Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Турбированный двигатель что это


Турбированный двигатель: что это такое?

Начнем с того, что ситуация на современном рынке новых автомобилей заметно поменялась за последние 15-20 лет. Изменения в автоиндустрии коснулись как исполнения, уровня оснащения и решений в плане активной и пассивной безопасности, так и устройства силовых агрегатов. Привычные атмосферные моторы на бензине с тем или иным рабочим объемом, которые раньше фактически являлись показателем класса и престижности авто, сегодня активно вытесняются турбированным двигателем.

В случае с турбомоторами объем двигателя перестал выступать базовой характеристикой, определяющей мощность, крутящий момент, динамику разгона и т.д. В этой статье мы намерены сравнить двигатели с турбиной и атмосферные версии, а также ответить на вопрос, в чем состоит принципиальное отличие атмосферных ДВС от турбированных аналогов. Параллельно будут проанализированы основные преимущества и недостатки моторов с турбонаддувом. Также в итоге будет дана оценка, стоит ли покупать новые и подержанные бензиновые и дизельные машины с турбированным двигателем.

Содержание статьи

Турбированные двигатели и «атмосферники»: главные отличия

Для начала немного истории и теории. В основу работы любого ДВС положен принцип сгорания топливно-воздушной смеси в закрытой камере. Как известно, чем больше воздуха удается подать в цилиндры, тем больше горючего получается сжечь за один цикл. От количества сгоревшего топлива будет напрямую зависеть количество высвобождающейся энергии, которая толкает поршни. В атмосферных моторах забор воздуха происходит благодаря образованию разрежения во впускном коллекторе.

Другими словами, мотор буквально «засасывает» в себя наружный воздух на такте впуска самостоятельно, а объем поместившегося воздуха зависит от физического объема камеры сгорания. Получается, чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха он может уместить в цилиндрах и тем большее количество топлива получится сжечь. В результате мощность атмосферного ДВС и крутящий момент сильно зависят от объема мотора.

Рекомендуем также прочитать отдельную статью о том, что такое рабочий объем двигателя. Из этой статьи вы узнаете, какие параметры определяют данную характеристику, чем измеряется объем мотора и на что влияет данный показатель.

Принципиальной особенностью двигателей с нагнетателем является принудительная подача воздуха в цилиндры под определенным давлением. Данное решение позволяет силовому агрегату развивать больше мощности без необходимости физически увеличивать рабочий объем камеры сгорания. Добавим, что системами нагнетания воздуха может быть как турбина (турбокомпрессор), так и механический компрессор.

На практике это выглядит следующим образом. Для получения мощного мотора можно пойти двумя путями:

  • увеличить объем камеры сгорания и/или изготовить двигатель с большим количеством цилиндров;
  • подать в цилиндры воздух под давлением, что исключает необходимость увеличивать камеру сгорания и количество таких камер;
С учетом того, что на каждый литр топлива требуется около 1м3 воздуха для эффективного сжигания смеси в ДВС, автопроизводители по всему миру долгое время шли по пути совершенствования атмосферных двигателей. Атмомоторы представляли собой максимально надежный вид силовых агрегатов. Поэтапно происходило увеличение степени сжатия, при этом двигатели стали более стойкими к детонации. Благодаря появлению синтетических моторных масел минимизировались потери на трение, инженеры научились изменять фазы газораспределения, внедрение электронных систем управления двигателем позволило добиться высокоточного впрыска горючего и т.д.

В результате моторы от V6 до V12 с большим рабочим объемом долгое время являлись эталоном производительности.  Также не стоит забывать и о надежности, так как конструкция атмосферных двигателей всегда оставалась проверенным временем решением. Параллельно с этим главными минусами мощных атмосферных агрегатов справедливо считается большой вес и повышенный расход топлива, а также токсичность. Получается, на определенном этапе развития двигателестроения увеличение рабочего объема оказалось попросту нецелесообразным.

Теперь о турбомоторах. Еще одним типом агрегатов на фоне популярных «атмосферников» всегда оставались менее распространенные агрегаты с приставкой «турбо», а также компрессорные двигатели. Такие ДВС появились достаточно давно и изначально шли по другому пути развития, получив системы для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, механический компрессор или турбина. Из этой статьи вы узнаете о преимуществах и недостатках указанных систем нагнетания воздуха, а также о том, какой мотор выбрать, с компрессором или турбированный.

Стоит отметить, что значительной популяризации моторов с наддувом и быстрому внедрению подобных агрегатов в широкие массы долгое время препятствовала высокая стоимость автомобилей с нагнетателем. Другими словами, двигатели с наддувом были редким явлением. Объясняется это просто, так как на раннем этапе машины с турбодвигателем, механическим компрессором или одновременной комбинацией сразу двух решений зачастую ставились на дорогостоящие спортивные модели авто.

Немаловажным фактором оказалась и надежность агрегатов данного типа, которые требовали повышенного внимания в процессе обслуживания и уступали по показателям моторесурса атмосферным ДВС. Кстати, сегодня это утверждение также справедливо для двигателей с турбиной, которые конструктивно сложнее компрессорных аналогов и еще дальше ушли от атмосферных версий.

Преимущества и недостатки современного турбомотора

Перед тем, как мы приступим к анализу плюсов и минусов турбодвигателя, хотелось бы еще раз обратить ваше внимание на один нюанс. Как утверждают маркетологи, доля реализуемых новых автомобилей с турбонаддувом сегодня существенно увеличилась.

Более того, многочисленные источники делают акцент на том, что турбодвигатели все больше и больше теснят «атмосферники», автолюбители зачастую выбирают именно «турбо», так как считают атмосферные двигатели безнадежно устаревшим типом ДВС и т.п. Давайте разбираться, так ли хорош турбомотр на самом деле.

Плюсы турбодвигателя

  1. Начнем с явных плюсов. Действительно, турбодвигатель легче по весу, меньше по рабочему объему, но при этом выдает высокую максимальную мощность. Также моторы с турбиной обеспечивают высокий крутящий момент, который доступен на низких оборотах и является стабильным в широком диапазоне. Другими словами, турбомоторы имеют ровную полку крутящего момента, доступную с самых «низов» и до относительно высоких оборотов.
  2. В атмосферном двигателе такой ровной полки нет, так как тяга напрямую зависит от оборотов двигателя. На низки оборотах атмомотор  обычно выдает меньший крутящий момент, то есть его нужно раскручивать для получения приемлемой динамики.  На высоких оборотах мотор выходит на максимум мощности, но крутящий момент снижается в результате возникающих естественных потерь.
  3. Теперь несколько слов об экономичности турбодвигателей.  Такие моторы и правда расходуют меньше топлива по сравнению с атмосферными агрегатами в определенных условиях. Дело в том, что процесс наполнения цилиндров воздухом и топливом полностью контролируется электроникой. Получается, ЭБУ следит за тем, чтобы соотношение компонентов смеси было оптимальным на любых режимах работы турбированного ДВС, благодаря чему достигается полноценное сгорание заряда и происходит отдача максимума полезной энергии. В случае с атмосферными двигателями наполнение зависит как от оборотов коленвала, так и от температуры наружного воздуха, атмосферного давления и ряда других факторов.
  4. Если учесть небольшой вес самого агрегата с турбиной, доступную тягу на низких оборотах и отсутствие зависимости от внешних факторов, турбомотор закономерно расходует в штатных режимах эксплуатации меньше топлива. При этом следует помнить, что данное преимущество полностью исчезает в том случае, если постоянно ездить в режиме «газ в пол». Тогда расход топлива на турбодвигателе может оказаться даже большим, чем у атмосферных аналогов.

Минусы турбированного ДВС

Итак, с основными плюсами разобрались. Что касается минусов, они также присутствуют. Вполне очевидно, что турбомотор сложнее как в плане электроники и исполнительных устройств, так и в плане реализации самой схемы турбонаддува. Повышенные требования к качеству топлива и моторного масла тоже никуда не делись.

Дело в том, что небольшой по размерам и объему агрегат работает в условиях высоких механических и тепловых нагрузок. Давление наддува и температура в цилиндрах намного выше по сравнению с атмосферными двигателями, что означает ускоренный износ турбомотора.

Производители учитывают разные нюансы, закладывая больший запас прочности в агрегат, но во время ремонта турбодвигателя стоимость усиленных деталей получается ощутимо выше. Также двигатель с турбиной имеет большое количество датчиков и магистралей, а также дополнительных систем, что усложняет диагностику в случае возникновения неисправностей.

  1. Очень важным моментом является ресурс самой турбины. Турбонагнетатель повсеместно устанавливается на современные ДВС, окончательно вытеснив механический компрессор. При этом турбина на бензиновом двигателе обычно «ходит» всего около 150 тыс. км, на дизеле этот показатель в среднем составляет до 250 тыс. км. Затем турбокомпрессор нуждается в дорогом ремонте или полной замене.
  2. Что касается известной проблемы в виде «турбоямы» или «турболага», на современных двигателях этот недостаток практически устранен посредством установки турбин с изменяемой геометрией, путем использования технологий «би-турбо» и т.д. Почему практически, а не до конца? Дело в том, что идеальной остроты отклика во время дозирования тяги в процессе дросселирования, которая свойственна атмосферным моторам, все равно нет. Параллельно с этим более сложные системы турбонаддува требуют повышенных затрат, создают определенные затруднения, которые связаны с обслуживанием и ремонтом.

Что в итоге

Помните, в начале статьи мы говорили о том, что доля турбомоторов на рынке в последнее время заметно возросла. Да, это так, но исключительно благодаря турбодизельным агрегатам. Практически любой современный дизельный двигатель сегодня оборудован турбонаддувом. Дело в том, что именно турбина позволяет дизельному мотору обеспечить достойные эксплуатационные характеристики в сочетании с высокой топливной экономичностью. По этой причине турбодизели пользуются огромной популярностью.

Однако, ситуация с турбобензиновыми агрегатами несколько иная. Подавляющее большинство производителей продолжают выпускать модели в сегментах от «бюджет» до «премиум» с простым атмосферным двигателем. Только в отдельных случаях в линейку добавляются турбированные бензиновые версии. Что касается стран СНГ, авто с турбонаддувом на бензине продолжают заметно уступать машинам с атмосферными бензиновыми ДВС по общему количеству на дорогах. Причин для этого много, начиная от низкого спроса в результате высокой начальной стоимости «надувных» бензиновых авто и заканчивая политикой автодилеров. Последние стараются избавить себя от гарантийных обязательств перед потребителем в случае возникновения проблем с более сложной технически турбированной бензиновой машиной.

Другими словами, турбобензиновые версии завозятся намного реже, так как продавцы учитывают низкое качество горючего и недостаточное количество квалифицированных технических специалистов по ремонту и обслуживанию таких авто на территории СНГ. Добавим, что подавляющее большинство турбированных бензиновых автомобилей на отечественных дорогах представлены моделями немецкого концерна WAG (Audi, Volkswagen, Skoda и т.д.).

Подводя итоги, ответим на еще один важный вопрос. Многие автолюбители интересуются, стоит ли покупать бензиновый автомобиль с турбиной. Если вы присматриваете новую машину, планируете проездить на ней условные 3-5 лет или 100-150 тыс. км, тогда почему бы и нет. Только будьте готовы изначально переплатить за более «продвинутый» мотор и с самого начала приучите себя к мысли, что такому авто требуется частое плановое обслуживание. При этом крайне желательно выполнять регламентные работы и ремонтировать машину в официальном сервисе со всеми вытекающими допрасходами.

Если же вы хотите приобрести подержанный турбированный автомобиль, в таком случае нужно более чем основательно подумать. В случае с дизелем будет необходима глубокая диагностика состояние самого ДВС и готовность заменить изношенную турбину. Когда речь заходит о бензиновых версиях, тогда нашим ответом будет практически однозначное «нет». Дело в том, что актуальная ситуация на рынке турбобензиновых автомобилей б/у достаточно сложная.

  1. Всегда помните о небольшом ресурсе турбины. В том случае, если на конкретной модели их установлено сразу две или более, сумма ремонта заметно возрастает.
  2. Обращайте внимание на пробег и предыдущих владельцев. Зачастую турбоавтомобили берут «гонщики» или амбициозная молодежь. Если первые целенаправленно «укатывают» мощную машину, вторые, как правило, попросту не обслуживают такой автомобиль должным образом и достаточно небрежно его эксплуатируют.

В обоих случаях получается целесообразнее продать машину с пробегом 100-150 тыс. км. другому владельцу по бросовой цене, чем ремонтировать или менять высокотехнологичный турбированный двигатель. То же самое вполне справедливо и для турбированных малолитражек, например, с рабочим объемом 1.2 литра. Моторы данного типа и вовсе считаются «одноразовыми», так как имеют относительно небольшой ресурс около 150-200 тыс. км. и плохо поддаются серьезному ремонту.

Читайте также

Что такое турбодвигатель и как он работает?

Мы все слышали о турбодвигателях, но сколько вы знаете о том, как они работают? В этом руководстве мы рассмотрим все плюсы и минусы турбокомпрессоров, от их преимуществ и недостатков до того, как они отличаются от двигателей без наддува.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор - это компонент, состоящий из турбины и воздушного компрессора, который используется для сбора выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя.Он нагнетает больше воздуха в цилиндры, помогая двигателю вырабатывать больше энергии.

Как они работают?

Турбины

состоят из вала с турбинным колесом на одном конце и компрессорного колеса на другом. Они закрыты корпусом в форме улитки с впускным отверстием, в которое отработавшие выхлопные газы попадают под высоким давлением. Когда воздух проходит через турбину, турбина вращается, и компрессор вращается вместе с ней, всасывая огромное количество воздуха, который сжимается и выходит из выпускного отверстия.

Труба подает этот сжатый воздух обратно в цилиндры через промежуточный охладитель, который охлаждает воздух до того, как он достигает цилиндров. Поскольку турбины работают на таких высоких скоростях (до 250 000 об / мин), они, как правило, имеют систему масляного охлаждения, чтобы они не работали слишком жарко. Большинство систем также содержат клапан, известный как «перепускной клапан», который используется для отвода избыточного газа из турбонагнетателя, когда двигатель создает слишком большую форсировку, предотвращая повреждение турбины путем ограничения ее скорости вращения.

Двигатели с турбонаддувом

отличаются от стандартных двигателей тем, что в них используется отработанный выхлопной газ для подачи большего количества воздуха во впускной клапан. В то время как двигатели без наддува полагаются на естественное давление воздуха для всасывания воздуха в двигатель, турбины ускоряют этот процесс, производя энергию более экономно.

Каковы преимущества турбо?

Турбокомпрессоры

обладают рядом преимуществ, поэтому они так популярны на современных автомобилях. Здесь мы перечислим основные плюсы двигателя с турбонаддувом.

Мощность

Turbos вырабатывают больше энергии в двигателе того же размера. Это потому, что каждый ход поршня генерирует больше мощности, чем в безнаддувных двигателях. Это означает, что теперь все больше автомобилей оснащаются двигателями меньшего размера с турбонаддувом, заменяя более крупные и менее экономичные агрегаты. Хорошим примером этого является решение Ford заменить свой стандартный бензиновый двигатель объемом 1,6 л на 1-литровый турбированный агрегат, который он называет EcoBoost.

Экономия

Поскольку турбонагнетатели могут вырабатывать такую ​​же мощность, что и более крупные двигатели с наддувом, это открывает путь для использования более мелких, более легких и экономичных двигателей.Теперь все современные дизельные автомобили оснащены турбокомпрессором, что повышает экономию топлива и снижает выбросы.

Крутящий момент и производительность

Даже на самых маленьких двигателях турбокомпрессоры производят больший крутящий момент, особенно ниже диапазона оборотов. Это означает, что автомобили извлекают выгоду из сильной, быстрой работы, которая хороша в городе и помогает двигателю чувствовать себя более усовершенствованным на более высоких скоростях на автомагистралях и дорогах. На низких скоростях небольшие двигатели с турбонаддувом могут опережать автомобили, оснащенные большими, безнаддувными двигателями из-за крутящего момента, который они производят.

Тихие двигатели

Поскольку воздух в двигателе с турбонаддувом фильтруется через большее количество труб и компонентов, шум на впуске и выпуске уменьшается и улучшается, что делает его более тихим и плавным - возможно, это одно из самых неожиданных преимуществ двигателя с турбонаддувом.

А каковы недостатки?

Хотя турбины становятся все более популярными, у них есть некоторые подводные камни, которые мы перечислили ниже.

Дорогой ремонт стоит
Турбокомпрессоры

увеличивают сложность двигателя с целым рядом других компонентов под капотом, которые могут выходить из строя или приводить к неисправностям.Эти проблемы могут быть дорогостоящими, чтобы решить их, и могут оказать влияние на другие компоненты, если они выходят из строя.

Turbo Lag

Turbo Lag - это кратковременная задержка реакции после нажатия дросселя, которая может возникнуть, когда двигатель не вырабатывает достаточно выхлопных газов для достаточно быстрого вращения турбины на впуске турбины. Это действительно происходит только тогда, когда автомобиль движется агрессивно или из закрытого положения дроссельной заслонки. В автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками производители предотвращают отставание от турбокомпрессора, добавляя два турбонагнетателя различной геометрии, а не один большой с одной турбиной.

Эффективность и стиль вождения

Достижение заявленных показателей эффективности двигателя с турбонаддувом требует тщательного управления дроссельной заслонкой, при котором акселератор не нажимается слишком сильно. Когда турбокомпрессор находится в режиме «наддува», цилиндры сжигают топливо быстрее, что приводит к снижению эффективности. Водителям, переезжающим из безнаддувного автомобиля на модель с турбонаддувом, может потребоваться изменить стиль вождения, чтобы сохранить хорошую эффективность, особенно при первой поездке.

Откуда берутся турбокомпрессоры?

Первый турбокомпрессор был изготовлен в конце 19 -го -го века немецким инженером Готлибом Даймлером, но он не получил известность до окончания Первой мировой войны, когда производители самолетов начали добавлять их в самолеты для обеспечения двигателями, работающими на больших высотах где воздух тоньше.

Турбокомпрессоры

не добавлялись в автомобильные двигатели до 1961 года, когда американский производитель Oldsmobile использовал простую турбину для повышения мощности 3.Двигатель V8 5л. В 1984 году Saab разработал новую, более эффективную турбо-систему, и эта конструкция, с некоторыми изменениями и модификациями, остается самой популярной конфигурацией турбокомпрессора сегодня.

В Redex наши присадки к топливной системе улучшают рабочие характеристики дизельных и бензиновых двигателей с турбонаддувом и безнаддувными. Используя Redex в каждом топливном баке, вы можете наслаждаться улучшенными характеристиками и здоровьем двигателя. Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Redex .

,

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 является тепловым двигателем. 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 перепускным 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 Индианаполисе 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 турбиной. 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.

,

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. 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 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 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 за чистую монету.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.


Смотрите также


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