Виды турбин на авто: Виды турбин. Какие бывают на автомобиле, что выбрать

ᐈ Виды турбин. Какие бывают на автомобиле, что выбрать ≡ Блог Turbomicron

Турбокомпрессор для авто – это одна из самых важных деталей для увеличения мощности мотора. Большинство современных транспортных средств выпускают с турбинами. Делают это не только для того, чтобы повысить мощь главного агрегата, но и для того, чтобы снизить процент вредного выхлопа от эксплуатации авто.

Разновидности турбин

Чтобы ориентироваться в выборе нагнетателя мощности мотора, стоит понимать, какие бывают турбины на авто. Различают такие виды турбин:

• с перепуском отработанного выхлопного газа;
• с изменяемой геометрией турбины VNT;
• с дросселированием.

Турбина с перепуском отработанного выхлопного газа оснащена специальным клапаном, который выпускает выхлопные газа так, что они не проходят через ротор агрегата. Благодаря этому давление нагнетается, а ротор при этом не изнашивается. Так как поток отработанных газов уменьшен, турбина в меньшем объеме сжимает воздух, и вал турбокомпрессора не набирает очень больших оборотов. Если нагрузка на мотор незначительная, клапан перекрывается и выхлопные газы проходят через турбину.

Агрегат с изменяемой геометрией турбины VNT позволяет уменьшить объем потока отработки через турбину тогда, когда коленчатый вал вращается очень быстро. Лопасти могут менять сечение канала, благодаря чему выхлопной газ направляется на крыльчатку. Благодаря этому давление внутри агрегата соответствует давлению надува. Если нагрузка на мотор небольшая, лопасти увеличивают сечение канала, из-за чего противодавление выхлопного газа возрастает. Газы в системе двигаются очень быстро, потому вал может вращаться на высоких оборотах.

Турбина с дросселированием обычно монтируют на легковые авто с небольшим объемом мотора. Заслонка для регулировки постепенно открывает подводящие каналы, из-за чего меняется поперечное сечение прохождения выхлопного газа. Если коленчатый вал вращается на небольших оборотах, открывается лишь один канал. Из-за уменьшения проходимости газа возникает противодавления, и частота вращения ротора возрастает. Когда желаемое давление достигнуто, открывается второй канал и скорость вращения ротора снижается.

Классификация авто турбин построена на принципе их работы. Современные нагнетатели мощности производят обычно из керамики, реже из стали. Керамические турбины быстрее раскручиваются, благодаря чему имеют лучший процент отдачи. Но воздействие на них микрочастиц большее, они более чувствительны к ударным нагрузкам.

Выбираем турбину для автомобиля

Типы турбин для авто различаются по множеству факторов, поэтому выбрать и приобрести подходящий агрегат непросто. Автовладельцы не понимают, какой должен быть размер турбины, ее КПД, давление и т.д.

Чтобы выбрать подходящую турбину, следуют обращать внимание на такие критерии:

1. Размер. От того, насколько правильно будет подобрана турбина, зависит правильность работы мотора: обеспечено необходимое давление, температура и порог надува. Выбирая размер турбины, в первую очередь учитывают объем мотора. Если двигатель больше, чем 2 литра, то на него можно установить большой турбокомпрессор. Так можно увеличить мощность двигателя и вместе с тем увеличить и расход.
2. Небольшие турбины не могут значительно увеличить мощность двигателя, но они отлично работают на низких оборотах и гарантированно обеспечивают хорошую производительность. Лучшие малогабаритные турбокомпрессоры это шарикоподшипниковые.
3. Конструкция. Данный показатель влияет на мощность и долговечность турбокомпрессора. Если мотор мощный, более 3-х литров, то можно монтировать 2 турбины. Так можно отрегулировать баланс надува и количества вращений.
4. КПД. Данный показатель говорит о температуре отработанных газов на выходе из компрессора. Если компрессор работает максимально эффективно, то температура должна быть невысокой.
5. Давление в коллекторе. От данного показателя зависит соответствие турбины мотору, на автомобиле где она установлена. Давление в коллекторе не должно быть больше, чем в 2,5 раза, чем давление надува.

Автомобильные турбины разделяют на виды также типу подшипника. Так они могут быть с подшипником или маслоподшипником. Турбины с подшипником могут работать без смазочного материала. Менять их просто, стоят они недорого. Им не нужен дополнительный отвод для охлаждения. Маслоподшипники же стоят дороже, но, если они установлены, турбину можно максимально раскручивать и не бояться, что подшипники выйдут из-за этого из строя.

Многие автовладельцы, не имея достаточно средств на покупку новой турбины, ищут варианты б/у. Специалисты не рекомендуют покупать подержанные типы турбокомпрессоров, но если выхода нет, то советуют быть очень внимательными и обращать внимание на внешний вид агрегата и соответствие технических характеристик для конкретной марки авто.

Виды и типы турбин двигателя автомобиля.

Роль турбины заключается в увеличении мощности двигателя. Турбина увеличивает плотность воздуха, поступающего в камеру сгорания, обеспечивая возможность сжигать больше топливной смеси, менее богатой топливом. Больше сгоревшей смеси — больше энергии от сгорания и соответственно прибавку мощности.

В данной статье поговорим о турбинах двигателя, рассмотрим устройство и принцип работы.

Устройство и принцип работы турбины

Турбина состоит из двух основных частей — турбина и компрессор. Выпускной газ проходя через турбину раскручивает крыльчатку. Вращение крыльчатки передается к другой части турбины — компрессору. Он обеспечивает нагнетание воздуха в двигатель, это осуществляется по принципу что и работа турбины, только в направлении к двигателю.

Чем больше давление — тем больше воздуха поступает в двигатель. Нельзя бесконечно увеличивать давление в двигателе и если турбина «перерабатывает» возникает излишнее тепло, обратное давление, корпус турбины может треснуть, подшипники сокращают срок службы, может потечь масло и даже повредить двигатель. Поэтому давление увеличивают незначительно, типичные значения это от 8 до 12-14 psi.

Замена стандартной турбины

Одна из стандартных модификаций турбины заключается в установке более производительного компрессора и большей крыльчатки турбины. Обратный эффект от этого заключается в уменьшении воздействии выпускных газов на турбину, что способствует снижению ее скорости и как следствие снижению давления в начале цикла раскручивания. Оба корпуса, компрессора и турбины, можно заменить на большие и открыть возможность для пропуска большего количества газа.

Следует помнить, что для каждого автомобиля, турбину тщательно подбирал производитель. Это означает правильное соотношение между диаметрами выхода и входа (турбины и компрессора), обычно, производитель устанавливает одинаковые размеры. Производители автомобилей подбирают турбину, чтобы была хорошая тяга с низов, при этом естественно теряется некоторый момент при высоких оборотах.

Модификация турбин может вызвать эффект обратного давления — поток воздуха начинает двигаться в обратном направлении, что приводит к повреждению крыльчатки турбины.

Современные турбины

В современных турбинах используют керамику. Керамика имеет меньшую плотность, чем аналоги из стали, таким образом уменьшается инерция, и турбина быстрей раскручивается. Большинство современных турбин используют сплав на основе никеля. Полезные свойства керамики для турбин выражаются в улучшении отдачи до 45%, и времени на раскрутку турбины (уменьшается ~ на 20%, в сравнении с обычной турбиной).

Однако керамические турбины больше подвержены воздействию микрочастиц поступающих из выпускного коллектора. Керамические турбины больее чувствительны и к ударным нагрузкам.

Турбины с двойным ходом

Они имеют раздельные пути ведущие к турбине, это поддерживает пульс от выпускных газов в более изолированном состоянии, соответственно разные цилиндры оказывают меньше дурного влияния друг на друга, поэтому отдача улучшается. Так называемые турбинные с раздвоенным пульсом (или с двойным входом) доступны от многих тюнинг ателье.

Турбины с изменяемой геометрией

Один из примеров изменяющейся геометрии это сопло турбины. Там несколько лопаток расположены по кругу корпуса турбины, и соединены с механизмом, регулирующим углы. Зазор между лопатками может меняться, таким образом изменяется раскручивание турбины.

Для работы требуется специальный управляющий механизм, который обеспечивает оптимальную производительность турбины во всем диапазоне работы. К сожалению такие турбины достаточно дорогие и очень не надежны.

← Капитальный ремонт бензиновых двигателей автомобилей Ниссан: плюсы и минусы
 | 
Влияние конструкции распредвала на работу двигателя →

Машины с турбинами: прошлое, настоящее и будущее

| Новости

Какими газотурбинные автомобили были и могут быть в будущем

Всегда были варианты и альтернативы великолепному V8. Турбинные двигатели пользовались большой популярностью в 1960-х годах. Концепт-кары жужжали и со свистом носились по автосалонам, и даже Indy 500 почувствовал горячее дыхание родстеров с турбинными двигателями. На солончаках и дрэг-стрипах машины с турбинами били рекорды и вызывали споры о месте тяги в автоспорте. Затем все улеглось, и мы договорились, что все будет работать с поршневыми двигателями навсегда. Или мы?

Не требуя от всех нас изучения продвинутой авиационной техники, давайте сделаем краткий обзор газовых турбин, начав с того, что в них такого хорошего. Турбинные двигатели имеют высокое отношение мощности к весу и всего несколько движущихся частей, что делает их малообслуживаемыми, хотя техническое обслуживание, когда оно необходимо, обходится дорого. Турбины могут работать практически на чем угодно легковоспламеняющемся и создавать невероятный крутящий момент. Когда турбина работает, это очень эффективная и очень надежная силовая установка, поэтому вы можете понять, почему мы доверяем наши воздушные путешествия реактивным самолетам. Говоря об этом, вы увидите, что термин «реактивный» часто встречается, когда вы смотрите на транспортные средства с газотурбинными двигателями. За исключением некоторых скоростных и дрэг-рейсинговых автомобилей, это неверно. Настоящий реактивный, турбореактивный или турбовентиляторный двигатель создает тягу за счет перегретого и сжатого воздуха. Если вы посадите одного из этих младенцев в машину, колеса будут как раз на ходу. Типы турбин, которые вы увидите в автомобилях с колесным приводом, обычно представляют собой турбовинтовые или турбовальные двигатели, предназначенные для использования газа для вращения пропеллера или ротора в самолете, вертолете или стационарной силовой установке.

Основная идея газотурбинного двигателя связана с силой пара и существует со времен Древней Греции. Хотя было много исследований и статей, а также несколько экспериментальных двигателей, построенных в начале 20-го века, потребность и доступные материалы не были действительно синхронизированы для полноценной разработки турбины до Второй мировой войны. Эта разработка переплелась с автомобильным миром, когда Chrysler получила военный контракт на разработку турбовинтового авиационного двигателя. После войны он продолжил исследования, на этот раз с прицелом на наземные транспортные средства, которые в конечном итоге привели к танковому двигателю M1 Abrams. Другие компании также рассматривали возможность использования турбин для уличных и спортивных автомобилей. Британская автомобильная компания Rover разработала рабочий концепт под названием Jet I в 1919 году.50 и продолжал работать с турбинами до 1960-х годов. У GM также было несколько автомобилей с турбиной, в том числе различные концепты Firebird (не имеющие отношения к более позднему Pontiac) в середине 1950-х годов. Автомобили Firebird никогда не предназначались для запуска в производство в качестве личного транспорта, но Chevrolet в то время серьезно рассматривал турбины как вариант для полуприцепов, как и Ford. Другие крупные производители грузовиков также рассматривали турбины для транспортных средств, и по всей стране даже использовалось несколько американских пожарных машин LaFrance с турбинным двигателем. Из «большой тройки» Chrysler, по-видимому, больше всего интересовался автомобилями с турбинными двигателями, возможно, из-за личного интереса со стороны инженера Джорджа Дж. Хюбнера, который руководил программой испытаний легковых автомобилей Chrysler в Плимутах. середина 1950-е годы. Это были не просто прогулки на испытательном полигоне; в 1956 году «Плимут» с турбинным двигателем проехал из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, проехав 3000 миль, и совершил первое в истории трансконтинентальное наземное путешествие на турбине.

Успех Chrysler с автомобилями 1950-х годов привел к производству 55 машин с турбинным двигателем в 1963 году в рамках национальной программы испытаний, в рамках которой автомобили были предоставлены в аренду на три месяца заинтересованным семьям по всей Америке. После окончания программы, в 1967 году, все машины, кроме девяти, были уничтожены.

Из девяти оставшихся Chrysler Turbines работают только три. Вы не удивитесь, узнав, что один из них принадлежит комику Джею Лено, хотя вас может удивить, что Джей пригласил нас прокатиться. Были, но мужик любит турбинные машины и хотел поделиться радостью. Автомобиль Chrysler невероятно тонок, учитывая его радикальный характер. В его внешнем виде, построенном Ghia, нет ничего кричащего: «У меня дикая силовая установка космической эры!» Автомобиль Джея имеет тот же медно-металлический оттенок, что и 54 из 55 машин с турбиной: Turbine Bronze Metallic. Конечно. Линии Chrysler очень 1960-е, но не радикальный концепт-кар. Только задняя часть с форсажными задними фонарями намекает на реактивные истребители и космические корабли. Интерьер разделен длинной серебристой консолью, которая проходит от переднего сиденья через задние ковши. Небольшой значок на перчаточном ящике объявляет, что это «Turbo power by Chrysler Corporation», а более пристальный взгляд на панель приборов показывает поразительные 2000 градусов и красную черту в 60 000 об/мин. Машина заводится, как только Джей поворачивает ключ, и ее двигатель тихонько гудит. «Он едет почти как 318», — говорит он нам, когда мы выезжаем на калифорнийское движение, и он прав. Нет ни пронзительного крика, ни рывков на тормозах, когда мы подъезжаем к знаку «стоп», несмотря на то, что двигатель работает на холостом ходу на 22 000 об/мин. Chrysler обратил внимание на все нецивилизованное поведение наземной турбины, даже разработав элемент теплообменника для выхлопа, чтобы выбросы выхлопной трубы были более холодными, чем у стандартного поршневого двигателя. «Люди всегда говорят: «О, они подожгли траву, они были такими горячими», — говорит Джей. «Нет ничего более далекого от правды.» Он улыбается нам, когда мы проезжаем мимо внедорожников и гибридов. «Разве это все еще не похоже на будущее?»

Автомобиль с газотурбинным двигателем действительно казался будущим, и в 1964 году он был очень хорошо встречен водителями-испытателями, но сочетание факторов не позволило запустить его в серийное производство. Экономия топлива еще не была большой проблемой, поэтому способность турбины сжигать дизельное топливо или керосин была не столько положительной, сколько пробной, поскольку эти виды топлива не были обычно доступны за пределами грязных стоянок грузовиков и аэропортов. Также не хватало сети механической поддержки, и финансистам Chrysler просто не стоило запускать автомобиль в производство.

Отсутствие интереса со стороны руководства компании не остановило производителей от проведения исследований в области турбин. В 1970-е годы было выпущено множество тестовых автомобилей. Даже Тойота попробовала. Программа Chrysler продолжалась вплоть до 1980-х годов. Подумать только, полиция могла ездить на «Дипломатах» с турбинными двигателями. Это так Бэтмен.

В то время как инженеры Детройта пытались сделать турбину пригодной для ежедневных водителей и дальнобойщиков, гонщики надеялись извлечь выгоду из ее преимуществ в соотношении мощности и веса на трассе. Все виды треков. В 1962-летний Дэн Герни ненадолго оказался за рулем автомобиля с газотурбинным двигателем в Инди. В 1964 году Дональд Кэмпбелл поджег солончаки Австралии, разогнавшись до скорости 403 мили в час на скоростном автомобиле Bluebird с турбовальным приводом. Здесь, в Штатах, Арт и Уолт Арфонс начинали свою карьеру с драгстеров с турбинными двигателями и автомобилей Bonneville. Результатом продолжающейся работы Rover с турбиной стал автомобиль с турбиной Rover BRM, который участвовал в гонках Ле-Мана в 1965 году под управлением Джеки Стюарта и Грэма Хилла. Он занял 10-е место в общем зачете. Несколько лет спустя Howmet TX, небольшой прототип автомобиля, который представлял собой сиденье перед турбиной Continental, завернутое в алюминиевые двери и двери типа «крыло чайки», попытается завоевать французский клетчатый флаг. Howmet не так хорошо показал себя в этой гонке, но позже он выиграл две гонки SCCA в США. Самыми известными гонщиками с турбинами на поворотах были автомобили Granatelli STP, построенные для Indy в конце 19-го.60-е годы.

Гранателли расстался с Уоллис, которая ушла к Шелби, которая раньше не проявляла интереса к гонкам на турбинах, но теперь захотела — Боже, это как школьные свидания! Новым парнем Энди на балу был Колин Чепмен, представитель легендарно светлого Lotus. Вместе Гранателли и Чепмен привезли в Индию целую кучу клиновидных турбинных Lotus 56-3, и даже с забитыми воздухозаборниками некоторые из них прошли квалификацию. Хотя газотурбинные двигатели были надежными, гайки и болты вокруг них не любили жару и лишения 200 кругов по кирпичному заводу, а автомобили № 60 и № 20 не попали в первую десятку, сойдя с дистанции на 19 кругах. 1 и 188 соответственно. Грэм Хилл, снова с турбинами, проехал #70, установил квалификационный рекорд и был в пятерке лучших, пока задняя часть не коснулась стены достаточно, чтобы вывести его из соревнований. Одна за другой другие машины становились жертвами поломки мелких деталей, и Гранателли снова отправили домой солить макароны со слезами разочарования. Он одержал победу в Инди в 1969 году, но на более традиционной машине. Ни один из других автомобилей с газотурбинным двигателем в 1968 году даже не вышел на поле — дуэт Шелби был остановлен, а не уличен в мошенничестве, поскольку Уоллис предположительно работал над регулируемым впуском, который открывался на скорости. Хотя стойкий к турбинам Джек Адамс попытался еще раз в следующем году, продолжающиеся ограничения USAC на размер впуска лишили турбины возможности участвовать в соревнованиях.

После попытки Инди другие автомобили Type 56 передвигались, гонялись то тут, то там, а в какой-то момент Lotus даже работала над болидом F1 с таким же дизайном. Судя по всему, Колин Чепмен был покорен идеей двигателя, который мог бы работать целый сезон без обслуживания, гораздо менее привередливого, чем эти хрупкие Cosworths. Автомобиль № 70 вернулся в Lotus для ремонта после аварии, но больше никогда не участвовал в гонках, а это означает, что сегодня он почти в том же состоянии, в котором Грэм Хилл впервые снял ногу с тормоза и покатился по кирпичам. в 1968. STP хранила его много лет, в конце концов подарив его королю NASCAR Ричарду Петти, коллеге-спонсору STP и коллекционеру автомобилей. Петти продал его на аукционе Mecum в 2012 году филантропу из Техаса по имени Милтон Веррет, и Милтон пригласил нас взглянуть на него. В тот день, когда мы увидели машину №70, она работала на Jet A — по сути, на керосине, — и когда стартовая тележка закрутилась, трудно было не поднять глаза в ожидании самолета. Водитель сидит перед турбиной, шлем едва виден сквозь теплое мерцание выхлопных газов. Поскольку переключения передач и нейтрального положения нет, основная обязанность водителя состоит в том, чтобы не дать машине уехать. Как только вы убираете ногу с педали тормоза, он начинает набирать скорость. Демонстрационные приводы были ограничены двузначными скоростями; не было попыток превзойти квалификационные круги Хилла со скоростью 171,208 миль в час. Даже на медленных скоростях просто увидеть машину на обочине двухмильного овала Фонтаны — или даже больше, чем вид, звук ее затухания на дальней стороне трассы и с жужжанием мчащейся вниз по прямой — было невероятным триггером. воспоминание, для которого мы еще недостаточно взрослые; Поле гоночных автомобилей с открытой кабиной, выстроенных в Инди, каждый из которых является экспериментом в производительности, каждый альтернативной реальностью, которая могла бы быть нашим настоящим, если бы только подшипник или регулировка были другими.

Покатавшись и увидев газотурбинные автомобили в действии, мы захотели сесть за руль одного из них. Удобно, что у Милтона также есть трамвай с турбинным двигателем. Он выглядит как слегка модифицированный Corvette 25th Anniversary edition. Это звучит как пассажирский лайнер, готовящийся к взлету. Такое ощущение, что дроссель застрял. Это Corvette 1978 года с турбинным двигателем, и нам нужно было проехать на нем несколько (под наблюдением) кругов по гоночной трассе Fontana Auto Club Speedway.

Давайте работать в обратном порядке. Когда мы сидели в Corvette, готовые вывезти его из парка, нас придавили ногой к полу, потому что нейтрали нет, и как только машина переходит в драйв, она готова к движению. Он не взлетает как ракета, но заметно двигается, даже с включенными тормозами. Начинаешь понимать, что заставило строителя Винса Гранателли модернизировать тормоза со стандартных деталей Chevy до самых современных (за 1978) Вентилируемые диски NASCAR на всех четырех колесах. Как только мы отпустили тормоза, машина набрала скорость, легко разогнавшись до скорости около 60 миль в час, в то время как наша левая нога беспокойно зависла над тормозом. Нуждаясь в чем-то с правой ногой, мы нажимаем на газ. Проходит секунда, затем раздается стук, и скорость увеличивается. Это не займет много времени, чтобы увидеть 90, даже 100 миль в час. История о тест-драйве автомобиля в 1979 году в Motor Trend утверждает, что он разогнался до 111 миль в час на четверть мили, но у нас не было возможности попытаться разогнаться до обещанной максимальной скорости 180 миль в час, прежде чем нас остановил водитель на пассажирском сиденье. , человек, который помогает Милтону поддерживать работу этой и других машин с турбинами, и у которого нет никакого желания видеть, как его тяжелая работа в свою очередь размазывается по стене 3.

01

02 Прямо над воздухозаборником двигателя находится конденсатор для кондиционирования воздуха. Кожух направляет всасываемый воздух через него, прежде чем он попадет в двигатель. Турбина обычно использует круглое впускное отверстие, поэтому Vette теряет часть мощности, чтобы иметь рабочий воздух, но вы не можете выйти из Jet-Vette весь потный. Это просто не делается. В задней части двигателя находится коробка передач, которая снижает мощность со 100 % и 37 500 об/мин до 6 250 об/мин.0003

03 Среди экзотических деталей были некоторые узнаваемые детали, такие как генератор переменного тока и насос гидроусилителя руля. «У него мог быть любой генератор», — сказал Винс. «Он просто включает фары и штатные датчики. На передней части двигателя есть четыре или пять разных монтажных площадок. Мы только что нашли то, что было сравнимо со стоком, с точки зрения оборотов, [вал, который] [вращался со скоростью] больше всего похоже на шкив кривошипа».

04 В передней части двигателя находится вакуумный насос для усилителя тормозов, так как он не может получать вакуум от турбины. Рядом стартер и генератор для 24-вольтовой системы турбины. В багажнике есть несколько аккумуляторов. Красные банки сбоку — это комплект для закачки воды. «Может быть, вода или метанол», — сказал Винс.

05 Тросы идут к педали газа и трансмиссии, которая представляет собой Turbo 400 со специальной передачей и здоровенным карданным валом. Есть многочисленные теплозащитные экраны для защиты капота и проводки. «Выхлопной канал может нагреваться до 900 градусов по Цельсию [это 1652 по Фаренгейту]», — сказал нам Винс. Дополнительные тепловые диффузоры проходят вдоль днища автомобиля, но воздух все еще колеблется и искажается в добрых пяти футах позади корвета, пока он движется. Жар днища был одной из причин, по которой нынешний владелец Веррет сменил колеса с 15-дюймовых, которые использовал Гранателли, на увеличенные центральные линии, которые вы видите на фотографиях. Чем больше дорожный просвет, тем лучше!

Как появился этот единственный в своем роде Cor-jette? Кто думал, что будет хорошей идеей поставить газовую турбину мощностью 880 л.с. в новенький Corvette? Ну, мы, но мы еще даже не родились, когда придумали эту машину, так что вам придется искать ответы в другом месте. Все начинает немного налаживаться, когда вы понимаете, что Винс Гранателли — сын Энди Гранателли. У Винса стоял один из турбин IndyCars, и он пытался продать его другу Хербу Орловицу. Друг, человек по сердцу, спросил, разрешено ли это движение на улицах, и можно ли поставить двигатель на трамвай. Вместо того, чтобы разобрать гоночный автомобиль, Винс предложил использовать один из оставшихся газотурбинных двигателей из программы Indy и построить дорожный автомобиль. «Мне нужно было найти что-то с достаточно длинной передней частью для двигателя», — сказал нам Винс. «Сначала я думал либо о Lincoln Mk V, но я уже немного поработал с новыми корветами; на самом деле, у Херба был 1977 Ветт с биг-блоком и Пакстоном, которого я заставил бежать. Вот так мы и познакомились, и эта машина показалась мне подходящей для этого».

Будущее уличных машин с турбинами

Мы едва коснулись истории машин с турбинами, и самое приятное то, что она все еще разворачивается вокруг нас. . Одна из проблем с использованием турбин в автомобилях заключается в том, что они не очень эффективны в приложениях с включенным / выключенным дросселем, таких как уличное вождение. Счастливая турбина — это та, которая раскручивается и работает с постоянными оборотами. Это делает их идеальными для гибридных приложений. , заряжая аккумулятор для электродвигателя. FedEx в настоящее время пробует пилотную программу дизельной турбины / гибридного электрического грузовика в своем парке. если бы они только покрасили их в Turbine Bronze.0003

Страницы трендов

• Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы 906, которые вы можете купить

  Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Trending Pages

• Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы 906, которые вы можете купить

  Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Микротурбины для автомобильной промышленности

Предыдущий блог Следующий блог

Здравствуйте! Добро пожаловать в этот выпуск нашей серии статей о микротурбинах! Сегодня мы поговорим о микротурбинах и их роли в автомобильном мире.

«Большие колеса продолжают вращаться…»

Теперь вот настоящий вопрос, когда вы видите этот текст, о какой песне вы думаете в первую очередь? После того, как это засело у всех в голове, давайте продолжим сегодняшнюю тему: микротурбины в автомобилях.

Во вступлении к сериалу я упомянул, что когда я думаю о микротурбинах, то сразу вспоминаю турбокомпрессоры, подобные тем, которые используются в поршневых двигателях автомобилей, грузовиков, лодок и небольших самолетов.

Турбокомпрессор, который обычно используется в больших и малых автомобильных двигателях.

Они, по сути, одинаковые, но и разные. Например, турбонагнетатель использует выхлопные газы поршневого двигателя для приведения в действие компрессора, который нагнетает в двигатель больше воздуха, а микротурбина приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеру сгорания, а затем также приводит в действие генератор для выработки электроэнергии.

Кроме того, турбонагнетатель может работать со скоростью более 100 000 (!!!!) оборотов в минуту, а в некоторых приложениях, таких как дорожный автомобиль, будет постоянно иметь разные скорости вращения. Теперь это не всегда так, на лодках/кораблях или самолетах, которые работают на (относительно) фиксированных оборотах двигателя в крейсерском режиме, турбонагнетатель будет работать с постоянными оборотами; что похоже на то, как будет работать турбина, вырабатывающая электроэнергию (например, микротурбина).

Цикл турбонагнетателя: Источник

История: Где в автомобильном мире появились микротурбины?

Микротурбины были представлены на автомобильном рынке в 1950-х годах после Второй мировой войны. Примечательно, что Chrysler и General Motors пытались извлечь выгоду из относительно новой реактивной технологии, которая стала новейшим средством передвижения в конце Второй мировой войны. К сожалению, эти машины оказались коммерчески неудачными. Как мы уже говорили в нашей статье о микротурбинах в аэрокосмической отрасли, эти машины имеют очень узкий диапазон мощности и очень низкий крутящий момент на низких оборотах; оба эти качества вам не нужны в приложении, где рабочие условия и нагрузки постоянно меняются. Если вам это интересно, вы можете прочитать наш блог здесь, в котором эта тема рассматривается более подробно.

Рисунок 1: Двигатель Toyota GTV. Источник

Toyota возродила идею микротурбины в качестве основного двигателя в 1980-х годах, однако, как вы можете догадаться по тому, сколько машин сегодня находится на дорогах, на самом деле это не сработало. Так чего же пытались добиться Toyota, General Motors, Chrysler и другие компании, используя небольшие турбины вместо поршневых двигателей? Что ж, несмотря на все написанное до сих пор о серьезных недостатках использования микротурбины в качестве основной силовой установки в автомобиле, есть некоторые преимущества, которые мы не должны сбрасывать со счетов:

 Преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя в автомобилях

• — Очень мало движущихся частей по сравнению с обычным поршневым двигателем.
• – Увеличенные интервалы технического обслуживания по сравнению с обычным поршневым двигателем.
• – Очень высокое отношение мощности к весу по сравнению с поршневыми двигателями.
• – Потенциально более низкие выбросы.
• – Разнообразие топлива; газовые турбины могут работать на различных видах топлива.

Недостатки микротурбины в качестве основного двигателя в автомобиле тяжелые нагрузки с места.

– Небольшие компоненты турбины могут быть сложными в изготовлении должным образом, что приведет к увеличению стоимости транспортного средства в расчете на единицу.

К настоящему моменту должно быть ясно, что, несмотря на некоторые преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя автомобиля, недостатки почти наверняка затмевают эти преимущества.

Несколько различных конфигураций гибридного двигателя. Источник

Области применения:

Итак, как можно использовать микротурбины в легковых и грузовых автомобилях? Как и их аэрокосмические аналоги, микротурбины можно использовать в автомобиле несколькими способами. Итак, вот несколько различных способов их применения в легковых и грузовых автомобилях:

В данном случае двигатель внутреннего сгорания остается неясным, однако в контексте этой статьи мы можем предположить, что двигатель на самом деле представляет собой газовую микротурбину. Итак, как мы видим, существует несколько различных способов использования газовой микротурбины в автомобиле/автобусе/грузовике.

Слева направо вверху мы начинаем с обычного электромобиля с батарейным питанием, без двигателя внутреннего сгорания. В правом верхнем углу у нас есть серийный гибридный электромобиль, в котором двигатель внутреннего сгорания соединен с трансмиссией и приводом автомобиля, а генератор соединен с аккумулятором. Этот генератор и аккумулятор также действуют как двигатель, приводящий в движение турбину и, в свою очередь, трансмиссию и транспортное средство. В среднем ряду слева у нас есть разные серии гибридный электромобиль. В этом приложении турбина не имеет физической связи с колесами транспортного средства, а вместо этого питает аккумулятор при более стабильной и постоянной нагрузке таким же образом, как и турбина для выработки электроэнергии.

Справа в среднем ряду у нас параллельный гибридный электромобиль. В этой конфигурации микротурбина и электродвигатель/генератор работают вместе, приводя в движение колеса, но без подачи энергии друг на друга. В этом случае двигатель и турбина по очереди приводят в движение транспортное средство, подобно тому, как мы видим обычные гибриды в настоящее время. Обычно при определенной скорости автомобиль приводится в движение двигателем с батарейным питанием, а затем турбина / двигатель внутреннего сгорания берет на себя движение при превышении этого порога скорости. Та же методология используется для серийного гибридного электромобиля внизу, за исключением того, что генератор получает свою мощность или «работу» от турбины вместо того, чтобы использовать движение колес и трансмиссию для придания мощности.

И, наконец, внизу у нас есть последовательно-параллельный гибридный электромобиль. Этот пример похож на предыдущее приложение, которое мы только что рассмотрели, за исключением того, что вы заметите, что двигатель с питанием от батареи также позволит микротурбине обеспечивать питание двигателя и батареи в дополнение к движению колес транспортного средства.

Итак, где микротурбины используются/прототипируются в автомобильном мире?

Ну, есть несколько интересных случаев, которые я хотел бы показать вам. Первый является результатом совместных усилий Kenworth Trucks и корпорации Capstone Turbine. В сентябре 2017 года компания Capstone, специализирующаяся на производстве микротурбин, и Kenworth, гигант отрасли грузоперевозок, объединились, чтобы проверить жизнеспособность использования микротурбины в качестве источника энергии в паре с двигателем/генератором, в отличие от поршневого двигателя, приводящего в движение трансмиссия и колеса.

Испытание прошло успешно, так как грузовик с микротурбинным приводом смог успешно привести в движение транспортное средство с помощью гибридной трансмиссии. При этом он потреблял меньше топлива и производил меньше выбросов, чем обычный турбодизельный поршневой двигатель.

Грузовик Capstone-Kenworth. Источник

Другим, более ярким примером стал специальный концепт-кар Jaguar C-X75. Планировалось, что это будет автомобиль с очень ограниченным тиражом, разработанный совместно с гоночной командой Williams F1.

Дэйв Батиста с Jag C-X75, использованный в фильме о Бонде Spectre (2015). Источник

Бортовая силовая установка этого автомобиля-злодея Джеймса Бонда состояла из двух газовых турбин мощностью 70 кВт, работающих на дизельном топливе, которые снабжали электричеством и увеличивали запас хода до электродвигателя мощностью 580 кВт. На одной только электроэнергии машина могла проехать жалкие 68 миль; Однако с микротурбинами этот диапазон увеличился до колоссальных 560 миль. Это больше, чем большинство автомобилей могут проехать на одном баке топлива! Максимальная скорость автомобиля составляет не менее впечатляющие 205 миль в час, а разгон до сотни занимает менее 3,5 секунд благодаря мощному электродвигателю мощностью 580 кВт. К сожалению, производство было остановлено в 2012 году, но идея Jaguar C-X75 живет!

Ключевые выводы
Микротурбины в той или иной форме стали частью автомобильного мира со времен Второй мировой войны. Идея использования микротурбины в качестве первичного двигателя была изучена, хотя и не показала себя очень многообещающей в качестве концепции, реализованной на практике. Тем не менее, использование микротурбины как части гибридной трансмиссии для подачи электроэнергии к батареям и, в свою очередь, к электродвигателям, является очень реальным вариантом, который изучался и, вероятно, будет продолжать изучаться.