Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подобрать турбокомпрессор к двигателю


Как правильно подобрать турбокомпрессор? — DRIVE2


Важен ли правильный выбор размера турбины?
Правильно подобранный турбокомпрессор обеспечит уверенные обороты порога наддува, некритичное сужение системы, низкую температуру на впуске и невысокое давление в выпускном коллекторе. Любой человек умеющий читать и пользоваться телефоном, вполне может выбрать правильный размер турбонагнетателя. Никакой фундаментальной науки, никакого волшебства, только немного размышлений и аргументированных оценок. Например, Вы хотите самый низкий порог наддува? Хорошо, это возможно если вы проводите время в пробках. Это единственный случай когда важен низкий порог наддува. Будьте уверены – белее низкий порог наддува, меньшая мощность. С другой стороны, если вашей целью является максимальная мощность, турбонагнетатель нужного размера, скорее всего, не будет производить никакого давления наддува до верхней половины диапазона оборотов. Это неприемлемо с точки зрения гибких требований, предъявляемых к повседневному автомобилю. Необходим компромисс. Не скатывайтесь до низкого уровня журналистов, утверждающих, что качество системы турбонаддува характеризуется тем, сколь малые обороты нужны ей от двигателя, для создания наддува.

Конструкция турбонагнетателя влияет на его характеристики?
Нет. Фактически все турбины долговечны, эффективны и отвечают предъявленным требованиям. Характеристики турбокита никоим образом не связаны с моделью турбокомпрессора, если эта модель не является единственным турбонагнетателем требуемого размера, доступным для применения. Некоторые конструкции имеют встроенные вестгейты. Такое исполнение вестгейта требует немного больших усилий, чтобы сделать его столь же эффективным, как внешний вестгейт. В этом случае модель турбонагнетателя влияет на его характеристики, но только из-за интегрированного вестгейта.

Сдвоенные турбины дают какое-либо преимущество?
Иногда. Двигатель объемом более трех литров, может получить пользу от применения двух турбин. Две небольшие турбины могут слегка снизить инерционность турбосистемы, в противоположность одному большому турбонагнетателю, и обеспечивают лучший баланс между характеристиками наддува на низких и максимальных оборотах. При объеме более пяти литров, две турбины действительно станут необходимостью. Не подумайте, что парные турбины турбины более мощные, просто при их использовании накладывается очень много прочих факторов.

Что означает эффективность (КПД) компрессора и почему она важна?
Эффективность (КПД) компрессора не означает ничего иного, как реальную температуру воздуха, выходящего из турбонагнетателя при наддуве, относительно расчетного значения, основанного на термодинамических уравнениях. Вычислите одно значение, измерьте другое, разделите расчетное значение на измеренное, и вы получите эффективность компрессора. Соответствие эффективности компрессора конкретному двигателю важно в том, чтобы максимум эффективности компрессора находился где-нибудь около пика мощности или максимальных оборотов двигателя, чтобы компрессор давал самую низкую возможную тепловую нагрузку. “Высокоэффективный” является выражением дилетантов, изобретенный случайными авторами для описания турбокомпрессоров, обеспечивающих давление наддува на низких оборотах. Если что-то может быть совершенно неправильным, то это пример того. Давление наддува на низких оборотах означает не большой компрессор, который является не эффективным на высоких оборотах. Таким образом, он производит высокие температуры и является как раз противоположностью “высокоэффективному”

Давление в выпускном коллекторе, влияет ли на характеристики?
Да. Давление в выпускном коллекторе – критерий того, насколько хорошо турбина подобрана для конкретного двигателя. Давление в выпускном коллекторе не должно превышать давление наддува более чем в два с половиной раза. Это соблазняет изготовителей турбокита использовать слишком малые турбины, только для того, чтобы выдавать давление наддува на низких оборотах. Низкий порог наддува может быть и полезным, но переусердствовать при этом означает получить серьезную, более 20%, потерю мощности на оборотах выше средних. Необходимый баланс между наддувом на низких оборотах и наддувом на максимальных оборотах – задача проектирования, которую должен решать каждый решившийся на установку турбины. В общем, меньшее давление в выпускном коллекторе означает большее количество лошадиных сил. Другими словами, большие турбины бегают быстрее.

С небольшим нагнетателем точка максимальной эффективности достигается рано, и минимум тепловыделения будет на низких давлениях наддува. Чтобы снизить температуру при достижении большой мощности, необходим большой турбонагнетатель.


Когда точка максимальной эффективности находится на более высоких оборотах, это означает более низкую температуру воздуха в этом режиме. Более низкая температура дает более плотный воздух, который обеспечивает пик момента в верхнем диапазоне оборотов.

Выбор размера компрессора.

Необходимо понять нужную степень повышения наддува, степень расхода и плотности воздуха и степень эффективности нагнетателя перед тем, как приступать к подбору нагнетателя нужного размера.

Степень повышения давления.

Степень повышения давления расчитывается как полное абсолюдное давление, произведенное турбиной, разделенное на атмосферное давление.
Степень сжатия = 1+наддув/1

Относительная плотность.

В конечном счете, мощность, полученная от использования турбонаддува, зависит от количества молекул кислорода в воздухе, сжатых в каждый кубический сантиметр объема. Это называется плотностью воздушного заряда. При прохождении через систему турбонаддува плотность немного изменяется.Когда воздушные молекулы принудительно "утрамбовываются" в нагнетателе до определенной степени сжатия, плотность не увеличивается на тоже самое значение, потомучто при сжатии увеличивается температура, и воздух расширяется обратно в прямой зависимости от того насколько он нагрет. Хотя воздушный заряд после сжатия окажется более плотным, его плотность будет всегда меньше, чем степень повышения давления. Для снижения негативного фактора этого эффекта применяют промежуточные охладители, позволяющие относительной плотности приблизиться к значению степени сжатия.

Зависимость относительной плотности от степени повышения давления. Плотность падает при увеличении температуры, поэтому фактическая степень увеличения массы воздуха всегда меньше чем степень повышения давления.


Расход воздуха.

Расход воздуха равен обьему х обороты х 0.5 х Ev и поделенному на 1000000. Здесь 0.5 означает, что у четырех тактного двтгателя воздух в цилиндр поступает только в один оборот из двух, Ev это объемная эффективность. Делим на 1000000 для того, чтобы получить кубические метры из кубических см. Чтобы преобразовать кубические метры к кг/мин надо умножить на плотность воздуха на высоте географического места положения.

Значение расхода воздуха для четырех тактных двигателей .



Выбор размера турбины.

Предполагаемое применение системы двигатель+турбонагнетатель является также основным критерием при выборе размера турбины, поскольку определяет выбор между моментом на низких, средних или максимальных оборотах двигателя. При этом выборе приходиться иметь дело с двумя величинами: основной размер турбины и отношение площадь/радиус (A/R).

Основной размер турбины.

Предполагается, что основной размер турбины характеризует ее способность производить мощность на валу, необходимую для привода компрессора при желаемом расходе воздуха. Поэтому большие турбины обеспечивают более высокие отдаваемые мощности, чем не большие. Для простоты картины, оценивать размер турбины можно по диаметруее выходного отверстия. Это является упращением теории турбин, однако на практике такой подход дает возможность оценить способность турбины обеспечить тот или иной расход.

Компрессор Garrett GT2860RS. Цифры справа — число оборотов турбины в минуту. Видно, что линия соединяющая точки PR=1 и PR=1.8 проходит за границей устойчивой работы компрессора.


Компрессор Garrett GT2557R, несмотря на КПД, меньший чем у Garrett 2860RS, лучше подходит для заданного применения.

Диаграмма диаметра выходного отверстия турбины относительно расхода воздуха на впуске — не точный инструмент для выбора, но приблизительный критерий первоначального отсеивания.

Разумный метод выбора турбины состоит в том чтобы проконсультироваться в компании, у которой вы приобретаете турбокомпрессор. Конечно, при выборе будет существовать возможность допустить ошибку в ту или иную сторону. И так как выбор происходит в пределах первоначального предназначения системы турбонаддува, имеет смысл каждый раз выбирать в большую сторону.
Выбор отношения A/R

Приблизительный диаметр выходного отверстия турбины, требуемый для привода компрессора при заданном расходе воздуха.


В то время как основной размер турбины является критерием расхода газа через турбину, отношение A/R дает инструмент точного выбора из диапазона основных размеров.Чтобы понять идею отношения A/R, представте кожух турбины в виде конуса, обернутого вокруг вала в виде спирали. Распрямите етот конус и отрежьте небольшой кусок, на некотором растоянии от конца. Отверстие в конце конуса — выходное сечение кожуха. Площадь этого отверстия и есть A в отношении A/R. Размер отверстия существенен, поскольку он определяет скорость, с которой выходят отработанные газы из улитки турбины и попадают на ее лопатки. При любом заданном расходе газов для увеличения скорости их истечения требуется уменьшение площади выходного отверстия. Эта имеет существенное значение для управления частотой вращения турбины. Необходимо иметь ввиду, что площадь выхода влияет на побочный эффект обратного давления отработанных газов и, таким обра

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 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. Как правило, 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 того же размера (каждый такт поршня в каждом цилиндре генерирует больше мощности, чем в противном случае).Однако, чем больше мощность, тем больше энергии вырабатывается в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вы должны также 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 сойтись с установкой гораздо меньшего двигателя 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 использовать любые маркетинговые преимущества над своими 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-хвасту от двигателей 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: турбонагнетатели 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 ставите ногу на акселератор, и датчиком

.

Установка турбокомпрессора | Как автомобиль работает

Турбокомпрессор

В основе турбонагнетателя находятся турбина и компрессор, которые вращаются вместе на одном валу. Турбина размещена и приводится в движение потоком выхлопных газов. Это превращает компрессор, который качает воздух в двигатель. Критическое внимание необходимо уделять конструкции подшипника, установленного по центру, поскольку турбина, компрессор и вал могут вращаться со скоростью до 200 000 об / мин.

Есть два основных способа получить больше энергии от автомобиля двигатель , Первый (и до недавнего времени самым популярным) является увеличение возможностей двигатель. Во-вторых, увеличить количество топливо смесь воздуха собирается в цилиндр ,

Как правило, чем больше топливно-воздушной смеси поступает в цилиндры, тем больше мощность двигателя будет производить. Таким образом, часть решения заключается в настройке карбюратор , крышка цилиндра и многообразия чтобы двигатель "дышал" больше свободно, но есть пределы тому, сколько энергии можно извлечь из двигателя с помощью этих средств, в то же время поддерживая надежность двигателя и гибкость.

Альтернативный способ получения большего количества топливно-воздушной смеси в цилиндры с турбокомпрессор ,

Гонки с турбинами

В отличие от дорожных автомобилей, двигатели гоночных автомобилей не должны идти на компромисс между мощность и гибкость, поэтому они могут быть настроены для максимальной мощности на высоких оборотах потому что это диапазон скоростей, где они будут проводить большую часть своего времени когда гонка Для двигателя с турбонаддувом это неизбежно означает работу двигателя на очень высоко повысить давление а также проведение обычного тюнинга работай.Самые мощные гоночные двигатели с турбонаддувом могут справиться с ускорением давление 4-5 бар (60-70 фунтов на кв. дюйм), тогда как турбо дорожный автомобиль будет работать на максимум около 0,7 бар (10,5 фунтов на квадратный дюйм).

Что такое турбо?

Турбокомпрессор в основном насос движимый выходящими выхлопными газами из выхлопной коллектор , Агрегат состоит из колеса с лопастями - турбины - который припадки внутри корпуса в Система вытяжки , От этой турбины короткий центральный приводной вал бежит к подобному лопастному колесу под названием компрессор который подает в воздухозаборник двигателя.

Когда поток выхлопных газов

от двигателя, они вращают турбину, которая в свою очередь вращает ведущий вал включить компрессор. Таким образом, когда двигатель работает, выхлопные газы приводят турбина, которая заставляет компрессор нагнетать воздух в двигатель.

Фиксированное количество топлива автоматически всасывается воздухом, если двигатель есть карбюратор. Если двигатель имеет впрыск топлива Блок управления компьютером запрограммирован в соответствии с давлением наддува.

Чем быстрее работает двигатель, или больше открытие дроссельной заслонки или и то, и быстрее будет вращаться турбокомпрессор. Чем быстрее вращается турбо, тем чем больше давление, тем больше он развивается и тем больше воздуха сил в двигатель создать больше власти.

Двигатель на холостом ходу

Когда двигатель работает на холостом ходу, он не генерирует достаточный поток выхлопных газов, чтобы вращать турбину достаточно быстро, чтобы получить реальное ускорение. Воздух, проходящий через сторону компрессора турбокомпрессора, всасывается двигателем, а не прокачивается компрессором.Все выхлопные газы должны проходить через турбокомпрессор, потому что перепускной клапан закрыт.

Турбобустинг

Когда акселератор нажимается для подачи большего количества топлива и воздуха, частота вращения двигателя увеличивается. Это приводит к большему потоку выхлопных газов, который вращает колесо турбины быстрее. Турбина приводит в действие компрессор, который сжимает воздух, проходящий через его корпус, и всасывает больше. Он нагнетает сжатый воздух во впускной тракт.

Overboost

Маленькая турбина дает превосходный отклик, но противодавление ограничивает максимальную мощность, а также имеет тенденцию к чрезмерному увеличению от среднего диапазона скорости вверх. Чтобы преодолеть это, когда используется небольшая турбина, она оснащена перепускным клапаном, который ограничивает наддув от турбонагнетателя за счет отвода выхлопных газов из основной турбины после достижения заданного наддува.

вестгейты

Хотя турбонагнетатель предназначен для повышения давления смеси, поступающей в двигатель, слишком большое давление будет опасно, потому что это может привести к «стуку» (предварительное зажигание) и слишком сильно напрягать внутренние компоненты двигатель.Поэтому максимальное давление наддува, которое может создать турбонагнетатель должен быть ограничен клапан известный как шлюз

- это перепускной клапан, расположенный в турбонагнетателе, который открывается в пусть некоторые из выхлопных газов байпас турбина и поток прямо в Система вытяжки. Если давление наддува становится слишком высоким, перепускной клапан активируется чувствительным к давлению привод который чувствует давление производится компрессором.

Интеркулеры

Сжатие воздуха вызывает свои проблемы.Когда воздух сжат он нагревается, что приводит к его расширению. Потому что целью турбо является чтобы получить как можно больше топливно-воздушной смеси в цилиндр, этот горячий воздух должен быть охлажден.

Для этого большинство автомобилей с турбонаддувом оснащено промежуточным охладителем. это выглядит как маленький радиатор и охлаждает сжатый воздух, который покидает турбокомпрессор. Когда воздух остывает, его объем сжимается, поэтому количество топливно-воздушная смесь, подаваемая в двигатель - и, следовательно, выходная мощность - увеличивается.

Монтаж

Монтаж и сантехника

Поиск места для размещения всех частей турбо системы может вызвать проблемы у дизайнеров автомобилей. Турбонагнетатели сильно нагреваются, поэтому необходимо экранировать чувствительные к нагреву детали, и топливо лучше всего снабжать системой с непрерывным контуром, чтобы избежать проблем испарения. Интеркулеры должны быть расположены в воздушном потоке, а их трубопроводы должны быть как можно короче.

Турбоагрегат подключен к выхлопной системе как можно ближе к двигателю. возможно. Это помогает держать его компактным, а также помогает предотвратить турбо лаги. Если был длинный отрезок выхлопная труба между двигателем и турбо, есть будет задержка между ускоритель прижатый двигатель скорость увеличивается, а турбо ускоряется. Эффект был бы как эластичный трос дроссельной заслонки.

Поэтому турбонагнетатель часто крепится болтами непосредственно к выпускному коллектору.Выпускное отверстие находится в центре корпуса турбины и ведет к выхлопная труба.

Со стороны впуска сжатый воздух покидает корпус компрессора через крупногабаритная труба. Это проходит через интеркулер (если есть), а затем к впускной коллектор или иногда приточная камера, куда топливо добавляется впрыск, прежде чем воздух поступит в двигатель.

смазывание

Смазка и охлаждение

Подшипники с турбонаддувом смазываются системой подачи и откачки масла двигателя.Некоторые турбоагрегаты имеют корпуса с водяным охлаждением, каналы которых подключены к основной системе охлаждения двигателя.

Высокая скорость, с которой турбина может вращаться, создает смазку и охлаждение проблемы. В некоторых турбокомпрессорах турбина может вращаться со скоростью до 200 000 оборотов в минуту, и самые горячие части турбо будут при или около температуры выпускной газ около 900 ° С.

Большинство турбоагрегатов имеют центральный приводной вал подшипник питается маслом из двигатель. Система смазки турбокомпрессора специально разработана для управления с высокими температурами.

Труба для слива масла имеет большой диаметр, чтобы гарантировать, что масло, которое развивает кремообразную консистенцию после прохождения через турбокомпрессор, будет стекать назад к отстойник под действием силы тяжести Если в этой трубе был ограниченный поток, это вызвало бы повышение давления вокруг подшипника в центральном корпусе это приведет к утечкам масла на турбокомпрессоре.

Некоторые турбины имеют центральный подшипник с водяным охлаждением для еще большего снижения нагрева. Преимущество состоит в том, что, поскольку вода все еще нагревается двигателем, он продолжает циркулировать и отводит тепло от подшипника на несколько минут после того, как двигатель был остановлен.

Уточнения

Ранняя критика турбо двигателей была за их низкую производительность за пределами буста - когда двигатель не вращался достаточно быстро, чтобы быстро вращать турбину - и количество времени, которое потребовалось турбокомпрессору, чтобы начать ускорение, как только акселератор был нажат.

Низкая производительность при разгоне объясняется тем, что двигатели с турбонаддувом не работают обычно имеют очень высокий степень сжатия , Заставляя много давления в цилиндры эквивалентны поднятию компрессия соотношение так что, если двигатель началось с высокой компрессии, при высокой форсировке давление внутри двигателя может способствовать детонация проблемы или постучать ', что приведет к серьезному повреждение двигателя.

В качестве приблизительного ориентира, каждые три фунта ускорения эквивалентны увеличению степень сжатия в 1 раз. Так что если двигатель с компрессией Соотношение 8: 1 имело турбо, которое могло дать девять фунтов наддува, Эффективная степень сжатия будет около 11: 1. Средний семейный автомобиль имеет Степень сжатия 9: 1.

Лучшее управление двигателем и турбонаддувом - это почти все турбо-системы сейчас использовать некоторую форму управления двигателем, которая присматривает за электронным зажигание и системы впрыска топлива, слегка замедляя зажигание, если двигатель начинает стучать.БТР Сааба (Автомат

Система

Performance Control) делает еще один шаг вперед. Это не только уменьшает давление наддува до безопасного уровня, это также позволяет запускать двигатель на любом сорт топлива, потому что система управления автоматически компенсирует - хотя вы получаете лучшую производительность только с самой высокой оценкой.

Ранние турбодвигатели пострадали от турбо-задержки, частично из-за плохого двигателя управление и отчасти потому, что отсутствие подходящих турбоагрегатов часто означало, что двигатели и турбины не были идеально подобраны друг к другу - большая турбина на маленьком двигателе даст хорошую мощность, но не будет гибкости.запаздывание почти неизбежно, потому что маленький двигатель потребует времени, чтобы "раскрутить" большой турбоагрегат. Небольшая турбина на большом двигателе дает хорошую мощность в среднем диапазоне с небольшим или отсутствующим лагом, но предельная власть находится под угрозой.

Эти проблемы были сведены к минимуму благодаря лучшему согласованию турбо и размеры двигателя и с использованием более легких материалов, таких как керамика и новые конструкции такой как переменный поток сопла (см. боковую линию на обороте).

Преимущества

Очевидным преимуществом двигателя с турбонаддувом является увеличение производительность в сочетании с экономией - двухлитровый двигатель с турбонаддувом дает производительность, аналогичная трехлитровому, без наддува больше топлива, чем двухлитровый.

Производителю часто проще выполнить турбонаддув существующего двигателя, чем спроектировать и разработать новый, больший. Добавление турбо в двигатель не обычно значительно увеличивают расход топлива, если только не улучшены характеристики используется в полной мере.

,

Как это работает: турбонаддув | Вождение

Раньше турбокомпрессоры использовались в основном на спортивных автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками. Они по-прежнему дают быстродействующим автомобилям дополнительный прирост мощности, но все чаще автопроизводители используют их на двигателях меньшего размера для повышения мощности при необходимости, но с большей общей экономией топлива. Они также используются практически на всех дизельных двигателях для увеличения мощности.

Турбокомпрессор - это, по сути, воздушный насос, который подает дополнительный кислород в двигатель по мере необходимости, так что он может сжигать больше топлива для увеличения мощности.

Двигатели содержат поршни, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах. Они поворачивают тяжелый центральный коленчатый вал, так же, как ваши ноги двигаются вверх и вниз, приводя в движение велосипед. Вращательное движение коленчатого вала используется для поворота колес автомобиля.

Двигатель Audi 3.0-L V6 с двумя турбонагнетателями, установленными последовательно.

Что заставляет все это двигаться, так это пары воздуха и бензина в верхней части поршня. Когда это зажигается свечой зажигания, сила сгорания толкает поршень вниз, чтобы повернуть рукоятку.Сгоревшие газы затем удаляются в виде выхлопных газов.

Каждый поршень смещается вниз в начале своего цикла, создавая вакуум. В нетурбинном двигателе, известном как безнаддувный, воздух приливается, когда открывается впускной клапан, но он может заполнять цилиндр только при атмосферном давлении. Сжигание большего количества топлива приводит к большей мощности, но поскольку топливно-воздушная смесь должна быть точной, чтобы двигатель работал правильно, добавление большего количества бензина не будет работать, и цилиндр не сможет втянуть дополнительный воздух.

В двигателе с турбонаддувом турбонагнетатель нагнетает больший объем воздуха под давлением, и компьютер автомобиля отвечает, добавляя правильное количество дополнительного топлива.

Турбо работает от выхлопных газов. Одна сторона турбины расположена у выпускного коллектора, другая - у воздухозаборника двигателя и содержит два небольших вентилятора, соединенных валом. Когда выхлоп проходит через турбо, он вращает один вентилятор, называемый турбиной. Это, в свою очередь, приводит в движение второй вентилятор, называемый компрессором, который всасывает свежий воздух, создает давление в нем и нагнетает его в двигатель. Разница между атмосферным давлением и величиной давления воздуха, которое обеспечивает турбонагнетатель, называется повышением и измеряется в фунтах на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм).

Вместо турбонаддува некоторые автомобили используют нагнетатель, который также нагнетает воздух, но механически движется от коленчатого вала двигателя вместо потока выхлопных газов.

Вырез турбокомпрессора, показывающий вентиляторы турбины и компрессора, соединенные валом.

Одна из проблем, связанных с турбонаддувом, заключается в том, что воздух нагревается при сжатии, и это противоположно тому, что вы хотите. Холодный воздух более насыщен кислородом, поэтому его можно смешивать с большим количеством топлива и при этом правильно сжигать в цилиндре.Автопроизводители добавляют теплообменник, называемый интеркулером, к турбосистеме, которая поглощает тепло и снижает температуру воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Вентиляторы Turbo вращаются очень быстро - до 250 000 оборотов в минуту или более - и существует вероятность слишком высокого давления в двигателе при максимальной нагрузке. Если это произойдет, откроется клапан, называемый перепускным клапаном, который отводит некоторые выхлопные газы от турбины.

Турбокомпрессор не поддерживает двигатель все время.Если вы едете умеренно, достаточно воздуха, всасываемого при атмосферном давлении, и двигатель работает как атмосферный. Когда вы нажимаете на газ, двигатель работает тяжелее и создает большее давление выхлопных газов. Это раскручивает турбокомпрессор, который, в свою очередь, повышает мощность двигателя, который, в свою очередь, получает больше топлива - вот почему эти двигатели небольшого объема могут внезапно стать намного жаждущими, чем ожидалось, когда вы жестко управляете ими. (С другой стороны, дополнительный кислород способствует более полному сгоранию топлива в цилиндре, что повышает эффективность двигателя и снижает вредные выбросы.)

Турбокомпрессор также создает головную боль для инженеров, потому что он не сразу работает на полную мощность. Существует небольшая задержка между временем, когда вы опускаете ногу, и когда турбонагнетатель вращается с достаточной скоростью, чтобы обеспечить ускорение и дать вам желаемый всплеск ускорения. Это известно как турбо лаг.

Раньше это было гораздо более заметно на старых автомобилях, но сегодня автопроизводители используют разные методы, чтобы уменьшить его. Используются легкие лопатки турбин, поэтому для их вращения требуется меньше давления.Турбокомпрессоры меньшего размера вращаются быстрее, и некоторые автопроизводители ставят два из них на двигатель, комбинируя маленький для быстрого начального ускорения с большим, который может обеспечить большую мощность при более высоких оборотах двигателя. Для достижения этого несколько автопроизводителей, включая Volvo, используют как нагнетатель с механическим приводом, так и турбонагнетатель с выхлопом.

Другая технология - это изменяемая геометрия, которая автоматически регулирует поток выхлопных газов в колесо турбины в зависимости от частоты вращения двигателя и требований к мощности.

Двигатели с турбонаддувом

, как правило, не требуют дополнительного обслуживания, за исключением случаев, когда автомобиль выполняет замену масла и замену свечи зажигания. Некоторые более новые турбодвигатели работают нормально на бензине обычного качества, но проверьте руководство своего владельца на предмет требований премиум-класса.

Большинство автопроизводителей просто говорят «с турбонаддувом», но некоторые используют фирменные названия, такие как TFSI от Audi (для многослойного впрыска с турбонаддувом) или Ford EcoBoost. Если вы не уверены, спросите, если это турбо, прежде чем купить.


Смотрите также


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