Турбокомпрессор устройство и принцип действия: виды, устройство и принцип работы

Содержание

Принцип работы турбокомпрессора

Турбина – это понятие, которое знакомо каждому автомобилисту. Это устройство позволяет существенно повысить мощностные характеристики двигателя путем использования энергии выхлопных газов. В этой статье мы рассмотрим основные функции и принцип работы турбокомпрессора.

Функции турбокомпрессора

Чтобы оценить важность турбокомпрессора, для начала нужно рассмотреть принцип работы автомобильного двигателя. На этот агрегат подается топливо, воспламеняющееся и сгорающее при контакте с воздухом. Излишки, которые остаются после этого, выходят через выхлопную трубу в виде газов. Этот цикл происходит в течение 4-х тактов работы поршней в цилиндрах.

Функция турбины заключается в том, что она дополнительно нагнетает воздух в цилиндры, увеличивая количество сгораемого топлива. Большой объем воздуха, подаваемого в топливную систему, достигается благодаря компрессии. В результате при движении поршня во время воспламенения увеличивается мощность двигателя.

Принцип работы турбокомпрессора

Таким образом, турбокомпрессор работает по принципу воздушного насоса. При сгорании топлива горячие газы поступают на лопатки первого колеса турбокомпрессора, приводя его в движение. После этого начинает вращаться второе колесо. За счет этого происходит всасывание воздуха снаружи, его сжатие и подача на цилиндры двигателя.

Воздух при попадании в турбину подвергается интенсивному нагреву. Чтобы добиться необходимой компрессии и остудить его перед подачей в камеру сгорания, используется промежуточный охладитель, также известный как интеркулер. Это устройство выполняет такие важные функции:

  • Остужает воздух.
  • Уменьшает его объем.
  • Снижает температуру внутри камеры сгорания.

Порою интеркулера оказывается недостаточно для достижения требующейся компрессии. В таких случаях дополнительно используется вентилятор, обеспечивающий снижение температуры до необходимого уровня.

Несмотря на кажущуюся простоту принципа работы турбокомпрессора, с точки зрения конструкции это устройство является очень сложным. Чтобы добиться необходимого уровня сгорания топлива, все составные части турбин должны работать слаженно. При возникновении малейших сбоев эффективность работы двигателя существенно снизится. А в крайних случаях он и вовсе может выйти из строя.

Устройство ТКР | kamturbo

УСТРОЙСТВО ТУРБОКОМПРЕССОРА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

ТУРБОКОМПРЕССОР

 

Это лопастная машина, позволяющая использовать энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания — наддува.

Наддув позволяет увеличить количество подаваемого в цилиндры двигателя воздуха, что позволяет сжигать в том же рабочем объёме цилиндра больше топлива. Т. е. при том же рабочем объёме двигателя увеличивается его мощность.

Также при повышении давления в цилиндре улучшаются условия сгорания топлива, растёт экономичность двигателя и уменьшается токсичность выхлопных газов.


Дополнительное снижение расхода топлива обусловлено использованием для привода компрессора избыточной энергии выхлопных газов.

Поэтому турбонаддув сегодня всё шире применяется в двигателестроении.

 

Конструктивно турбокомпрессор состоит из 3-х основных элементов:

ТУРБИНА

 

Турбина также состоит из корпуса и рабочего колеса. Колесо турбины жёстко связано с колесом компрессора валом. В автотракторном двигателестроении наиболее распространены радиально-осевые турбины.


Отработавшие газы из двигателя подаются во входной патрубок турбины, а затем в спиральный канал корпуса турбины (улитку), который обеспечивает равномерный вход газа в рабочее колесо. Проходя через межлопаточные каналы колеса, от его периферии к центру, за счёт специального профиля лопаток, газ расширяется и охлаждается, при этом тепловая энергия газа преобразуется в механическую работу вращения колеса. Мощность, развиваемая на турбине, передаётся на колесо компрессора и обеспечивает его работу.
          
Размеры всех элементов турбины и её рабочего колеса определяются исходя из необходимой мощности на привод компрессора и на основании анализа располагаемой энергии отработавшего газа в выхлопном коллекторе двигателя. Для каждого двигателя параметры турбины подбираются индивидуально. Так, например: при уменьшении проходного сечения канала улитки увеличивается скорость движения потока газа в ней, что способствует увеличению частоты вращения рабочего колеса и мощности турбины.

          
Различают турбины, работающие при постоянном давлении газа перед турбиной, и импульсные. В первом случае на двигателе применяются сравнительно простые выпускные коллектора относительно большого сечения. Во втором случае в турбине используется энергия импульсов газового потока, обусловленная импульсным характером выхода газов из цилиндров, что способствует повышению эффективности работы турбины. При этом выхлопной коллектор имеет относительно небольшое сечение и состоит из двух коллекторов, каждый из которых соединён с определённой группой цилиндров.
Этим обеспечивается равномерное чередование импульсов давления и отсутствие их взаимного наложения. Улитка импульсной турбины делится перегородкой на два канала, каждый из которых соединён со своим коллектором.
          
С учётом высоких температур газа в турбине (до 800…9000С) корпуса турбин отливаются из чугуна специального состава. Рабочие колёса отливаются из жаропрочного сплава.
Рабочее колесо турбины соединяется со стальным валом сваркой трением и в сборе называются ротором. В месте сварки вал ротора имеет внутреннюю полость, препятствующую теплопередаче от колеса в вал.
          
Частота вращения ротора достигает, в зависимости от размерности ТКР и условий его работы на данном двигателе 90000…200000 об/мин и выше. Поэтому вращающиеся детали ТКР требуют очень точной балансировки. Это достигается балансировкой в три этапа:
— балансировка ротора и колеса компрессора отдельно,
— балансировка ротора в сборе с колесом компрессора,
— проверка дисбаланса картриджа в сборе (ротор с колесом компрессора в сборе с корпусом подшипников), дополнительная балансировка при необходимости.
          
Не допускается самостоятельная разборка ТКР в эксплуатации, т. к. при этом нарушается взаимное положение деталей ротора и балансировка

КОМПРЕССОР

 

Компрессор состоит из корпуса и колеса компрессора. В автотракторных двигателях самое широкое распространение получили компрессоры центробежного типа. При вращении колеса компрессора воздух засасывается лопатками через входной патрубок, расположенный в средней части корпуса компрессора. При прохождении через межлопаточные каналы колеса аэродинамическими и центробежными силами поток воздуха ускоряется. За колесом воздух проходит через кольцевую щель (диффузор) и через спиральный канал (улитку) корпуса компрессора, где постепенно тормозится. При этом повышается давление, достигая максимального значения на выходе из улитки.

 

 

Необходимые параметры наддува, т. е. давление и расход воздуха на входе в двигатель, определяются исходя из рабочего объёма двигателя, необходимой мощности и частоты вращения. Геометрические размеры всех элементов компрессора выбираются на основании сложных газодинамических расчётов для достижения заданных параметров наддува. Поэтому для каждого двигателя выбор компрессора индивидуален.

 

Как правило, колесо и корпус компрессора отливаются из алюминиевых сплавов.

КОРПУС ПОДШИПНИКОВ

         

Корпус подшипников служит для крепления корпусов компрессора и турбины и для размещения подшипников ротора. Ротор вращается в подшипниках скольжения (чаще всего бронзовые или алюминиевые втулки). Между наружной поверхностью подшипников и посадочной поверхностью подшипников в корпусе также имеется зазор, заполненный маслом. Этот зазор играет роль демпфера при радиальных смещениях ротора в подшипниках. Подшипники могут свободно вращаться в корпусе подшипников или зафиксированы в нём от вращения специальным элементом — фиксатором.

 

Осевое перемещение ротора ограничивается упорным подшипником, состоящим из собственно упорного подшипника, закреплённого в задней стенке компрессора, и двух стальных упорных шайб, закреплённых на валу ротора.

Упорный подшипник изготавливается из бронзы или из спечённого материала на основе бронзографита.
Масло в подшипники подаётся под давлением из системы смазки двигателя через штуцер на корпусе подшипников и сливается через специальное отверстие в картер двигателя.
 

Недостаточное поступление масла в подшипники ротора приводит к мгновенному задиру подшипников. Затруднённый слив масла из корпуса подшипников приводит к заполнению внутренней полости корпуса маслом и выдавливанию его через уплотнения ротора в компрессор и турбину.
 

Попаданию масла из корпуса подшипников в компрессор и турбину препятствуют специальные уплотнения ротора, представляющие собой разрезные чугунные кольца, вставленные в канавки кольцедержателей на роторе. Кольца наружной поверхностью плотно, без просветов, прижимаются к уплотняемым поверхностям в задней стенке корпуса компрессора и корпуса подшипников со стороны турбины. При этом в замке колец выдерживается минимальный, по условиям собираемости, зазор.

Боковые стенки колец и канавок кольцедержателей обрабатываются с высоким качеством. Между кольцами и стенками канавок также выдерживаются минимальные зазоры.

Уплотнение ротора обеспечивается за счёт гидродинамических взаимодействий между боковыми поверхностями колец и стенками канавок, а также за счёт того, что давление воздуха и газа со стороны компрессора и турбины на большинстве режимов работы двигателя больше, чем в корпусе подшипников.

 

На режиме холостого хода двигателя, возможно, что давление в корпусе подшипников окажется больше, чем давление перед уплотнением со стороны компрессора. В этом случае вероятна утечка масла из корпуса подшипников через уплотнение в компрессор. Поэтому не рекомендуется длительная (более 5 мин) работа двигателя на холостом ходу.

 

Помимо уплотнений ротора в корпусе подшипников, перед уплотнением ротора со стороны компрессора, размещён маслоотражающий экран. Экран препятствует прямому попаданию масла, сливаемого через торцы радиального подшипника ротора, на колечное уплотнение и снижает вероятность утечки масла в компрессор. Для этой же цели на роторе перед уплотнением компрессора расположен маслоотражатель, выполненный в виде диска. Масло, попадая на маслоотражатель, сбрасывается с него под действием центробежных сил.
 

При работе турбокомпрессора имеет место теплообмен между горячей турбиной и относительно холодным компрессором. И охлаждение турбин, и нагрев компрессора одинаково отрицательно влияют на эффективность турбокомпрессора в целом. Для снижения теплопередачи служит теплоизолирующий экран, расположенный между корпусом турбины и корпусом подшипников. Этой же цели служит конструкция крепления корпуса турбины на корпусе подшипников. В некоторых случаях используются специальные термоизолирующие прокладки между корпусами. Уменьшению тепла, передаваемого в компрессор, также способствует охлаждение корпуса подшипников маслом.

Турбокомпрессоры | Все о турбинах

 

    Основные элементы турбокомпрессора:
    1. Корпус турбины (горячая улитка) – в основном изготавливается из сфероидного чугуна для того чтобы выдерживать высокую температуру.
    2. Колесо турбины (крыльчатка) – покрывается никелевым сплавом и соединяется валом с колесом компрессора.
    3. Вал.
    4. Корпус подшипников.
    5. Корпус компрессора (холодная улитка) – к данной детали не предъявляются ни каких особых требований эксплуатации, поэтому ее производят в основном из алюминия для экономии средств.
    6. Колесо компрессора (воздушная крыльчатка) – в основном изготавливается из алюминия и лишь в редких случаях (когда нужно, чтобы компрессор проработал длительный срок под высокой нагрузкой) его делают из титана.
    7. Масляные каналы.

    Производительность турбокомпрессора интуитивно можно определить на глаз. Чем больше его размер, тем больше давление он может выдержать. Большая турбина вмещает больший объем и давление и как следствие обеспечивает больший прирост к мощности двигателя. При этом на малых оборотах все большие турбокомпрессоры страдают от турбозадержки. В то время как их малые менее производительные собратья быстрее набирают номинальную мощность.

    За регулировку давления наддува внутри корпуса турбины отвечает перепускной клапан (анг. wastegate). Он работает на пневмо приводе и управляется системой управления мотора.

    Основным функциональным элементов турбокомпрессора является средний (центральный) корпус (картридж). По сути это весь турбокомпрессор без улиток. Через него проходит ротор (турбинное и компрессорное колесо соединенные валом). Вал вращается при минимальном трении в масленой ванне под давлением с максимальной скоростью продетый во втулки (подшипники или реже в шарикоподшипники) картриджа.

    Система смазки двигателя отвечает за подачу смазки в турбокомпрессор. Она не только смазывает, но и охлаждает детали, которые нагреваются. Качество масла является одним из наиболее значимых факторов в эксплуатации турбины. От него зависит то насколько долго вам прослужит турбонагнетатель. Перед установкой нового или заменой старого турбокомпрессора обязательно стоит провести полную замену масла. Турбированные двигатели с икорным зажиганием имеют более лучшее охлаждение поскольку средний корпус изначально включен в систему охлаждения мотора.

    Центробежный компрессор является прекрасным примером создания дополнительного давления внутри впускной камеры. Его конструкция почти полностью аналогична механическому нагнетателю. Воздух поступает в центр колеса, а потом по нисходящей в периферию корпуса создавая крутящий момент. Диффузор в свою очередь преобразует кинетическую энергию воздуха для повышения давления при резком снижении скорости движения потока. Во впускной коллектор поступает сжатый воздух.

    Для экономии средств корпус и колесо компрессора изготавливают из алюминия.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    КАК ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ ВАШ ТУРБОКОМПРЕССОР


    Для идентификации Вашего турбокомпрессора нужно знать его оригинальный номер. 
    Чаще всего он находится на гравированной пластине или просто выбит на корпусе компрессорной части.

    ШАГ ПЕРВЫЙ: Очистите пластину или корпус. Номер увидеть очень трудно, поэтому площадь нужно промыть или почистить мягким материалом используя очиститель. Используя шуршоватый материал — можно повредить поверхность.

    ШАГ ВТОРОЙ: Определите оригинальный номер турбокомпрессора. Каждый «Брэнд» турбокомпрессора имеет свой номер. Здесь несколько примеров (выберите производителя Вашего турбокомпрессора):

    Garrett

    Номер детали Garrett обычно содержит 6 символов начинаясь с 4 или 7, затем следует тире и дополнительные цифры. Например 454083-1; 452204-2; 720244-5004s; 712290-0002.

     

    BorgKKK (или BorgWarner)

    Номер детали KKK содержит 11 символов, начинаясь с 5 или K. Например: 5303-970-0057; 5303-988-0023; 5435-988-0125; K14-7805; K16-7805; KP35-7805; KP39-7805; K03-05.
    Если OEM номер Вашего KKK турбокомпрессора начинается с K, конвертируйте номер в 11-значный код, используя этот пример:
    K14-7805 идентичен 5314-970-7805
    KP35-0054 идентичен 5435-970-0054
    KP39-0037 идентичен 5439-970-0037
    Если KP39-0022 значит 5439-970-0022

     

    Mitsubishi

    Mitsubishi или MHI номер детали состоит из первых 5 чисел и дополнительных 5 чисел следующими после знака минус. Например 49177-02510; 49173-06501; 49135-05620.

     

    Schwitzer

    Всё предельно просто, если у Вас SCHWITZER турбокомпрессор. Просто введите 6-значный номер в поисковик и выбирайте из списка нужную Вам деталь или турбокомпрессор.

     

    IHI

    Если у Вас IHI турбокомпрессор — Вам необходимо найти специальный номер, состоящий из двух заглавных букв и двух цифр. Например: VJ32; VA81; VJ27; VL25. В редких случаях из четырёх букв: VIBG; VIEZ

     

    Toyota

    Для идентификации TOYOTA турбокомпрессор — Вам необходимо найти 10-значный номер, разделённый знаком минус. Обычно он находится на корпусе турбокомпрессора (алюминиевая часть). Иногда он приклеен на актуаторе (см. рис.).

     

    ШАГ ТРЕТИЙ: Введите оригинальный номер Вашего турбокомпрессора в окно поиска нашего сайта — получите полный список деталей для Вашего турбокомпрессора. Или воспользуйтесь фильтром по товарам сайта, выбрав нужную Марку-производителя или Тип оборудования.

    ШАГ ЧЕТВЁРТЫЙ: Свяжитесь с нашим отделом продаж для дальнейшего обслуживания.

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    Установка и запуск турбины
    1. При замене неисправного турбокомпрессора на новый, или отремонтированный необходимо, прежде всего, выяснить причину неисправности и устранить ее до установки ТКР.
    2. Замените масло и масляный, воздушный фильтры, согласно с требованиями завода изготовителя автомобиля.
    3. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и воздушным фильтром. Убедитесь в ее герметичности.
    4. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и двигателем. Проверьте соединения на герметичность.
    5. Проверьте впускной и выпускной коллекторы, на предмет отсутствия посторонних предметов.
    6. Перед установкой, с помощью шприца, залейте чистое масло в отверстие подачи масла в турбокомпрессор и проворачивайте ротор пальцем до появления масла с отверстия слива масла.
    7. Использование герметиков на подаче и сливе масла категорически запрещено. Используйте прокладки.
    8. После установки турбокомпрессора на двигатель проверьте герметичность соединений.
    9. Перед запуском двигателя необходимо прокрутить его стартером (не заводя) до тех пор, пока система смазки не заполнится маслом (не погаснет контрольная лампа).
    10. Запустить и прогреть двигатель.
    11. Перед началом эксплуатации следует повторно проверить все соединения на герметичность.
    12. Обкатать турбокомпрессор. Не давать максимальных нагрузок первые 500 км.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

     

    Компрессор или турбина: Что лучше выбрать для автомобиля? | Преимущества и недостатки этих агрегатов

    В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

    Принцип работы турбо-наддува мы рассматривали выше.

    Далее разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

    Принцип работы компрессора

    Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

    Механический компрессор — Нагнетатель

    Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

    Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

    Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

    Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    Недостатки компрессора и турбины

    Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

    • турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
    • на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
    • переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

    В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

    Основные функциональные недостатки, присущие всем турбокомпрессорам, появляются в связи с инерционностью действия устройства. Иначе говоря, в процессе работы возникает задержка между нажатием на акселератор (педаль газа), ростом давление выхлопных газов и увеличением мощности двигателя. Эта последовательность называется турбояма и появляется из-за силы трения. Ее провотиположность — турбозадержка является прямым следствием турбоямы и проявляется в резком скачке мощности двигателя на короткий срок.

    Для снижения негативных эффектов этих функциональных недостатков и повышения производительности  компании-изготовители турбокомпрессоров постоянно совершенствуют свои изделия. Применяют следующие технические решения:

    • Разработки и установка новых блоков подшипников, снижающих потери из-за силы трения.
    • Уменьшение массы турбины,  путем обточки деталей и замены деталей на другие изготовленые из более легких материалов (в том числе керамики).
    • Турбокомпрессор с изменяющейся геометрией (анг. VNT-турбина).
    • Разделительный турбокомпрессор (анг. twin-scroll).

    С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как, в отличие от турбины, компрессор — независимый агрегат.

    Компрессор работает напрямую от коленчатого вала и ему не нужно ждать пока подымится давление выхлопных газов. 

    Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А чтобы настроить компрессор — не нужно больших усилий или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

    Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности — развивать очень высокие обороты.

    У приводных нагнетателей (компрессоров), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

    Но есть недостатки и у компрессоров: моторы, оборудованные нагнетателями с механическим приводом, имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

    Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же — требуется для её установки немало дополнительного оборудования. Компрессору же — нужен только дополнительный привод.

    В любом случае решать Вам, что лучше: компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества и сделайте правильное решение!

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


     

    Виды турбонаддува

    Раздельный турбокомпрессор – это турбокомпрессор у которого имеются два входа для выхлопных газов и два сопла для каждой пары цилиндров. Данная конструкция обеспечивает максимальную производительность и препятствует попаданию отработаных газов обратно в цилиндыры. Первое сопло отвечает за максимально бысьрое реагирование, а второе повышеную производительность и увеличение КПД.

    Помимо, этого ТКР с двойной улиткой имеет разделенные выпускные каналы, предотвращающие перекрытие во время выпуска выхлопных газов. 

    Турбина с изменяющейся геометрией  (или турбина с переменным соплом) – наиболее широко применяется  в производстве дизельных двигателей. Основное ее техническое отличие от других видов турбин – это наличие внутри подвижных лопастей с приводом регулирующих поток газов в самой турбине. В зависимости  от  угла наклона  лопастей меняется скорость выхлопных газов тем самым согласовывая давление и обороты двигателя.

    В некоторых конструкциях турбонаддува применяются по два  (автомобили КамАЗ) и более турбокомпрессоров  (тройной наддув для дизелей «BMW») подключенные параллельно или последовательно для увеличения производительности (или для того, что бы один работал на больших оборотах, а второй на малых).
     

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


    Обслуживание авто с турбиной

    Турбокомпрессор является частью двигателя. Любые неисправности систем двигателя напрямую отражаются на работе турбины и приводят к преждевременному выходу ее из строя.

    Чтобы этого избежать необходимо:

    • периодически проверять и устранять неисправности топливной системы
    • своевременно менять масло, масляный и воздушный фильтры
    • использовать масла и фильтры, рекомендованные заводом-изготовителем
    • перед остановкой двигателя после интенсивной езды необходимо охлаждать турбину. Для этого необходимо дать двигателю поработать на оборотах холостого хода не менее 3 мин
    • не эксплуатировать двигатель до его прогрева
    • не эксплуатация автомобиль без воздушного фильтра или с не герметичными патрубками
    • не эксплуатировать автомобиль с низким уровнем масла в поддоне двигателя
    • не эксплуатировать автомобиль с неисправной системой выпуска (забитыми сажным фильтром, катализатором, глушителем).

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


    Неисправности

    Когда в двигателе с принудительным наддувом выходит из строя турбокомпрессор, не стоит сразу обвинять в этом саму «турбину». Практикой установлено, что в большинстве случаев отказ турбокомпрессора вызывается «внешними» причинами.

    Дело в том, что турбокомпрессор – наиболее высоко-нагруженный агрегат двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 1000°С, со стороны компрессора температура в два раза ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 250 000 мин-1. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность турбокомпрессора и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя. Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору, по определению, суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы турбокомпрессора. Так что надежность турбокомпрессора зависит от многочисленных внешних факторов.

    Прежде чем ставить новый турбокомпрессор, вместо вышедшего из строя, нужно обязательно выявить и устранить причину его отказа. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности и новая турбина вскоре будет повреждена. Чтобы отсрочить замену турбокомпрессора или вовсе исключить ее, нужно иметь четкое представление о причинах, провоцирующих отказ турбокомпрессора, и принимать действенные меры по их устранению.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

     

    История наддува и нагнетателей (компрессоров)

    Нагнетатель (компрессор) – механизм для сжатия и подачи воздуха под давлением.Готтлиб Даймлер

    Наддув – процесс повышения давления воздуха или некой смеси на впуск двигателя для увеличения количества горючей смеси в цилиндре и как следствие увеличение мощности получаемой от единицы объема двигателя.

    Механический нагнетатель – это компрессор, предназначенный для сжатия  воздуха или же смеси топлива и воздуха, которые направляются в цилиндры двигателя  внутреннего сгорания для повышения массового заряда горючей смеси. Из-за этого растёт калорийности смеси поступающей в цилиндры и увеличивается мощность двигателя. Он приводится в движение коленчатым валом или ремнем.

    Довольно давно инженеры и конструкторы установили главную цель в развитии автомобилестроения: увеличение удельной мощности при меньших габаритах двигателя.

    — Первое свидетельство о применении механического нагнетателя приписывают братьям Рутс  (анг. Roots), они создали Альфред Бюшинагнетатель с аналогичным названием «Roots».

    — Чуть позже  в 1885 году Готтлиб Даймлер запатентовал свой механический нагнетатель работающий по аналогу Рутс.

    — Спустя 7 лет  в 1902 году Луис Рено запатентовал свою собственную конструкцию центробежного нагнетателя.

    — А в 1911 году швейцарскому инженеру Альфреду Бюши в голову пришла гениальная мысль использовать энергию выхлопных газов для нагнетания давления. Он стал первым человеком догадавшимся что можно использовать отработанные газы.

    Быстрой рост развития нагнеталей сдерживался отсутствием подходящих материалов. Из-за большой температуры отработанных газов уменьшился срок службы выпускных клапанов, поршней систем охлаждения. При этом литровая мощность действительно увеличилась, но это не имело значение, поскольку двигатель чаще приходил в неисправность. Эйфория от изобретения постепенно сходила на нет.

    — Нагнетатели  в авиации. Истребитель «SPAD» S.XIII»Как и ожидалось следующий шаг в развитии нагнетателей был сделан вверх в авиационную отрасль. Самым первым авиа двигателем на который установили механический наддув принадлежат самолету «Мюррей-Вильята», который в 1910 г. установил рекордную высоту в 5200.  В 1918 году на один из французский истребитель «SPAD» S.XIIIC» инженером Огюстом Рато был установлен турбокомпрессор с аналогичным названием «Рато». Целесообразность этого действия была нулевой и не давала двигателю абсолютно никаких преимуществ. У мотора не было достаточно мощности для привода турбины. Через два года Рато смог реабилитироваться установив свой турбокомпрессор на двигатель «Либерти L-12» в биплане «Lepere», которому удалось побить рекорд высоты ( 10092 метра) и на долго остаться на пьедестале не побежденным. Совместная работа металлургов, ученных, авиаконструкторов и машиностроителей позволила создать новые поршни, клапаны и подшипники способные выдержать гораздо большую нагрузку чем их предшественники, что позволило наддуву закрепится и пустить корни в авиации.

    Нагнетатели в судоходстве. С небес наддувы сразу перекачивали на воду. В 1923 году в Германии начали выпускать пассажирские лайнеры Preussen и Danzig. Установка турбокомпрессора на 10-и цилиндровые двигатели этих гигантов увеличили их мощность в полтора раза.

    Нагнетатели в машиностроении. Появлением и активным распространением на наземной технике нагнетатели обязаны Второй Мировой Войне и автогонщикам. История вклада автоспорта в развитие наддувов начинается с двигателей «Daimler», «FIAT» и  «Sunbeam» в  1921 году. Второй, между прочим, выиграл Большой приз Европы в 1923 году. Через год болиды «Daimler» и «Alfa Romeo» выиграли Танга Флорио  и Большой приз Франции соответственно. Автомобильный спорт внес не только необходимые финансы в развитие наддувов, но поселил любовь в сердце всех мужчин, обеспечив тем самым его будущие развитие. Первые нагнетатели установленные на спортивных авто сумели показать себя с самой лучшей стороны, давая двигателю от 50-70% дополнительной мощности. В военной отрасли изначально наддувы планировали ставить на танки и грузовики, но из-за отсутствия должных знаний и материальных средств от установки надувов на танки пришлось отказаться на время. Первая массовая серия наддув была произведена и установлена на грузовики Saurer произведённые в Швейцарии в 1938 году.

    Предпосылки к созданию наддувов

    Для того чтобы ответить на то что же стало движущей силой для изобретения и создания наддува давайте обратив внимание на устройство двигателя. Поскольку подача необходимого объема топлива затруднений не вызывает, главной задачей для увеличения производительности становится обеспечение должной массы воздуха за единицу времени. Этот же показатель на прямую связан с частотой вращения коленчатого вала. Его пределом является допустимое значение средней скорости работы поршня. Данный показатель в основном имеет значение лишь для механических наддувов и рабочим объемом мотора. Из выше сказанного, что при заданных параметрах есть потолочное значение, выше которого можно подняться только, в том случае если установить наддув. Без особых проблем на сегодняшний день можно поднять мощность двигателя на 25% просто установив наддув, но если к нему добавить интеркулер мощность вырастит вдвое.

    Точность балансировки наддува очень важна. Высокое давление и температура воздуха подаваемого в цилиндры может привести к очень серьезным негативным последствия и быстрому износу. Под конец такта сжатия в момент когда поршень прессует и без того уже сжатую смесь ее давление и температура могут оказаться на столько высокими что произойдет преждевременная детонация. Дабы это не происходило принято переходить на использование более высокооктановых сортов топлива или проводить декомпрессию – снижающую степень сжатия.

    Стоить учитывать, что снижение степени сжатия также отрицательно влияет на экономичность и КПД.

    70-80-е годы стали для механических нагнетателей временем затухания, а их более продвинутые собратья — турбонагнетатели (турбокомпрессоры) отвоевывали рынок. Самой продвинутой системой принудительного нагнетания установленной на серийных автомобилях сейчас считается «Mercedes-Benz» класс C, E, при этом они почти полностью копируют образцы 20-30 годов (Рутс и Eaton), что свидетельствует о том что данная ветка развития нагнетателей отмирает. Ею пользуются в тех случаях, когда нужно добиться разной мощности не сильно меняя конструкции двигателя.

    Практика в нашей стране не показала особого внимания к данной технологии, из-за чего она почти не используется. Исключение составляют автогонки 60-70 годов и сельскохозяйственная отрасль.

    Гораздо более широкое применение во всем мире  получил наддув приводимый в действие силой отработанных газов — турбо наддув.


    Классификация наддува ДВС по видам
    • Агрегатный наддув 

    Подразумевает использование нагнетателя (агрегата). Делится на:

    1.    Механический наддув – отличительной особенностью этого компрессора является использование для привода энергии коленчатого вала.

    2.    Турбонаддув (он же турбокомпрессор) – это компрессор (обычно центробежный) привод которого осуществляется турбиной, лопасти которого вращаются благодаря кинетической энергии выхлопных газов.

    3.    Наддув «Comprex» — использует давления отработавших газов, непосредственно на поток воздуха поступаемого в мотор.

    4.    Электро наддув – его отличительной особенностью является то, что привод осуществляется электрическим мотором.

    5.    Комбинированный наддув – это смесь нескольких видов наддува, работающих в зависимости от нагрузки. Чаще всего это комбинация турбонаддува и механического. Первый работает на высоких оборотах, а второй на низких.
     

    • Безагрегатный наддув

     Делится на:

    1.    Резонансный наддув (он же акустический или инерционный) работает, используя колебательные явления внутри трубопровода.

    2.    Динамический наддув (он же пассивный или скоростной) рост давления осуществляется воздухозаборниками  специальной формы исключительно на высокой скорости. На низких скоростях этот вид наддува совершенно бесполезен. 
    Пометка: В этой статье понятие «динамический наддув» применяется исключительно для наддува с воздухозаборниками особой формы и не относится к «резонансному».

    3.    Рефрижерационный наддув использует энергию испаряющегося топлива в воздухе. Характеризуется наличием жидкости с низкой температурой кипения и большим высокой температурой пара. Не применяется в автомобилях. 

    Компрессоры прошли долгий и широкий путь в развитии авто, авиа и судостроения. За это время их конструкция менялась до неузнаваемости, появлялись новые виды, а старые и не прижившиеся забывались. 

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    ОЗНАКОМИТЬСЯ С БРЕНДАМИ

    ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТЕХНОАКТИВ ИНВЕСТ

    НОВОСТИ В МИРЕ СПЕЦТЕХНИКИ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    Принцип работы турбокомпрессора для дизельного двигателя

    Для точного определения неисправностей, связанных с турбокомпрессором, необходимо знание принципа его работы. Нижеприведеннная информация относится к турбокомпрессорам массовых дизельных двигателей, поскольку они достаточно просты.

    Турбокомпрессор — это компрессор, или воздушный насос, который приводится от турбины. Турбина вращается за счет использования энергии потока отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора дизельного двигателя находится в пределах от 1000 до 130.000 об/мин (это значит, что лопатки турбины разгоняются почти до линейной скорости звука). Турбина непосредственно соединяется с компрессором жесткой осью. Компрессор засасывает через воздушный фильтр свежий воздух, сжимает его и затем под давлением подает во впускной коллектор двигателя. Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.

    Теоретически существует равновесие мощностей между турбиной и компрессором турбокомпрессора. Чем большую энергию имеют отработавшие газы, тем быстрее будет вращаться турбина. Как следствие, компрессор тоже будет вращаться быстрее.


    Турбокомпрессор Garrett в разобранном виде

    Турбина

    Турбина состоит из корпуса и ротора. Отработавшие газы из выпускного коллектора двигателя попадают в приемный патрубок турбокомпрессора. Проходя по постепенно сужающемуся внутреннему каналу корпуса турбины, они ускоряются, а пройдя этот имеющий форму улитки корпус, направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение.

    Скорость вращения турбины определяется размером и формой канала в ее корпусе. Это напоминает поливочный шланг: чем больше вы перекрываете пальцем выходное отверстие, тем дальше бьет струя воды. Размеры турбины и ее корпуса зависят от конкретного двигателя.

    Корпусы турбин значительно различаются в зависимости от сферы применения. Корпус турбины двигателя грузовика может быть разделен на два параллельных канала, поэтому на ротор воздействуют два потока отработавших газов. При таком типе корпуса становится возможным использование импульсного движения потока газов и достижение резонансных явлений. Отсюда и обязательность разделения выпускных каналов для каждого цилиндра.

    В корпусе турбины, имеющем двойной канал, каждый поток распределяется по всей поверхности ротора турбины. Другая конструкция корпуса с двумя каналами позволяет использовать импульсы давления (поток распределяется симметрично с каждой стороны ротора).

    В случае системы с постоянным давлением используется только энергия поступательного движения отработавших газов. При этом могут применяться только корпусы турбины с одним каналом. Этот вариант используется в корпусах с водяным охлаждением, которые применяются на судовых двигателях.

    В турбокомпрессоры с большим объемом часто устанавливают дополнительное кольцо с направляющими лопатками. Оно облегчает создание постоянного потока отработавших газов на роторе турбины и делает возможным регулирование потока внутри ее корпуса.

    Корпус турбины отливается из сплава с высокой термостойкостью. Ротор турбины также изготавливается из высококачественных материалов, имеющих высокую температурную стойкость. Ту часть, через которую входят отработавшие газы, называют впуском, а идущую к выхлопной трубе — выпуском.

    На оси жестко крепится ротор турбины. Материал оси отличается от материала, используемого для ротора турбины. Сборка этого соединения осуществляется следующим способом. Ось и ротор, вращающиеся в противоположных направлениях на очень большой скорости, прижимают друг к другу. Выделяющееся при трении тепло сплавляет их друг с другом, образуя неразъемное соединение.

    Ось в месте соединения пустотелая. Эта пустота затрудняет передачу тепла от ротора турбины к ее оси. На оси со стороны турбины имеется углубление, в котором располагается уплотнительное кольцо. Рабочая поверхность радиальных подшипников упрочняется и полируется.

    Выступающий бортик, на который будет запрессовано кольцо, обрабатывается с высокой точностью. На более тонкий конец оси устанавливается ротор компрессора; там имеется резьба, на которую навинчивается предохранительная гайка для закрепления ротора. После того, как ось изготовлена, она должна быть отбалансирована с максимально возможной точностью прежде чем она будет установлена в корпус.

    Компрессор

    Компрессор состоит из корпуса и ротора. Размеры компрессора определяются количеством воздуха, требуемого для двигателя, и скоростью вращения турбины. Ротор компрессора жестко закреплен на оси турбины и, следовательно, вращается с той же скоростью, что и ротор турбины.

    Лопатки ротора компрессора, изготавливаемые из алюминия, имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора. Всасываемый таким образом воздух направляется к периферии ротора и при помощи лопаток отбрасывается на стенку корпуса компрессора. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Корпус компрессора также изготовлен из алюминия.

    Корпус оси

    Смазка турбокомпрессора производится от системы смазки двигателя. Корпус оси образует центральную часть турбокомпрессора, расположенную между турбиной и компрессором. Ось вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и осью. В большинстве турбокомпрессоров радиальные подшипники вращаются со скоростью, равной половине скорости оси.

    В настоящее время появились конструкции, в которых подшипник неподвижен, а ось вращается в масляной ванне. Масло не только служит для смазки оси, но и охлаждает ее, подшипники и корпус.

    Для уплотнения с двух сторон турбокомпрессора устанавливаются маслоотражательные прокладки. С двух сторон устанавливаются также уплотнительные кольца.

    Но, несмотря на то, что эти кольца помогают избежать утечек масла, они в действительности не являются уплотнительными прокладками. Их нужно рассматривать как элемент, затрудняющий утечку воздуха и газов между турбиной, компрессором и корпусом оси. В обычном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессоре больше давления в корпусе оси. Часть газов из турбины и часть воздуха, сжатого в компрессоре, попадают в корпус оси и вместе с моторным маслом по сливному маслопроводу проходят в масляный картер двигателя.


    На рисунке показан путь, по которому проходит масло внутри корпуса оси турбокомпрессора Garrett T04B

    Все масляные уплотнения динамического типа, т.е. работают на принципе разности давлений:

    1. Разница в диаметрах оси из-за действия центробежных сил образует разность давлений, что затрудняет просачивание масла к турбине.

    2. Со стороны турбины уплотнительные кольца расположены в выточках (как в корпусе оси так и на самой оси). Этот же принцип установки колец применен и со стороны компрессора.

    Уплотнительные кольца являются элементом, играющим главную роль в обеспечении герметичности. Кроме того, они передают тепло с оси на корпус.

    3. Уплотнительное кольцо вращается с той же скоростью, что и ось. Благодаря имеющимся в нем трем отверстиям создается противодавление маслу.

    4. Внутренняя форма корпуса оси на уровне кольца герметичности весьма своеобразна с целью предотвращения просачивания масла к компрессору.

    5. Давление в компрессоре и турбине вытесняет масло в корпус оси.

    Когда обороты двигателя низкие или он работает без нагрузки, давление в корпусе оси больше, чем в компрессоре. В компрессоре воздух отжимается от центра на периферию и сжимается. Этот же эффект мы можем наблюдать при быстром размешивании кофе в чашке: кофе будет отброшен на стенки чашки. Воздух в компрессоре завихряется и отбрасывается на стенки компрессора, после чего этот сжатый воздух поступает в двигатель. Поэтому становится ясно, почему в случае слабого наддува в двигателе с турбокомпрессором (т.е. когда давление турбокомпрессора близко к нулю) за ротором компрессора образуется небольшое разрежение.

    Естественно, при работе компрессора могут иметь место утечки масла из корпуса оси в компрессор. Скорость вращения оси турбокомпрессора может быть настолько высокой, что избежать утечек масла, используя обычные манжеты (устанавливаемые, к примеру, в коробке передач), невозможно.

    Поэтому в корпус оси устанавливают несколько уплотнительных колец, используя разные методы для наиболее качественного уплотнения мест возможной утечки масла.

    Вот некоторые из них:

    Механический сливной маслопровод турбокомпрессора Garrett. В этом компрессоре главную роль при уплотнении играет уплотнительное кольцо. Когда двигатель работает на малых оборотах либо без нагрузки, за ротором компрессора образуется область пониженного давления (разрежения). Масло и газы, которые находятся в корпусе оси, устремляются между задней пластиной и уплотнительным кольцом к компрессору. Когда эта смесь проходит через отверстия кольца, масло, более тяжелое, чем газы, отбрасывается к наружной стороне кольца, но остается в корпусе оси, в то время как газы продолжают свое движение в компрессоре.

    Таким образом, уплотнительное кольцо, которое вращается на большой скорости вместе с осью турбокомпрессора, действует как центробежный сепаратор масла.

    Пластина для отвода масла. Большинство производителей турбокомпрессоров в той или иной форме используют эту схему. Это неподвижная пластина, расположенная поперечно со стороны компрессора.

    Масло, идущее от уплотнительных колец, стекает по внутренней стороне пластины вниз, то есть к отверстию для слива масла. Верхняя часть этой пластины имеет такую форму, что она постоянно находится выше нормального уровня масла в корпусе оси. В случае возможного образования разрежения в компрессоре газы засасываются легче, чем более тяжелое масло.

    Со стороны турбины проблема отвода масла не так важна, если принять во внимание, что в нормальных условиях давление в турбине всегда выше, чем в корпусе оси. При некоторых условиях эксплуатации может иметь место падение давления в турбине; в таком случае требуется установка пластины для отвода масла со стороны турбины.

    Любая конструкция корпуса оси подразумевает также необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной с уплотнительными кольцами и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка, а в корпусе оси имеется множество элементов для теплообмена. Например, в турбокомпрессорах (Garrett для дизельных двигателей с марта 1989 года используется корпус оси, имеющий ребра охлаждения.

    Регулировка давления наддува

    Мощность дизельного двигателя ограничена максимальным числом оборотов, равным приблизительно 5000 об/мин. Ее можно поднять, только увеличив рабочий объем двигателя или степень сжатия.

    По соображениям ограничения массы и размеров автомобиля его оснащают как можно меньшим двигателем, который будет работать с максимальными оборотами, чтобы обеспечить требуемую мощность.

    Дизельный двигатель работает в широком диапазоне чисел оборотов. Соответствие мощности турбины и нерегулируемого компрессора турбокомпрессора означает соответствие создаваемого последним давления энергии отработавших газов. Увеличивая мощность двигателя (например, нажимая на педаль акселератора), мы увеличиваем как количество отработавших газов, так и давление наддува. Недостатком этой конструкции будет создание слишком высокого давления на максимальных оборотах. Повреждения двигателя избегают, ограничивая давление.

    Принцип работы регулятора давления.
    Давление наддува в компрессоре воздействует на мембрану, которая прижимается пружиной. Когда сила сжатой пружины преодолевается, открывается регулировочный клапан, уменьшая поток отработавших газов через турбину и удерживая таким образом давление наддува ниже определенного предела, при превышении которого двигатель был бы поврежден. В турбокомпрессорах для дизельных двигателей этот клапан почти всегда встроен в корпус турбины. Этим достигается компактность конструкции и точность работы.

    На рисунке представлен в разрезе регулировочный клапан фирмы Garrett.


    1 — корпус турбины; 2 — клапан; 3 — уплотнение; 4 — направляющая пружины; 5 — пружины; 6 — клапан; 7 — контргайка; 8 — крышка с отводом воздуховода; 9 — вентиляционный канал

    Верхняя часть стержня клапана полая. Эта полость заканчивается на середине стержня боковым отверстием. Обычно давление во впускном трубопроводе над мембраной выше давления в корпусе. Вот почему более холодный воздух из компрессора циркулирует по полости в стержне к точке крепления стержня в корпусе турбины и затем по вентиляционному воздуховоду к корпусу турбины. Крышка Мембраны зажата на корпусе клапана таким образом, что на практике никакая регулировка усилия пружины невозможна. Если предохранительный клапан не работает как надо, корпус турбины вместе с клапаном должен быть заменен полностью.

    Работа предохранительного клапана фирмы KKK.
    Этот клапан также может быть встроен в выхлопную трубу, как отдельно от корпуса турбины, так и в ней. Чтобы максимально уменьшить передачу тепла, встраивают множество теплоизоляционных элементов. Кроме этого, корпус клапана имеет ребра охлаждения, которые поглощают тепло и рассеивают его в окружающий воздух.

    Давление наддува можно также регулировать со стороны компрессора. При определенном давлении регулировочный клапан открывается и выпускает часть воздуха в атмосферу или во впускной трубопровод перед компрессором. Эта система, правда, имеет два недостатка. Во-первых, выпускаемый воздух имеет повышенную температуру, поэтому термодинамические преимущества турбокомпрессора уменьшаются. Во-вторых, если давление регулируется только компрессором, требуется слишком большая турбина, чтобы в любой момент времени обеспечить нужную производительность компрессора. Это вызывает увеличение времени реакции на нажатие педали акселератора, поскольку турбокомпрессор срабатывает с запаздыванием.

    На практике клапан у компрессора используется как дополнительная защита от повышения давления совместно с регулятором давления наддува.

    Корпус оси

    С уменьшением размеров турбины и компрессора общая величина современных турбокомпрессоров также уменьшается. При этом турбина располагается все ближе к компрессору.

    Передача тепла от турбины к компрессору по оси и корпусу оси неблагоприятно сказывается на надежности и долговечности корпуса, а также ухудшает теплоотдачу турбокомпрессора: воздух должен быть как можно более холодным, поскольку холодный (более плотный) воздух содержит больше кислорода, чем горячий.

    В ходе развития турбокомпрессоров для автомобильных дизельных двигателей конструкторы постоянно искали новые возможности воспрепятствования передаче тепла. При изготовлении корпуса оси стали встраивать большее количество термокомпенсационных элементов, увеличили количество содержащегося в корпусе масла.

    Так, фирма Garrett изготовила «морщинистый» корпус оси, разработанный специально для автомобильных двигателей. Этот корпус устанавливается на турбокомпрессоре TЗ той же фирмы. Благодаря особой форме корпуса достигнуто снижение температуры на его внутренней поверхности, при этом пиковые температуры снижены:

    а) усилением вентиляции вокруг основания турбины, что значительно улучшает циркуляцию масла и отвод тепла;

    б) увеличением размеров металлических деталей, чтобы ускорить поглощение тепла;

    в) использованием охлаждающих ребер для улучшения отвода тепла от основания турбины.

     

    Двигатель

    Устройство, принцип действия, правила эксплуатации турбокомпрессоров

    Значение компрессоров в современном производстве столь велико, что от правильного их подбора зачастую зависит стабильность производственных процессов, а также экономическая эффективность предприятия. Современный центробежный компрессор (или турбокомпрессор) представляет собой сложное устройство, которое широко используется в различных отраслях промышленности. Купить турбокомпрессоры различных моделей Вы можете в омской компании «Анкор».

    Подобные агрегаты должны обладать высокой производительностью, которая позволит обеспечить производственную потребность при любых нагрузках. Следует также учесть, что в связи с высокой мощностью центробежного турбокомпрессора стоимость электроэнергии, которую он израсходует в течение срока эксплуатации, часто превышает цену самого устройства, поэтому важно подобрать устройство оптимальной мощности. Очень важна и такая составляющая, как стоимость запасных частей, расходных материалов и регламентного технического обслуживания.

     

    Устройство и принцип действия турбокомпрессора

    Такой аппарат всегда включает в себя центробежный компрессор и газовую турбину для его привода, которые установлены на одном валу. Основная функция турбокомпрессора заключается в повышении давления в газотурбинном двигателе. Достигается это за счет нагнетания давления компрессором, получающим свою мощность от турбины. Система, включающая в себя собственно турбокомпрессор и камеру сгорания, называется газогенератором. Кстати, агрегат низкого давления, входящий в состав турбореактивного двигателя, имеет также второе название – турбовентилятор.

    Через выпускной коллектор непосредственно внутрь турбины под высоким давлением поступает поток отработанных газов, обладающих высокой температурой. Давление, оказываемое этим потоком на лопасти турбинного колеса, заставляет последнее вращаться со скоростью, которая достигает от 15 до 30 тыс. оборотов в минуту. Вместе с колесом начинает вращаться и вал, поскольку он напрямую соединен с ним. В результате во впускной коллектор начинает нагнетаться воздух.

    Подшипники скольжения, в которых вращается вал турбокомпрессора, смазываются маслом под давлением. Если мощность двигателя невелика, то в подобных аппаратах используется золотниковый механизм. В этом случае подавляющая часть отработанных газов подается непосредственно на турбину, остаток же их обходит турбинное колесо через специальный канал, который имеется в кожухе. Поскольку температура воздуха, находящегося под давлением, сильно повышается, в целях его охлаждения используется интеркулер.

     

    Наиболее нагруженным и высокоточным агрегатом двигателя является турбина, которая работает под воздействием отработанных газов, в неоднородных температурных условиях. Высокие динамические нагрузки способствуют тому, что любые отклонения в работе двигателя могут отрицательно сказаться на его работоспособности или привести к поломке. Рассмотрим основные факторы отказа турбокомпрессоров и правила эксплуатации, которые помогут избежать неприятностей.

    Если аппарат вышел из строя, нужно найти причину поломки, чтобы при установке новой турбины она так же не повредилась. Для этого, помимо изучения основных факторов нарушения работы самой турбины, проверьте работоспособность основных систем турбокомпрессора: впуска-выпуска отработанных газов, охлаждения, смазки, вентиляции, управления двигателем.

     

    Возможные причины отказа турбокомпрессора

    Среди основных причин, вызывающих отказ оборудования, выделяют следующие:

    • Неполадки в системе смазки ротора турбины. Нарушение работоспособности системы в целом происходит из-за наличия загрязнений в моторном масле, его несвоевременной замены, использования некачественного фильтра.
    • Качество используемого моторного масла. Не только использование загрязненного, отработанного масла может привести к поломке турбины. Не стоит улучшать качество масла для турбокомпрессора различными присадками, поскольку это приводит к износу трущихся поверхностей. Кроме того, масла класса вязкости 0W нельзя использовать для турбины.
    • Количество моторного масла в системе. Работа турбокомпрессора неизбежно нарушится, если в области трения будет меньшее количество масла, чем необходимо.
    • Абразивное воздействие песка или пыли. В процессе эксплуатации воздушный фильтр может повредиться, и пыль неизбежно попадет во впуск, что приведет к постепенному удалению впускной части крыльчатки.
    • Превышение допустимой нагрузки. Если частота вращения ротора будет превышена, мощность турбокомпрессора возрастет, что приведет к его перегрузке.
    • Нарушение работы системы впуска-выпуска отработанных газов. Случается, двигатель может «выстрелить» частицами нагара, осколками клапана или поршня в турбину, что приведет к ее поломке.
    • Попадание посторонних предметов в турбину. Например, если в ходе замены воздушного фильтра во впускной патрубок попадет клочок ветоши или шайба, это неизбежно приведет к замене турбины.
    • Обработка соединений герметиком. Иногда мотористы, несмотря на запрет производителя, соединяют трубки с корпусом герметиком. Это приводит к перекрытию отверстий, через которые проходит антифриз и масло.

     

    Основные правила эксплуатации турбины

    Чтобы продлить срок службы турбокомпрессора, важно соблюдать основные правила:

    • после длительной работы необходимо оставить компрессор работать в холостом режиме минут пять, только после этого его можно выключать;
    • следить за уровнем моторного масла и производить его своевременную замену;
    • своевременно менять масляные фильтры;
    • применять только качественное моторное масло, по возможности соблюдая рекомендацию производителя оборудования;
    • не допускать нагрузки двигателя более, чем на 2/3, пока он не достиг рабочей температуры;
    • для обслуживания турбокомпрессора пользоваться услугами квалифицированного персонала;
    • при появлении постороннего шума, вибрации, черного или синего дыма, снижении мощности или утечке масла немедленно обратиться в сервисную службу.

    Соблюдение этих основных правил использования оборудования обеспечит его качественную и длительную работу.

     

    Как купить турбокомпрессор в Омске?

    Сегодня приобрести ту или иную модель турбокомпрессора в Омске можно в торгово-сервисной компании «Анкор»,специализирующейся на реализации оборудования для защиты от коррозии, а также компрессорной техники.

    Компания «Анкор» предлагает современные устройства для получения сжатого воздуха, надежные и производительные. Данный вид компрессорной техники реализуется под заказ. Для получения подробной информации о модельном ряде и характеристиках конкретных моделей предлагаем обращаться к нашим консультантам.

    Устройство турбокомпрессора и принцип его работы

    Турбокомпрессором или турбонагнетателем называется агрегат, состоящий из компрессора и газовой турбины, в котором рабочее колесо компрессора и турбины находятся на одном валу. Он был разработан впервые швейцарцем А. Бюхи в 1905 году и применялся в основном для наддува дизельных судовых и промышленных двигателей.

    В настоящее время турбокомпрессор устанавливается почти на всех дизелях и многих бензиновых двигателях. Он служит для увеличения мощности, снижения веса и габаритов, а также уменьшается расход топлива в расчете на единицу мощности, при этом снижается токсичность отработавших газов за счет более полного сгорания.

    Одним из основных производителей турбонагнетателей  для автотракторных двигателей в Украине является завод турбокомпрессоров Таврия Турбо г. Мелитополь, который изготавливает более 90 моделей турбокомпрессоров, а также производит ремонт импортных агрегатов наддува.

     Устройство турбокомпрессора

    Турбокомпрессор состоит из трех основных блоков: турбины,  корпуса подшипников, и компрессора.( рис.1)

    Рис. 1

    1.Компрессор

    2.Корпус подшипников

    3.Турбина

    Устройство турбины

    Состоит из :

    1. Чугунного корпуса, (рис.2)
    2. Колеса из жаропрочного никелевого сплава
    3. Лопаточного или безлопаточного направляющего аппарата.

    Турбина преобразует энергию отработавших газов высокого давления и температуры двигателя в механическую энергию для привода компрессора.

    Компрессор

    В автотракторных турбокомпрессорах применяется центробежный компрессор, состоящий из трех основных деталей:

    1. Корпуса(рис.2)
    2. Колеса
    3. Направляющего аппарата.

    Корпус компрессора улиточного типа изготовлен из алюминия. Рабочее колесо имеет сложный профиль лопаток, изготовлено из высокопрочного алюминиевого сплава. Направляющий аппарат (диффузор) применяется как лопаточный так и безлопаточный, изготовленный из алюминиевого сплава.

    Корпус подшипников

    Корпус подшипников служит для крепления корпусов компрессора и турбины, а также:

    1. В нем устанавливаются газомасляные уплотнения как со стороны компрессора так и со стороны турбины;(рис. 2)
    2. В нем вращается ротор, состоящий из колеса турбины, соединенного с валом сваркой трением, и колеса компрессора, насаженного на вал и закрепленного гайкой;
    3. В корпусе устанавливают радиальные подшипники и упорный подшипник, изготовленные из бронзы. Радиальные подшипники могут быть зафиксированы и свободно вращающимися. Упорный подшипник служит для ограничения осевого перемещения ротора, гарантируя зазор в компрессоре и турбине;
    4. В корпусе подшипников предусмотрены отверстия подачи моторного масла для смазывания и охлаждения подшипникового узла, а также отверстие для слива масла;
    5. Газомасляное уплотнение со стороны турбины в виде канавок и уплотнительных колец служит для предотвращения прорыва газов высокой температуры в корпус подшипников и попадания масла в корпус турбины.
    6. Газомасляное уплотнение со стороны компрессора в виде уплотнительных колец и маслоотражателя служит для невозможности попадания масла в компрессорную часть турбокомпрессора.
    Рис. 2

    1 – Чугунный корпус турбины

    2 – Колеса из жаропрочного никелевого сплава

    3 – Безлопаточный направляющий аппарат

    4 – Корпус компрессора

    5 – Колесо

    6 – Направляющий аппарат

    7 – Газомасляные уплотнения

    8 – Ротор

    9 – Радиальные подшипники

    10 – Упорный подшипник

    11 – Подачи моторного масла

    12 – Слив моторного масла

    Ознакомившись с разделом

     

     

    Устройство турбокомпрессора ,переходим к следующему разделу , о том как работает турбокомпрессор

     

    Принцип работы турбокомпрессора

    Как работает турбокомпрессор:

    • Горячие выхлопные газы из цилиндров двигателя через выпускной коллектор поступают в турбину на рабочее колесо, приводя его и вал с рабочим колесом компрессора во вращение.(рис.3)
    • Компрессорное колесо создает давление в улитке корпуса, что увеличивает поступление воздуха в камеру сгорания и позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить мощность двигателя и улучшить экологические показатели.
    • При увеличении оборотов двигателя и с ростом нагрузки энергия отработавших газов увеличивается, а соответственно увеличивается число оборотов ротора турбокомпрессора и повышается давление наддува.

    Так происходит автоматическое регулирование подачи воздуха в цилиндры в зависимости от числа оборотов двигателя и его нагрузки.

    Рис. 3

    Уважаемые друзья, мы с Вас  в кратце ознакомили с важным для ДВС узлом – турбокомпрессор, описали его назначение и принцип работы .

    При необходимости получения важной для Вас и Вашей компании более подробной информации , по тематике «Турбокомпрессор и принцип работы»обращайтесь к нашим техническим сотрудникам, [email protected] , тел. +380619442777 , наше предприятие , как разработчик и производитель турбокомпрессоров тм. «Таврия Турбо», окажем всяческую поддержку нашим партнерам.

    Устройство и принцип действия турбокомпрессора ТКР-К-36 (ЯМЗ)

    Турбокомпрессор ТКР-К-36-Т-88-01 (рисунок 1) включает в себя одноступенчатый центробежный компрессор и радиальную центростремительную турбину. Колесо компрессора и колесо турбины смонтированы на противоположных концах вала (поз. 14) ротора компрессора консольно относительно подшипников. Рабочее колесо (поз. 3) центробежного компрессора полуоткрытое, имеет радиальные лопатки и выполнено из сплава алюминия. Колесо напрессовано на вал ротора и закреплено с помощью самоконтрящейся гайки (поз. 13).

    Рабочее колесо (поз. 6) турбины К-36 – полуоткрытого типа, оснащено радиальными лопатками. Колесо изготовлено литьем из жаропрочного сплава. С валом соединяется методом сварки трением. Ротор тщательно отбалансирован и осуществляет вращение в двух подшипниках радиального типа с плавающими втулками (поз. 8). Осевые усилия, которые действуют на ротор, воспринимает упорный подшипник (поз. 10). На концах вала ротора смонтированы уплотнительные разрезные кольца. Ротор турбокомпрессора БелАЗ расположен в чугунном корпусе (поз. 4) подшипников, к которому прикреплен алюминиевый корпус (поз. 2) компрессора, а также чугунный корпус (поз. 5) турбины.

    Смазываются подшипники турбокомпрессора из системы смазки основного двигателя под давлением. Выходные патрубки на корпусе компрессора приспособлены для присоединения к ним всасывающего коллектора дизеля через дюритовые шланги. К торцевой поверхности корпуса (поз. 2) компрессора прикреплен подводящий патрубок.

    Рис. 1 — Турбокомпрессор ТКР-К-36-Т-88-01 БелАЗ (ЯМЗ-240)

    1 – крышка корпуса компрессора; 2 – корпус компрессора; 3 – колесо компрессора; 4 – корпус подшипников; 5 – корпус турбины; 6 – колесо турбины; 7 – стопорное кольцо; 8 – втулка подшипника; 9 – маслосбрасывающий экран; 10 – упорный подшипник; 11 – крышка корпуса подшипников; 12 – винт; 13 – гайка крепления колеса компрессора; 14 – вал ротора компрессора.

    Рекомендуемые товары


    Основы турбокомпрессора

    Основы турбокомпрессора

    Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

    Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
    Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

    Abstract : Турбокомпрессоры — это центробежные компрессоры, приводимые в действие турбиной выхлопного газа и используемые в двигателях для повышения давления наддувочного воздуха. Производительность турбокомпрессора влияет на все важные параметры двигателя, такие как экономия топлива, мощность и выбросы.Прежде чем перейти к более подробному обсуждению специфики турбокомпрессора, важно понять ряд фундаментальных концепций.

    Конструкция турбокомпрессора

    Турбокомпрессор состоит из колеса компрессора и колеса турбины выхлопного газа, соединенных сплошным валом и используемого для повышения давления всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания. Турбина выхлопного газа извлекает энергию из выхлопного газа и использует ее для привода компрессора и преодоления трения.В большинстве автомобильных применений и компрессор, и турбинное колесо относятся к радиально-проточному типу. В некоторых приложениях, таких как средне- и низкооборотные дизельные двигатели, можно использовать колесо турбины с осевым потоком вместо турбины с радиальным потоком. Поток газов через типичный турбокомпрессор с радиальным компрессором и турбинными колесами показан на Рисунке 1 [482] .

    Рисунок 1 . Конструкция турбокомпрессора и расход газов

    (Источник: Schwitzer)

    Центр-Жилье. Общий вал турбина-компрессор поддерживается системой подшипников в центральном корпусе (корпусе подшипника), расположенном между компрессором и турбиной (Рисунок 2). Узел колеса вала (SWA) относится к валу с прикрепленными колесами компрессора и турбины, то есть к вращающемуся узлу. Узел вращения центрального корпуса (CHRA) относится к SWA, установленному в центральном корпусе, но без корпусов компрессора и турбины. Центральный корпус обычно отлит из серого чугуна, но в некоторых случаях может использоваться и алюминий.Уплотнения предотвращают попадание масла в компрессор и турбину. Турбокомпрессоры для систем с высокой температурой выхлопных газов, таких как двигатели с искровым зажиганием, также могут иметь охлаждающие каналы в центральном корпусе.

    Рисунок 2 . Турбонагнетатель в разрезе

    Турбонагнетатель отработавших газов бензинового двигателя в разрезе, показывающий колесо компрессора (слева) и колесо турбины (справа). Подшипниковая система состоит из упорного подшипника и двух полностью плавающих опорных подшипников.Обратите внимание на охлаждающие каналы.

    (Источник: BorgWarner)

    Подшипники турбокомпрессора

    Подшипники. Система подшипников турбокомпрессора выглядит простой по конструкции, но она играет ключевую роль в ряде важных функций. К наиболее важным из них относятся: контроль радиального и осевого движения вала и колес и минимизация потерь на трение в подшипниковой системе. Подшипниковым системам уделяется значительное внимание из-за их влияния на трение турбокомпрессора и его влияние на топливную экономичность двигателя.

    За исключением некоторых крупных турбонагнетателей для тихоходных двигателей, подшипники, поддерживающие вал, обычно расположены между колесами в выступе. Эта гибкая конструкция ротора гарантирует, что турбокомпрессор будет работать выше своей первой и, возможно, второй критических скоростей, и поэтому может подвергаться динамическим условиям ротора, таким как завихрение и синхронная вибрация.

    Уплотнения. Уплотнения расположены на обоих концах корпуса подшипника. Эти уплотнения представляют собой сложную конструктивную проблему из-за необходимости поддерживать низкие потери на трение, относительно больших перемещений вала из-за зазора в подшипниках и неблагоприятных градиентов давления в некоторых условиях.

    Эти уплотнения в первую очередь служат для предотвращения попадания всасываемого воздуха и выхлопных газов в центральный корпус. Давление во впускной и выпускной системах обычно выше, чем в центральном корпусе турбокомпрессора, который обычно находится на уровне давления в картере двигателя. По существу, они в первую очередь предназначены для уплотнения центрального корпуса, когда давление в центральном корпусе ниже, чем во впускной и выпускной системах. Эти уплотнения не предназначены для использования в качестве основного средства предотвращения утечки масла из центрального корпуса в выхлопную и воздушную системы.Попадание масла в контакт с этими уплотнениями обычно предотвращается с помощью других средств, таких как масляные дефлекторы и вращающиеся пальцы.

    Уплотнения турбокомпрессора отличаются от мягких манжетных уплотнений, которые обычно используются во вращающемся оборудовании, работающем при гораздо более низких скоростях и температурах. Уплотнение с поршневым кольцом — это один из наиболее часто используемых типов уплотнений. Он состоит из металлического кольца, внешне похожего на поршневое кольцо. Уплотнение остается неподвижным при вращении вала. Иногда используются уплотнения лабиринтного типа.Обычно уплотнения вала турбонагнетателя не предотвращают утечку масла, если перепад давления меняется на противоположный, так что давление в центральном корпусе выше, чем во впускной или выпускной системах.

    ###

    Что такое турбокомпрессор и как он работает?

    Турбокомпрессор — это устройство, устанавливаемое на двигатель транспортного средства, которое предназначено для повышения общей эффективности и производительности. Это причина, по которой многие автопроизводители предпочитают использовать турбонаддув в своих автомобилях.Новые Chevrolet Trax и Equinox предлагаются с двигателями с турбонаддувом, и с течением времени ими будет оснащаться все больше и больше автомобилей.

    Как это работает?

    Турбина состоит из двух половин, соединенных валом. С одной стороны, горячие выхлопные газы вращают турбину, которая соединена с другой турбиной, которая всасывает воздух и сжимает его в двигателе. Это сжатие дает двигателю дополнительную мощность и эффективность, потому что чем больше воздуха может попасть в камеру сгорания, тем больше топлива может быть добавлено для большей мощности.

    Преимущества

    Помимо дополнительной мощности, турбокомпрессоры иногда называют устройствами, которые предлагают «бесплатную мощность», потому что, в отличие от нагнетателя, для его привода не требуется мощность двигателя. Горячие и расширяющиеся газы, выходящие из двигателя, приводят в действие турбокомпрессор, поэтому нет утечки полезной мощности двигателя. Двигатели с турбонаддувом также не подвержены такому воздействию, как двигатели без наддува, когда они едут на больших высотах.Чем выше высота набирает атмосферный двигатель, тем труднее ему получать кислород из-за разреженной атмосферы. Турбонагнетатель решает эту проблему, потому что он нагнетает кислород в камеру сгорания двигателя, иногда при давлении в 2 раза превышающем атмосферное.

    Турбокомпрессоры также улучшают топливную экономичность транспортного средства, однако существует неправильное представление о транспортных средствах с турбонаддувом и топливной экономичности. Если взять двигатель без наддува и установить на нем турбонагнетатель, это не улучшит топливную экономичность.Способ, которым производители повышают эффективность использования топлива с помощью турбонаддува, заключается в уменьшении размера двигателя и его последующем турбонаддуве. Например, возьмите рядный 4-цилиндровый двигатель без наддува объемом 2,5 л, уменьшите рабочий объем до 1,4 л, а затем наденьте на него турбонаддув. Меньший двигатель с турбонаддувом по-прежнему будет иметь те же показатели производительности (или немного лучше), но из-за меньшего рабочего объема он также будет потреблять меньше топлива.

    Как работает турбо? Разъяснение принципа работы турбокомпрессора

    ]]]]>]]>

    «Турбокомпрессор» — это знакомый термин, когда вы говорите о гоночных автомобилях и высокопроизводительных спортивных автомобилях.Их также нередко можно найти в более крупных дизельных двигателях. Турбо — это устройство, которое может увеличить мощность двигателя без увеличения его веса. Как работает турбо и как это сделать? И какие особенности сделали их такими популярными?

    Что такое турбокомпрессор?

    Люди из 1980-х годов, вероятно, лучше знакомы со словом «турбо», потому что в то время оно применялось ко множеству товаров, таких как турбо-скейтборды, турбо-бритвы и многое другое.Но не это произвело революцию в автомобильной промышленности.

    Турбокомпрессор — это турбокомпрессор с принудительным впуском, который повышает эффективность и выходную мощность двигателя внутреннего сгорания за счет подачи дополнительного воздуха в камеру сгорания.

    Если это кажется немного сложным, чтобы понять , как работает турбина , возьмите реплику из того факта, что двигатель работает на смеси топлива и воздуха. Когда турбонагнетатель нагнетает в камеру больше воздуха, он смешивается с большим количеством топлива, что в результате дает большую мощность.Он перекачивает воздух, сжимая его, используя энергию выхлопных газов, выходящих из двигателя.

    Турбомотор. Источник: Fast Car

    Различные типы турбокомпрессоров?

    В автомобильной промышленности используются различные типы турбонагнетателей:

    одиночный — турбо

    Когда говорят об одинарных турбонагнетателях, большинство людей думают об этом как о турбонагнетателе. Автомобильная механика, изменяя размер элемента внутри турбонагнетателя, может создавать расходящиеся характеристики крутящих моментов.В то время как маленькие турбины могут увеличивать мощность на низких частотах и ​​быстрее вращаться, большие турбины повышают уровень максимальной мощности. Оба они являются рентабельными инструментами повышения эффективности и мощности двигателя. Не говоря уже о том, что благодаря небольшому размеру они позволяют меньшим двигателям увеличить рабочую функцию по сравнению с более крупными двигателями. Недостатком одинарного турбонаддува является то, что он может хорошо работать только в узком диапазоне оборотов. Другой недостаток заключается в том, что перед тем, как турбо-режим начнет работать, будет турбо-задержка.

    Твин-турбо

    Как и в названии, на двигатель установлен второй турбонагнетатель. Таким образом, второй турбонаддув обеспечивает более высокую мощность и более широкий диапазон оборотов. Чтобы быть более конкретным, меньший турбонаддув работает на низких оборотах, а большой — на более высоких. В результате твин-турбо имеет высокую сложность и стоимость.

    Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

    Турбонагнетатель с изменяемой геометрией, или VGT, представляет собой кольцо из лопаток аэродинамической формы, установленных внутри турбины.Эти внутренние лопатки вращаются с целью изменения угла закрутки газа. Самая впечатляющая особенность турбокомпрессора с изменяемой геометрией — это способность согласовывать площадь турбины с радиусом вращения с частотой вращения двигателя для поддержания максимальной производительности. В результате это может уменьшить турбо-задержку и сгладить диапазон крутящего момента. С другой стороны, VGT ограничен в приложениях с бензиновыми двигателями. Причина тому — детали из экзотических материалов. Это требование, поскольку VGT должен выдерживать высокотемпературные выхлопные газы.По этой причине это исключает возможность присоединения VGT к двигателям класса люкс.

    Турбокомпрессор Twin-scroll с регулируемой регулировкой

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

    Электротурбокомпрессоры

    Если вы ищете решение для удаления турбо-лага, электрический турбонагнетатель — ваше главное оружие.Помогая турбонагнетателям там, где обычный турбонагнетатель не самый лучший, электрический турбонагнетатель работает за счет добавления электродвигателей, вращающих компрессор турбонагнетателя до тех пор, пока мощность выхлопного объема не станет достаточно высокой для запуска турбонагнетателя. И это самые совершенные турбокомпрессоры, так как в нем есть решения для всех проблем обычных турбокомпрессоров.

    Как работает турбо?

    Принцип работы турбокомпрессора практически аналогичен реактивному двигателю. Реактивный двигатель поглощает холодный воздух своей передней стороной, толкает его в камеру для смешивания и сжигания с топливом, а затем выпускает горячий воздух через заднюю сторону.
    Когда горячий воздух покидает двигатель, он запускает турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие воздушный насос или компрессор, расположенный на передней стороне двигателя. Он проталкивает воздух в двигатель и обеспечивает надлежащее сгорание топлива.

    Как работает турбо в автомобильном двигателе? В нем применяется почти тот же принцип, что и в реактивном двигателе. Он состоит из двух основных частей — турбины и компрессора. Когда одна часть вращается, другая вращается вместе с ней, потому что они связаны друг с другом. Выхлопные газы выходят из двигателя, когда топливо горит внутри камеры сгорания.Газы спускаются в трубу и заводят турбину, которая вращается со значительно высокой скоростью и заставляет вращаться компрессор (который на самом деле является турбиной в обратном направлении). Эта цепочка действий перекачивает больше воздуха в цилиндр двигателя, позволяя сжигать больше топлива и производить больше мощности каждую секунду.

    Может возникнуть вопрос, почему турбокомпрессоры не перегреваются, несмотря на работу при экстремальных температурах и большие нагрузки на давление. Ответ — интеркулер. В каждом турбонагнетателе есть промежуточный охладитель, который охлаждает выпускаемый горячий воздух.Система масляного охлаждения заботится о турбонагнетателе и не дает ему перегреться.

    Почти все современные автомобили с дизельными двигателями имеют турбокомпрессоры, потому что дизельные двигатели жестче бензиновых и имеют более простые воздухозаборники.

    Как работает турбокомпрессор? (Краткий обзор)

    Чтобы объяснить это вкратце, пошаговые процедуры , как работает турбонагнетатель :

    1. Воздухозаборник двигателя всасывает холодный воздух и направляется в компрессор.
    2. Компрессор сжимает поступающий воздух и нагревает его. Затем он выдувает горячий воздух.
    3. Горячий воздух охлаждается при прохождении через теплообменник и поступает в воздухозаборник цилиндра.
    4. Холодный воздух горит внутри камеры сгорания быстрее из-за переноса большего количества кислорода.
    5. Из-за сжигания большего количества топлива выход энергии будет больше, и двигатель сможет передавать больше мощности на колеса.
    6. Горячие отработанные газы покидают камеру и проходят мимо турбины на выпускном отверстии.
    7. Турбина вращается с высокой скоростью и раскручивает компрессор, поскольку обе установлены на одном валу.
    8. Выхлопные газы покидают автомобиль через выхлопную трубу. Они тратят меньше энергии, чем двигатель без турбонагнетателя.
    VW Beetle использует двигатель с турбонаддувом. Источник: VW

    Какие преимущества турбокомпрессоров?

    Дополнительная мощность, безусловно, является ключевым преимуществом турбокомпрессоров, но это не единственное преимущество, которое они предлагают. Еще одно прибыльное преимущество — это топливная экономичность.Турбодвигатель использует гораздо меньше топлива для выработки такой же мощности по сравнению со стандартными двигателями. По этой причине Ford использует 1,0-литровый двигатель с турбонаддувом вместо 1,6-литрового бензинового двигателя в некоторых своих моделях. Точно так же вы увидите 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо 6-цилиндрового и V6 с турбонаддувом, заменяющий V8 во многих новых моделях.

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

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

    Еще одно приятное преимущество турбомоторов — их тихий характер. Они заглушают звук всасывания и позволяют машине ездить по улицам, не издавая раздражающих звуков.

    УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

    Турбокомпрессор против нагнетателя

    Если вы понимаете , как работает турбонагнетатель , вы также поймете принцип работы нагнетателя.Оба устройства выполняют одну и ту же работу — вырабатывают больше мощности двигателя автомобиля. Однако у них разные принципы работы. Турбина работает, когда выхлопные газы обматывают турбину, но нагнетатель вырабатывает мощность от вращающегося коленчатого вала. Этот принцип работы на самом деле менее эффективен, потому что он использует энергию двигателя автомобиля, в то время как турбонагнетатель использует потерянную энергию.

    Автомобиль с наддувным двигателем. Источник: DriveTribe

    Однако нагнетатели могут лучше реагировать на дроссельную заслонку из-за их более прямого и механического соединения с двигателем.В отличие от турбонаддува, задержка отклика отсутствует.

    Какие модели автомобилей имеют двигатель с турбонаддувом?

    Автомобили с дизельным двигателем в основном имеют двигатель с турбонаддувом. Кроме того, у большинства автопроизводителей в линейке продуктов есть одна или две модели с турбонаддувом. Например, Renault-Nissan обозначил свой турбодизель как dCi, а турбобензиновый как TCi, что означает TDI и TSI для Volkswagen и TDCI и Ecoboost для Ford соответственно.

    Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной.Если у вас есть вопросы по автомобилю, не стесняйтесь оставлять нам комментарии в поле ниже, мы ответим на них.

    Часто задаваемые вопросы

    Преимущества турбокомпрессоров привлекают многих водителей и автовладельцев. По этой причине вопросы к этой удивительной автомобильной детали самые разные. Чтобы лучше понять, наши автомобильные эксперты помогут вам ответить на эти наиболее распространенные вопросы:

    Кто изобретатель турбокомпрессора?

    Альфред Дж.Бючи ​​(1879–1959) — отец этой невероятной автомобильной детали. Он — автомобильный инженер, работающий в двигательной компании Gebrüder Sulzer в Винтертуре, Швейцария. Альфред создал турбокомпрессор перед Первой мировой войной и опубликовал его в Германии в 1905 году. Его вклад в создание турбокомпрессора настолько велик, что он продолжал совершенствовать его конструкцию до самой своей смерти.

    В чем недостаток турбомоторов?

    Самый главный недостаток турбомотора — это топливо. Поскольку компрессор нагнетает больше воздуха в камеру сгорания, чем двигатель, использующий только атмосферное давление, в двигатель будет подаваться больше топлива.Это дает двигателю гораздо большую потенциальную мощность, но при этом сжигает так много энергии.

    Сколько миль хватает на турбо?

    Конечно, турбонаддув увеличивает мощность, но он не может обеспечивать мощность вечно, так как увеличивает расход топлива. В отличие от больших двигателей, которые могут постоянно развивать мощность, автовладельцы должны тщательно продумывать использование турбонаддува. Турбо обычно длится около 75000 миль, прежде чем выпускает облако черного дыма. Рекомендуется не форсировать его до этого момента.

    ЧТО ТАКОЕ ТУРБОКОМПЕНСАТОР И РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПЕНСАТОР

    A Турбокомпрессор — это устройство, которое используется для увеличения мощности двигателя или, можно сказать, КПД двигателя за счет увеличения количества воздуха, поступающего в камеру сгорания.Больше воздуха в камеру сгорания означает, что в цилиндр будет поступать большее количество топлива, и в результате вы получите больше мощности от того же двигателя, если в нем будет установлен турбонагнетатель .

    Многие путают ТУРБОКОМПЕНСАТОР и НАСОСНЫЙ НАСОС . Функция нагнетателя такая же, как у турбокомпрессора , , но нагнетатель приводится в движение двигателем механически, часто с помощью ремня, соединенного с коленчатым валом, тогда как турбокомпрессор , приводится в действие турбиной, приводимой в действие выхлопными газами двигателя. Турбокомпрессор считается более эффективным, чем нагнетатели, поскольку они используют потерянную энергию выхлопных газов в качестве источника энергии.

    ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОКОМПЕНСАТОРА

    Количество двигателя, которое фактически входит в цилиндр двигателя, по сравнению с теоретическим количеством, если двигатель может поддерживать атмосферное давление, называется объемным КПД, а цель турбокомпрессора повысить объемный КПД двигателя за счет увеличения плотности впуск газа .

    Турбокомпрессор всасывает воздух из атмосферы и сжимает его с помощью центробежного компрессора, прежде чем он попадет во впускной коллектор под повышенным давлением. Это приводит к тому, что большее количество воздуха поступает в цилиндры на каждом такте впуска. Центробежный компрессор получает энергию за счет кинетической энергии выхлопных газов двигателя.

    Турбокомпрессор состоит из трех основных компонентов

    1. Турбина, которая представляет собой турбину с радиальным притоком.
    2. Компрессор, практически центробежный компрессор.
    3. Узел вращения центральной ступицы.

    РАБОТА ТУРБОКОМПЕНСАТОРА

    A Турбокомпрессор в основном состоит из двух основных частей: турбины и компрессора. Турбина состоит из турбинного колеса и корпуса турбины, цель которых — направлять выхлопные газы в турбинное колесо. Кинетическая энергия выхлопных газов преобразуется в механическую после попадания их на лопатки турбины.Выхлопное отверстие помогает выхлопным газам выходить из турбины. Колесо компрессора в турбокомпрессоре прикреплено к турбине с помощью стального вала, и когда турбина вращает колесо компрессора, оно втягивает высокоскоростной воздушный поток низкого давления и преобразует его в воздух высокого давления и низкой скорости. поток. Этот сжатый воздух вдавливается в двигатель с большим количеством топлива и, следовательно, производит большую мощность.

    Основы турбонаддува

    Если когда-либо на небесах был заключен механический брак, то это дизельный двигатель и турбокомпрессор.На ферме этот союз присутствует во всем, от пикапа до комбайна.

    Двигатель может дышать двумя способами.

    1. Двигатель может потреблять воздух естественным образом за счет разницы давления в цилиндре по сравнению с атмосферным. Это описание двигателя без наддува.
    2. Двигатель может нагнетать воздух в цилиндры с помощью турбонагнетателя или нагнетателя (принудительная индукция).

    Два метода принудительной индукции различаются по способу питания.Нагнетатель приводится в действие коленчатым валом двигателя и потребляет мощность. С другой стороны, турбокомпрессор для работы использует выхлопные газы, выходящие из цилиндра, и не требует мощности от двигателя.

    Турбокомпрессор выполняет две задачи. Он заполняет отверстие цилиндра большим количеством воздуха и вызывает турбулентность в цилиндре. Этот последний эффект значительно улучшает сгорание. Таким образом, турбокомпрессор делает дизельное топливо более мощным, позволяет ему работать чище и дает возможность использовать меньше топлива.

    Объемный КПД


    Стандарт, используемый для измерения наполнения цилиндра, называется объемной эффективностью (VE), и ее читают в процентах.

    Безнаддувный двигатель испытывает около 80% VE. Другими словами, он использует 80% своей емкости по отношению к объему цилиндра.

    Используя принудительную индукцию за счет турбонагнетателя, VE двигателя может улучшиться до 100% и выше в зависимости от количества создаваемого воздушного потока и создаваемого давления.

    Кстати, это давление во впускном коллекторе читается как наддув. Датчик на приборной панели показывает это как давление на квадратный дюйм, но на самом деле это величина давления в атмосфере.

    Если атмосферное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, а турбокомпрессор производит 14,7 фунтов на квадратный дюйм (по показаниям манометра), тогда в цилиндре фактически 29,4 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, можно считать, что эффективный размер двигателя удваивается на каждые 14,7 фунта на квадратный дюйм наддува.

    Теоретически 12-литровый двигатель (1 литр составляет примерно 61 кубический дюйм) при повышении давления примерно на 15 фунтов на квадратный дюйм эквивалентен 24-литровому двигателю, который дышит естественно.

    Что замечательно в турбонаддуве, так это то, что он дает пассивный прирост мощности. Другими словами, выгода есть только тогда, когда она вам нужна, например, когда двигатель вынужден усердно работать. Когда нагрузка мала, двигатель работает в соответствии со своими механическими размерами. Когда требуется больше мощности, турбонаддув помогает двигателю реагировать так, как будто он имеет больший рабочий объем.

    Интеркулер


    Во многих приложениях с турбонаддувом также используется теплообменник, который определяется как промежуточный охладитель или охладитель наддувочного воздуха (CAC).Целью CAC является охлаждение нагнетаемого воздуха, что, в свою очередь, увеличивает плотность воздуха, направляемого в цилиндры.

    CAC также помогает уменьшить тепло, вызванное действием турбонаддува. Более горячий воздух нежелателен для работы двигателя, поскольку он содержит меньше молекул кислорода, чем более холодный воздух. На каждые 10 ° F. изменение температуры наддувочного воздуха, мощность изменяется на 1%.

    Турбокомпрессор включает турбинное колесо с приводом от выхлопных газов. Это колесо заключено в спираль, которая представляет собой корпус в форме улитки.Это колесо также соединено валом с другой спиральной камерой, которая содержит колесо центробежного компрессора, которое направляет наддувочный воздух во впускной коллектор. Сторона турбины турбонагнетателя считается горячей; сторона компрессора считается холодной.

    Вал, соединяющий колеса, движется в корпусе подшипника, в который под давлением подается моторное масло. Это масло течет через корпус, стекая обратно в двигатель (обычно обратно в масляный поддон или крышку привода ГРМ). Подшипники вала — плавающие.В некоторых турбокомпрессорах (особенно в более ранних моделях) могли использоваться полуплавающие или запрессованные шариковые или роликовые подшипники.

    В условиях высокого наддува вал (и, следовательно, колесо турбины и компрессора) может вращаться со скоростью до 150 000 об / мин. Из-за тепла выхлопных газов турбины многие модели также пропускают охлаждающую жидкость двигателя через корпус подшипника, чтобы продлить срок службы и уменьшить закоксовывание масла.

    В турбонагнетателе используются уплотнения, чтобы масло не попало в выхлопную и впускную трубы.Они также содержат отработанные газы и давление наддува в улитке.

    Турбокомпрессоры различаются по способу управления давлением наддува. Эти органы управления могут быть либо перепускным клапаном, либо состоять из подвижных колец с лопатками на стороне турбины. Перепускная заслонка позволяет выхлопным газам обходить турбинное колесо и корпус и, таким образом, ограничивать его скорость.

    Функция нагрузки, а не частоты вращения двигателя


    Энергия, которая вращает турбинное колесо турбонагнетателя, поступает от горячих выхлопных газов, выходящих из цилиндра двигателя.Турбокомпрессор пассивен, поскольку он в гораздо меньшей степени реагирует на частоту вращения коленчатого вала двигателя, чем на температуру выхлопных газов. Вот почему вы услышите турбонаддув, когда двигатель загружен, даже если скорость двигателя может быть незначительной или не увеличиваться.

    По мере увеличения нагрузки на двигатель возрастают температура выхлопных газов и их скорость. Когда выхлопные газы выходят из порта в головке цилиндров, инертный газ испытывает изоэнтропическое расширение. Это означает без изменения температуры.

    Горячие и расширяющиеся газы нагнетаются в корпус турбины и воздействуют на турбинное колесо так же, как поток реки имел бы воздействие на старую мельницу. Затем крыльчатка компрессора под давлением подает воздух во впускной коллектор. Результатом является увеличение VE, мощности и снижение выбросов.

    Советы по обслуживанию Turbo


    Турбокомпрессор похож на коленчатый вал в двигателях, предназначенных для принудительной индукции, в том смысле, что турбонагнетатель считается основным компонентом, предназначенным для продления срока службы двигателя при надлежащем обслуживании.Это не означает, что турбины не выходят из строя. Когда это происходит, в 90% случаев неисправность может быть связана либо с попаданием постороннего предмета в турбокомпрессор, либо с плохим обслуживанием.

    Посторонние предметы могут повредить — если не разрушить — турбокомпрессор. Лучший способ предотвратить такую ​​катастрофу — это аккуратно заменить воздушные фильтры в соответствии с рекомендациями производителя двигателя.

    Замена фильтров также дает преимущество предотвращения чрезмерного падения давления воздуха и разрежения на масляном уплотнении компрессора турбокомпрессора.Если падение давления продолжается с течением времени, это может вызвать проблемы с масляным уплотнением.

    Другой общий совет по турбонаддуву — дать двигателю поработать на холостом ходу около минуты после того, как он сильно поработал. Это позволяет турбокомпрессору замедлиться при охлаждении. Это старая проверенная процедура, которой сегодня часто пренебрегают, но она приносит свои плоды в течение срока службы оборудования.

    Поиск и устранение неисправностей


    Наиболее частыми симптомами, связанными с недостаточной производительностью турбокомпрессора, являются недостаточная мощность двигателя, чрезмерный дым от выхлопных газов из-за чрезмерного расхода масла и (если применимо) попадание охлаждающей жидкости из корпуса подшипника с водяным охлаждением.

    Имея дело с недостаточной мощностью двигателя, сначала определите, правильно ли работает двигатель, прежде чем обвинять турбонагнетатель в возникновении проблемы. Если двигатель работает нормально, велика вероятность того, что причина потери мощности или чрезмерного дыма в выхлопных газах кроется в системе турбонагнетателя.

    Перед тем, как определить причину плохой работы турбокомпрессора, всегда проводите физический осмотр компонента. Проверьте все впускные патрубки на предмет плотной посадки турбонагнетателя и двигателя.Ослабленные хомуты или поврежденные шланги позволят ускорить выброс.

    Во время осмотра обратите внимание на явные признаки утечки выхлопных газов перед корпусом турбины обратно в двигатель.

    Утечки выхлопных газов ограничивают производительность турбонагнетателя, поскольку не весь выхлопной газ поступает в турбину турбокомпрессора. Это, в свою очередь, сильно влияет на его способность сжимать воздух для горения.

    При осмотре системы обязательно проверьте целостность промежуточного охладителя (CAC) турбонагнетателя.Возможна трещина в баке или небольшое отверстие под штифт в трубе (особенно это проблема вездеходов). Возможно, потребуется снять CAC и проверить его под давлением, как и радиатор.

    Если сальник турбокомпрессора действительно выходит из строя, смазка будет попадать в CAC. Смойте эту смазку, так как она не только вызывает чрезмерный дым от выхлопных газов, но и ограничивает теплопроводность устройства.

    Застрял перепускной клапан


    Если в исследуемом турбокомпрессоре используется перепускной клапан, убедитесь, что он не заблокирован в открытом положении.Застрявший перепускной клапан может лишить двигатель мощности или привести к медленному нарастанию наддува.

    Во время обследования обязательно проверьте целостность линии, идущей к диафрагме турбины, которая определяет наддув. Если эта линия треснула или протекает, это приведет к чрезмерному ускорению двигателя.

    Если вы проверяете турбо-двигатель с регулируемыми лопатками, обратите внимание на скопление углерода в этих лопатках. Накопление углерода приводит к заеданию лопаток и, в свою очередь, к выходу из строя соленоида, управляющего лопатками.

    Проверить маслопроводы


    Если в исследуемом турбокомпрессоре вышел из строя подшипник или уплотнение, обязательно проверьте целостность линий подачи и слива масла. Если сливная линия забита шламом, это приведет к скоплению масла в корпусе вала и его прохождению через уплотнение.

    При проверке турбонагнетателя посмотрите на вход компрессора, чтобы убедиться, что крыльчатка не повреждена. Также обратите внимание на чрезмерную масляную пленку и плавность хода вала. Имейте в виду, что если турбонагнетатель, который вы исследуете, имеет плавающий подшипник, его вал будет немного перемещаться вверх и вниз.Однако, если это движение приводит к удару ребер о корпус, это верный признак чрезмерного износа вала.

    Если и когда придет время, когда турбонагнетателю потребуется профессиональное обслуживание, важно убедиться, что работа выполняется правильно. Анализ отказов — это первый шаг к определению причины поломки.

    При найме на работу настаивайте на том, чтобы в сервисной мастерской всегда использовались оригинальные уплотнения и подшипники и чтобы после ремонта сборка была сбалансирована.Для балансировки требуется специальное оборудование, которого у дешевого восстановителя не будет или которое будет утверждать, что это задача, в которой нет необходимости.

    Как работают турбокомпрессоры: Изучите основные принципы турбонаддува

    Что такое турбонагнетатель?

    В судовом дизельном двигателе хорошее сгорание является результатом достаточной подачи воздуха. Общая выходная мощность всего двигателя может быть значительно увеличена за счет увеличения плотности воздуха, поступающего в двигатель. Это достигается с помощью устройства, известного как турбокомпрессор, и в этой статье мы увидим, как работают турбокомпрессоры.

    В двигателе без турбонагнетателя, таком как автомобильные двигатели без наддува, воздух всасывается внутри двигателя областью низкого давления, создаваемой движением поршня вниз. Но эта система работает при постоянном давлении воздуха на входе, которое нельзя ни увеличивать, ни уменьшать, ни которого недостаточно для полного сгорания. (Вы можете проверить различные рабочие циклы здесь)

    Для решения этой проблемы используются турбонагнетатели, обеспечивающие более высокую плотность воздуха в двигателе.Таким образом, турбонагнетатель представляет собой механизм, обеспечивающий принудительную индукцию судовых дизельных двигателей. Эта принудительно индуцированная система сжимает воздух и выжимает его в цилиндр двигателя, позволяя большому количеству топлива попасть в двигатель. Это не только помогает получить больше мощности, но и улучшает удельную мощность двигателей.

    Зарядка, наддув и турбонаддув.

    Процесс подачи в цилиндры двигателя свежего воздуха под давлением с помощью турбонагнетателя или нагнетателя называется зарядкой.

    • Суперзарядка — это процесс, при котором сжатый воздух подается с помощью внешнего нагнетательного насоса.
    • Турбонаддув обеспечивает подачу сжатого воздуха за счет выхлопных газов двигателя.

    В настоящее время как 2-тактные, так и 4-тактные двигатели снабжены внешней системой зарядки. Четырехтактный двигатель обычно снабжен турбонагнетателем, тогда как в двухтактном двигателе в дополнение к турбонагнетателю также предусмотрен дополнительный вентилятор с электрическим приводом, поскольку один турбонагнетатель не может обеспечить достаточно воздуха для низкооборотных двигателей.

    Турбокомпрессор против нагнетателя

    И турбокомпрессор, и нагнетатель представляют собой системы с принудительной индукцией, используемые для подачи большего количества воздуха в цилиндр двигателя. Разница между ними в том, что нагнетатель приводится в движение механически с помощью ремня и шестерен, прикрепленных к коленчатому валу двигателя. В то время как турбонагнетатель использует энергию выхлопного воздуха двигателя. Остальная часть механизма одинакова для обоих.

    Турбокомпрессор состоит из двух основных частей — турбины и компрессора, которые установлены на одном валу.Выхлопные газы двигателя вращают турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор. Компрессор забирает воздух из окружающей среды, сжимает его и направляет во впускной коллектор.

    Нагнетатель также работает по тому же принципу, с той лишь разницей, что вместо выхлопных газов он использует коленчатый вал двигателя для его привода. Преимущество использования нагнетателя заключается в том, что, поскольку он напрямую связан с двигателем, он обеспечивает лучший отклик дроссельной заслонки и мгновенное полное давление наддува.Также исключается проблема изменения скорости из-за колебаний давления выхлопного воздуха. Принимая во внимание, что использование турбонагнетателя увеличивает общий КПД двигателя, поскольку он использует энергию выхлопных газов, которая обычно расходуется впустую, что также увеличивает мощность всего агрегата.

    В следующей статье мы узнаем о работе и конструкции турбокомпрессоров с последующим явлением помпажа турбокомпрессора.

    Список литературы

    Введение в морскую технику, 2-е издание , Д.A Taylor

    Кредиты изображений

    https://www.ecy.wa.gov/programs/spills/prevention/eom/eom10/eom10a.jpg

    https://product-image.tradeindia.com/00008057 /b/0/Turbocharger.jpg

    https://www.monstermarinestore.com/images/productimages/000-bb_8-71_w_intercooler1.jpg

    Эта статья является частью серии: Турбокомпрессор: строительство и работа

    Эта серия объясняет важность турбокомпрессора в судовом дизельном двигателе. Изучите конструкцию и работу турбокомпрессора, а также связанные с ним эксплуатационные трудности.

    1. Турбокомпрессоры: питание двигателей
    2. Компоненты турбокомпрессора
    3. Турбокомпрессоры: что происходит?

    Как работает турбокомпрессор | Жирный метод

    У полетов на большой высоте есть несколько преимуществ, например, меньшее лобовое сопротивление, более высокая истинная воздушная скорость и, если вы указываете правильное направление, более сильный попутный ветер. Но у двигателей без наддува есть один серьезный недостаток: недостаток кислорода.

    Проблема большой высоты

    По мере увеличения высоты давление воздуха падает, и оно быстро падает.Фактически, , если вы летите на высоте 18 000 футов, 50% атмосферы находится под вами. Это означает, что ваш двигатель сжигает меньше воздуха, и намного меньше лошадиных сил выходит из передней части вашего самолета.

    Решение проблемы разреженного воздуха

    Турбокомпрессоры решают проблему разрежения воздуха в поршневых двигателях, сжимая всасываемый воздух до того, как он достигнет цилиндра. Сжимая воздух, ваш двигатель может работать так, как если бы он находился на уровне моря или ниже, даже когда он работает на эшелонах полета.

    Как работает турбокомпрессор

    Турбокомпрессоры

    состоят из трех основных компонентов:

    • Турбина
    • Компрессор
    • Вал, соединяющий их вместе

    Турбина
    Все начинается с турбины, которая приводится в движение (вращается) выхлопными газами, выходящими из вашего двигателя. Когда выхлопные газы выходят через выпускной коллектор, они проходят над турбиной и раскручивают ее. Чем больше выхлопных газов проходит, тем быстрее вращается турбина.Вот как это работает, по крайней мере, на данный момент.

    Вал
    Вал соединяет турбину и компрессор, поэтому, когда турбина начинает вращаться при запуске двигателя, компрессор тоже начинает вращаться.

    Компрессор
    Компрессор отвечает за всасывание воздуха извне самолета, его сжатие, а затем передачу в двигатель. И, как вы уже читали, компрессор вращается, потому что он соединен с турбиной через вал.

    Теперь, когда вы знаете основы турбокомпрессора, осталось рассмотреть еще несколько деталей.

    Пустая трата воздуха через перепускной клапан

    Турбокомпрессоры

    хороши для увеличения давления воздуха во впускном коллекторе вашего двигателя, известного как давление в коллекторе . Но иногда они слишком хороши. Турбокомпрессоры могут создавать слишком высокое давление в коллекторе, что может повредить или разрушить ваш двигатель.

    Так как же турбокомпрессоры предотвращают попадание слишком большого количества воздуха в двигатель? С чем-то, что называется вестгейтом .

    Некоторые вестгейты автоматические, другие управляются вручную пилотом, но теория, лежащая в основе них, всегда одна и та же. Перепускная заслонка открывается и закрывается, чтобы регулировать количество выхлопных газов, проходящих через турбину, и предотвращает слишком быстрое вращение турбины. Чем быстрее вращается турбина, тем быстрее вращается компрессор, а это означает, что в двигатель поступает больше воздуха.

    Сколько воздуха может выдержать ваш двигатель?

    Итак, сколько воздуха действительно может выдержать ваш двигатель? Это зависит от двигателя, но есть два основных типа турбонаддува: турбонаддув на высоте и наддув на земле.

    Высота наддува
    Турбонаддув на высоте, который иногда называют «нормализацией», позволяет двигателю работать так, как будто он находится на уровне моря, как можно дольше. Это зависит от двигателя, но большинство высотных турбонагнетателей поддерживают давление в коллекторе на уровне 29-30 дюймов ртутного столба (давление на уровне моря), когда вы набираете высоту.

    Но, в конце концов, с увеличением высоты ваш турбокомпрессор не в состоянии сжимать достаточно воздуха, чтобы поддерживать давление в коллекторе на уровне моря.Это называется критической высотой , и это самая высокая высота, на которой ваш двигатель может производить максимальную мощность, для которой он рассчитан (мощность двигателя оценивается на уровне моря).

    С этого момента, чем выше вы поднимаетесь, тем меньше воздуха будет попадать в двигатель. Это означает, что вы будете производить меньше лошадиных сил. Но он все равно намного эффективнее атмосферного двигателя.

    Ускорение грунта
    Повышение давления на земле похоже на турбонаддув на высоте, но требует большего давления.Системы с наддувом обычно работают при давлении в коллекторе от 31 до 45 дюймов ртутного столба, что намного больше, чем у высотных турбонагнетателей. Идея проста: большее давление = больше воздуха, поступающего в двигатель = больше мощности.

    Но недостаток большой: лотов тепла .

    Турбокомпрессоры и их тепловые проблемы

    Когда вы сжимаете воздух, он нагревается. Это один из самых больших недостатков любого турбокомпрессора. Двигатели самолетов уже работают при высоких температурах, а горячий всасываемый воздух делает их еще хуже.Чтобы решить эту проблему, многие турбокомпрессоры используют так называемый интеркулер .

    Интеркулер — это, по сути, мини-кондиционер, который размещается между турбонагнетателем и двигателем. Когда горячий воздух движется от турбонагнетателя к двигателю, он проходит через промежуточный охладитель, и температура значительно падает. Этот более прохладный воздух делает ваш двигатель более счастливым и обеспечивает его бесперебойную работу.

    Преимущество большой высоты

    Турбокомпрессоры — ключ к поршневым самолетам, поднимающимся на большую высоту.Хотя они усложняют систему двигателя, они почти единственное, что может поднять самолет с поршневым приводом до эшелонов полета для сильного попутного ветра, более высокой истинной воздушной скорости и таких представлений:


    Станьте лучшим пилотом.
    Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и викторины, которые сделают вас более умным и безопасным пилотом.


    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *