Что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы. Турбонагнетатель что это такое
Что такое турбонагнетатель? Как он работает?
Конструкция Так что же такое турбонагнетатель или турбокомпрессор? Фактически это тот же компрессор, призванный нагнетать воздух, но его привод осуществляется не от коленчатого вала через ременную передачу, а используя энергию потока отработавших газов. Работа турбонагнетателя предельно проста. Выхлопные газы, проходя в турбину, приводят во вращение ротор. Колесо центробежного компрессора жестко закреплено на оси ротора и вращается с той же скоростью. Нужно сразу сказать, что сама компрессорная часть может быть различной по конструкции, но именно центробежный тип стал превалирующим. Чем большей энергией обладают выхлопные газы, тем быстрее вращаются колеса турбины и, соответственно, компрессоры. Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, тем выше мощность. При этом частота вращения турбокомпрессора может быть очень и очень высокой – 150 тыс. об/мин и более. Колесо турбины соединено с валом сваркой трением. Использование иных методов не дает необходимой точности соединения. Дело в том, что конструкция вал–турбина должна быть идеально сбалансирована. Иначе, памятуя о высоких скоростях крыльчатки, даже небольшое биение приведет к гарантированной поломке. Вал в месте соединения с колесом обычно выполняется пустотелым. Этот прием позволяет понизить теплоотдачу от колеса турбины на вал и предотвратить нежелательный перегрев подшипников. К слову, о подшипниках. Так уж получается, что колесо турбины, подвергаясь прямому воздействию горячих отработавших газов, не несет столь большой тепловой и, особенно, механической нагрузки, какую испытывает вал. Турбокомпрессоры выполняют по нескольким конструктивным схемам. И в основном отличия этих подходов сводятся к размещению опор крепления вала. В турбонагнетателях именно вал и опоры являются крайне уязвимым звеном. Подвергаясь воздействию высоких температур от выхлопных газов и серьезным механическим нагрузкам, обусловленным высокими скоростями вращения роторов, эти опоры представляют серьезную проблему для разработчиков. Сейчас можно встретить схемы с подшипниками качения, но наибольшее распространение получили подшипники скольжения (например, бронзовые втулки и т. п.) . Как правило, втулки выполняют плавающими (т. е. с зазором и относительно корпуса, и относительно самого вала) . Это позволяет поддерживать необходимый масляный клин и сократить внутренние линейные скорости вращения, что ведет к снижению нагрузок на весь подшипниковый узел. Смазка подшипникового узла осуществляется от системы смазки ДВС. Причем, как и в самом двигателе, масло служит даже больше для отвода тепла от подшипников и корпуса, нежели для непосредственно смазки трущихся поверхностей.
auto.ques.ru
турбонагнетатели-что это? - Автотехнологии - Международный Джетта Клуб
Как же работает турбина? Говорят: «Турбина включилась, и я попер…» Это в корне неправильно, так как т/н начинает свою работу с первыми оборотами двигателя и заканчивает ее уже после того, как двигатель остановился. При первых вспышках в цилиндрах двигателя выхлопные газы из коллектора сразу же попадают в улитку турбины и начинают вращать вал с крыльчатками. Пока обороты двигателя невелики, давление и скорость выхлопных газов недостаточны, поэтому компрессор вращается на холостом ходу, не создавая излишнего сопротивления на всасывании, просто перемешивает воздух. Нажимаем на педаль газа. Обороты двигателя растут, на панели загорается зеленая лампочка «TURBO» (если она есть), и вы чувствуете ощутимый толчок в спину. Помните: «Турбина включилась…» Она просто вышла на свои рабочие обороты, кстати, очень высокие: 110-115 тысяч об/ мин. Теперь компрессор не просто месит воздух, а эффективно сжимает его и посылает в двигатель. При этом срабатывает соответствующая сервисная система в карбюраторе (ТНВД ли, EFI, неважно), двигатель получает в цилиндры больший весовой заряд топливной смеси, резко (на 50-70 %) возрастает его мощность и, соответственно, расход топлива. Турбонаддуву приходится работать в далеко не легких условиях: высокая температура, высокие окружные скорости (скорость на концах лопаток, в зависимости от модели т/н, примерно такая же, как у пистолетной пули — около 300м/сек). Скорости вращения подшипников также близки к предельно допустимым, чтобы снизить их, приходится идти на различные ухищрения. Что же позволяет работать т/н в таких условиях долго и надежно?
Как только вы завели двигатель, начинает работать масляный насос. Масло по системе каналов под давлением поступает на подшипники т/н, и вал начинает вращаться на масляном клине. При этом свою порцию масла получает и упорный подшипник. Чем больше обороты двигателя, тем больше масла поступает на вал турбины и его подшипники. Эти подшипники изготовлены из специально подобранных материалов, для них выбраны оптимальные зазоры: при меньших зазорах возникает опасность подклинивания подшипников при тепловом расширении, при больших — опасность срыва масляного клина и работы в условиях полужидкостного трения, к тому же возникает перекос вала и идет интенсивный износ уплотнительного кольца. Поскольку зазоры в парах вал — подшипник, подшипник — корпус очень малы и соизмеримы с размерами ячеек масляного фильтра, то следует помнить о чистоте масла и состоянии масляного фильтра. Долговечность подшипников скольжения, в отличие от подшипников качения, не зависит в такой мере от частоты вращения. Коэффициент трения у правильно рассчитанных и работающих в условиях жидкостной смазки подшипников скольжения равен 0,001-0,005. Однако, при неблагоприятных условиях работы (высокая вязкость масла, высокие окружные скорости, малые зазоры) коэффициент трения достигает 0,1-0,2, что приводит к снижению оборотов т/н, а следовательно, и снижению его эффективности и повышению нагарообразования из-за повышения теплоотвода. Подшипники скольжения надежно работают при температуре не более 150 градусов Цельсия. При более высоких температурах возникает опасность разрыва масляного слоя в результате разжижения масла. Кроме того, при высоких температурах обычные минеральные масла быстро окисляются и теряют свои смазочные свойства. При полужидкостной смазке непрерывность масляного слоя нарушена, и поверхности вала и подшипника на участках большей или меньшей протяженности соприкасаются своими микронеровностями. При граничной системе смазки поверхности вала и подшипников соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, разделительный масляный слой здесь вообще отсутствует.
Пока двигатель вращается, и масляный насос создает давление, исправный т/н работает нормально. Но рано или поздно вы заглушите двигатель, он остановится, остановится и масляный насос, давление масла в системе мгновенно упадет до нуля, а вал с крыльчатками, который имеет приличный вес и вращается с очень большой скоростью, мгновенно остановиться не сможет. Но масляного клина уже нет. Возникает полужидкостная смазка, переходящая в граничную. В тяжело нагруженных подшипниках возникает перегрев, расплавление, схватывание и заедание подшипника. Плюс грязное масло, и в результате идет интенсивный износ. А допустимый износ подшипников составляет 0,03-0,06 мм в зависимости от модели т/н. Выводы делайте сами. Это одна из проблем, возникающих в ходе работы т/н. Для того, чтобы она не стала основной, во-первых, вовремя меняйте масло и масляный фильтр. Во-вторых, используйте только масло, предназначенное для двигателей, оборудованных турбонаддувом, которое несложно выбрать среди большого числа существующих хороших масел. Но в дороге всякое может случиться, и если вам пришлось залить неизвестное масло, то не гоните, двигайтесь потихоньку. Двигатель это масло переживет, а вот турбонаддув — не обязательно. Приехав домой, сразу же смените масло и масляный фильтр.
И, наконец, третье, самое главное условие нормальной работы т/н. Как мы уже отмечали, в жизни т/н есть два самых ответственных момента: запуск двигателя и его остановка. При запуске холодного двигателя масло в нем имеет высокую вязкость, оно с трудом прокачивается по зазорам; еще не установились тепловые зазоры; нагрев разных деталей т/н, а следовательно, и тепловое расширение, идут с разной скоростью. Поэтому не спешите, дайте двигателю и т/н прогреться. Если вам надо остановиться, никогда не глушите двигатель сразу. В зависимости от режима езды дайте ему поработать на холостом ходу 2-5 минут (зимой можно дольше). За это время вал турбины снизит обороты до минимальных, а детали, непосредственно соприкасающиеся с выхлопными газами, плавно остынут. В процессе работы крыльчатка турбины и вал сильно нагреваются. Масло, поступающее для смазки подшипников, нагнетается с большой интенсивностью и успевает снять нагрев с вала, не успев перегреться само. При резкой остановке двигателя прокачка масла прекращается, раскаленная крыльчатка турбины отдает большую часть тепла валу, и масляная пленка, покрывающая детали, разогревается до температуры горения. Идет интенсивное нагарообразование в районе уплотнительного кольца и несколько меньшее — в районе подшипников и на внутренних поверхностях корпуса т/н. Спасает только то, что масло, предназначенное для таких двигателей, изначально рассчитано на более высокие температуры, чем обычное. Но и оно имеет свои пределы. Владельцам автомобилей Nissan следует помнить, что в этих автомобилях т/н работают в более напряженном тепловом режиме, чем, например, у автомобилей Toyota. Значительно облегчает жизнь и продлевает срок службы т/н турботаймер. Он установлен не на всех автомобилях, но эта функция есть во многих охранных сигнализациях. Приведем пример из практики. Отремонтированный турбонаддув, отработав 6000 км без всяких замечаний, вдруг резко заверещал. Дело было зимой, в морозы. Как рассказывал хозяин машины, он спешил, поэтому, выехав из Арсеньева во Владивосток (путь неблизкий), всю дорогу гнал, сколько можно, благо машина и дорога позволяли. Приехал домой, поставил машину на стоянку, сразу же заглушив двигатель. На улице мороз далеко за 20 градусов С. Утром завел — резкий, неприятный металлический вой турбонаддува. Оказалось, что от резкого перепада температур чугунная улитка турбины деформировалась, и крыльчатка стала ее задевать. Под увеличительным стеклом на подшипниках отчетливо просматривались следы станочной обработки, износ отсутствовал. После замены улитки т/н работал без замечаний.
Это был т/н фирмы Toyota СТ-20, двигатель 2LT. Аналогичные случаи были и на других т/н этой фирмы — СТ-9, СТ-12. Но может возникнуть ситуация еще хуже, когда от перепадов температур и старости возникает трещина в конце кольцевого канала улитки турбины. Распространяясь дальше, она может привести к разрыву окна байпасного клапана и, в результате, к полному выходу т/н из строя. Ремонт в этом случае невозможен. Подобные моменты делают ремонт т/н фирмы Toyota похожим на лотерею — кому как повезет: может проработать и 3 месяца, и 3 года. Поэтому лучше всего заменить т/н на новый, хотя это и значительно дороже.
Такая же беда часто случается с т/н Garret, изготовленными в Японии, крайне редко с т/н фирмы Mitsubishi, но никогда не встречалась нам на т/н Nissan Motors. Последние, несмотря на большие неудобства при снятии — постановке и разборке — сборке, поражают своей добротностью. Встречаются они и на тойотовском двигателе MTEU. но уже без надписи Nissan Motors. Заменить их можно турбонаддувом от двигателя VG-20.
Если у вашей машины пошел интенсивный белый дым из глушителя и упала мощность — т/н надо срочно сдавать в ремонт или менять на новый, потому что в нем изношены подшипники и уплотнительное кольцо около крыльчатки турбины. В результате масло под давлением устремляется в выхлопную трубу, где испаряется и вылетает наружу, создавая дымовую завесу. Расход масла может возрасти до 2-3 литров на 100 км пробега. Бывает и так, что дымовой завесы нет, но автомобиль не может развить мощность, лампочка «TURBO» не загорается, у дизельных двигателей появляется постоянный черный дым на оборотах — все это говорит о том, что скорее всего т/н тоже изношен, и к тому же основательно забит нагаром, поэтому компрессор из-за повышенного сопротивления вращению не развивает рабочих оборотов, а двигателю не хватает воздуха. Эта неисправность характерна в основном для т/н Nissan Motors и Garret.
Несколько слов о снятии и установке турбонаддува, хотя это в большей степени представляет интерес для специалистов. При демонтаже очень неудобно, а порой просто тяжело отсоединить т/н от выхлопного коллектора и приемной трубы глушителя. Поэтому многие автомеханики, стремясь сделать все как можно проще, допускают распространенную ошибку: они снимают стяжной хомут между улиткой турбины и корпусом, а затем с помощью молотка и зубила снимают т/н. В результате они деформируют посадочные плоскости и гнут вал турбины. Теперь эти железки можно только выбросить. Снимать турбонаддув надо целиком, только после этого можно отсоединять улитку турбины, так как эта операция сама по себе требует зачастую больших физических усилий.
При демонтаже надо внимательно и аккуратно обращаться с подающей трубкой масляной системы. Эта трубка имеет очень тонкие стенки, ее легко можно перегнуть, и т/н, сев на голодный масляный паек, работает после такого ремонта очень недолго. Порой хватает 15-20 мин, чтобы окончательно привести в негодность только что отремонтированный или новый агрегат.
При установке т/н сложностей обычно не возникает, хотя есть некоторые тонкости: перед установкой через сливное отверстие в т/н надо залить 30-50 граммов моторного масла (в зависимости от размеров) и пальцем (пальцем, а не отверткой) повращать вал. Затем масло можно слить, так как свою роль оно уже выполнило, масляная пленка на деталях теперь есть, а при установке т/н на место вы все равно разольете это масло или на себя, или на двигатель — по вашему усмотрению. Еще раз убедитесь в исправности масляной магистрали, проверьте, чтобы в т/н не попали посторонние предметы, наличие которых может привести к печальным последствиям, и установите турбонаддув на место. Итак, т/н установлен, все подсоединено, можно заводить. Не спешите. Заведите двигатель, дайте ему прогреться до рабочей температуры, и лишь когда двигатель и т/н прогреются, начинайте постепенно увеличивать обороты. 1500 об/мин — на 5-10 секунд задержитесь и прислушайтесь к работе т/н. Сбросьте обороты секунд на 20-30. Увеличьте обороты до 2000 и проделайте все то же самое. И так далее, вплоть до красной зоны, Примерно на 2500-3000 об/мин должен появиться характерный звук работающего турбонаддува: легкий чистый свист (некоторые говорят «вой», кому как нравится). Особенно отчетливо этот звук слышен в течение нескольких секунд при резком сбросе оборотов. Если в процессе запуска послышался металлический звук на каких-то оборотах и выше (звук характерный и отличный от звука, издаваемого исправным т/н), не насилуйте напрасно турбонаддув, он не притрется, а неприятности могут быть. Надо сразу заглушить двигатель, снять т/н, найти и устранить причину этого звука. Но прежде чем снимать, вспомните, что очень похожий звук издает ненатянутый ремень генератора. Поэтому если есть подозрения, что это он может быть источником подобного звука, смочите ремень водой. Звук исчез? Значит, причина действительно была в ремне, и его надо подтянуть. Остался? Значит, надо все-таки снимать турбонаддув и искать неисправность в нем. После замены или ремонта турбонаддува желательно сразу же заменить масло и фильтр. А лучше это сделать еще перед демонтажем, чтобы новый т/н сразу работал на чистом масле. Как видите, ничего сложного в эксплуатации турбонаддува нет, требуется лишь элементарная аккуратность: вовремя меняйте масло и масляный фильтр, используйте нужные сорта масла, не перегревайте т/н (к перегреву приводят неисправности в системе зажигания или впрыска, длительная езда на высоких оборотах). Следите за состоянием воздушного фильтра, забитый воздушный фильтр создает повышенное сопротивление на всасывании и производительность компрессора резко снижается. Порванный фильтр пропускает частицы пыли, которые, соударяясь с крыльчаткой компрессора на высокой скорости, изнашивают ее, а заодно и двигатель.
Таким образом, срок службы турбонаддува, в основном, зависит от вашего с ним обращения. Выполняя перечисленные выше рекомендации, вы сможете избавить себя от лишних проблем. Но если возникли какие-то неполадки с т/н, не затягивайте с ремонтом, так как порой хватает нескольких дней для того, чтобы сделать ремонт вашего турбонаддува невозможным. Если т/н не подлежит ремонту, а заменить его нечем, можно попытаться заменить его турбонаддувом с другой модели, от двигателя, обладающего примерно такими же характеристиками, хотя это тоже не всегда возможно и связано с большими переделками. Работать такой т/н будет, хотя и хуже штатного, при условии, что вы найдете человека, который возьмется за такую работу, да и стоить это будет дороже, чем просто ремонт т/н. Но этот путь все-таки лучше, чем заглушка на месте турбонаддува, потому что двигатель изначально все-таки был изготовлен для работы с турбонаддувом и очень отличается от такого же двигателя без т/н (например, двигатели 2L и 2LT). У турбинированного двигателя усилены вкладыши, более мощный коленвал, совершенно другие фазы газораспределения, по-другому отрегулированы и настроены топливная аппаратура, система зажигания и т.д. К тому же машина с заглушенным турбонаддувом по динамике напоминает утюг. И если тот же Nissan Largo даже с работающим т/н не отличается особой резвостью, то об автомобиле с заглушенным и говорить нечего.
Но если вам все же придется заглушить турбонаддув, постарайтесь сделать это грамотно, не создавая лишнего сопротивления на всасывании и выхлопе, это ослабляет и без того ослабленный двигатель. А лучше походите по разборкам и постарайтесь найти свой агрегат, пусть не рабочий, но подлежащий восстановлению. Это окупится и сбереженными при езде нервами, и возможностью лишний раз не попасть в аварийную ситуацию.
jetta-club.org
Турбонагнетатель - это... Что такое Турбонагнетатель?
Разрез турбокомпрессора
Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — устройство, которое использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.
Для двигателей малой мощности (автомобильных) применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности (тракторные, тепловозные, судовые) - с осевой турбиной. Компрессор всегда центробежный, так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей - диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров - диаметр колес - до 1,2 м.
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
Синонимы:- Турболет
- Турбомотор
Смотреть что такое "Турбонагнетатель" в других словарях:
турбонагнетатель — турбонагнетатель … Орфографический словарь-справочник
турбонагнетатель — сущ., кол во синонимов: 3 • газотурбонагнетатель (1) • нагнетатель (12) • … Словарь синонимов
турбонагнетатель — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN turbine driven superchargerturbine type superchargerturbochargerturbosupercharger … Справочник технического переводчика
турбонагнетатель — turbokompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Agregatas iš mechaniškai sujungto kompresoriaus ir dujų turbinos. atitikmenys: angl. turbine compressor; turboblower; turbocompressor vok. Turbogebläse, n; Turbokompressor, m;… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Ford Focus — О Ford Focus, продаваемом на рынке Северной Америки, смотри Ford Focus (Северная Америка) Для улучшения этой статьи об автомобилях желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авт … Википедия
Audi A1 — Audi A1 … Википедия
Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… … Википедия
Audi Q5 — Audi Q5 … Википедия
Audi Q7 — Audi Q7 … Википедия
Audi A8 — на Викискладе … Википедия
dic.academic.ru
что это такое, зачем нужен, как устроен и как работает турбонагнетатель
За счет турбонаддува повышается рабочая мощность двигателя, при этом не увеличивается внутренние объемы цилиндров двигателя и количество оборотов, совершаемых коленвалом. Кроме всего прочего турбонаддув позволяет снизить прожорливость двигателя, а также уменьшить токсичность газов благодаря более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси.Турбонаддув довольно широко используется на ДВС, работающих как на бензине так и на дизтопливе. При этом использование системы турбонаддува на дизелях считается более выгодным благодаря высокому показателю сжатия ДВС и малой частоте оборотов коленвала.
В бензиновых двигателях высока вероятность возникновения детонирующего эффекта вследствие значительного увеличения количества оборотов двигателя и высокого температурного режима газов при сгорании топлива (до 1000 °C, у дизеля лишь 600 °C).
Устройство системы турбонаддува
Система турбонаддува состоит из следующих элементов:- воздушный заборник и фильтр;
- дроссельная заслонка;
- турбинный компрессор;
- интеркулер;
- коллектор впускной;
- соединительные патрубки;
- напорные шланги
Турбинный компрессор (нагнетатель)
Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов - стальных и керамических сплавов.
Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.
Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.
Интеркулер
Интеркулер - воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.Регулятор давления наддува
Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува.Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.
Предохранительный клапан
Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.Принцип действия турбонаддува
Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.
Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям - задержка в увеличении мощности ДВС.
Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы - задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.
Для устранения эффекта турбоямы используются три основных метода:
- Использование системы с двумя (и более) турбокомпрессорами. Турбины могут устанавливаться параллельно - это допускается на двигателях V-образного типа. При этом каждая турбина устанавливается на свой ряд цилиндров. Идея данного метода в том, что две турбины меньшего размера обладают более низкой инерционностью, чем одна большая турбина. Турбины так же могут устанавливаться и последовательно, причем их может быть от двух до четырех (Bugatti). Увеличение производительности и максимальная эффективность турбонаддува в этом случае достигаются за счет того, что при разных оборотах двигателя используется свой турбокомпрессор.
- Использование турбины с изменяемой геометрией. Подобный метод обеспечивает более рациональное использование энергии отработанных газов за счет изменения площади сечения входного канала турбины. Данный метод весьма часто используется на дизельных двигателях, например всем известная система TDI от Volkswagen.
- Использование комбинированного типа турбонаддува. Данный метод позволяет применять симбиоз двух систем - механического и турбинного наддува. Механический наддув эффективен на малых оборотах коленвала, при которых сжатие воздуха обеспечивается нагнетателем механического типа. Турбонаддув применяется при высоких оборотах коленвала, где функцию нагнетания воздуха берет на себя турбинный компрессор. Наиболее распространенной системой комбинированного наддува является наддув двигателя TSI от Volkswagen.
smotr.net
Что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы
Безусловно, каждый из нас хоть один раз в жизни замечал на простой с виду машине шильдик «Turbo». Производители намеренно делают такие шильдики маленького размера и размещают в незаметных местах таким образом, что непосвящённый прохожий пройдёт мимо и не заметит. А понимающий автолюбитель стопроцентно остановится и заинтересуется машиной, у которой установлен турбонадув. Ниже мы расскажем, что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы.
С момента появления на свете профессии, автомобильные конструкторы постоянно озабочены проблемой повышения мощности движков. Законы физики говорят нам, что мощность мотора зависит от количества сжигаемого горючего за один рабочий цикл. Чем большее количество топлива мы сжигаем, тем больше у нас будет мощность. К примеру, захотелось нам повысить «поголовье лошадей» под капотом авто, однако как это сделать? Именно тут нас поджидают проблемы.
В состав турбокомпрессора входят две «улитки» — сквозь одну проходят отработавшие газы, а другая «качает» в цилиндры воздух.
Дело в том, что для воспламенения горючего нужен кислород. Поэтому в цилиндрах сгорает не чистое топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать горючее с воздухом нужно не на глаз, а в специальном соотношении. Например, для бензиновых моторов на одну часть горючего полагается 14–15 частей воздуха — все зависит от состава горючего, режима работы и иных факторов.
Как мы видим, воздуха надо довольно много. Если мы повышаем подачу горючего (это не проблема), нам также придётся сильно поднять и подачу воздуха. Обычные моторы засасывают его сами ввиду разницы давлений в атмосфере и в цилиндре. Получается прямая зависимость — чем больше объём цилиндров, тем больше в него попадёт кислорода на каждом из циклов. Так и поступали американские инженеры, выпуская огромные моторы с умопомрачительным расходом топлива.
Есть ли иной способ загнать в цилиндр воздух?
Выхлопные газы из мотора вращают ротор турбины, тот начинает приводить в движение компрессор, нагнетающий сжатый воздух в цилиндры. Перед тем, как все это произойдёт, воздух охлаждается в интеркулере — в результате чего повышается его плотность.
Получается, что способ есть! Вот краткая история создания турбонаддува. Впервые его придумал господин Готтли Вильгельм Даймлер. Именно этот немец довольно неплохо соображал в двигателях и ещё в конце 19 века придумал, как загнать больше воздуха в них. Он догадался закачивать в цилиндры воздух cпомощью нагнетателя, представляющего собой компрессор (вентилятор), который получает вращение напрямую от вала мотора и загоняет сжатый воздух в цилиндры.
Еще одна идея умного швейцарца была гениально проста. Как ветер вращает крылья мельницы, так и отработанные газы крутят колесо с лопастями. Разница заключается в том, что колесо маленькое, а лопаток много. Колесо с лопатками имеет название — ротор турбины, оно посажено на один вал с колесом компрессора. В результате турбонагнетатель на автомобиле условно можно разделить на такие части — компрессор и ротор. Ротор вращается от выхлопных газов, а компрессор, который с ним соединён, работая наподобие «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух во все цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция получила название турбонагнетатель или турбокомпрессор (с лат. слов turbo — вихрь и compressio — сжать).
Аналогом турбонаддува является приводной нагнетатель, который жёстко связан с мотором и тратит на работу часть мощности.
В турбомоторе воздух, попадающий в цилиндры, часто надо дополнительно охлаждать — тогда его давление будет выше, а посему можно будет загнать в цилиндр больше работающего кислорода. Ведь сжать охлажденный воздух (уже в цилиндре двигателя) намного легче, чем горячий.
Воздух, который проходит через турбину, от сжатия нагревается, нагрев также происходит от деталей турбонаддува, который разогрет выхлопными газами. Подаваемый в мотор воздух охлаждают с помощью так называемого интеркулера (промежуточного охладителя). Данный радиатор установлен на пути воздуха к цилиндрам мотора от компрессора. Проходя через него, он «сливает» своё тепло атмосфере. А холодный воздух, как известно, более плотный — следовательно, его можно загнать в цилиндр больше.
Принцип работы интеркулера.
Чем больше отработанных газов попадает в турбину, тем быстрее она крутится и тем больше дополнительного воздуха поступит в цилиндры, следовательно, мощность повышается. Эффективность этого решения в сравнении, к примеру, с приводным нагнетателем в том, что на «обслуживание самого себя» наддув тратит совсем мало энергии мотора — всего 1, 4%. Из-за того, что ротор турбины получает энергию от отработанных газов не за счёт их замедления, а ввиду их охлаждения — после турбины отработанные газы идут также быстро, однако более холодные. Помимо того даровая энергия, которая затрачивается на сжатие воздуха, повышает КПД мотора.
По всем этим причинам турбонаддувы получили широкое распространение только в период Второй мировой войны, однако внедрение их было лишь в авиации. Американская компания Caterpillar в 50-х годах сумела переделать его под свои тракторы, а инженеры из Cummins сконструировали первые турбодизели для грузовых машин. На легковых серийных автомобилях турбомоторы появились намного позже. Произошло это в 1962 году, когда почти одновременно увидели мир Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.
Но дороговизна и сложность конструкции являются не единственными ее недостатками. Потому как эффективность работы турбин сильно зависит от оборотов мотора. На малых оборотах отработанных газов немного, ротор раскручивается слабо, и компрессор еле-еле задувает в цилиндры воздух. Поэтому не редкость, когда до 3000 оборотов в минуту двигатель вовсе не тянет, и только потом, после 4000-5000, работает в полной мере. Такой нюанс называется турбоямой. Причём чем больше по размерам турбина, тем раскручиваться она будет дольше. Поэтому моторы с турбинами высокого давления и весьма высокой удельной мощностью, зачастую, в первую очередь страдают турбоямой. А вот у турбин, которые создают низкое давление, провалов тяги вовсе нет (за исключением некоторых нюансов), однако и мощность они поднимают не такую уж высокую.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!tuningtaza.ru
Турбонагнетатель - это... Что такое Турбонагнетатель?
Разрез турбокомпрессора
Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — устройство, которое использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.
Для двигателей малой мощности (автомобильных) применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности (тракторные, тепловозные, судовые) - с осевой турбиной. Компрессор всегда центробежный, так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей - диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров - диаметр колес - до 1,2 м.
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
Синонимы:- Турболет
- Турбомотор
Смотреть что такое "Турбонагнетатель" в других словарях:
турбонагнетатель — турбонагнетатель … Орфографический словарь-справочник
турбонагнетатель — сущ., кол во синонимов: 3 • газотурбонагнетатель (1) • нагнетатель (12) • … Словарь синонимов
турбонагнетатель — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN turbine driven superchargerturbine type superchargerturbochargerturbosupercharger … Справочник технического переводчика
турбонагнетатель — turbokompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Agregatas iš mechaniškai sujungto kompresoriaus ir dujų turbinos. atitikmenys: angl. turbine compressor; turboblower; turbocompressor vok. Turbogebläse, n; Turbokompressor, m;… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Ford Focus — О Ford Focus, продаваемом на рынке Северной Америки, смотри Ford Focus (Северная Америка) Для улучшения этой статьи об автомобилях желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авт … Википедия
Audi A1 — Audi A1 … Википедия
Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… … Википедия
Audi Q5 — Audi Q5 … Википедия
Audi Q7 — Audi Q7 … Википедия
Audi A8 — на Викискладе … Википедия
ushakov.academic.ru
Турбонагнетатель - это... Что такое Турбонагнетатель?
Разрез турбокомпрессора
Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — устройство, которое использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.
Для двигателей малой мощности (автомобильных) применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности (тракторные, тепловозные, судовые) - с осевой турбиной. Компрессор всегда центробежный, так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей - диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров - диаметр колес - до 1,2 м.
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
Синонимы:- Турболет
- Турбомотор
Смотреть что такое "Турбонагнетатель" в других словарях:
турбонагнетатель — турбонагнетатель … Орфографический словарь-справочник
турбонагнетатель — сущ., кол во синонимов: 3 • газотурбонагнетатель (1) • нагнетатель (12) • … Словарь синонимов
турбонагнетатель — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN turbine driven superchargerturbine type superchargerturbochargerturbosupercharger … Справочник технического переводчика
турбонагнетатель — turbokompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Agregatas iš mechaniškai sujungto kompresoriaus ir dujų turbinos. atitikmenys: angl. turbine compressor; turboblower; turbocompressor vok. Turbogebläse, n; Turbokompressor, m;… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Ford Focus — О Ford Focus, продаваемом на рынке Северной Америки, смотри Ford Focus (Северная Америка) Для улучшения этой статьи об автомобилях желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авт … Википедия
Audi A1 — Audi A1 … Википедия
Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… … Википедия
Audi Q5 — Audi Q5 … Википедия
Audi Q7 — Audi Q7 … Википедия
Audi A8 — на Викискладе … Википедия
dvc.academic.ru
