Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Чем атмосферный двигатель отличается от турбированного


Что лучше турбированный или атмосферный двигатель

Дата публикации: .
Категория: Автотехника.

Перед приобретением автомобиля (причем, неважно первого или очередного, нового или с пробегом) каждый потенциальный покупатель встает перед выбором: какой двигатель (если речь идет о бензиновом силовом агрегате) выбрать – атмосферный или турбированный. В этом вопросе многое зависит от личных предпочтений (то есть стиля езды), условий эксплуатации и планируемых расходов на его обслуживание. Обе разновидности автомобильных моторов имеют как свои неоспоримые достоинства, так и, естественно, ряд недостатков. Поэтому нельзя дать однозначного ответа, какой двигатель лучше. В нашей статье мы постараемся дать сравнительную характеристику основных технических и потребительских показателей обоих моторов.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Кратко напомним, как работает бензиновый двигатель:

  • Воздушно-топливная смесь через впускной клапан поступает в цилиндр.
  • Затем происходит ее сжатие и воспламенение при помощи свечи зажигания.
  • После воспламенения энергия так называемого «микровзрыва» передается на поршень.
  • Затем газы, образовавшиеся вследствие сгорания смеси, отводятся через выпускной клапан.

Основные различия устройства атмосферного и турбированного двигателя

Сказать, что атмосферный (то есть, стандартный) и турбированный двигатели – это принципиально разные моторы, нельзя. Конструкция и принцип работы обоих агрегатов во многом схожи. В чем же заключается их отличие? У стандартного мотора воздух засасывается в цилиндр через впускной клапан под атмосферным давлением. У турбированного двигателя он нагнетается под значительно большим давлением, которое создает специальное приспособление – турбина. Для ее вращения используют энергию отработанных газов из выхлопного коллектора. Конструктивно турбокомпрессор состоит из двух изолированных крыльчаток, закрепленных на одном валу.

Выхлопные газы, поступая из выпускного коллектора на так называемые «горячие» лопасти, раскручивают вал турбины. Вращающаяся «холодная» крыльчатка подхватывает воздух и нагнетает его под давлением в цилиндр. Так как корпус турбины нагревается до значительных температур горячими отработанными газами, между компрессором и впускным коллектором устанавливают специальный радиатор – интеркулер. Понижение температуры нагнетаемого воздуха увеличивает его плотность, что позволяет получить более обогащенную воздушно-топливную смесь. При одном и том же объеме цилиндра у турбированного двигателя за один цикл сгорает значительно больше топливной смеси, а значит, выделяется больше энергии. Именно за счет этого они значительно превосходят атмосферные аналоги по мощности.

Для информации! Так как все внутренние детали турбированных двигателей испытывают при работе значительные механические и температурные нагрузки, для их изготовления применяют более износостойкие и термостойкие материалы. Из-за этого увеличивается стоимость всего агрегата в целом.

Плюсы и минусы атмосферных моторов

К несомненным достоинствам атмосферных двигателей относят:

  • Простоту конструкции, которая отработана на практике в течение многих десятилетий. Ремонт и техническое обслуживание таких силовых агрегатов обходятся владельцу намного дешевле (по сравнению с аналогичными операциями для турбированного мотора).
  • Значительно больший ресурс бесперебойной работы до капитального ремонта. При правильных условиях эксплуатации и надлежащем уходе срок «жизни» у атмосферных двигателей в 2÷4 раза больше, чем у моторов с турбонаддувом: 300000÷400000 км, зачастую, не являются пределом «долголетия» таких двигателей.
  • Меньший расход масла, который в зависимости от стиля езды обычно не превышает 200÷500 мл на 10000 км пробега автомобиля. Это обусловлено отсутствием дополнительных приспособлений, требующих смазки, а также меньшими нагрузками, которые испытывают вращающиеся части мотора при работе.
  • Неприхоливость к качеству используемого масла. Они вполне удовлетворительно работают на полу-синтетических (и даже минеральных) моторных маслах. Однако, не стоит забывать о том, что чем лучше масло, тем дольше срок службы двигателя.
  • Не столь частую, как у турбированных двигателей периодичность замены масла, которую необходимо производить после пробега в 15000÷20000 км.
  • Меньшую требовательность к качеству применяемого топлива. Как правило, многие атмосферные моторы могут вполне удовлетворительно работать и на бензине марки Аи92.
  • Более быстрый прогрев в зимнее время.

Естественно, как и любой технический агрегат, атмосферный мотор имеет свои недостатки (по сравнению с турбированными аналогами):

  • Меньшую (на 30÷50%) мощность при одинаковом объеме двигателя.
  • Большие вес и габариты.
  • Более низкую экологичность.
  • Меньшие динамические показатели.

Достоинства и недостатки двигателей с турбо наддувом

К плюсам турбированных моторов (по сравнению с атмосферными аналогами) относят:

  • Более высокую мощность (как правило, на 30÷50%) при одинаковом рабочем объеме.
  • Максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что весьма положительно влияет на динамику автомобиля.
  • Меньшие вес и размеры при одинаковой мощности. Турбированный двигатель значительно легче и компактнее атмосферного. Это позволяет наиболее рационально расположить силовой агрегат и снизить общую массу автомобиля, что способствует, в свою очередь, экономии топлива.
  • Быстрый набор рабочих оборотов за счет меньшей массы вращающихся деталей.
  • Высокую экологичность, которая достигается за счет более полного сгорания топлива в цилиндрах двигателя.

Основными недостатками турбированных двигателей являются:

  • Меньший ресурс по сравнению с «атмосферниками», что обусловлено большими нагрузками, которые испытывают детали мотора.
  • Небольшой срок службы турбины. Как правило, после пробега в 120000÷150000 км требуется ее замена (даже при выполнении всех требуемых правил эксплуатации).
  • Необходимость использования только качественного высокооктанового топлива.
  • Повышенный расход масла, так как подшипники турбины при работе разогреваются до очень высоких температур.
  • Необходимость применения только специальных высокотемпературных синтетических масел.
  • Более частая периодичность замены масла (не реже, чем каждые 10000 км пробега).
  • Долгий прогрев в зимнее время.

На заметку! Этот недостаток можно легко устранить, установив специальный предпусковой подогреватель. Однако это ведет к дополнительным материальным расходам.

  • Высокая стоимость ремонта и обслуживания.

О расходе топлива

Если вы внимательно прочитали о плюсах и минусах обоих моторов (атмосферного и турбированного), то вас удивило то, что мы ничего не рассказали о расходе топлива. На этом вопросе стоит остановиться несколько подробнее. Попробуем разобраться, какой мотор является более экономичным.

Сначала сравним два двигателя с одинаковым объемом (например, 1,4 литра). Атмосферный мотор будет расходовать в среднем около 6÷7 л на 100 км пробега, а трубированному потребуется уже 8÷9 литров. Однако при этом он развивает мощность в 1,5 раза большую, чем атмосферный. Вывод: при одинаковом рабочем объеме «атмосферник» значительно экономичнее (ведь он не только «ест» меньше топлива, но и использует более дешевый бензин), однако значительно уступает турбированному по мощности.

Теперь проведем сравнение расхода топлива у моторов с одинаковой мощностью (например, около 140÷150 лс). Столько «лошадок» под капотом обычно имеет атмосферный мотор объемом 2,0 литра или турбированный двигатель объемом 1,4 литра. В городском цикле расход у обычного двигателя составит около 12÷14 литров на 100 км, у турбированного – все те же 8÷9 литров. Вывод: даже учитывая меньшую стоимость бензина, необходимого для нормальной эксплуатации атмосферного двигателя, мотор с турбо наддувом значительно экономичнее.

Автомобиль с каким двигателем лучше выбрать

Обе разновидности моторов имеют как свои достоинства, так и недостатки. Поэтому нельзя однозначно сказать какой из них лучше. Если вы поклонник агрессивной езды, быстрого старта с места, любите драйв и готовы к значительным затратам на обслуживание, то выбор однозначен – автомобиль с турбированным двигателем. Однако, склоняясь к такому выбору, надо помнить о том, что мотор вашего транспортного средства (а особенно турбина) «проживет» значительно меньше, чем атмосферный аналог. К тому же вы должны быть уверены, что в своем регионе вы без труда сможете приобрести топливо высокого качества, а также специальные синтетические масла.

Если для вашего стиля езды характерны спокойствие, предусмотрительность и осторожность, и к тому же вы практичный и бережливый человек, то излишки мощности турбированного двигателя вам просто не нежны. А вот надежность, простота в обслуживании и долговечность атмосферного мотора, позволят значительно сэкономить затраты на его повседневную эксплуатацию.

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 6 января 2020 г.

Нет такого понятия, как совершенное изобретение: мы всегда можем сделать что-то лучше, дешевле, более эффективный или более экологичный. Возьми внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приведенный в действие жидкостью может швырнуть Вас по шоссе или ускорить Вас через небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать.Но это всегда можно построить двигатель, который будет двигаться быстрее, дальше или использовать меньше топлива. Один из способов улучшить двигатель - это использовать турбокомпрессор -a. пара вентиляторов, которые используют отработанную выхлопную мощность в задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух впереди, доставляя больше "ооо", чем вы в противном случае получить. Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотрись!

Фото: типичный автомобильный турбонагнетатель использует пару вентиляторов в форме улитки, как это.Здесь вы видите Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делькора любезно предоставлено ВМС США.

Что такое турбокомпрессор?

Фото: два вида безмасляного турбонагнетателя, разработанного НАСА. Фото предоставлено Исследовательский центр Гленна НАСА (NASA-GRC).

Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проносятся машины с дымящимися выхлопными газами? Очевидно, что выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше Очевидно, что они тратят энергию в то же время.Выхлоп есть смесь горячих газов, откачивающихся со скоростью и всей энергии содержит - тепло и движение (кинетическая энергия) - исчезают бесполезно в атмосферу. Не было бы аккуратно, если бы двигатель Можно ли использовать эту затраченную энергию для ускорения движения машины? Это именно то, что делает турбокомпрессор.

Автомобильные двигатели получают мощность, сжигая топливо в прочных металлических банках, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, поворачивая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля.Когда поршень возвращается назад, он откачивает отработанный воздух и топливная смесь из цилиндра в качестве выхлопа. Количество силы автомобиль может производить напрямую связан с тем, насколько быстро он сжигает топливо. Чем больше у вас баллонов и чем они больше, тем больше топлива автомобиль может гореть каждую секунду и (теоретически, по крайней мере) быстрее можешь идти.

Один из способов сделать машину быстрее, это добавить больше цилиндров. Вот почему супер-быстрые спортивные автомобили как правило, имеют четыре и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычной семейной машине.Другой вариант заключается в использовании турбокомпрессор, который каждую секунду нагнетает больше воздуха в цилиндры, они могут сжигать топливо с большей скоростью. Турбокомпрессор простой, относительно дешевый, дополнительный немного комплекта, который может получить больше мощности от того же двигателя!

Как работает турбокомпрессор?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбокомпрессора автомобиля. реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выбрасывает горячий воздух из спины.Так как горячий воздух уходит, он ревет мимо турбины (немного похоже на очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который выталкивает воздух в двигатель заставить топливо гореть правильно. Турбокомпрессор на автомобиль наносит очень принцип, аналогичный поршневому двигателю. Он использует выхлопные газы для водить турбину. Это раскручивает 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 движение выхлопными газами с помощью турбины, он питается от вращающегося коленчатого вала автомобиля. Обычно это недостаток: если турбонагнетатель работает от ненужной энергии в выхлопе, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника питания автомобиля (коленчатого вала), что, как правило, бесполезно.

Фото: сущность турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу.Когда один поворачивается, другой поворачивается тоже. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как работает турбонаддув на практике? Турбокомпрессор - фактически два маленьких воздушных вентилятора (также названный рабочими колесами или газовые насосы) сидят на одном металлическом валу так, что оба вращаются вокруг все вместе. Один из этих вентиляторов, называемый турбиной , находится в поток выхлопных газов из цилиндров. Как цилиндры дуют горячий газ мимо лопасти вентилятора, они вращаются и вал, к которому они подключены (технически называется вращающийся узел центральной ступицы или CHRA) вращается также.Второй вентилятор называется компрессором и, поскольку он сидит на одном валу с турбиной, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому при вращении он притягивает воздух в машину и выталкивает его в цилиндры.

Теперь здесь есть небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы делаете его горячее (вот почему велосипедный насос прогревается, когда вы начинаете накачивать шины). Hotter воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше помогает сжигать топливо, поэтому было бы гораздо лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, охлаждался до его поступления цилиндры.Чтобы охладить его, выход компрессора проходит через теплообменник, который удаляет дополнительный нагрев и каналы его в другом месте.

Как работает турбокомпрессор - внимательнее

Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который направляет воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вот как это все работает:

  1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
  2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
  3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и снова выдувает его.
  4. Горячий сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
  5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре с большей скоростью.
  6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он вырабатывает энергию быстрее и может передавать больше энергии колесам через поршень, валы и шестерни.
  7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выпускное отверстие.
  8. Горячие выхлопные газы, проходящие мимо вентилятора турбины, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
  9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (показана здесь бледно-оранжевой линией). Таким образом, когда турбина вращается, компрессор тоже вращается.
  10. Выхлопные газы покидают автомобиль, тратя меньше энергии, чем в противном случае.

На практике компоненты могут быть подключены примерно так.Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через воздухозаборник, приводя в действие компрессор (синяя слева), который забирает чистый наружный воздух и закачивает его в двигатель. Эта конкретная конструкция оснащена электрической системой охлаждения (зеленого цвета) между турбиной и компрессором.

Artwork: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США №7946118: охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением, выполненного Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выданным 24 мая 2011 года.Произведение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Откуда берется дополнительная сила?

Турбокомпрессоры дают автомобилю большую мощность, но эта дополнительная мощность не поступают непосредственно из отработанного выхлопного газа - и это иногда смущает людей. С турбокомпрессором, мы используем часть энергии в выхлопе для привода компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо, где автомобиль имеет дополнительную мощность происходит от. Все выхлопные газы питают турбокомпрессор и, потому что турбокомпрессор не связан с коленчатым валом или колесами автомобиля, это не непосредственно , добавляя к движущей силе автомобиля любым способом.Это просто позволяет Тот же двигатель для сжигания топлива с большей скоростью, что делает его более мощным.

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Если турбокомпрессор даст двигателю большую мощность, больший и лучший турбокомпрессор даст это еще большая сила. Теоретически, вы можете продолжать улучшать турбокомпрессор сделать ваш двигатель все более и более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры очень большие, и они могут сжечь столько топлива. Там только столько воздуха, что вы можете нагнетать в них через впуск определенного размера, и только столько выхлопных газов, которые вы можете выбросить, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для управления турбонагнетателем.Другими словами, в игру вступают другие ограничивающие факторы, которые вы должны принять во внимание. счет также; Вы не можете просто турбировать свой путь в бесконечность!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и на более или менее любых тип транспортного средства (автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получаете больше мощности для двигателя одинакового размера (каждый такт поршня в каждом цилиндре вырабатывает больше энергии, чем в противном случае).Тем не менее, чем больше мощность, тем больше энергии и выработки в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вам также нужно 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, вырабатывающий ту же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении.Производители теперь часто могут сойти с рук, установив гораздо меньший двигатель на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо V6). И здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: работая хорошо, они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они имеют тенденцию сжигать его более тщательно и чисто, производя меньше загрязнения воздуха.

« Большинство экспертов отрасли ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, продаваемых в Соединенных Штатах, будут оснащены одним.

Нью-Йорк Таймс, 2018

Больше мощности для двигателя того же размера звучит замечательно, так почему же не все двигатели с турбонаддувом? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как того требовали производители (стремящиеся воспользоваться какими-либо маркетинговыми преимуществами по сравнению с конкурентами). В одном из исследований Consumer Reports 2013 года были обнаружены небольшие двигатели с турбонаддувом, обеспечивающие значительно более низкую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и сделан вывод: «Не принимайте эко-хвастуны с двигателями с турбонаддувом по номинальной стоимости.Существуют более эффективные способы экономии топлива, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность также часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности обычному двигателю - короче говоря, есть еще немало вещей, которые можно Неправильно. Это может сделать обслуживание турбин значительно дороже. По определению, турбонаддув - это все, что нужно для получения большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к преждевременному выходу деталей из строя; поэтому, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом не работают так долго.Даже вождение может быть разным с турбинами: поскольку турбонагнетатель работает на выхлопных газах, часто существует значительная задержка («турбо-запаздывание») между моментом, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и когда включается турбина, и это может привести к турбокомпрессору. автомобили очень разные (а иногда и очень сложные) для вождения. В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывали частично или полностью электрические турбонагнетатели для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Borg - eBooster®.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Кого мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бючи (1879–1959), автомобильный инженер, работающий в компании Gebrüder Sulzer Engine Company, Винтертур, Швейцария. Как и турбокомпрессор, который я проиллюстрировал выше, его оригинальная конструкция использовала вал турбины с приводом от выхлопа 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.

Однако

Бючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугальд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с использованием двух отдельных цилиндров. Это работало как наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндре, так и количество топлива, которое можно было сжечь. Другие инженеры, включая Луи Рено, Готлиба Даймлера и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

Произведение искусства: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бучи с 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. Выхлопной газ из цилиндра подается вокруг трубы (зеленого цвета), которая приводит в движение турбину. Это связано с оранжевым «нагнетателем» (компрессор) и охладителем (синяя коробка), который выталкивает воздух в цилиндр через синюю трубу.Существуют и другие сложные элементы, но я не буду вдаваться во все детали; если вам интересно, взгляните на патент США №1955620: двигатель внутреннего сгорания (подается через патенты Google). Произведение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнайте больше

На этом сайте

Книги для пожилых читателей

Книги для младших читателей

  • Car Science Ричардом Хаммондом. Дорлинг Киндерсли, 2007.Объясняет науку, которая заставляет ваш автомобиль работать (в возрасте 9–12).

Статьи

  • Garrett E-Turbo обещает Aaron Turpen, New Atlas, большую мощность, лучшую эффективность и меньшую задержку. 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
  • Прыжки с турбонаддувом от ипподрома до Куль-де-Сак. Автор Stephen Williams. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью двигателя современного автомобиля.
  • Небольшой вентилятор, который решает самую большую проблему турбокомпрессора. Алекс Дэвис.Wired, 24 августа 2017 года. Быстрый просмотр eBooster от BorgWarner.
  • Как сделать турбодвигатели более эффективными? Просто добавь воды от Ника Чапа. The New York Times, 29 сентября 2016 года. Bosch возрождает идею распыления воды в цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
  • автомобилестроители считают, что Turbo - это мощный путь к повышению топливной экономичности Лоуренса Ульриха. The New York Times, 26 февраля 2015 года. Почему такие производители, как Ford и BMW, активно продвигают турбодвигатели.
  • 50 лет назад турбокомпрессор был прорывной технологией Джима Кошка. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как рано турбокомпрессоры в конце концов преодолели свои проблемы с зубами?
  • Если вы не водите турбо, вы скоро станете Чаком Скватриглием. Wired, 24 сентября 2010 года. Ожидается, что к 2015 году число автомобилей с установленными турбокомпрессорами удвоится, поскольку производители ищут новые способы получения более высоких характеристик от небольших двигателей.
  • Turbo приветствует свои зеленые верительные грамоты от Jorn Madslien.BBC News, 11 октября 2009 года. Турбины заставляют машины двигаться быстрее; они также могут сделать их «более зелеными», улучшив расход топлива.

Патенты

Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты - это хорошее начало. Вот Вот некоторые недавние патенты на турбонагнетатели, которые стоит проверить:

  • Патент США №1955620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бючи, выданный 17 апреля 1934 года. Ранний турбодвигатель, разработанный самим изобретателем турбонагнетателей.
  • Патент США № 2,309,968: Управление и способ управления турбокомпрессором, Ричард Дж. Ллойд, Garrett Corporation, выданный 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
  • Патент США № 4 083 188: Система турбонагнетателя двигателя от Emerson Kumm, корпорация Garrett, выдана 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низким сжатием.
  • Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением, выполненное Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 года.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.
.

Что такое безнаддувный двигатель или NA?

безнаддувный двигатель (NA): конструкция и характеристики

Термин NA означает атмосферный двигатель. Этот термин применяется только к двигателю внутреннего сгорания (IC). В двигателе с микросхемой потребление воздуха полностью зависит от атмосферного давления. Таким образом, производители называют его безнаддувным или естественно дышащим.

Когда впускные клапаны двигателя открыты, они заполняют цилиндр свежим воздухом или топливовоздушной смесью (заправка).Цилиндр двигателя всасывает заряд (или только воздух в случае дизельных и бензиновых двигателей с прямым впрыском) из-за атмосферного давления и вакуума, создаваемого нисходящим поршнем. Он НЕ использует внешний механизм для нагнетания воздуха в цилиндры. Следовательно, производители называют этот тип двигателя безнаддувным.

атмосферный двигатель с турбонаддувом:

В безнаддувном двигателе для заполнения цилиндров используются только атмосферное давление и вакуум во входных отверстиях.Этот двигатель отличается от двигателя с принудительной подачей воздуха, который использует нагнетатели для нагнетания большего количества воздуха в цилиндр, чем это естественно возможно. Следовательно, двигатели с наддувом и турбонаддувом не считаются двигателями без наддува.

Безнаддувный двигатель

Безнаддувный двигатель всасывает воздух для сгорания в цилиндры двигателя только при атмосферном давлении. Он действует против частичного вакуума, который создается поршнем, когда он движется вниз к нижней мертвой точке.Это происходит во время такта впуска в безнаддувных цилиндрах. Из-за естественного ограничения во впускном канале двигателя, который включает в себя различные впускные отверстия, при всасывании воздуха происходит небольшое падение давления.

Следовательно, атмосферный двигатель получает меньше воздуха внутри цилиндра. Таким образом, он обеспечивает более низкую объемную эффективность и низкое отношение массы к объему воздуха / заряда. Следовательно, это также влияет на максимальную теоретическую выходную мощность двигателя. Атмосферное давление уменьшается с увеличением рабочей высоты.Эта потеря воздуха находится рядом с потерями из-за ограничений в индукционной системе.

Двигатель без наддува:

Большинство автомобильных бензиновых двигателей и небольших двигателей, предназначенных для неавтомобильных целей, используют технологию двигателей NA. В настоящее время многие дизельные двигатели для коммерческих автомобилей оснащены турбокомпрессором. Они производят более полезное соотношение мощности к весу. Эти двигатели также дают лучшую топливную экономичность и меньшую эмиссию выхлопной трубы.

Преимущества двигателя NA:

  1. Меньше кол-во деталей
  2. Низкая стоимость изготовления
  3. Просто и легко производить
  4. Низкая стоимость владения
  5. Низкая стоимость обслуживания
  6. Отклик большого газа (без задержки)

Недостатки двигателя NA:

  1. Пониженное отношение мощности к весу
  2. Низкая эффективность
  3. Неполное сгорание, приводящее к более высокой эмиссии

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь.

Посмотрите на двигатель с наддувом в действии здесь:

Анимация двигателя без наддува

Читать дальше: Что такое 4-клапанный двигатель?

О CarBikeTech

CarBikeTech - технический блог. Его участники имеют опыт работы более 20 лет в автомобильной сфере. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильной технике.

Просмотреть все сообщения от CarBikeTech

,

Простая английская Википедия, свободная энциклопедия

Вид в разрезе турбонагнетателя на воздушной фольге с подшипником

Турбокомпрессор или turbo представляет собой газовый компрессор. Он используется для нагнетания воздуха в двигатель внутреннего сгорания. Турбокомпрессор является формой принудительной индукции. Это увеличивает количество воздуха, поступающего в двигатель, чтобы создать больше мощности. Турбокомпрессор имеет компрессор с питанием от турбины. Турбина приводится в движение выхлопными газами двигателя. Он не использует прямой механический привод.Это помогает повысить производительность турбокомпрессора.

Ранние производители турбонагнетателей называли их «турбонагнетателями». Нагнетатель - это воздушный компрессор, используемый для нагнетания воздуха в двигатель. Они думали, что, добавив турбину для вращения нагнетателя, получится «турбонагнетатель». Термин вскоре был сокращен до «турбокомпрессор». Теперь это может создать некоторую путаницу. Термин «с турбонаддувом» иногда используется для обозначения двигателя, в котором используется как нагнетатель с коленчатым валом, так и турбонагнетатель с вытяжкой.Это также называется двойной зарядкой.

Некоторые компании, такие как Teledyne Continental Motors, все еще используют термин турбонагнетатель для обозначения своих турбокомпрессоров.

Двигатель создает энергию, сжигая смесь воздуха и топлива. Воздух и топливо помещаются в цилиндры для сжигания. Когда они горят, они толкают поршень вниз. Поршень поворачивает коленчатый вал и создает мощность. Для автомобильных двигателей это измеряется лошадиных сил .

Безнаддувные (безнаддувные) двигатели [изменить | изменить источник]

Двигатель, который не использует турбонагнетатель или нагнетатель, называется безнаддувным или безнаддувным двигателем.Обычно, когда указаны технические характеристики двигателя, это делается только в том случае, если в двигателе используется турбонагнетатель или нагнетатель. Большинство автомобильных двигателей без наддува. Мощность, которую они могут создать, ограничена количеством воздуха, которое поршни могут втянуть в цилиндры.

Двигатели с турбонаддувом [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессор - это небольшой насос вентилятора, который вращается вокруг вала. Насос приводится в действие давлением отработавших газов. Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора.Они оба установлены на одном валу. Турбина - это тепловой двигатель. Он преобразует тепло выхлопных газов и давление в вращение. Это вращение используется для поворота компрессора. Компрессор втягивает воздух в воздух. Это сжимает или сжимает воздух. Затем он отправляет воздух в двигатель. Поскольку давление воздуха было увеличено, в цилиндры может попасть больше воздуха и топлива. Это иногда называют , давление наддува . Чем больше топлива нужно сжечь, тем больше мощность может вырабатывать двигатель. Это увеличивает лошадиных сил двигателя.

Повреждение двигателя [изменить | изменить источник]

Двигатель может быть поврежден, если давление воздуха в цилиндрах становится слишком высоким. Если в турбину направлено слишком много выхлопных газов, компрессор может создать слишком большое давление. Чтобы этого не произошло, используется стробирующая заслонка . Ворота будут ограничивать количество выхлопных газов, отправляемых в турбину.

Турбокомпрессор был изобретен швейцарским инженером Альфредом Бучи. Его патент был подан в 1905 году. [1] Дизельные суда и локомотивы с турбокомпрессорами начали появляться в 1920-х годах.

Авиация [изменить | изменить источник]

Во время Первой мировой войны французский инженер Огюст Рито установил турбокомпрессоры для двигателей Renault, приводящих в движение различные французские истребители с некоторым успехом. [2]

В 1918 году инженер General Electric Сэнфорд Мосс подключил турбокомпрессор к авиационному двигателю Liberty . Двигатель был испытан на Пайкс-Пик в Колорадо на 14000 футов (4300 м). Тест должен был показать, что турбонагнетатель может добавить потери мощности самолетов на большой высоте.Двигатели внутреннего сгорания теряют мощность, потому что на большой высоте давление наружного воздуха низкое. Меньше воздуха и топлива можно втянуть в двигатель. [2]

Турбокомпрессоры впервые использовались в серийных авиационных двигателях в 1930-х годах.

Производство автомобилей [изменить | изменить источник]

Двигатель Chevrolet Corvair с турбонаддувом. Турбина, расположенная вверху справа, подает сжатый воздух в двигатель через хромированную Т-образную трубку, охватывающую двигатель.

Первый дизельный грузовик с турбонаддувом был построен швейцарским машиностроительным заводом Saurer в 1938 году. [3] Первые серийные автомобильные двигатели с турбонаддувом были выпущены компанией General Motors в 1962 году. Oldsmobile Cutlass Jetfire был оснащен турбонагнетателем Garrett AiResearch и Chevrolet Corvair Monza Spyder с турбонагнетателем TRW. [4] [5] [6]

В 1974 году на Парижском автосалоне Porsche представил 911 Turbo. Это было в разгар нефтяного кризиса. 911Turbo был первым серийным спортивным автомобилем с турбонагнетателем и регулятором давления.Регулятор давления был сточным воротом. [7] Первыми серийными автомобилями с турбонаддувом были Mercedes 300SD с турбокомпрессором Garrett и Peugeot 604. Оба были представлены в 1978 году. Сегодня большинство автомобильных дизелей с турбонаддувом.

Гоночные автомобили [изменить | изменить источник]

Первый успешный гоночный двигатель с турбонаддувом, по-видимому, был в 1952 году. Фред Агабашян в дизельном двигателе Cummins Special получил право на поул в Indianapolis 500.Он вел за 175 миль (282 км). Тогда турбо было повреждено обломками шин. Двигатели Оффенхаузера с турбонаддувом впервые появились в Индианаполисе в 1966 году. Их первая победа состоялась в 1968 году с использованием турбокомпрессора Garrett AiResearch. Автомобили с турбонаддувом доминировали на 24 часах Ле-Мана с 1976 по 1988 год, а затем с 2000 по 2007 год.

Формула-1

имела «Турбо Эру» с 1977 по 1989 год. Двигатели мощностью 1500 куб. См могли производить до 1500 л.с. (1119 кВт). В 1977 году Renault первым использовал двигатели с турбонаддувом F1.Производительность компенсируется высокой стоимостью. Другие производители двигателей начали строить турбины. Двигатели с турбонаддувом взяли на себя поле F1. Они закончили эпоху Ford Cosworth DFV в середине 1980-х годов. FIA решила, что турбокомпрессоры делают спорт слишком опасным и дорогим. В 1987 году FIA решила ограничить максимальный наддув турбин. В 1989 году турбокомпрессоры были полностью запрещены.

World Rally Car давно предпочитают двигатели с турбонаддувом. Они предлагают очень высокое соотношение мощности к весу.Турбогенератор начал подниматься до уровня автомобилей F1. FIA не запрещала турбо. Они ограничивают турбо-мощность, ограничивая диаметр входного отверстия.

Параллельный [изменить | изменить источник]

В некоторых двигателях используются два турбонагнетателя. Они оба будут одинакового размера. Они, как правило, меньше, чем используются на двигателях с одним турбокомпрессором. Они часто используются на двигателях V-типа, таких как V6 и V8. Каждая турбина приводится в действие отдельной выхлопной трубой от двигателя. Поскольку они меньше, они быстрее достигают оптимального уровня.Эта установка турбины обычно называется параллельной системой с двумя турбинами. Первым серийным автомобилем с параллельными двойными турбокомпрессорами был Maserati Biturbo начала 1980-х годов.

Последовательный [изменить | изменить источник]

Некоторые производители автомобилей избегают турбо-задержки (ниже), используя две маленькие турбины. Нормальная настройка - постоянно работать с одним турбо. Секундное турбо начнет работать только на более высоких оборотах. Поскольку турбины меньше, у них не так много турбо-лагов. Второе турбо сможет разогнаться до того, как это потребуется.Эта установка обычно называется последовательным твин-турбо. Porsche впервые применил эту технологию в 1985 году в Porsche 959.

Дизель [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессор

очень распространен на дизельных двигателях автомобилей, грузовиков, локомотивов, кораблей и тяжелой техники. Дизели особенно подходят для турбокомпрессоров по нескольким причинам:

  • Турбонаддув может значительно улучшить мощность двигателя и соотношение мощности к весу.
  • Грузовые и промышленные дизельные двигатели обычно работают на максимальной скорости.Это уменьшает проблемы с турбо запаздыванием.
  • дизельных двигателей не имеют детонации. Дизельное топливо впрыскивается в конце такта сжатия и воспламеняется от тепла сжатия. Дизельные двигатели могут использовать намного более высокое давление наддува, чем бензиновые двигатели.

Мотоцикл [изменить | изменить источник]

Использование турбонагнетателей для повышения производительности было очень привлекательным для японских строителей в 1980-х годах. Первым примером мотоцикла с турбонаддувом является Kawasaki Z1R TC 1978 года.Он использовал турбо-комплект Rayjay ATP для создания наддува 0,35 бар (5 фунтов). Это повысило мощность с 90 л.с. (67 кВт) до 105 л.с. (78 кВт). Это было только немного быстрее, чем стандартная модель. Несколько других мотоциклов были построены с турбинами. Турбо приложения для мотоциклов повысили свою цену. Небольшой прирост производительности не стоил дополнительных затрат. С середины 1980-х годов ни один производитель не производил мотоциклы с турбонаддувом.

Самолеты [изменить | изменить источник]

Естественное использование турбокомпрессора с авиационными двигателями.Когда самолет поднимается на большую высоту, давление окружающего воздуха быстро уменьшается. Турбокомпрессор решает эту проблему, сжимая воздух до более высоких давлений.

Сжатие воздуха повышает его температуру. Это вызывает несколько проблем. Повышенные температуры могут привести к детонации двигателя из-за повышенной температуры головки цилиндров. Горячий воздух не может сжечь столько топлива, сколько холодный воздух. Это уменьшит выработанную мощность.

Распространенным методом борьбы с горячим воздухом является его охлаждение.Наиболее распространенным способом является использование промежуточного или дополнительного охладителя. Эти кулеры снижают температуру воздуха перед его поступлением в двигатель.

Современные самолеты с турбонаддувом обычно не нуждаются в охлаждении поступающего воздуха. Их турбокомпрессоры, как правило, маленькие, а создаваемое давление не очень высокое. Таким образом, температура воздуха не сильно повышается.

Чтобы запустить нагнетатель, ему нужно отнять мощность двигателя. Мощность, которую он добавляет, больше, чем сила, которую он использует.Турбокомпрессор использует выхлопные газы. Это тепловая энергия, которая будет потрачена впустую.

Надежность [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессоры могут быть повреждены грязным или плохим маслом. Большинство производителей рекомендуют более частые замены масла для двигателей с турбонаддувом. Турбокомпрессор нагревается при работе. Многие рекомендуют дать двигателю поработать на холостом ходу несколько минут, прежде чем выключать двигатель. Это дает турбо время остыть. Это увеличит срок службы турбо.

Turbo Lag [изменить | изменить источник]

Время, необходимое для создания необходимого давления в турборежиме, называется турбо-лаг .Это замечено как колебание в ответе двигателя. Это вызвано тем, что выхлопной системе требуется время, чтобы ускорить турбину. Компрессор с прямым приводом в нагнетателе не имеет этой проблемы.

Лаг можно уменьшить, используя более легкие детали. Это позволяет турбине запускаться быстрее. Другие механические изменения могут уменьшить турбозагрузку, но при увеличении стоимости.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.