Автомобильная турбина принцип работы: Принцип работы турбины на бензиновом двигателе

Принцип работы турбины — ТУРБО-ТЕХ Москва

Ремонт турбин легковых и грузовых автомобилей в Москве

24.04.2019

Для того, чтобы выяснить принцип работы турбины в авто, необходимо тщательно ознакомиться с функциями ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Большая часть легковых и грузовых машин имеют в своем составе четырехтактный агрегат, который на контроле у двух клапанов. Эти клапаны называются впускным и выпускным.

Рабочие циклы

Каждый из циклов работы ДВС состоит из 4 тактов. За эти 4
такта, коленвал выполняет 2 оборота. Ниже опишем каждый из тактов:

1. Впуск. Поршень перемещается вниз, а тем временем
   камера сгорания насыщается воздушно-топливной смесью (если ДВС на бензине).
   Если авто на дизеле, то в камеру попадает лишь воздушная масса.
2. Компрессия. В этом такте производится сжатие
   горючего.
3. Расширение. Смесь загорается искрой, а сама
   искра вырабатывается свечами.
4. Выпуск. Поршень движется вверх.

Основными элементами турбинная часть и компрессорная.
Турбина представлена в виде устройства, которое подает под высоким давлением
воздушный поток в цилиндры. Турбинная часть нужна для повышения мощности
силового агрегата без изменений рабочего объема двигателя. Обе части
турбокомпрессора соединены жесткой осью. Все элементы совершают движение в одно
время и в одном и том же направлении. Энергия создавшаяся поток выхлопа
переходит в крутящий момент и это приводит в движение компрессорную часть.
Когда газы попадают на крыльчатку турбины, выхлоп преобразовывается в энергию
вращения.

Преимущество использования турбокомпрессора

Турбина имеет огромную популярность на рынке
автопроизводства и сейчас большинство компаний делают новые модели авто с
турбированным двигателем.

Преимуществ в использовании турбо-автомобиля достаточно:

• Повышение скорости движения авто.
• Меньше расходуется топливо.
• Двигатель работает стабильно и надежно.

Как выбрать турбину?

Важным моментом, является сбалансированная работа мотора и
самой турбины. При приобретении турбины следует обратить внимание на ее
качество. Если вдруг турбина сломалась, то стоит обращаться в
специализированные сервисы, где вам выполнят качественный ремонт и САМОЕ
ГЛАВНОЕ – будут использовать оригинальные запасные части.

Самостоятельным ремонтом заниматься не стоит, ведь это сверхточный агрегат, который требует профессиональных рук и знаний. Покупать новую турбину – это очень дорогое удовольствие и мало кому это по карману, а приобретение б/у агрегата может и вовсе навредить вашему авто, так что такой вариант даже не рассматривайте.

Симптомы поломки турбины

Турбокомпрессор требователен и необходимо проводить
регулярные проверки данного агрегата, но все-таки вы должны знать основные
симптомы поломки турбины:

1. Понижение мощности мотора.
2. Сизый дым.
3. Повышенный расход масла.
4. Посторонний запах гари.

Представьтесь

Телефон*

E-mail

Текст сообщения

Нажимая на кнопку «Отправить», вы даете согласие на обработку данных.

Представьтесь

Отзыв

Оцените нас!

rating fields

Нажимая на кнопку «Добавить отзыв», вы даете согласие на обработку данных.

Представьтесь

Ваш телефон*

Нажимая на кнопку «Заказать звонок»,
вы даете согласие на обработку данных.

Принципы работы автомобильной турбины — описание, механизм, схемы

Турбокомпрессор, турбонаддув, или турбина с постоянным наддувом представляет собой механическое устройство, функция которого состоит в перегрузе эндотермического двигателя, улучшая его характеристики. Чтобы правильно понять функционирование агрегата, необходимо ввести понятие количества поглощаемого воздуха. Существуют различные способы увеличения количества воздуха, поступающего в двигатель, например, увеличение его смещения или увеличение скорости вращения. Однако самый простой способ – в буквальном смысле «залить» камеру сгорания воздухом. Именно в этой гипотезе турбокомпрессор вступает в игру. Целью турбокомпрессора на практике является увеличение плотности поступаемого воздуха, условие, которое позволяет двигателю пропорционально увеличивать его эффективную мощность. В этой статье рассмотрим принципы работы автомобильной турбины в следующем порядке:

1. Как увеличивается плотность воздуха в турбине.
2. Как работает автомобильная турбина с наддувом.

Увеличение плотности воздуха в турбине

Для увеличения плотности воздуха используется турбина (турбокомпрессор с наддувом) с промежуточным охладителем, который выполняет функцию охлаждения сжатого воздуха. Эта конфигурация позволяет вводить большее количество кислорода в камеру сгорания, что, в свою очередь, позволяет заливать большую массу топлива. Так увеличивается мощность двигателя авто.

Но важно понять пошаговые принципы работы автомобильной турбины. Итак, турбокомпрессор состоит из двух основных элементов: компрессора и турбины. Они состоят из рабочего колеса, заключенного в корпус в форме улитки, который может вращаться на значительном числе оборотов. Компрессор и турбина вращаются с одинаковой угловой скоростью, поскольку они выполнены как одно целое через шпиндель.

Принцип работы автомобильной турбины – схема

Турбина здесь в роли интеллектуального устройства, поскольку оно восстанавливает кинетическую энергию выхлопных газов (в противном случае они будут потеряны), превращая их в механическую энергию, полезную для привода крыльчатки компрессора. Следовательно, сжатый воздух вводится во впускной коллектор, обеспечивая невозможный (в противном случае) объем воздуха для безнаддувного двигателя. Не менее важной является функция, выполняемая интеркулером, поскольку сжатый воздух имеет тенденцию повышать свою температуру, а теплообменник (интеркулер) позволяет снизить её и увеличить плотность воздуха.

Принципы работы автомобильной турбины с постоянным наддувом

Внедрение турбокомпрессоров в автопромышленности высветило некоторые проблемы, которые пытались решить в течение многих лет. Например, явление детонации из-за слишком высоких или недостаточных коэффициентов сжатия для надлежащего функционирования системы. Решение было найдено путем установки клапанов, называемых перепускной и отводной, предназначенных для поступления или отвода всасываемого воздуха или выхлопных газов наружу системы.

Клапан перепускной заслонки установлен в выпускном коллекторе, и его отверстие прямо пропорционально давлению наддува. Его функция заключается в ограничении оборотов двух рабочих колес, чтобы двигатель не подвергался чрезмерному напряжению из-за избыточного давления. При превышении пределов, установленных на этапе проектирования, избыточное давление преодолевает сопротивление пружины, помещенной внутрь клапана, отводя выхлопные газы наружу, позволяя компрессору замедляться, снижая следствие наддува.

Турбины компрессора с постоянным наддувом работают только под давлением потока выхлопного газа, который сначала собирается в контейнере, пока не будет создано достаточно высокое давление. При импульсном усилении используется импульс движения выхлопных газов. Поток выхлопных газов поступает непосредственно в турбину через наименьшую возможную трубу выхлопных газов при её перемещении.

Современные турбокомпрессоры развивают скорость до 300 000 оборотов/мин, и требуют экстремальных технических требований для строительства и охлаждения. Гидродинамический подшипник скольжения, который позволяет непрерывной масляной пленке минимизировать трение вала в турбине, является требованием для таких высоких оборотов. Кроме того, в современных турбокомпрессорах используются керамические элементы, что делает устройство более прочным.

Принципы работы турбины в автомобиле, видео:

Основным преимуществом турбокомпрессора является увеличение мощности и оборотов. В результате, значительно снижается расход топлива. Основным недостатком является повышение температуры, вызванное элементами двигателя, что требует более сложной системы охлаждения. В старых турбодвигателях также существует проблема так называемой «задержки турбонаддува», которая при низких оборотах не может создавать достаточно высокое давление и, следовательно, приводит к снижению производительности авто.

Читайте также: История возникновения автомобильной турбины.

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Вы здесь:
Домашняя страница >
Транспорт >
Турбокомпрессоры

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 29 сентября, 2022.

Идеального изобретения не бывает: всегда можно сделать что-то лучше, дешевле,
более эффективным или более экологичным. Возьмите внутреннюю
двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина
приводимый в действие жидкостью, может швырнуть вас по шоссе или ускорить
небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать в противном случае. Но это всегда
можно построить двигатель, который будет двигаться быстрее, дальше или потреблять меньше
топливо. Один из способов улучшить двигатель — использовать турбокомпрессор —а
пара вентиляторов, которые используют мощность выхлопных газов в задней части двигателя, чтобы втиснуть больше
воздух в переднюю часть, доставляя больше «крутости», чем в противном случае
получить. Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте
посмотри внимательнее!

Фото: Безмасляный турбокомпрессор, разработанный НАСА. Фото предоставлено
Исследовательский центр Гленна НАСА (НАСА-GRC).

Содержание

1. Что такое турбонагнетатель?
2. Как работает турбокомпрессор?
3. Как работает турбокомпрессор — более подробно
4. Откуда берется дополнительная мощность?
5. Сколько дополнительной энергии вы можете получить?
6. Преимущества и недостатки турбокомпрессоров
7. Кто изобрел турбокомпрессор?
8. Узнать больше

Что такое турбокомпрессор?

Вы когда-нибудь наблюдали, как мимо вас проносятся машины, из выхлопных труб которых вырываются сажевые выхлопы?
Очевидно, что выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше.
очевидно, что они тратят энергию впустую в то же время. Выхлоп
смесь горячих газов, выбрасываемых со скоростью и всей энергией,
содержит — тепло и движение (кинетическую энергию) — бесполезно исчезает в атмосфере. Было бы неплохо, если бы двигатель
можно ли как-то использовать эту ненужную мощность, чтобы машина ехала быстрее?
Это именно то, что делает турбокомпрессор.

Фото: Типичный автомобильный турбокомпрессор использует пару вентиляторов в форме улитки, как этот. Здесь вы видите Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делкора предоставлено ВМС США.

Автомобильные двигатели вырабатывают энергию, сжигая топливо в прочных металлических банках, называемых цилиндрами. Воздух входит
каждый цилиндр, смешивается с топливом и сгорает с небольшим взрывом
который выталкивает поршень, вращая валы и шестерни, которые вращают
колеса автомобиля. Когда поршень вдавливается обратно, он нагнетает отработанный воздух.
и топливная смесь выходит из цилиндра в виде выхлопа. Количество энергии
автомобиль может производить напрямую зависит от того, как быстро он сжигает топливо.
у вас больше цилиндров и чем они больше, тем больше топлива
машина может гореть каждую секунду и (по крайней мере теоретически) тем быстрее она
можешь идти.

Один из способов увеличить скорость автомобиля — добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили
обычно имеют восемь и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести
цилиндров в обычном семейном автомобиле. Другим вариантом является использование
турбокомпрессор, который каждую секунду нагнетает в цилиндры больше воздуха, поэтому
они могут сжигать топливо быстрее. Турбокомпрессор — это простая, относительно дешевая дополнительная
немного комплекта, который может получить больше мощности от того же двигателя!

Рекламные ссылки

Как работает турбокомпрессор?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию работы турбокомпрессора автомобиля. А
реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, выдавливает его в камеру
где он горит топливом, а затем выдувает горячий воздух сзади. В качестве
горячий воздух уходит, он ревет мимо турбины (немного похожей на очень
компактный металлический ветряк), который приводит в действие компрессор (воздушный насос) спереди
двигателя. Это часть, которая нагнетает воздух в двигатель, чтобы
заставить топливо гореть правильно.

Турбокомпрессор автомобиля очень
аналогичный принцип работы поршневого двигателя. Он использует выхлопные газы для
водить турбину. Это вращает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух.
(и кислород) в цилиндры, что позволяет им сжигать больше топлива каждый раз.
второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше энергии (что
это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»). А 9Нагнетатель 0027 (или «механический нагнетатель», если дать ему полное название) очень похож на турбокомпрессор, но вместо выхлопных газов с помощью турбины он приводится в действие вращающимся коленчатым валом автомобиля.
Обычно это недостаток: там, где турбокомпрессор питается от отработанной энергии выхлопных газов, нагнетатель фактически крадет энергию из собственного источника энергии автомобиля (коленчатый вал), что обычно бесполезно.

Фото: Суть турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор) установлены на одном валу. Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается.
Фото предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Как работает турбонаддув на практике? Турбокомпрессор фактически представляет собой два небольших вентилятора (также называемых крыльчатками).
или бензонасосы) сидят на одном металлическом валу так, что оба крутятся вокруг
вместе. Один из этих вентиляторов, называемый турбиной , находится в
поток выхлопных газов из цилиндров. Когда цилиндры продувают горячий газ
лопасти вентилятора, они вращаются и вал, к которому они подключены
(технически называется вращающимся узлом центральной ступицы или CHRA)
так же вращается. Второй вентилятор называется компрессор а,
так как он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже крутится.
Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому при вращении втягивает
воздух в машину и нагнетает его в цилиндры.

Здесь небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы делаете его горячее (вот почему
велосипедный насос прогревается, когда вы начинаете накачивать шины). горячее
воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и менее
эффективно помогает топливу гореть, поэтому было бы намного лучше, если бы
воздух, выходящий из компрессора, охлаждался перед поступлением
цилиндры. Для его охлаждения выход компрессора проходит
над теплообменником, удаляющим
дополнительное тепло и направляет его в другое место.

Как работает турбонагнетатель — более подробно

Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая
напрямую подключен к компрессору (и питает его) (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вкратце, как все это 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 быстрее.
6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он производит энергию быстрее и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выпускной патрубок.
8. Горячие выхлопные газы, обдувая вентилятор турбины, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (здесь показана бледно-оранжевой линией). Таким образом, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
10. Выхлопные газы покидают автомобиль, затрачивая меньше энергии, чем в противном случае.

На практике компоненты можно было бы соединить примерно так. Турбина (красная, справа) всасывает выхлопной воздух через впускное отверстие, приводя в действие компрессор (синий, слева), который всасывает чистый наружный воздух и нагнетает его в двигатель. Эта конкретная конструкция имеет электрическую систему охлаждения (зеленого цвета) между турбиной и компрессором.

Художественное произведение: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США №7,946,118: Охлаждение турбокомпрессора с электрическим управлением, выданного Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, 24 мая 2011 г. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Откуда берется дополнительная мощность?

Турбокомпрессоры дают автомобилю больше мощности, но эта дополнительная мощность
не поступает непосредственно из отработанных выхлопных газов, и это иногда сбивает людей с толку.
С турбонагнетателем мы используем часть энергии выхлопных газов для привода компрессора.
что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо — это дополнительная мощность автомобиля.
происходит от. Все, что делает выхлопной газ, это приводит в действие турбокомпрессор и,
поскольку турбонагнетатель не соединен с коленчатым валом или колесами автомобиля, он не
напрямую каким-либо образом увеличивает мощность автомобиля. Это просто позволяет
тот же двигатель, чтобы сжигать топливо с большей скоростью, что делает его более мощным.

Сколько дополнительной энергии вы можете получить?

Если турбокомпрессор придает двигателю большую мощность, более крупный и лучший турбокомпрессор даст
это еще больше силы. Теоретически вы могли бы продолжать улучшать свой турбокомпрессор.
чтобы сделать ваш двигатель все более и более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела.
Цилиндры настолько велики, что столько топлива они могут сжечь.
Через впускное отверстие определенного размера вы можете нагнетать в них столько воздуха, сколько вы можете выпустить выхлопных газов, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для привода турбонагнетателя.
Другими словами, в игру вступают другие ограничивающие факторы, которые необходимо учитывать.
аккаунт тоже; вы не можете просто турбонаддувом свой путь к бесконечности!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Преимущества

Фото: Типовой автомобильный турбокомпрессор. Вы можете ясно видеть два вентилятора/воздуходувки (один над другим) и их впускные/выпускные отверстия. Фото предоставлено армией США.

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 большую выходную мощность при том же размере двигателя (каждый ход поршня в каждом отдельном цилиндре генерирует больше мощности, чем в противном случае). Однако больше мощности означает больше энергии выход в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вы также должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны сжигать соответственно больше топлива.

Теоретически это означает, что двигатель с турбокомпрессором не более экономичен по топливу, чем двигатель без него. Однако на практике двигатель, оснащенный турбокомпрессором, намного меньше и легче, чем двигатель той же мощности без турбокомпрессора, поэтому автомобиль с турбокомпрессором может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении.
Теперь производителям часто удается установить на тот же автомобиль двигатель гораздо меньшего размера (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: работая хорошо, они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим содержанием кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, загрязняя воздух меньше.

“ Большинство отраслевых экспертов ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, продаваемых в США, будут оснащены им. »

Нью-Йорк Таймс, 2018 г.

Недостатки

Большая мощность при том же объеме двигателя звучит замечательно, так почему же не все двигатели оснащены турбонаддувом?

Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбонагнетателями, не всегда оказывались такими впечатляющими, как хотели заявлять производители (стремящиеся воспользоваться любым маркетинговым преимуществом перед своими конкурентами).
Одно исследование, проведенное Consumer Reports в 2013 году, показало, что небольшие двигатели с турбонаддувом обеспечивают значительно меньшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришел к выводу: «Не принимайте экологические достоинства двигателей с турбонаддувом за чистую монету. экономить топливо, включая гибриды, дизели и другие передовые технологии».

Надежность тоже часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности к обычному двигателю — короче говоря, есть еще несколько вещей, которые могут пойти не так. Это может значительно удорожить обслуживание турбин.
По определению, турбонаддув — это получение большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны подвергаться более высоким давлениям и температурам, что может привести к более раннему выходу деталей из строя; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом не служат так долго.

С турбонаддувом даже вождение может быть другим: поскольку турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами, часто возникает значительная задержка («турбо-лаг») между нажатием педали газа и включением турбонагнетателя, что может делают автомобили с турбонаддувом очень разными (а иногда и очень сложными) в управлении.
В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, усердно разрабатывали частично или полностью электрические турбокомпрессоры для решения этой проблемы; Предложение Garrett называется E-Turbo, а предложение Borg — eBooster®.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Кого мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бюхи (1879–1959), автомобильный инженер, работавший в компании Gebrüder Sulzer Engine Company в Винтертуре, Швейцария. Подобно турбонагнетателю, который я проиллюстрировал выше, его первоначальная конструкция использовала вал турбины с приводом от выхлопных газов для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя. Первоначально он разработал турбокомпрессор еще до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1919 году.05, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя. Однако

Бючи был не единственной важной фигурой в этой истории. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением стадий сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров. Это работало как наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндр, так и количество топлива, которое можно было сжечь. Другие инженеры, в том числе Луи Рено, Готлиб Даймлер и
Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

Произведение: Один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бюхи конца 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться. Вы можете видеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопной газ из цилиндра проходит по трубе (зеленая), которая приводит в движение турбину. Он подключен к оранжевому «зарядному вентилятору» (компрессор) и охладителю (синяя коробка), который нагнетает воздух в цилиндр через синюю трубку. Есть и другие запутанные детали, но я не буду вдаваться во все детали; если вам интересно, взгляните на патент США № 1,9.55 620: двигатель внутреннего сгорания (обслуживается через патенты Google). Работа предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Подробнее

На этом сайте

• Оси и колеса
• Автомобильные двигатели (бензиновые двигатели)
• Компрессоры и насосы
• Шестерни
• Турбины

Книги для читателей постарше

• Turbo: Real World High-Performance Turbocharge Systems by Jay K. Miller. Cartech Voyageur, 2008. Отличное общее введение.
• Турбокомпрессор: Справочник по производительности Джеффа Хартмана. Motorbooks International, 2007.
• Sport Compact Turbos & Blowers от Джо Петтитта. CarTech, 2004. Более практичное практическое руководство по установке и использованию турбокомпрессоров.

Турбокомпрессоры

• от Хью Макиннеса и Бетти Макиннес. Книги HP, 1987.
• Porsche Turbo: Полная история Питера Ванна. Motorbooks International, 2004. Первая глава включает общую историю турбокомпрессоров.

Книги для юных читателей

• Car Science by Richard Hammond. Дорлинг Киндерсли, 2007 г. Объясняет науку, которая заставляет вашу машину работать (9–12 лет).

Артикул

• Создание лучшего турбокомпрессора, Дэн Карни, Design News, 19 октября 2029 г. Короткое, но интересное интервью
  с техническим директором Borg Warner смотрит, куда движется технология.
• Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание от Аарона Терпена, New Atlas,
  20 октября 2019 г. . История новых электрических турбин Garrett.
• Прыжки с турбонаддувом с ипподрома в тупик Стивена Уильямса. The New York Times, 25 октября 2018 г. Как турбокомпрессоры стали важным компонентом двигателя современного автомобиля.
• Маленький вентилятор, решающий самую большую проблему турбокомпрессора, Алекс Дэвис. Wired, 24 августа 2017 г. Краткий обзор eBooster от BorgWarner.
• Как повысить эффективность двигателей с турбонаддувом? Просто добавь воды, Ник Чап. Нью-Йорк Таймс, 29Сентябрь 2016 г. Bosch возрождает идею распыления воды в цилиндры с турбонаддувом, чтобы сделать их более холодными и менее хаотичными.
• Автопроизводители считают, что турбины — это мощный путь к эффективности использования топлива, Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 г. Почему такие производители, как Ford и BMW, активно продвигают двигатели с турбонаддувом.
• 50 лет назад турбокомпрессор был прорывной технологией Джима Коска. The New York Times, 19 декабря 2014 г. Как ранние турбокомпрессоры в конечном итоге преодолели свои первые проблемы.
• «Если ты не водишь турбо, скоро будешь», Чак Скуатриглиа. Wired, 24 сентября 2010 г. Ожидается, что к 2015 г. количество автомобилей с установленными турбонагнетателями удвоится, поскольку производители ищут новые способы повышения производительности двигателей меньшего размера.
• Turbo приветствует свою зеленую репутацию от Йорна Мэдслиена. BBC News, 11 октября 2009 г. Турбины заставляют автомобили двигаться быстрее; они также могут сделать их «более экологичными» за счет снижения расхода топлива.

Патенты

Если вы ищете подробное техническое описание того, как что-то работает, лучше всего начать с патентов. Здесь
Вот несколько недавних патентов на турбокомпрессоры, на которые стоит обратить внимание:

• Патент США № 1 955 620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бюхи, выданный 17 апреля 1934 г. Ранний турбодвигатель, разработанный самим изобретателем турбокомпрессоров.
• Патент США № 2,309,968: Управление турбокомпрессором и метод Ричарда Дж. Ллойда, The Garrett Corporation, выданный 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных скоростях двигателя.
• Патент США № 4,083,188: Система турбонагнетателя двигателя, разработанная Эмерсоном Куммом, The Garrett Corporation, выдана 11 апреля 19 г.78. Современный турбокомпрессор для дизеля с низкой степенью сжатия.
• Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбокомпрессора с электрическим управлением, выданный Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, 24 мая 2011 г. Новый метод охлаждения турбокомпрессора.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

eBooster является зарегистрированным товарным знаком корпорации BorgWarner Inc.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2010/2020) Турбокомпрессоры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-turbochargers-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Средства связи
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда
• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работает турбо? Объяснение принципа работы турбокомпрессора

Термин «турбокомпрессор» знаком вам, когда вы говорите о гоночных автомобилях и высокопроизводительных спортивных автомобилях. Их также нередко можно найти в более крупных дизельных двигателях. Турбина — это устройство, которое может увеличить мощность двигателя без увеличения его веса. Как работает турбо и делает ли это возможным? И какие особенности сделали их такими популярными?

Что такое турбонагнетатель?

Люди из 1980-х, вероятно, лучше знакомы со словом «турбо», потому что в то время оно применялось ко многим продуктам, таким как турбоскейтборды, турбобритвы и многое другое. Но это не то, что произвело революцию в автомобильной промышленности.

Турбокомпрессор представляет собой приводную от турбины машину с принудительной индукцией, которая повышает эффективность и выходную мощность двигателя внутреннего сгорания за счет подачи дополнительного воздуха в камеру сгорания.

Если вам кажется немного сложным понять, как работает турбо , обратите внимание на тот факт, что двигатель работает на смеси топлива и воздуха. Когда турбонагнетатель подает в камеру больше воздуха, он смешивается с большим количеством топлива, в результате чего вырабатывается больше мощности. Он переправляет воздух, сжимая его, используя энергию выхлопных газов, выходящих из двигателя.

Турбодвигатель. Источник: Fast Car

Различные типы турбонагнетателей?

В автомобильной промышленности используются различные типы турбокомпрессоров:

Одиночный турбонагнетатель

Говоря об одинарных турбонагнетателях, большинство людей думают о нем как о турбокомпрессоре. Автомеханики, изменяя размер элемента внутри турбины, могут создавать различные характеристики крутящего момента. В то время как маленькие турбины могут увеличить мощность на низких оборотах и ​​быстрее вращаться, большие турбины повышают уровень максимальной мощности. Оба они являются экономически эффективными инструментами повышения эффективности и мощности двигателя. Не говоря уже о том, что благодаря небольшому размеру они позволяют двигателям меньшего размера повысить рабочие характеристики по сравнению с двигателями большего размера. Недостатком Single-Turbo является то, что он может хорошо работать только в узком диапазоне оборотов. Другим недостатком является то, что будет турбо-задержка до того, как турбо начнет работать.

Twin-Turbo

Как и в названии, на двигатель установлен второй турбонагнетатель. Таким образом, второй турбонаддув обеспечивает более высокую мощность и более широкий диапазон оборотов. Чтобы быть более конкретным, меньшая турбина работает на низких оборотах, а большая — на более высоких. В результате твин-турбо отличается высокой сложностью и стоимостью.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией, или VGT, представляет собой кольцо из лопаток аэродинамической формы, установленных внутри турбины. Эти внутренние лопасти вращаются с целью изменения угла закрутки газа. Наиболее впечатляющей особенностью турбокомпрессора с изменяемой геометрией является способность согласовать площадь турбины с радиусом оборотов двигателя для поддержания максимальной производительности. В результате это может уменьшить турбо-задержку и сгладить диапазон крутящего момента. С другой стороны, VGT ограничен в применениях с бензиновыми двигателями. Причиной этого являются комплектующие из экзотических материалов. Это требование, поскольку VGT должен выдерживать высокие температуры выхлопных газов. По этой причине это исключает возможность присоединения VGT к роскошным двигателям.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией и двойной спиралью

Этот турбокомпрессор, также называемый VTS, сочетает в себе турбокомпрессор с изменяемой геометрией и турбонагнетатель с двойной спиралью. В этой специальной комбинации регулируемый турбокомпрессор с двойной спиралью представляет собой более надежную альтернативу, а также более дешевую для владельцев автомобилей.

Электрические турбокомпрессоры

Если вы ищете решение для удаления турбоямы, электрический турбокомпрессор — ваше главное оружие. Помогая турбокомпрессорам там, где обычный турбокомпрессор не самый лучший, электрический турбокомпрессор работает за счет добавления электродвигателей, вращающих компрессор турбокомпрессора до тех пор, пока мощность от объема выхлопных газов не станет достаточно высокой для запуска турбокомпрессора. И это самый совершенный турбокомпрессор, так как он решает все проблемы обычных турбокомпрессоров.

Как работает турбо?

Принцип работы турбокомпрессора почти аналогичен реактивному двигателю. Реактивный двигатель поглощает холодный воздух через переднюю часть, выталкивает его в камеру для смешивания и сжигания с топливом, а затем выбрасывает горячий воздух через заднюю сторону.
Когда горячий воздух выходит из двигателя, он вращает турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие воздушный насос или компрессор, расположенный в передней части двигателя. Он нагнетает воздух в двигатель и обеспечивает правильное сгорание топлива.

Как работает турбо в двигателе автомобиля? Он использует почти тот же принцип реактивного двигателя. Он состоит из двух основных частей – турбины и компрессора. Когда одна часть вращается, другая вращается вместе с ней, потому что они связаны друг с другом. Выхлопные газы выбрасываются из двигателя, когда топливо сгорает внутри камеры сгорания. Газы спускаются в трубу и вращают турбину, которая вращается со значительно большими скоростями и заставляет компрессор (который на самом деле является турбиной в обратном направлении) вращаться. Эта цепочка действий накачивает больше воздуха в цилиндр двигателя, позволяя сжигать больше топлива и производить больше мощности каждую секунду.

Может возникнуть вопрос, почему турбонагнетатели не перегреваются, несмотря на то, что работают при экстремальных температурах и выдерживают большие нагрузки. Ответ — интеркулер. С каждым турбокомпрессором имеется промежуточный охладитель, который охлаждает нагнетаемый горячий воздух. Система охлаждения масла заботится о турбине и не дает ей перегреваться.

Почти все современные автомобили с дизельными двигателями оснащены турбонагнетателями, потому что дизельные двигатели прочнее бензиновых и имеют более простые впускные коллекторы.

Как работает турбонагнетатель? (Кратко)

Чтобы объяснить это кратко, пошаговые процедуры как работает турбо :

1. Воздухозаборник двигателя всасывает холодный воздух и направляет его в компрессор.
2. Компрессор сжимает поступающий воздух и нагревает его. Затем выдувает горячий воздух.
3. Горячий воздух охлаждается при прохождении теплообменника и поступает в воздухозаборник цилиндра.
4. Холодный воздух сгорает внутри камеры сгорания быстрее из-за переноса большего количества кислорода.
5. Из-за сжигания большего количества топлива выработка энергии будет увеличиваться быстрее, и двигатель сможет передавать больше мощности на колеса.
6. Горячие отработанные газы покидают камеру и проходят мимо турбины на выпускном отверстии.
7. Турбина вращается с высокой скоростью и также раскручивает компрессор, так как оба установлены на одном валу.
8. Выхлопные газы покидают автомобиль через выхлопную трубу. Они тратят меньше энергии, чем двигатель без турбонагнетателя.

VW Beetle использует двигатель с турбонаддувом. Источник: VW

Каковы преимущества турбокомпрессоров?

Дополнительная мощность, безусловно, является ключевым преимуществом турбокомпрессоров, но это не единственное их преимущество. Еще одним выгодным преимуществом является топливная экономичность. Двигатель с турбонаддувом использует гораздо меньше топлива для производства той же мощности по сравнению со стандартными двигателями. По этой причине Ford использует в некоторых своих моделях 1,0-литровый турбодвигатель вместо 1,6-литрового бензинового двигателя. Точно так же вы увидите 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо 6-цилиндрового и V6 с турбонаддувом, заменяющий V8 во многих новых моделях.

Автомобили с турбонаддувом на самом деле лучше, чем обычные автомобили с бензиновым двигателем, потому что они потребляют меньше топлива и сжигают масло более чисто, что снижает загрязнение воздуха.

Еще одним преимуществом использования турбонагнетателей является то, что они позволяют двигателю развивать больший крутящий момент в более низком диапазоне оборотов, что дает автомобилю преимущество при движении по городу. Дополнительный крутящий момент пригодится для легкого зажима зазоров.

Еще одним преимуществом двигателей с турбонаддувом является их тихий характер. Они амортизируют звук впуска и позволяют автомобилю ездить по улицам, не издавая раздражающих звуков.

          УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

• Различия между 4- и 6-цилиндровыми двигателями
• замечательных цитат из фильмов о машинах!

Турбокомпрессор в сравнении с нагнетателем

Если вы понимаете как работает турбокомпрессор , вы также поймете принцип работы нагнетателя. Оба устройства выполняют одну и ту же работу — производят больше энергии из двигателя автомобиля. Однако принцип их работы разный. Турбина работает, когда выхлопные газы вращают турбину, а нагнетатель вырабатывает мощность от вращающегося коленчатого вала. Этот принцип работы на самом деле менее эффективен, потому что он использует энергию двигателя автомобиля, в то время как турбо использует потраченную впустую энергию.

Автомобиль с двигателем с нагнетателем. Источник: DriveTribe

. Тем не менее, нагнетатели могут обеспечить лучшую реакцию дроссельной заслонки из-за их более прямого и механического соединения с двигателем. В отличие от турбо, здесь нет задержки отклика.

Какие модели автомобилей оснащены турбодвигателем?

Автомобили с дизельным двигателем в основном имеют двигатель с турбонаддувом. Кроме того, большинство автопроизводителей имеют в своей линейке продукции одну или две модели с турбонаддувом. Например, Renault-Nissan обозначил свои турбодизельные двигатели как dCi, а турбобензиновые — как TCi, то есть TDI и TSI для Volkswagen и TDCI и Ecoboost для Ford соответственно.

Надеюсь, эта статья будет вам полезна. Если у вас есть какие-либо вопросы по машине, не стесняйтесь оставлять нам комментарии в поле ниже, мы ответим на них для вас.

Часто задаваемые вопросы

Преимущества турбокомпрессоров привлекательны для многих водителей и владельцев автомобилей. По этой причине вопросы об этой удивительной автомобильной детали различны. Наши автомобильные эксперты помогут вам ответить на следующие наиболее распространенные вопросы, чтобы обеспечить лучшее понимание: 

Кто изобретатель турбокомпрессора?

 Альфред Дж. Бюхи (1879–1959) — отец этой невероятной автомобильной детали. Он работает автомобильным инженером в компании Gebrüder Sulzer Engine Company в Винтертуре, Швейцария. Альфред создал турбокомпрессор перед Первой мировой войной и опубликовал его в Германии в 1905 году. Его вклад в турбокомпрессор настолько велик, что он продолжал улучшать его конструкцию до самой своей смерти.

В чем недостаток двигателей с турбонаддувом?

Самый главный недостаток турбодвигателя — расход топлива. Поскольку компрессор нагнетает в камеру сгорания больше воздуха, чем двигатель, использующий только атмосферное давление, в двигатель будет отправлено больше топлива.