Содержание
7 главных заблуждений о турбомоторах: развенчиваем все! — журнал За рулем
LADA
УАЗ
Kia
Hyundai
Renault
Toyota
Volkswagen
Skoda
Nissan
ГАЗ
BMW
Mercedes-Benz
Mitsubishi
Mazda
Ford
Все марки
Турбонаддувными двигателями оснащается все больше автомобилей по всему миру. При этом многие наши автолюбители до сих пор остаются во власти предрассудков, считая такие моторы ненадежными. Эксперт «За рулем» утверждает: это давно не так!
Материалы по теме
9 ситуаций, когда турбомотор лучше атмосферника
Все современные турбомоторы — это комбинированные двигатели. Состоит такой мотор из поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине либо дизельном топливе, и агрегата наддува. Выхлопные газы поршневого двигателя имеют высокие температуру и давление и несут в себе бо́льшую энергию. Эта энергия составляет примерно треть от всей, которую дало сгоревшее топливо. Выхлопные газы вращают центростремительную турбину, которая сидит на одном валу с центробежным компрессором. Компрессор сжимает воздух и подает его в цилиндры. Таким образом, сама идея турбонаддува — это использование энергии выхлопных газов для увеличения количества воздуха, подаваемого в поршневой двигатель.
Миф 1. Турбомотор — это обычный двигатель, к которому добавили турбину
Раньше — да. Сейчас двигатели, на которые устанавливают систему наддува, подвергаются значительным изменениям. Им полагаются усиленные поршни и шатуны, часто другой коленчатый вал. На них устанавливают систему, охлаждающую днища поршней маслом. Дорабатывают головку блока цилиндров: корректируют фазы газораспределения, применяют более жаростойкие материалы в клапанном механизме. Часто усиливают систему охлаждения и многое другое.
Миф 2. У турбомотора всегда есть турбояма
У первых наддувных моторов ухудшение разгонной характеристики действительно наблюдалось. Это происходило из-за инерции ротора турбины на определенных оборотах вращения коленвала, когда от двигателя требуется мощность, а агрегат наддува лишь начал раскручиваться. На современных моторах инерция сильно снижена благодаря уменьшению диаметра роторов турбины. Меньше диаметр — меньше инерция — быстрее раскрутка. А еще современные турбонаддувы обладают большим запасом, и даже на малых оборотах двигателя турбина сполна обеспечивает снабжение воздухом. Чтобы по мере роста оборотов поршневого двигателя турбонаддув не пошел вразнос, часть выхлопных газов перепускают, минуя турбину. Процессом управляет электроника. Это и позволяет получить высокий крутящий момент при небольших оборотах, а далее следует полка крутящего момента, которая так удобна при разгоне. И никакой турбоямы.
Миф 3. Турбомотор жрет топливо
Вовсе нет. Благодаря использованию энергии выхлопных газов наддувные двигатели имеют расход топлива на 20–40% ниже, чем у атмосферных аналогов. Большим расход будет только тогда, когда с мотора снимают полную мощность, нажимая педаль газа до упора.
Миф 4. Двигатели с турбонаддувом — всегда мощные и оборотистые
Материалы по теме
Китайские турбомоторы: у них есть одна большая проблема!
В Японии уже давно и успешно используют автомобили (кейкары) с рабочим объемом двигателя 0,66 л, которые благодаря наддуву развивают 64 л. с. Могли бы и больше, но это законодательное ограничение. В Европе тоже вовсю идет внедрение моторов рабочим объемом около литра, и благодаря наддуву они часто развивают больше 100 л.с.
Для турбодизельных двигателей большие обороты нехарактерны. Уже около трех десятилетий дизельные моторы для автомобилей не разрабатываются без системы турбонаддува. Безнаддувные двигатели на тяжелом топливе имели крайне низкую энерговооруженность и сравнительно высокий расход топлива. У современного дизеля с турбонаддувом все иначе. При этом обороты коленвала не бывают больше 4800 в минуту.
Миф 5. Сломалась турбина — можно ездить и так, пока не накоплю денег на новую
Современный мотор не сможет работать с вышедшим из строя турбонаддувом. Электронный блок управления позволит работать мотору лишь на небольших оборотах и мощности, а также зажжет контрольную лампу «Check engine».
Миф 6. Турбокомпрессоры неремонтопригодны — только менять
Современный агрегат наддува, укрупненно, состоит из четырех узлов: улитка турбины, улитка компрессора, картридж (корпус с подшипниковым узлом и рабочие колеса турбины и компрессора на валу) и модуль регулирования давления наддува. Чаще всего проблемы бывают с картриджем. Этот элемент можно приобрести новым или восстановленным и заменить, как, впрочем, и все остальные компоненты.
Миф 7. Турбомотор требует высокооктанового топлива
Все зависит от политики автопроизводителя. Премиум-сегмент считает ниже своего достоинства рекомендовать октановое число ниже 95. А, например, представленный год назад новый турбонаддувный двигатель с непосредственным впрыском топлива для Geely Atlas адаптирован под 92-й бензин. Благодаря системе непосредственного впрыска граница детонации отодвинута, что и позволяет использовать топливо с более низким октановым числом на турбомоторе.
- О плюсах и минусах турбомоторов узнайте тут.
Наше новое видео
Упрощенный УАЗ Патриот — нет АБС и подушек, китайская коробка
В России появилась новая марка — тестируем ее первый кроссовер
Новый российский внедорожник: он всем нам очень нужен!
Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!
За рулем на Яндекс. Дзен
Новости smi2.ru
Турбокомпрессоры для бензиновых двигателей — журнал «АБС-авто»
Турбонаддув позволяет не только получить требуемую максимальную мощность, но и существенно улучшить экономичность и экологичность двигателя за счет повышения эффективности сгорания топлива. Захватив за пару десятков лет плацдарм дизельных двигателей, система турбонаддува вторглась на территорию бензиновых моторов.
Рис. 1. Тенденции применения
турбонаддува на двигателях легковых
и коммерческих автомобилей в период
до 2020 года
В настоящее время турбокомпрессоры для автомобильных двигателей выпускаются многими американскими, европейскими и японскими фирмами. Один из крупнейших производителей – фирма Garrett (подразделение концерна Honeywell). Согласно проведенному фирмой Global Insight и Honeywell анализу рынка турбокомпрессоров вслед за Западной Европой ожидается их широкое применение на автомобилях, продаваемых в США и в Китае (рис. 1).
Преимущество применения турбонаддува на дизелях объясняется возможностью увеличения их тягово-скоростных характеристик до уровня, сравнимого с бензиновыми двигателями равного с ними литража. При этом дизели с наддувом развивают значительно больший крутящий момент, что способствует разгонной динамике и позволяет реже переключать передачи. Устаревшие представления о плохой динамике и повышенном дымлении дизелей связаны с применявшимися ранее двигателями без наддува, ТНВД которых подавали топливо под относительно низким давлением, а его дозирование осуществлялось посредством механических средств. Современные дизели оснащаются системами Common Rail. Последние обеспечивают впрыск топлива под давлением до 2000 бар. При этом подача топлива производится несколькими порциями и в точном соответствии с количеством воздуха, поступающего в цилиндры. Сначала впрыскивается небольшая предварительная доза топлива, а после ее сгорания подается основная доза, которая воспламеняется практически без задержки, называемой периодом индукции. В результате давление в цилиндре повышается относительно плавно, а характерный для дизеля шум мало отличается от шума бензинового двигателя.
Применение наддува на бензиновых двигателях ограничено возможностью возникновения детонации, поэтому приходится вводить средства противодействия, из которых наиболее часто применяются снижение степени сжатия и охлаждение смеси при испарении бензина, впрыскиваемого непосредственно в цилиндры двигателя.
О целесообразности применения турбонаддува можно судить по приведенным в таблице характеристикам трех близких по мощности 4-цилиндровых двигателей, устанавливаемых на автомобили VW Passat 4Motion.
Следует отметить, что повышенный запас крутящего момента двигателей с турбонаддувом достигается регулированием давления газов перед турбиной посредством их перепуска через байпас или изменением геометрии соплового аппарата. В последнем случае применяется обычно венец с поворотными лопатками. Следует отметить, что регулирование турбокомпрессора перепуском части газов помимо турбины приводит к определенным потерям их энергии и соответствующему снижению эффективности системы наддува.
Следуя современным тенденциям совершенствования автомобильных двигателей, фирма Honeywell разработала несколько конструкций малоразмерных компрессоров, в том числе для устанавливаемого на индийском автомобиле Tata Nano 2-цилиндрового двигателя рабочим объемом 0,8 л.
Фото 1. Турбокомпрессор модели КР фирмы BorgWarner
Не менее известная компания BorgWarner поставляет малоразмерные турбокомпрессоры как для дизелей, так и для форсированных бензиновых двигателей, у которых температура газов перед турбиной достигает 1050°С. Корпуса турбин этих турбокомпрессоров отливаются из специальной жаростойкой стали, а в средних корпусах с установленными в них подшипниками ротора предусмотрены полости, подключаемые к системе охлаждения двигателя. Фирма выпускает также турбокомпрессоры с корпусами, изготовленными штамповкой из листовой стали. Чтобы ускорить прогрев нейтрализатора, корпус турбины отливают интегрированным с выпускным коллектором. В некоторых случаях применяются коллекторы и корпуса турбин с тепловыми экранамииз листовой стали.
Фото 2. Агрегат двухступенчатого наддува R2S
Для дизелей мощностью от 50 до 130 л.с. фирма BorgWarner поставляет турбокомпрессоры моделей KP31–K03 (фото 1), регулирование которых осуществляется посредством перепускного клапана с пневматическим или электрическим приводом. Для дизелей мощностью от 80 до 250 л.с. предназначены турбокомпрессоры моделей BV35–BV50 с изменяемой геометрией соплового аппарата турбины, лопатки которого поворачиваются также посредством пневматического или электрического привода. Некоторые из этих турбокомпрессоров имеют охлаждаемый корпус подшипников, включаемый в контур системы охлаждения двигателя. На дизели мощностью от 130 до 350 л.с. фирма предлагает устанавливать системы двухступенчатого наддува R2S с регулируемым перепуском газов между турбинами высокого и низкого давления (фото 2).
Одной из последних разработок фирмы является турбокомпрессор с двойной улиткой и поворотными лопатками соплового аппарата турбины. Применение двух улиток в сочетании с раздельными выпускными коллекторами способствует сохранению кинетической энергии выходящих из цилиндров газов, что содействует повышению эффективности турбокомпрессора при низких и средних частотах вращения вала двигателя. При этом также улучшается динамика разгона турбокомпрессора при резкой подаче нагрузки.
Для бензиновых двигателей мощностью от 60 до 340 л.с. BorgWarner предлагает турбокомпрессоры моделей BO31–BO53 c перепускным клапаном и моделей BO45–BO53 со сдвоенной улиткой. Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией соплового аппарата турбины выпускаются для двигателей мощностью от 160 до 220 л.с. Все турбокомпрессоры для бензиновых двигателей рассчитаны на работу при температуре отработавших газов до 1050°С, благодаря чему отпадает необходимость в охлаждении смеси за счет ее переобогащения. В результате при работе двигателя с большой нагрузкой возможна экономия топлива до 20%.
- Вадим Володин
технологиитурбокомпрессор
пропустить навигацию Что такое аэронавтика? | Динамика Как работает реактивный двигатель?
Реактивные двигатели двигают самолет вперед с большой силой, создаваемой Все реактивные двигатели, которые также называются газовые турбины, На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит через
Это изображение того, как воздух проходит через двигатель Что такое тяга?
Тяга Детали реактивного двигателя Поклонник — Вторая часть «обходит» ядро двигателя. Он проходит через канал Компрессор — Камера сгорания — Турбина — Сопло — Первый реактивный двигатель — А Краткая история ранних двигателей Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был Анри Жиффар построил дирижабль с приводом В 1874 году Феликс де Темпл построил моноплан. Отто Даймлер , изобретен в конце 1800-х годов В 1894 году американец Хирам Максим Ранние паровые машины приводились в движение нагретым углем и, как правило, Американский Сэмюэл Лэнгли сделал модель самолета В 1903 году братьев Райт С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 19 века.30-е годы Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, В то же время, когда Уиттл работал в Англии, General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США. Типы реактивных двигателейТурбореактивные двигатели Основная идея турбореактивный двигатель форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед Турбореактивный двигатель является реактивным двигателем. В реактивной машине расширяющиеся газы Изображение ТРД Турбовинтовой А турбовинтовой двигатель Как и турбореактивный, турбовинтовой двигатель состоит из компрессора, Изображение турбовинтового двигателя ТРДД А турбовентиляторный двигатель Изображение турбовентиляторного двигателя Турбовальные валы Это еще одна форма газотурбинного двигателя, которая работает так же, как турбовинтовой двигатель.
Изображение турбовального двигателя ПВРД ПВРД — это Изображение прямоточного воздушно-реактивного двигателя
Вернуться к началу Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое УЭТ? и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Главная |
Турбинные двигатели — Glenn Research Center
На этой странице:
Газотурбинная тяга
Тяга и сила
Тяга — это сила, которая перемещает любой самолет по воздуху. Тяга создается двигательной установкой самолета. Различные двигательные установки развивают тягу по-разному, но вся тяга создается за счет применения третьего закона Ньютона. На каждое действие есть равное и противоположное противодействие. В любой силовой установке рабочая жидкость ускоряется системой, и реакция на это ускорение создает силу в системе. Общий вывод уравнения тяги показывает, что величина создаваемой тяги зависит от массового расхода через двигатель и скорости газа на выходе.
Газотурбинный/реактивный двигатель
Во время Второй мировой войны в Германии и Англии независимо друг от друга был разработан новый тип авиационного двигателя. Этот двигатель назывался газотурбинным двигателем . Мы иногда называем этот двигатель реактивный двигатель . Ранние газотурбинные двигатели работали так же, как ракетный двигатель, создавая горячий выхлопной газ, который пропускался через сопло для создания тяги. Но в отличие от ракетного двигателя, который должен нести кислород для сгорания, газотурбинный двигатель получает кислород из окружающего воздуха. Газотурбинный двигатель не работает в открытом космосе, потому что там нет окружающего воздуха. Для газотурбинного двигателя ускоренный газ или рабочее тело является реактивным выхлопом. Большая часть массы реактивного выхлопа приходится на окружающую атмосферу. Большинство современных высокоскоростных пассажирских и военных самолетов оснащены газотурбинными двигателями. Поскольку газотурбинные двигатели так важны для современной жизни, мы будем предоставлять много информации о газотурбинных двигателях и их работе.
Газотурбинный двигатель
Газотурбинные двигатели бывают самых разных форм и размеров из-за множества различных задач самолетов. Однако все газотурбинные двигатели имеют некоторые общие детали. На слайде мы видим фотографии четырех разных самолетов, оснащенных газотурбинными двигателями. Каждый самолет имеет уникальную миссию и, следовательно, уникальные требования к силовой установке. Вверху слева — авиалайнер DC-8. Его задача — перевозить большие грузы пассажиров или грузов на большие расстояния на высокой скорости. Он проводит большую часть своей жизни в высокоскоростном круизе. Внизу слева — истребитель F-14. Его задача — сбивать другие самолеты в воздушном бою.