Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Турбированный двигатель как работает


Турбированный двигатель - устройство и принцип работы

Турбированный мотор – это силовой агрегат, в котором подача воздуха в цилиндры осуществляется посредством специального устройства – турбины. Мощность турбированного двигателя значительно больше, чем у обычного атмосферного. В этой статье мы расскажем, как работает турбированный двигатель, какие он имеет преимущества и недостатки, а также как правильно его эксплуатировать.

Принцип работы турбированного двигателя

 

Турбированный двигатель (будь то бензиновый или дизельный) конструктивно имеет некоторые отличия от своего атмосферного аналога. Главной особенностью любого турбированного двигателя является турбокомпрессор. Данное устройство состоит из специального вентилятора и турбины. Компрессор подключается к выхлопной системе автомобиля и через систему специальных труб принимает часть выхлопного газа на лопасти турбины. Турбина раскручивается под давлением, создаваемым выхлопным газом и приводит в движение вентилятор компрессора. Компрессор закачивает под давлением большое количество воздуха.

Увеличение количество и давление воздуха способствует лучшему сгоранию топлива, а значит, увеличению мощности двигателя. Таким образом, при меньшем объеме, турбированный двигатель способен иметь больше лошадиных сил, чем больший по объему атмосферный мотор.

Охлаждение турбированного двигателя отличается от охлаждения атмосферного. Прежде всего, в таких двигателях вместо радиатора применяется специальное устройство – интеркуллер. Он представляет собой тот же радиатор, однако в нем, вместо ОЖ циркулирует воздух. Иногда интеркуллер может дополняться вентилятором, для эффективности охлаждения потоком воздуха.

Видео - Работа ДВС как работает турбонаддув

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

Как и любой другой двигатель, турбированный тоже обладает своими преимуществами и недостатками.

Преимущества:

1. Самое главное преимущество турбированного двигателя – высокая мощность. Пожалуй, это главная цель, которую получили при минимальном изменении конструкции двигателя. При одинаковом объеме с атмосферным двигателем, турбированный может выдавать мощность и крутящий момент на 70 процентов больше.

2. Турбокомпрессор позволяет снизить содержание вредных веществ в выхлопном газе, что делает такой двигатель намного экологичнее. Это связано с тем, что воздух в цилиндрах сгорает намного эффективнее и полностью, в связи с этим, количество выхлопных газов уменьшается, а то и вовсе пропадает по пути в компрессор.

3. Двигатель, оборудованный турбиной, имеет низкий уровень шума, в отличие от атмосферного аналога.

4. Турбированный двигатель можно установить практически на любой автомобиль. Это связано с тем, что его конструктивные особенности мало чем отличаются от обычного ДВС. А значит, при равном объеме, они имеет такие же габариты, что позволяет монтировать его на те же крепежные элементы. Данное свойство касается как бензиновые, так и дизельные двигатели.

Недостатки:

1. Пожалуй, это самый логичный недостаток из всех – повышенный расход топлива. Дело в том, что при потреблении большего объема воздуха, необходимо и соответствующее количество топлива. Решить эту проблему невозможно, так как двигатель, раскручиваясь быстрее, будет самостоятельно закачивать требуемый уровень топлива.

2. Очень большие трудности в эксплуатации. Они связаны с высокой чувствительностью качества топлива и моторного масла. Если атмосферный двигатель менее привередлив к этим показателям, то турбированный может запросто выйти из строя.

3. В дополнение ко второму недостатку можно отметить очень низкий срок службы масло и его фильтра. Дело в том, что турбированный двигатель строится на основе обычного ДВС, а значит, рассчитан на такой же пробег и количество оборотов. Так как турбированный двигатель чаще работает на повышенных оборотах, соответственно масло быстрее теряет свои свойства.

 

4. Большие цены. Суть данного вопроса начинается с того, что цена на турбину и ее комплектующие изделия достаточно высокая. Соответственно турбокомпрессор очень дорого ремонтировать, что не каждому по карману.

5. Есть некоторые особенности охлаждения турбины после долгой поездки. Дело в том, что она достаточно сильно перегревается и может остыть только на холостых оборотах. Поэтому, прежде чем глушить двигатель, ему дают поработать еще около двух минут.

6. Двигатель с турбокомпрессором в сборе стоит дороже своего атмосферного аналога на 20-30 процентов.

Как правильно эксплуатировать турбированный двигатель?

Если соблюдать все правила эксплуатации, то двигатель, оснащенный турбокомпрессором, может прослужить около 500 тысяч километров. Известны случаи, когда двигатель «переживал» собственный автомобиль. Кузов сгнивал, а мотор устанавливали на другой автомобиль и продолжали эксплуатировать.

  • Заливайте в бензобак только самое качественное топливо. Не заправляйтесь на сомнительных заправках. То же самое относится и  к моторному маслу. Некачественное масло очень быстро приведет к дорогостоящему ремонту турбированного двигателя. Помимо этого, необходимо чаще проверять уровень масла.
  • Работа на холостых оборотах, которые превышают нормируемые значения, дольше 30 минут недопустима. Если у вас холостые обороты выставлены на слишком больших или малых значениях, обязательно отрегулируйте карбюратор или перепрограммируйте систему впрыска топлива.
  • После каждого запуска турбированного двигателя, его необходимо прогревать не менее двух минут. Только затем можно начинать движение.
  •  Если после длительной поездки вы решили остановиться, то не глушите двигатель сразу. Необходимо выждать время, пока на холостых оборотах остынет турбокомпрессор (порядка 2-3 минут) и только после этого выключайте зажигание.
  •  Всегда своевременно проводите мероприятия, касающиеся технического обслуживания двигателя. Здесь имеется ввиду замена масла, расходных материалов.

Вот так устроен турбированный двигатель. Если вы не боитесь всех сложностей эксплуатации и повышенного расхода топлива, то можете без проблем установить на свой автомобиль подобный агрегат. Однако стоит отметить, что если вы планируете установку такого двигателя на свой автомобиль, то необходимо соответствующее переоформление двигателя в органах ГИБДД. 

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 .

,

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.
.

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, а это противоположно тому, что вы хотите. Холодный воздух более насыщен кислородом, поэтому его можно смешивать с большим количеством топлива и 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 турбонагнетатель, 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 моментом, когда вы опускаете ногу, и когда турбонагнетатель разворачивается на достаточную скорость, чтобы обеспечить ускорение и дать вам желаемый импульс 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.

Другой технологией является 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.