. Происходит экономия горючего на 5-20%. В маленьких движках энергия сжигаемого горючего употребляется эффективней, возрастает КПД.
5. На высокогорных дорогах такие движки работают наиболее размеренно и с наименьшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по для себя является глушителем шума в системе выпуска.
Как работает турбина — видео:

Читайте также:  Не держит холостой ход нива шевроле

У турбованных движков не считая появления явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и остальные недочеты.
Сервис их дороже в сопоставлении с «традиционными». При эксплуатации приходится использовать моторное масло специального предназначения — его приходится часто поменять. Движок с турбокомпрессором перед запуском должен пару минут проработать на холостых оборотах. Также сходу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Источник: www.drive2.ru

Устройство и механизм работы турбокомпрессора

Турбокомпрессор (турбина) — механизм, используемый в карах для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры мотора внутреннего сгорания. При всем этом привод турбины осуществляется только за счет деяния отработавших газов (выхлопа). Применение турбокомпрессора дозволяет значительно прирастить мощность мотора (приблизительно на 40%), сохраняя малогабаритными его габаритные размеры и маленький уровень расхода горючего.

Система и механизм работы турбины

Традиционный турбокомпрессор состоит из последующих частей:

  1. Корпус. Производится из жаропрочных материалов (стали). Он имеет форму улитки с 2-мя разнонаправленными патрубками, обустроенными фланцами для крепления в системе турбонаддува.
  2. Турбинное колесо. Конвертирует энергию отработавших газов во вращение вала, на котором оно агрессивно зафиксировано. Делается из жаропрочных материалов (железо-никелевый сплав).
  3. Компрессорное колесо. Принимает вращение от турбинного колеса и нагнетает воздух в цилиндры мотора. Колесо компрессора часто изготавливают из алюминия, что понижает утраты энергии. Температурный режим на этом участке близок к обычным условиям, и применение жаропрочных материалов не требуется.
  4. Вал турбины (ось) — соединяет турбинное и компрессорное колеса.
  5. Подшипники скольжения, либо шарикоподшипники. Нужны для крепления вала в корпусе. В конструкции быть может предусмотрен один либо два подшипника. Смазка крайних осуществляется общей системой смазки мотора.
  6. Перепускной клапан — предназначен для управления потоком отработавших газов, воздействующим на колесо турбины. Это дозволяет управлять мощностью наддува. Клапан обустроен пневматическим приводом. Его положение регулируется ЭБУ мотора, получающим соответственный сигнал от датчика скорости.

Механизм работы турбокомпрессора

Главный механизм работы турбины на бензиновом и дизельном движках заключается в последующем:

  • Отработавшие газы направляются в корпус турбокомпрессора, где действуют на лопатки турбинного колеса.
  • Колесо турбины начинает вращаться и разгоняться. Скорость вращения турбины при больших оборотах может достигать до 250 000 оборотов в минутку.
  • Пройдя через колесо турбины, отработавшие газы отводятся в систему выпуска.
  • Компрессорное колесо синхронно вращается (так как находится на одном валу с турбинным) и направляет поток сжатого воздуха в интеркулер и дальше во впускной коллектор мотора.

Индивидуальности эксплуатации турбин

В сопоставлении с механическим нагнетателем, работающим от привода коленчатого вала, плюсами турбины будет то, что она не отбирает мощность у мотора, а употребляет энергию побочных товаров его работы. Она дешевле в изготовлении и экономичнее в эксплуатации.

Хотя на техническом уровне устройство турбины дизельного мотора фактически не различается от систем для бензиновых моторов, на дизеле она встречается почаще. Основная изюминка заключается в режимах работы. Так для дизеля могут применяться наименее жаропрочные материалы, так как температура отработавших газов в среднем составляет от 700 °С в дизельных движках и от 1000°С в бензиновых моторах. Это означает, что устанавливать дизельную турбину на бензо двигатель недозволено.

С иной стороны, для этих систем свойственны и различные уровни давления наддува. При всем этом стоит учесть, что производительность турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление нагнетаемого в цилиндры воздуха складывается из 2-ух частей: 1 атмосфера давления окружающей среды плюс лишнее, создаваемое турбокомпрессором. Оно может варьироваться от 0,4 до 2,2 и наиболее атмосфер. Если учитывать, что механизм работы турбины на дизельном движке предугадывает поступление большего размера выхлопных газов, система для бензинового мотора также не может устанавливаться на дизелях.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Главным недочетом работы турбины является возникающий на малых оборотах мотора эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов мотора. Для устранения этого недочета разработаны разные виды турбокомпрессоров:

  • Система twin-scroll, либо раздельный турбокомпрессор. Система имеет два канала, которые делят камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает наиболее резвое реагирование, наивысшую производительность турбины, также предутверждает перекрытие выпускных каналов.
  • Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Таковая система почаще употребляется на дизеле. Она предугадывает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота дозволяет регулировать поток отработавших газов, по этому происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов мотора. На бензиновом движке турбина с изменяемой геометрией нередко устанавливается на спортивных карах.

К минусам турбокомпрессоров можно отнести и маленькой срок службы турбины. Для бензиновых движков он в среднем составляет 150 000 км пробега машинки. В свою очередь, ресурс турбины дизельного мотора несколько больше и в среднем добивается 250 000 км. При неизменной езде на больших оборотах, также при неверном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два либо даже в трижды.

Зависимо от того, как работает турбина, на бензиновом либо дизельном движке, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является возникновение голубого либо темного дыма, понижение мощности мотора, также возникновение свиста и скрежета. Для профилактики дефектов нужно впору поменять масло, воздушные фильтры и часто проходить техобслуживание.

Источник: techautoport.ru

Турбонаддув

Турбонаддув – вид наддува, при котором воздух в цилиндры мотора подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов.

В истинное время турбонаддув является более действенной системой увеличения мощности мотора без роста частоты вращения коленчатого вала и размера цилиндров. Кроме увеличения мощности турбонаддув обеспечивает экономию горючего в расчете на единицу мощности и понижение токсичности отработавших газов за счет наиболее полного сгорания горючего.

Система турбонаддува применяется как на бензиновых, так и на дизельных движках. Вкупе с тем, более эффективен турбонаддув на дизелях вследствие высочайшей степени сжатия мотора и относительно низкой частоты вращения коленчатого вала. Сдерживающими факторами внедрения турбонаддува на бензиновых движках являются возможность пришествия детонации, которая связана с резким повышением частоты вращения мотора, также высочайшая температура отработавших газов (1000°С против 600°С у дизелей) и соответственный нагрев турбонагнетателя.

Невзирая на различия в конструкции отдельных систем, можно выделить последующее общее устройство турбонаддува – воздухозаборник и дальше поочередно воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркулер, впускной коллектор. Все элементы объединяют соединительные патрубки и напорные шланги.

Большая часть частей турбонаддува являются типовыми элементами впускной системы. Отличительной индивидуальностью турбонаддува является наличие турбокомпрессора, интеркулера и новейших конструктивных частей управления.

Турбокомпрессор (другое наименование – турбонагнетатель, газотурбинный нагнетатель) является главным конструктивным элементом турбонаддува и обеспечивает увеличение давления воздуха во впускной системе. Система турбокомпрессора соединяет воединыжды два колеса – турбанное и компрессорное, расположенные на валу ротора. Каждое из колес, также вал с подшипниками помещены в отдельные корпуса.

Турбинное колесо принимает энергию отработавших газов. Колесо вращается в корпусе специальной формы. Турбинное колесо и корпус турбины делаются из жаропрочных материалов (сплавы, керамика).

Компрессорное колесо всасывает воздух, сжимает и нагнетает его в цилиндры мотора. Компрессорное колесо также вращается в особом корпусе.

Читайте также:  Сколько весит заз таврия

Турбинное и компрессорное колеса агрессивно закреплены на валу ротора. Вал вращается в подшипниках скольжения. Подшипники плавающего типа, т.е. имеют зазор со стороны корпуса и вала. Подшипники смазываются моторным маслом системы смазки мотора. Масло подается по каналам в корпусе подшипников. Для герметизации масла на валу установлены уплотнительные кольца.

В неких системах бензиновых движков для улучшения остывания добавочно к смазке применяется жидкостное остывание турбонагнетателей. Курпус подшипников турбонагнеталея включен в двухконтурную систему остывания мотора.

Интеркулер предназначен для остывания сжатого воздуха. За счет остывания сжатого воздуха увеличивается его плотность и возрастает давление. Интеркулер представляет собой радиатор воздушного либо жидкостного типа .

Главным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан (вейстгейт, wastegate). Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя их часть в обход турбинного колеса, тем обеспечивает среднее давление наддува. Клапан имеет пневматический либо электронный привод. Срабатывание перепускного клапана делается на основании сигналов датчика давления наддува системой управления движком.

В воздушном тракте высочайшего давления (опосля компрессора) может устанавливаться предохранительный клапан. Он защищает системы от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Лишнее давление может стравливаться в атмосферу при помощи блуофф-клапана (blowoff) либо перепускаться на вход компрессора при помощи байпас-клапана (bypass).

Механизм работы системы турбонаддува

Работа системы турбонаддува базирована на использовыании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Подогретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры мотора.

Невзирая на то, что турбонаддув не имеет твердой связи с коленчатым валом мотора, эффективность работы системы почти во всем зависит от числа оборотов мотора. Чем выше частота вращения коленчатого вала мотора, тем выше энергия отработавших газов, резвее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры мотора.

В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, посреди которых с одной стороны задержка роста мощности мотора при резком нажатии на педаль акселератора, т.н. «турбояма» (turbolag), с иной – резкое повышение давления наддува опосля преодоления «турбоямы», т.н. «турбоподхват».

«Турбояма» обоснована инерционностью системы (для увеличения давления наддува при резком нажатии на педаль акселератора требуется определенное время), которая приводит к несоответствию меж надобной мощностью и производительностью компрессора. Существует несколько методов решения данной препядствия:

  1. применение турбины с изменяемой геометрией;
  2. внедрение 2-ух поочередных либо параллельных турбокомпрессоров (twin-turdo либо bi-turdo);
  3. комбинированный наддув.

Турбина с изменяемой геометрией (VNT – турбина) обеспечивает оптимизацию потока отработавших газов за счет конфигурации площади входного канала. Турбины с изменяемой геометрией отыскали обширное применение в турбонаддуве дизельных движков, например турбонаддув мотора TDI от Volkswagen.

Система с 2-мя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на массивных V-образных движках (по одному на любой ряд цилиндров). Механизм работы системы основан на том, что две мелкие турбины владеют наименьшей инерцией, чем одна большая.

При установке на движок 2-ух поочередных турбин наибольшая производительность системы получается из-за использования различных турбокомпрессоров на различных оборотах мотора. Некие производители идут еще далее и устанавливают три поочередных турбокомпрессора – triple-turbo (BMW) и даже четыре турбокомпрессора – quad-turbo (Bugatti).

Комбинированный наддув (twincharger) соединяет воединыжды механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала мотора сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером таковой системы является двойной наддув мотора TSI от Volkswagen.

Источник: systemsauto.ru

Механизм работы турбины на дизельном движке

Воплощение идеи по использованию выхлопных газов с целью разгона ротора дозволила прирастить мощность дизельного мотора приблизительно на 30%. Мотор, на который установлен турбонаддув, именуется турбодизелем.

Устройство турбины дизельного мотора

Турбокомпрессор делает задачку по нагнетанию воздуха под давлением в цилиндры мотора: чем больше будет воздуха, тем больше горючего агрегат сумеет спалить, что, в свою очередь, приведет к повышению мощности мотора без роста размера имеющихся цилиндров.

Чтоб делать возложенные функции с нужной эффективностью, турбонаддув имеет необыкновенную система, состоящую из 2-ух частей:

  • турбины;
  • компрессора.

Основная функция компрессора заключается в усилении поступления воздуха в топливную систему. Составные части компрессора находятся в дюралевом корпусе. Снутри него размещается ротор, закрепленный на оси турбины. Вращаясь, ротор вбирает воздух: большая скорость вращения приводит к большему количеству попавшего вовнутрь воздуха. Для набора скорости существует турбина.

Турбина состоит из корпуса с ротором снутри. Так как все элементы устройства ведут взаимодействие с газами высочайшей температуры, они делаются из особых материалов, невосприимчивых к такому действию.

Как работает турбина на дизельном движке

Ротор и ось, на которой он закреплен, вращаются в различных направлениях. Частота вращения достаточно велика, потому элементы плотно прижимаются друг к другу.

Механизм работы турбины на дизельном движке последующий:

  • компрессор обеспечивает поступление воздуха из окружающей среды, который смешивается с дизельным топливом и потом направляется в цилиндры;
  • топливно-воздушная смесь зажигается, начинают двигаться поршни. По ходу этого процесса образуются газы, поступающие в выпускной коллектор;
  • скорость движения газов, оказавшихся в корпусе, существенно увеличивается. Вступая во взаимодействие с ротором, они приводят его во крутящееся положение;
  • вращение передается компрессорному ротору (за это отвечает вал), который опять втягивает новейшую порцию воздуха.

Таковым образом, механизм работы основывается на связи: чем посильнее вращается ротор, тем больше поступает воздуха, но при всем этом ротор наращивает скорость вращения, если количество воздуха увеличивается.

Как работает турбонаддув

Чтоб разобраться в работе турбонаддува, для начала следует уяснить понятия турбоподхвата и турбоямы.

Турбоподхват – ситуация, когда набравший скорость ротор наращивает поступление воздуха в цилиндры, следствием что становится увеличение мощности мотора.

Турбояма – момент маленькой задержки, наблюдаемый в работе турбины при увеличении количества поступившего горючего, что достигается нажатием на педаль акселератора. Задержка вызвана временем, которое необходимо ротору для его разгона газами.

Турбонаддув наращивает давление отработанных газов за счет наиболее интенсивной работы мотора. В то же самое время увеличивается и давление наддува: этот процесс просит контроля и регулировки, так как при достижении больших значений велика возможность поломки. Функции регулировки давления возложены на клапан, контролем максимально вероятных значений занимаются мембрана и пружина с определенными значениями жесткости (когда достигается очень допустимая величина, мембрана открывает клапан).

Работа турбины дизельного мотора также просит контроля давления:

  1. компрессор через клапан, чтобы понизить давление, сбрасывает излишний забранный воздух;
  2. когда давление поступившего воздуха добивается очень допустимой величины, клапан выпускает газы, и ротор вращается с требуемой скоростью, а компрессор постоянно конфискует лишь необходимое количество воздуха.

Минусы использования турбокомпрессора

Чудилось бы, установка турбодизеля тянет за собой сплошные достоинства, но это не так. У устройства есть определенные недочеты:

  1. увеличивается расход горючего, что в особенности чувствуется при неверной регулировке системы;
  2. температура в процессе сжатия увеличивается, что может привести к детонации. Чтоб избежать таковой проблемы, нужен установка регуляторов, охладителей и ряда остальных частей.

Турбованный мотор: правила эксплуатации

Чтоб дизельная турбина работала с наибольшим КПД и как можно подольше не выходила из строя, необходимо придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации кара:

  • придерживаться графика подмены масла, что дозволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
  • употреблять высококачественное моторное масло, соответственное по чертам в паспорте мотора;
  • не трогаться сходу опосля включения мотора – движок должен быть прогрет;
  • сходу опосля прекращения движения не выключать движок, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.

Как работает турбина: видео

Источник: moj-vnedorozhnik.ru