Как работает турбокомпрессор. Турбина как работает
Как работает турбокомпрессор. » Хабстаб
Турбокомпрессоры часто применяются в дизельных автомобилях. Турбина может существенно увеличить мощность автомобиля, без особого увеличения веса, этот факт делает её очень популярной. Давайте вкратце рассмотрим как это происходит.В процессе горения участвует кислород, а турбокомпрессор позволяет сжимать воздух, поступающий в цилиндр. Таким образом, становится возможно больше воздуха поместить в цилиндр, а больший объём воздуха позволит большему количеству топлива сгореть. Теоретически, теперь каждый цилиндр может отдать больше мощности при сгорании топлива и увеличить соотношение мощность-вес двигателя.Турбокомпрессор, используя энергию отработавших газов, раскручивает турбину, которая раскручивает воздушный насос. Скорость вращения турбины достигает 150 000 оборотов в минуту, что примерно в 30 раз превышает скорость вращения двигателя автомобиля.
Устройство турбокомпрессора.Турбокомпрессор крепится к выпускному коллектору двигателя. Выхлопные газы раскручивают турбину, которая работает как газотурбинный двигатель.Турбина соединена валом с компрессором, который располагается между воздушным фильтром и впускным коллектором. Компрессор — это тип центробежного насоса, который втягивает воздух своими лопастями и толкает его наружу. Он увеличивает давление воздуха, поступающего в цилиндр. Выхлопные газы проходят через лопасти турбины, заставляя её вращаться, и чем больше выхлопных газов проходит через лопасти, тем больше скорость вращения.Для вращения со скоростью 150 000 об/м вал должен хорошо поддерживаться.Большинство подшипников просто не выдержат таких скоростей и разрушатся, поэтому используются гидравлические подшипники. Это тип подшипника в котором непосредственную нагрузку от вала воспринимает тонкий слой жидкости. Таким образом, решается два вопроса: первый — это охлаждение вала и остальных частей турбогенератора, второй — это уменьшение трения между валом и другими частями.Основные части турбокомпрессора.Одна из проблем связанная, с турбокомпрессором состоит в том, что он не обеспечивает мгновенное увеличение мощности при нажатии на педаль газа. Один из способов уменьшить это отставание — это уменьшить инерцию вращающихся частей, в основном за счёт уменьшения их массы и размера. Это позволит турбине и компрессору быстрее ускоряться. Меньший турбокомпрессор будет обладать лучшей приёмистостью на низких оборотах двигателя, но не будет в состоянии дать значительный прирост на высоких оборотах. Также существует опасность разрушения турбины и компрессора на слишком больших оборотах.
Большинство автомобильных турбокомпрессоров оснащены перепускными клапанами (wastegate), который позволяет использовать турбокомпрессор меньшего размера, сокращая задержку и предотвращая слишком быстрое вращение на высоких оборотах. Wastegate — это клапан, который позволяет выхлопным газам обходить турбину, он чувствителен к давлению наддува. Если давление становится слишком высоким, это показатель того, что турбина вращается слишком быстро, таким образом, перепускной клапан создаёт путь для обхода выпускными газами, лопастей турбины.Некоторые турбокомпрессоры используют шариковые подшипники для поддержки вала турбины. Но это необычные шариковые подшипники, это высоко прецизионные шариковые подшипники, сделанные из улучшенных материалов, способные справиться с высокой скоростью и температурой. Они позволяют валу турбины вращаться с меньшим трением, чем гидродинамические подшипники, применяемые в большинстве турбокомпрессоров.Они также позволяют слегка уменьшить и облегчить используемый вал, что позволяет турбине быстрее ускоряться, ещё больше уменьшая отставание.Керамические лопасти турбины легче чем металлические, применяющиеся в большинстве турбокомпрессоров, они тоже способствуют более быстрому ускорению и уменьшению задержки. 
hubstub.ru
Как работает турбина
Когда люди начинают говорить о гоночных автомобилях, автоспорте или спорткарах, то речь обязательно заходит о турбонаддуве. Системы турбонаддува устанавливаются как на бензиновые, так и на дизельные двигатели. Системы турбонаддува могут значительно повысить мощность автомобиля без серьезного увеличения веса двигателя. Этот фактор и делает системы турбонаддува такими популярными!
Турбина в разрезе
Препарированная турбина. Крыльчатка
Турбонагнетатели – тип форсировки двигателя. Они сжимают воздух, который поступает в камеры сгорания. Преимущество сжатия воздуха заключается в том, что в цилиндры поступает больше воздуха, а значит и больше топлива. Тем самым можно получить больше мощности из каждого взрыва в цилиндрах. Двигатель с турбиной выдает больше мощности, чем тот же самый двигатель, но без нагнетателя. Примерно поняли, как работает турбина и система турбонаддува? Тогда едем дальше.
Наглядное видео как работает турбина
Чтобы достичь нужное давление, турбина использует энергию выхлопных газов, которые вращают крыльчатку турбины, которая в свою очередь затягивает воздух. Турбина вращается со скоростью 150.000 оборотов в минуту (rpm), что в 30 раз больше, чем обороты двигателей большинства автомобилей. Поскольку турбина устанавливается после выхлопного коллектора, то и рабочие температуры в турбине очень высоки.
carakoom.com
Как работает турбина?
Сейчас часто слышно про так называемые "турбовые двигатели". Некоторые опасаются их ставить, некоторые, наоборот, считают, что чем больше их в машине, тем лучше. В чем же заключается суть этих турбин? Как работает турбина? Стоит ли ставить турбовый двигатель? Все это вы сейчас узнаете.
Принцип работы турбины
Чем больше в двигателе объем цилиндров, тем больше его мощность, это знают даже незаядлые автомобилисты. Также на мощность двигателя влияет и качество топлива, которое в нем сгорает. Турбина же служит так называемым катализатором, она нужна для увеличения подачи топлива. Двигатель устроен так, что чем больше в нем сгорает топлива, тем больше двигателю нужно воздуха. Вот именно для этого и создана эта "железяка" в виде улитки.
Принцип действия турбины заключается в том, что она приводится во вращение с помощью выработанных двигателем газов, ее вращение достигает до 234 тысяч оборотов в минуту. Чем больше оборотов, тем больше воздуха, чем больше воздуха, тем быстрее сгорание, чем быстрее сгорание, тем быстрее скорость машины. Для сравнения, максимальные обороты в среднем автомобиле составляют от 8 до 9 тыс.
Как работает турбина в спортивной машине?
В спортивных машинах, участвующих в официальных гонках, например, типа "Naskar", тоже есть турбины, но они далеко отличаются от таких, которые ставятся в обычные автомобили. Отличаются не внешне, хотя бывает и внешнее отличие, они отличаются строением и способностью проталкивания воздуха. Как работает турбина в машине? Вы думаете, почему они так быстро гоняют по треку? Ответ заключается в том, что сорок процентов мощности этих машин зависит от турбин, встроенных в них. Принцип работы тот же самый, что и в обычных машинах, то есть спортивная машина, а точнее, её турбины, не очень-то сильно отличаются от обычных машин, которые мы привыкли видеть на городских дорогах.
Эксплуатация турбины
- Аккуратный уход за турбиной во избежание каких-либо трещин.
- Частая замена фильтрационной масленой систем.
- Также нельзя ездить долго на высоких оборотах, от этого турбина может попросту перегреться, и тогда я вам не завидую.
Для любителей спокойной, размеренной жизни турбину ставить в машину нежелательно. В основном, их ставят любители погонять или люди, которым нравится звук мотора и быстрая езда. Турбина хороша тем, что за счет нее можно быстро набрать скорость. Но вместе с этим можно выделить и минус: в России там, где скорость, там и аварии, в 87% аварий на машинах стояла турбина.
Кстати, турбину можно поставить не одну, а целых две. Тогда мощь вашего автомобиля возрасте
elhow.ru
Как работает турбина, принцип действия турбины
Мощность движка напрямую зависит от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Назначение турбины — увеличить подачу воздушно-топливной смеси. Мощность мотора повышается пропорционально увеличению количества сжигаемого за единицу времени топлива. Но для горения бензина необходим недюжинный запас воздуха в моторе. То есть, чем больше сжигаем бензина, тем большее количество воздуха нужно, которое необходимо «впихнуть» в мотор (именно, «впихнуть», так как сам мотор не справится с забором такого количества воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помощники). Вот тут и выходит на сцену устрашающая маленькая деталь — турбина.
У турбины нагнетатель-крыльчатка размещён на едином валу с турбиной-крыльчаткой, встроенной в выпускной коллектор, и приводимой в движение вращения с помощью отработанных газов. Величина частоты вращения часто выше 200 тыс. об/мин.
И здесь проявляется один минус: при резком нажатии газа, надо ждать увеличение оборотов мотора, увеличение давления выхлопных газов, раскрутку турбины, и загонку воздуха. Это явление называется turbo—lag (турбо-яма), и сегодня его умеют укрощать, справляться с данным эффектом. Для этих целей применяются два клапана. Один — для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. Другой клапан — для отработанных газов. Управление первым клапаном осуществляем, помимо прочего, давлением, возникающим во впускном коллекторе. Благодаря этому при сбросе газа немного снижается частота вращения турбинного ротора, а при очередном нажимании на педаль, подача воздуха задерживается на крохотные доли секунды — время, пока закрывается клапан.
В современных технологиях используется такой метод регулировки воздухоподачи, как изменение угла наклона компрессорных лопаток. Эта методика разработана давно, но долгое время не получалось применять её на практике. Примером может послужить в данном случае новое устройство наддува дизелей «Экотек» фирмы Opel. Основной недостаток применения турбин — короткий срок службы. Это происходит из-за высокой частоты вращения турбинного ротора, которая составляет 150-200 тыс. об/мин.
До сегодняшнего дня ограничение срока службы происходило благодаря долговечности подшипников. Практически, это были особые вкладыши, похожие на вкладыши коленчатого вала, смазываемые под давлением маслом. Степень износа таких подшипников была велика, но шарикоподшипники не могли выдержать высоких температур и высокой частоты вращения. Недавно был найден оптимальный выход. А именно, были разработаны подшипники с применением керамических шариков, заполненных постоянно имеющимся резервом смазки, что делало ненужным канал от нормативной масляной системы движка. В проектах — турбинный ротор из металлокерамики, обладающий меньшей инерцией и более лёгким весом (на 20% легче).
Существуют термины «твин-турбо» и «би-турбо». Бывает, что используют параллельно или последовательно две установки турбокомпрессоров, вместо одной. Диапазоны работ роторов управляются разными способами при последовательном наддуве.
Понятие «интеркулер» означает, что при неизбежном нагревании воздуха, который сжимается, в нём уменьшается содержание кислорода и плотность. Поэтому воздух перед подачей нуждается в охлаждении в радиаторе, дополнительно встроенном, который называется интеркулером.
Как обеспечить максимально эффективную работу турбонаддува в сложных конструктивных условиях?
При запуске двигателя вал начинает обильно смазываться маслом, подающимся на подшипники по каналам. Во время вращения двигателя создаётся давление, под которым турбина нормально действует. При остановке двигателя перестаёт функционировать и масляный насос, а вот вал мгновенно затормозить не может, и работает по инерции уже без смазки.
Чтобы дольше сохранить от износа вал, надо регулярно менять фильтры и масло, которое предназначено именно для турбонаддувных двигателей. И обязательно надо давать двигателю прогреться, не глушить его в один момент, а дать поработать на холостом ходу какое-то время. Это обеспечит запас времени для охлаждения деталей. Целесообразна также установка турбо-таймера, если он не предусмотрен конструктивно в автомобиле.
Первые сигналы того, что надо обращаться в ремонтную контору — появление густого белого дыма из глушителя и падение мощности. Это означает износ подшипников и уплотнительного кольца возле турбинной крыльчатки. Резко возрастает расход масла. Случается, что дыма нет, но мощность всё равно низка, а у дизелей — регулярный чёрный дым, свидетельствующий об износе наддува и скоплении нагара, что приводит к недостатку воздуха и торможению рабочих оборотов компрессора.
Очевидно, что эксплуатация турбонаддува не является сложной процедурой, необходимо лишь следующее:
- аккуратность,
- своевременная смена фильтров и масла,
- применение определённых сортов масла,
- осторожность в отношении перегрева турбонаддува по причине долгой езды на высоких оборотах, или дефектов в системе впрыска и зажигания.
Не менее важные моменты — состояние воздушного фильтра, его чистота. Нарушение целостности фильтра приводит к прониканию частиц пыли, разрушительно влияющих на срок службы компрессорной крыльчатки и двигателя.
В целом, от того, как мы обращаемся с турбонаддувом, зависит то, какой срок он прослужит. Следует помнить, что погубить турбонаддув можно в течение двух дней, если при появлении первых симптомов не обратиться сразу в ремонтную фирму. Поэтому не следует затягивать с ремонтом, и желательно выполнять все вышеперечисленные рекомендации для предотвращения возникновения неполадок.
portalvaz.ru
