Устройство турбонаддува: Устройство турбонаддува двигателя — Классические BMW

Содержание

Турбонаддув. Устройство наглядно. Описание работы. Достоинства и недостатки | AQUAdancing

В последнее время наблюдается тенденция к росту устанавливаемых малолитражных двигателей с турбонаддувом. Связано это, в первую очередь, с необходимостью снижения токсичности отработавших газов и повышению экономичности двигателей. Что такое турбонаддув, достоинства и недостатки рассмотрим в этой статье.

Схематичная анимация турбонаддува

Схематичная анимация турбонаддува

Здравствуйте! Вы находитесь на канале «AQUAdansind» в Яндекс.Дзен. Подписывайтесь на канал, чтобы не пропускать выход новых развлекательных и познавательных статей!

Турбина на ДВС автомобиля раньше была признаком люксовости и высокой мощности машины, но в последнее время большинство новых автомобилей в бюджетном сегменте стали выпускать с турбомотором, а атмосферные двигатели устанавливают всё реже.

При установке турбины возможно получить большую мощность двигателя при меньшем рабочем объёме (большая литражная мощность). Так корейские атмосферные двигатели KIA и Hyundai на 2,0 литра выдают 150 л.с., такую же мощность выдают немецкие турбодвигатели на 1,4 л VW и Skoda. Китайские производители выжимают 190 л.с. из объёма 1,6 литра.

Как устроен турбонаддув

Турбокомпрессор — основной элемент турбонаддува. За счёт энергии отработавших газов, турбина нагнетает воздух и повышает давление во впускной системе (проще говоря, выхлоп раскручивает турбину и она начинает нагнетать воздух во впускную систему). Воздух из турбокомпрессора подаётся во впускную систему через интеркулер, где происходит охлаждение — при охлаждении сжатого воздуха повышается его плотность и степень сжатия. Интеркулер представляет собой воздушный или водяной радиатор.

Турбина управляется перепускным клапаном, который отводит отработавшие газы в обход турбинного колеса, в случае, если требуется уменьшить наддув. На впускной системе дополнительно имеется предохранительный клапан, который стравливает воздух, чтобы избежать скачков давления при резком закрытии дроссельной заслонки.

Схема турбокомпрессора

Схема турбокомпрессора

Работа турбонаддува косвенно зависит от оборотов коленвала. Чем выше обороты коленвала — тем интенсивнее выпуск отработавших газов, следственно сильнее раскручивается ротор турбокомпрессора и увеличивается наддув. Поэтому встречаются такие явления, как «Турбояма» и «Турбоподхват».

При резком нажатии на педаль газа, коленвал не успел набрать обороты и выхлоп еще не раскрутил турбину, ощущается провал мощности — «Турбояма».

Продолжаем давить на педаль газа. После набора оборотов коленвала, выхлоп раскрутил турбину и давление на впуске поднялось, ощущается резкое увеличение мощности — «Турбоподхват».

Так как турбокомпрессор зависит от частоты оборотов двигателя, то используется решение по комбинированию компрессоров. Так на один двигатель в систему устанавливают механический компрессор и турбокомпрессор. Механический нагнетает воздух в двигатель на низких оборотах, а турбо — на высоких. Пример такого турбонаддува — TSI от Volkswagen.

TFSI 2.0 от Volkswagen — 4-х цилиндровый рядный, мощностью 170 — 270 л.с.

TFSI 2.0 от Volkswagen — 4-х цилиндровый рядный, мощностью 170 — 270 л.с.

Плюсы и минусы турбонаддува

К достоинствам турбонаддува относится высокая литровая мощность (отсюда и компактность двигателя) и экономия топлива.

Турбонаддув является по сути форсированием двигателя, поэтому повышается нагрузка на узлы и детали и понижается ресурс. Логично, что двухлитровый атмосферный двигатель на 150 л.с. имеет больший ресурс, чем полторалитровый турбированный двигатель такой же мощности.

Турбированный двигатель является более сложным агрегатом, соответственно требует более внимательного обслуживания. Ресурс самой турбины ниже, чем двигателя, а выход турбины из строя может повлечь поломку непосредственно ДВС. Замена турбины осуществляется по регламенту — в среднем раз в 150 000 км, в процессе эксплуатации в турбированных ДВС используются специальные масла и особое внимание уделяется воздушному фильтру.

Зачастую, наличие турбины при продаже автомобиля, является недостатком, так как все понимают, что турбомотор хорош, пока он новый. При покупке машин на вторичном рынке, покупатели отдают предпочтение автомобилям, оборудованным атмосферными двигателями.

  • Спасибо за внимание! Если материал понравился — ставьте лайк!
  • Навигатор по каналу по ССЫЛКЕ. Другие статьи по теме: Роторный ДВС | Типы ДВС | ШРУС | ГРМ | W-образный ДВС | V-образный ДВС | 2 такта, 4 такта | Электромеханическая муфта 4WD |

Чистое наддувательство | Журнал Кузов

– Работа системы турбонаддува основана на использовании энергии отработавших газов. Эти газы вращают турбинное колесо, которое крутит компрессорное колесо через вал ротора. В свою очередь компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему.

Следует понимать, что турбокомпрессор – всего лишь часть сложной системы турбонаддува, хотя и самая важная. Система турбонаддува состоит из: упомянутого турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного, перепускного и стравливающего клапанов, не говоря уже о различных шлангах и патрубках, соединяющих элементы системы.

Интеркулер представляет собой радиатор, который охлаждает сжатый воздух, что приводит к повышению его плотности и увеличению давления. Регулировочный клапан (wastegate valve) позволяет поддерживать давление в системе, а при его резком повышении сбрасывает излишки. Стравливающий клапан (blow-off valve) сбрасывает наддувочный воздух в атмосферу. Возникающий при этом звук ассоциируется с работающей турбиной. Перепускной клапан (bypass valve) служит отводом воздуха из турбины обратно во впускные патрубки, если дроссельная заслонка закрыта.

– Велика ли разница между системами турбонаддува на дизельных и бензиновых двигателях?

– Принцип работы один и тот же – использование отработанных газов. Отличительной особенностью дизельных двигателей является высокая степень сжатия и сравнительно невысокая частота вращения коленчатого вала. Именно поэтому турбонаддув на дизельных двигателях считается более эффективным, чем на бензиновых.

– Насколько услуга по ремонту турбин востребована среди клиентов?

– Услуга весьма востребована. Не каждый может позволить себе сразу купить новую турбину в случае поломки. Однако все больше людей предпочитают ремонтировать турбины в специализированных СТО, а не в «гаражах». Произвести качественный ремонт агрегата без специального оборудования весьма проблематично. А в случае поломки турбины, эксплуа­тировать машину крайне нежелательно, ведь это может привести к выходу из строя других устройств и механизмов, в том числе и самого двигателя.

– То есть любое промедление с ремонтом вышедшей из строя турбины может закончиться серьезной поломкой двигателя?

– Ресурс турбокомпрессора значительно уступает ресурсу двигателя. Разумеется, если вдруг перестала работать турбина, за считаные часы работы или километры пробега двигатель вряд ли выйдет из строя. Однако сразу же ощутимо упадет мощность. В дополнение, в результате износа деталей турбины и ее дальнейшей поломки значительно возрастает расход бензина и масла. Если вовремя не принять меры, то можно будет заметить синий или черный окрас дыма из выхлопа, что означает критический расход масла в двигателе. Но до такого лучше не доводить, а то придется ремонтировать не только турбину, но и двигатель.

– Использование даже рабочей турбины сокращает ресурс двигателя, так ли это?

– Данное утверждение неверно. Подобный миф распространяют люди, сократившие ресурс двигателя, эксплуатировав неисправную турбину. Ресурс двигателей с турбонаддувом не уступает ресурсу обычных атмосферных двигателей. На заводе-изготовителе предусматривают дополнительный запас прочности. Помимо усиления коленвала и вкладышей меняются системы газораспределения и зажигания.

Совсем иная ситуация при установке турбины на атмосферный двигатель. Подобный тюнинг не предусмотрен заводом изготовителем и значительно сокращает жизнь двигателя. Турбина увеличивает тепловую нагрузку на поршни и цилиндры. Очень важен выбор правильного масла, предназначенного для двигателей с турбонаддувом. При температуре более +150 градусов масла, не предназначенные для турбированных моторов, теряют свои свойства, что приводит к преждевременному износу деталей турбонаддува и двигателя.

– Говорят, что системы турбонаддува ненадежные и недолговечные в эксплуатации. Правда ли это?

– Турбина способна выдерживать высокие температурные и вращательные нагрузки. Тем не менее, небрежной эксплуатации и отсутствия своевременного обслуживания она не терпит.

– Действительно ли большинство турбин ломается после 100 000 км пробега?

– 100 тысяч пробега это слишком мало. При бережном обращении и своевременном техническом обслуживании 200-250 тысяч пробега вполне реальны.

– Какие существуют рекомендации для ежедневной эксплуатации?

– Они соответствуют рекомендациям при эксплуатации двигателя. После того, как завел машину, надо дать двигателю и турбине прогреться, первые две минуты лучше не трогаться, а тем более не использовать турбину. После завершения поездки лучше пару минут не глушить мотор. Тем не менее, холостым ходом лучше не злоупотреблять. Если автомобиль работает на холостом ходу более 15 минут, то в турбокомпрессоре возникает низкое давление и пары масла проникают через соединения.

– Расскажите подробнее про обслуживание турбин.

– Во-первых, не реже раза в 10 тысяч км нужно проводить замену масла, на каждую вторую замену проверять масляное давление. Во-вторых, необходима чистка и профилактика турбины раз в 30 тысяч км.

– Каким неисправностям чаще всего подвержена турбина?

– Вариантов неисправностей довольно много. Попробуем разделить их на четыре основные группы.

Начнем с самой малочисленной – плановый износ деталей вследствие длительной эксплуатации. Но это не более 10% от всех случаев ремонта. Бывает, подводит газораспределение, электроника, функционирование клапанов. Но это не более 20 %. Основная часть неисправностей вызвана либо нарушением системы смазки, либо механическими повреждениями.

– Под механическими повреждениями подразумеваются последствия аварии?

– Нет, в большинстве случаев это посторонние элементы, попавшие внутрь системы турбонаддува. Каменная крошка, песок, грязь вперемешку с реагентами могут попасть внутрь, если изнашиваются прокладки и соединения или же нерадивые мастера произвели некачественную установку. Бывает, внутрь попадают предметы и покрупнее, например, болты, гайки, шайбы и т.д. Иногда посторонними предметами оказывались части камеры сгорания и части клапанов, а также осколки поршней двигателя. Как вы понимаете, в таких случаях ремонтом турбины уже не ограничиться. В результате попадания посторонних предметов возникают сколы и задиры на колесе компрессора и других деталях.

В таких случаях необходима замена поврежденных деталей.

– Нарушения смазочной системы вызваны только неправильным выбором масла или же несвоевременной заменой?

– В большинстве случаев да, но не всегда. Бывает, что масло поменяли, но установили некачественный масляный фильтр. Зачастую масло меняют вовремя, а техобслужива­нием пренебрегают. В этом случае возникают отложения масляных каналов, что приводит к нарушению подачи масла и масляному голоданию. Как только масло перестает в должном объеме поступать в турбокомпрессор, возникает трение механических частей, что приводит к их преждевременному износу и поломке. Иногда высокая концентрация сажи в масле приводит к повреждениям подшипникового узла.

– Можно немного поподробнее о том, что еще может потребовать проведение ремонта турбокомпрессоров?

– Недостаточное поступление воздуха может быть вызвано установкой патрубков со слишком узким диаметром, а также их повреждение или же неправильная работа воздушного фильтра.

При отсутствии должного количества воздуха на впуске возникает чрезмерное сопротивление.

Нередко подводит электроника, отвечающая за работу створок клапанов турбонаддува. Достаточно непродолжительного несвоевременного открытия или закрытия заслонок, чтобы система перестала идеально функционировать.

Позднее зажигание и бедная смесь топлива приводит к повышению температуры отработанных газов, что заставит вал турбокомпрессора вращаться со скоростью, превышающей максимально допустимую.

При всем многообразии упомянутых неисправностей у них есть одна общая черта – они вызваны внешними факторами, а не износом деталей турбокомпрессора.

– С чего же следует начинать ремонт турбокомпрессора?

– Любой ремонт турбины начинается с диагностики. После демонтажа, полного разбора и осмотра турбины мастер сможет определить степень износа ее деталей или обнаружить механические повреждения. Далее сле­дует чистка деталей и патрубков, шлифовка вала ротора и замена изношенных элементов: упорного подшипника, подшипников скольжения, уплотнительных колец, прокладок.

Затем идет сборка и балансировка оборудования. Завершает же процесс ремонта испытание на стенде.

– В каких случаях лучше менять агрегат, а в каких – ремонтировать?

– Базовый ремонт, включающий чистку, шлифовку вала и замену подшипников и крыльчаток, может сопровождать любой из плановых осмотров. Он значительно уступает по стоимости новой турбине, но позволяет надолго продлить ее жизнь.

Если же дело доходит до замены картриджа и средней части турбины, ротора, корпуса и колеса компрессора, то стоимость такого ремонта немногим уступает покупке новой турбины. Здесь уже вопрос в том – найдутся ли свободные средства, чтобы покрыть эту небольшую разницу.

– Какие есть специфические высокотехнологичные этапы ремонта, недоступные обычным сервисам?

– Нередки случаи, когда к нам обращаются не автовладельцы напрямую, а владельцы гаражных сервисов, которым пришлось столкнуться с ремонтом турбин, но они сами не обладают необходимым оборудова­нием для проведения качественного ремонта. Насчет высокотехнологичного оборудования, сказано громко, но далеко не в каждом сервисе есть балансировочные стенды для: динамической балансировки ротора, балансировки колеса турбины с валом и добалансировки среднего корпуса турбокомпрессора.

– Сложно ли найти специалистов для проведения этих работ, и где они проходят обучение и повышают квалификацию?

– Как говорится, кадры решают все. Разумеется, существуют учебные центры среди курсов которых есть и ремонт турбин. Однако в нашем сервисе опытные мастера регулярно проводят мастер-классы по обучению новичков процессу ремонта систем турбонаддува, учитывая все особенности и нюансы процесса.

Подводя итоги, следует сказать, что основной способ не прибегать к капитальному ремонту или замене турбины – своевременное проведение технического обслуживания, а также бережная эксплуатация. Несмотря на кажущуюся простоту устройства агрегата, качественный ремонт практически невозможен в «кустарных» гаражных условиях и требует наличие специализированного оборудования и квалифицированных специалистов.

Как проверить турбину дизельного двигателя при покупке?

Гениальная идея использования выхлопных газов для разгона ротора позволила создать турбированный дизельный двигатель внутреннего сгорания и увеличить его мощность на 40–50%. Это притом, что во время работы в обычном режиме выброс газов сопровождается снижением коэффициента полезного действия в пределах 30 — 40%.

Принцип работы турбины дизельного двигателя основан на увеличении количества воздуха, смешиваемого с топливом и поступающего в камеру сгорания. За один и тот же период времени и при равных объемах цилиндров, двигатель с турбонаддувом может сжечь большее количество топлива, чем движок, не оснащенный таким устройством. А значит, его мощность и КПД в единицу времени значительно возрастет.

Рассмотрим устройство турбины дизельного двигателя, как работает, и каким образом достигаются такие показатели.

Конструктивные элементы системы

Для осуществления возложенных функций, система турбонаддува состоит из двух основных частей:

  1. Компрессор;
  2. Турбина.

Компрессор служит для нагнетания атмосферного воздуха в систему подачи топлива. Он состоит из корпуса и расположенной в нем крыльчатки, которая, вращаясь, всасывает воздух. Чем выше ее скорость вращения, тем больше объем принятого воздуха. Увеличению скорости способствует работа турбины.

Она также состоит из корпуса с крыльчаткой (ротором), которая приводится в движение выхлопными газами. В корпусе газы проходят через специальный канал, имеющий форму улитки, что позволяет им увеличить скорость.

Устройство системы турбонаддува

На практике турбонаддув применяется как на моторах, использующих дизельное топливо, так и на бензиновых. Однако наиболее часто эта система встречается именно на дизельном двигателе, поскольку для них характерна высокая степень сжатия, меньшая температура выхлопа и низкие обороты коленчатого вала. Более высокая степень сжатия обеспечивает повышение мощности турбированного двигателя и увеличивает его КПД.

В бензиновых моторах температура отработавших газов выше, что может спровоцировать эффект детонации, приводящий к быстрому износу поршневой группы. Для предотвращения этого явления необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, что не всегда является экономически выгодным.

Принцип работы турбины

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • Воздухозаборник;
  • Воздушный фильтр;
  • Перепускной клапан — регулирует подачу отработавших газов;
  • Дроссельная заслонка — регулирует подачу воздуха на впуске;
  • Турбокомпрессор — повышает давление воздуха во впускной системе. Состоит из турбинного и компрессорного колес;
  • Интеркулер — охлаждает воздух, способствуя лучшему наполнению цилиндров и снижению вероятности детонации;
  • Датчики давления — фиксирует давление наддува в системе;
  • Впускной коллектор — распределяет воздух по цилиндрам;
  • Соединительные патрубки — необходимы для крепления элементов системы между собой.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

  • Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
  • Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
  • Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
  • Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название «турбояма». Сущность явления заключается в следующем:

  • Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
  • Турбина вращается в соответствующем режиме.
  • При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
  • После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и увеличивают мощность двигателя. Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка — «турбояма». Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от «турбоямы»:

  • Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
  • Два турбокомпрессора, установленных последовательно (Twin Turbo). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
  • Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
  • Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему — возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.

Регулировка давления наддува

Турбонаддув дизельного двигателя повышает его мощность за счет возрастания давления выхлопных газов, являющихся результатом увеличения числа оборотов и интенсивности работы мотора. Этот же процесс повышает давление наддува. Если его не регулировать, то на самых высоких оборотах оно может достичь опасных значений, приводящих к поломкам и механическим повреждениям.

Регулировка давления производится с помощью выпускного предохранительного клапана, а контроль максимально допустимого значения — с помощью мембраны и пружины определенной жесткости.

Суть работы: при достижении предельного значения давления, мембрана, установленная в корпусе компрессора, преодолевает воздействие пружины и открывает регулировочный клапан.

Давление регулируют как на стороне компрессора, так и на стороне турбины:

  1. Работающий турбокомпрессор сбрасывает в атмосферу через выпускной клапан излишки забранного воздуха, тем самым снижая давление.
  2. В турбине клапан выпускает отработанные газы под воздействием мембраны компрессора, когда давление всасываемого воздуха достигает максимального уровня. Благодаря этому, ротор вращается с установленной скоростью, а компрессор не забирает лишний воздух и не увеличивает давление.

Второй вариант расположения клапана позволяет изготавливать системы меньших габаритов. Кроме того, турбонагнетатель с клапаном в компрессоре подвержен чрезмерному нагреву из-за повышенной температуры выпускаемого воздуха, что негативно сказывается на эффективности его работы.

Поэтому турбонаддув дизельного двигателя чаще оснащают регулировочным клапаном в турбине, а регулировку в компрессоре используют в качестве дополнения.

Устройство турбины дизельного двигателя – что может ей угрожать?

Ни для кого не секрет, что составляющей частью горючей смеси является воздух, и для вытягивания литра топлива требуется как минимум 15 литров воздуха. Так что даже слабые турбированные движки способны работать так же, как и более мощные агрегаты, но не оснащенные данной системой. Правда, есть и некоторые недостатки, ведь устройство турбины дизельного двигателя довольно сложное, и иногда ее стоимость составляет около 10 % стоимости всей машины, так что в случае ее поломки владельцу придется изрядно потратиться.

Самыми распространенными проблемами дизельных турбин являются: недостаточное количество масла либо же загрязнение самой конструкции. В этом случае возникает повышенное трение, приводящее к износу и, как следствие, нарушениям работы всей системы. Также довольно часто на лопатки турбинного или компрессорного колеса попадают посторонние предметы: отломавшиеся части поршней ДВС, клапанов, воздушных фильтров, а также болты, шайбы, гайки и т. д.

Кроме того, не самым благоприятным образом отражаются и неисправности в системе смазки и, конечно же, повышенная температура отработанных газов. Еще одна причина, по которой турбокомпрессоры выходят из строя – неисправность соплового аппарата (заклинивание). Это может быть вызвано выходом из строя электрического или вакуумного привода, отвечающего за изменение геометрии, или попаданием в этот механизм масла и сажи из движка.

Система смазки

Смазка вала турбонагнетателя осуществляется смазочной системой двигателя.

На вал устанавливают уплотнительные кольца, предотвращающие проникновение масла в полости корпусов компрессора и турбины. Они же предохраняют корпуса от перегрева. Но герметичность обеспечивается не столько уплотнениями, сколько разностью величины давления в различных частях агрегата. Эту разницу давлений создает турбинная ось (вал), имеющая неравномерный диаметр.

Особая форма литья корпуса, в котором расположен вал, также способствует удержанию масла.

Если мотор не развивает требуемую мощность, это может быть симптомом неисправности турбонаддува. Наиболее часто встречающиеся проблемы — загрязнение воздушного фильтра или потеря герметичности впускного коллектора. Кроме потери мощности, их можно диагностировать по несвойственному для исправной машины цвету и количеству дыма, выходящего из выхлопной трубы.

Зачем в автомобиле нужен интеркулер

Практически любой современный дизельный двигатель оснащается интеркулером. Несмотря на всевозможные разновидности подобных устройств, основное их назначение остаётся неизменным – понижение температуры нагнетаемого воздуха. Как правило, промежуточный охладитель устанавливается непосредственно после турбины. Воздух, проходя через трубки представленного устройства отдаёт большую часть тепла и, будучи охлажденным, поступает в камеру сгорания двигателя.

Охлажденная воздушная смесь обладает большей плотностью. Такая консистенция наиболее оптимальна с точки зрения эффективной работы любого двигателя. Чем больше плотность воздушной смеси, тем значительнее объём поступившего в камеру сгорания воздуха. Такая смесь будет способствовать более высокому давлению внутри цилиндров, что существенно повысит КПД дизельного двигателя.

Сама конструкция интеркулера выполнена таким образом, чтобы проходящий через него воздух не встречал на своём пути каких-либо препятствий. В противном случае, это бы повлекло за собой снижения давления, нагнетаемого турбиной воздуха, что неблагоприятно отразилось бы на эффективной работе мотора.

Недостатки турбокомпрессоров

Принцип работы турбины на дизельном двигателе создает и негативные факторы:

  • Повышенный расход горючего. Возможность сжечь большее количество солярки за счет увеличенного объема подачи воздуха, вместе с мощностью повышает и «прожорливость» машины. Уменьшить аппетит до разумных пределов позволяет правильная регулировка системы.
  • Положительные стороны наддува приводят к многократному повышению температуры во время такта сжатия, что может вызвать детонацию в двигателе. Решается эта проблема установкой охладителей, регуляторов и прочих элементов.

Как проверить работоспособность турбины на дизеле?

Если вы отмечаете, что тяга упала или из турбокомпрессора слышен неестественный свист или скрежет, то это может послужить поводом для того, чтобы проверить, насколько правильно и точно работает турбина.
Автовладельцы, имеющие немалый опыт, уже успели составить свой список примет, которые указывают на необходимость проверки и ремонта устройства, но желательно использовать предназначенные для этого сервисные инструменты, если не работает турбина на дизеле.

Для того чтобы произвести испытание, вам потребуется иметь при себе манометр.

Как проверить, работает ли турбина на дизеле

Проанализировать работоспособность турбины на дизеле можно по следующим признакам:

Источник: https://carsbiz.ru/buy/proverka-dizelnogo-motora-pered-pokupkoy.html

Правила эксплуатации

Чтобы в полной мере использовать ресурс турбины дизельного мотора и продлить ее срок службы, необходимо выполнять ряд условий:

  • Регулярно менять масло в системе, чтобы не допустить попадания абразива в маслопровод и его засорения.
  • Применять только качественное масло, имеющее сертификат, той марки, которая соответствует указанной в паспортных данных двигателя.
  • Прогревать мотор перед началом движения и не давать холодному двигателю высоких нагрузок.
  • Никогда резко не отключать движок, а после остановки автомобиля давать ему возможность поработать несколько секунд на холостых оборотах.

Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Подводя итоги, можно выделить плюсы и минусы использования на моторе турбонаддува. В числе достоинств:

  • увеличение мощности двигателя;
  • повышение КПД двигателя;
  • снижение расхода топлива.

К минусам можно отнести:

  • низкий крутящий момент на малых оборотах двигателя;
  • более высокая стоимость;
  • более сложное обслуживание и эксплуатация.

Воплощение идеи по использованию выхлопных газов с целью разгона ротора позволила увеличить мощность дизельного мотора примерно на 30%. Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

Устройство компрессора

Компрессор имеет корпус и колесо (ротор). Корпус компрессора алюминиевый. Ротор крепится на оси турбины аналогично крыльчатке. Колесо компрессора имеет лопасти, материалом изготовления которых также является алюминий. Задачей компрессорного колеса становится забор воздуха, который проходит через его центр.

Форма лопастей заставляет воздух отбрасываться к стенкам корпуса компрессора, благодаря чему происходит его сжатие. Далее поток сжатого воздуха подается во впускной коллектор двигателя.

Немного о турбокомпрессоре

Турбокомпрессор или его ещё называют «газотурбинный нагнетатель»

(
Centrifugal compressors
или очень популярно называть
«Turbocharger»
) — это осевой или центробежный компрессор, что функционирует вместе с турбиной. Это конструктивный основной элемент в автомобилях с газотурбированными двигателями.

Давление во впускной системе можно повысить при помощи установки турбокомпрессора, использующего энергию отработавших газов. При его использовании масса воздуха, имеющегося в камерах сгорания, увеличивается. Механический нагнетатель не так эффективен, как турбированный компрессор газов, потому что мощность двигателя не используется для привода.

Тем не менее, после установки центробежной турбины некоторые потери мощности неизбежны. Отработавшие газы из цилиндров не находят выхода, так как турбина преграждает их путь наружу. На двигатель приходится большая нагрузка по очистке цилиндров, вследствие того, что в выпускном тракте создаётся огромное давление. На эту задачу тратится некоторая часть мощности двигателя авто. Конечно, эта потеря ничтожна в сравнении с приростом мощности двигателя объёмом в 30–40%.

После установки центробежной турбины, можно столкнуться с ещё одной проблемой, которая в обиходе называется турбояма. Выходная мощность двигателя изменяется с отставанием от смены давления отработавших газов. Главными факторами, из-за которых образуется турбояма, являются силы трения, инерционность и нагрузка турбины.

Основные неисправности — признаки и причины

Сразу стоит оговориться, что основная причина поломок — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год. Следующая причина — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена. Третья — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков). Наконец, четвёртая — банальный износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации. Теперь опишем признаки, которые могут говорить о неисправности.

Чёрный дым из выхлопной трубы. Топливо сгорает в интеркулере или нагнетающей магистрали. Скорее всего — неисправность системы управления.

Сизый дым. Возможно, из-за нарушения герметизации турбины масло просачивается в камеру сгорания.

Белый дым. Сливной маслопровод загрязнился, потребуется его чистка.

Повышенный расход топлива. Воздух не доходит до компрессора.

Увеличен расход масла. Нужно проверить стыки патрубков — возможно, нарушена герметичность.

Уменьшение динамики разгона. Скорее всего вышла из строя система управления, из-за чего возник недостаток кислорода.

Посторонний свист, скрежет или шумы. Это может быть изменение зазора ротора, дефект в корпусе, утечка воздуха между двигателем и турбиной, либо загрязнение маслопровода.

Всегда нужно соблюдать правила эксплуатации агрегата — это снизит вероятность появления поломки и продлит срок службы устройства. Следует придерживаться нескольких простых правил:

  • следите за качеством топлива и масла;
  • не забывайте вовремя менять масло и фильтры;
  • начинайте движение только после того, как движок прогреется;
  • после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать.

И, конечно же, следует регулярно проходить ТО.

Устройство турбокомпрессора


Устройство турбокомпрессора:1
— корпус компрессора;
2
— вал ротора;
3
— корпус турбины;
4
— турбинное колесо;
5
— уплотнительные кольца;
6
— подшипники скольжения;
7
— корпус подшипников;
8
— компрессорное колесо. Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно выполняет функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы). Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает его в цилиндры двигателя. Оно также находится в специальном корпусе. Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Используются подшипники плавающего типа, то есть зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу устанавливаются уплотнительные кольца. Для лучшего охлаждения турбонагнетателей в некоторых бензиновых двигателях применяется дополнительное жидкостное охлаждение. Для охлаждения сжимаемого воздуха предназначен интеркулер — радиатор жидкостного или воздушного типа. За счет охлаждения увеличивается плотность и соответственно давление воздуха. В управлении системой турбонаддува основным элементом является регулятор давления. Это перепускной клапан, который ограничивает поток отработавших газов, перенаправляя часть его мимо турбинного колеса, обеспечивая нормальное давление наддува.

Определение и виды турбонаддува для дизельных грузовиков

Определение и виды турбонаддува

Турбонаддувом называется система увеличения мощности двигателя (приблизительно на 30%), которая подает в камеру сгорания дополнительное количество воздуха в сжатом состоянии.

Данный механизм может быть:

  • Механический, с турбонагнетателем.
  • Пневматический, с турбокомпрессором.

В первом случае, для сжатия воздуха применяется устройство с механическим приводом, который соединен с автомобильным двигателем. Главный недостаток — на вращение крыльчатки расходуется мощность, возрастает расход топлива.

Во втором – компрессор вращается благодаря тому, что соединен с турбиной, которую приводят в действие выхлопные газы.

Систему турбонаддува можно установить, как на бензиновый мотор, так и на дизельный. Однако, на вторых она получила намного большее распространение, чем на первых. Связано это с тем, что у дизелей выше степень сжатия и меньше частота вращения. Тем самым, упрощается техническая реализация. Тогда как большое число оборотов карбюраторных движков повышает вероятность детонации. А повышенная температура выхлопа (до 1000 град С, против 600 град С для ДТ), ухудшает параметры воздуха.

Вследствие этого, турбонаддув с приводом от выхлопных газов более всего распространен на дизельных двигателях грузовых автомобилей и тракторов.

Немного теории

Читайте также: Детонация дизеля, внешние проявления и причины

Мощность любого ДВС определяется:

  • Суммарным рабочим объемом. Эта характеристика зависит от величины камеры сгорания и количества цилиндров.
  • Числом оборотов коленвала.
  • Объемом смеси воздуха и топлива, которая подается во время каждого рабочего цикла.
  • Эффективностью сгорания этой самой смеси.
  • Калорийностью сгорания топлива.

Усовершенствование движков в плане повышения мощности по большинству из указанных направлений осложняется техническими возможностями моторов и некоторыми другими факторами. В то же время, применение турбонаддува позволяет сделать двигатель сильнее, без большого роста потребления топлива, повышения количества оборотов и т.д.

Как известно, бензин или солярка не будут гореть в камере самостоятельно. Для воспламенения им нужен воздух, в определенном количестве. Рабочая смесь поступает в камеру сгорания за счет разрежения, образовавшегося после выхлопа. Количество ее ограничено по той причине, что данным способом физически невозможно «потянуть» больше. Если же поставить турбокомпрессор, который будет нагнетать в цилиндры сжатый воздух, то в камерах сгорания окажется намного больше смеси. Следовательно, во время такта воспламенения, на поршни будет «давить» значительно большая сила, что и приведет к повышению мощности (или – удельной литровой мощности, по числу «лошадок» на каждый литр рабочего объема). Т.о., мотор меньших размеров, без увеличения оборотов коленвала, получится таким же сильным, как и более крупный двигатель. А это уже напрямую влияет на металлоемкость, надежность и другие важные параметры.

Устройство и принцип действия

Основными деталями системы турбонаддува являются:

  • Корпус нагнетательного компрессора (улитка).
  • Компрессорное рабочее колесо (крыльчатка).
  • Вал – общий для компрессора и турбины.
  • Корпус турбины (обратная улитка).
  • Турбина (колесо с лопастями).
  • Интеркулер (охладитель воздуха).

В системе есть подшипники скольжения, в корпусах которых предусмотрены входы для подачи смазки. И герметичные патрубки для воздуха и масла. Также в современных устройствах турбонаддува имеются:

  • Wastegate (регулировочный клапан). Поддерживает в системе оптимальное давление. Если надо, сбрасывает газ в приемник.
  • Bypass-valve (перепускной клапан). Если надо понизить мощность, отводит нагнетаемый воздух во впускной патрубок, расположенный перед турбиной.
  • Blow-off-valve (стравливающий клапан). При закрытом дросселе сбрасывает нагнетаемый воздух в атмосферу.

Выхлопные газы из двигателя поступают в обратную улитку. Там они проходят по суживающемуся каналу, разгоняются и попадают на турбину со специальными «воздухозаборными» лопастями, которая от этого начинает вращаться с огромной скоростью (100-150 тыс. об/мин). После этого, выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.

Крыльчатка компрессора, расположенная с турбиной на одном валу, вращается одновременно с ней. Лопасти у нее другой формы, предназначенные для нагнетания. На некоторых моделях грузовиков ставятся турбины с лопатками изменяемой геометрии – в зависимости от режима работы мотора. Воздух подается снаружи, разгоняется и, через расширяющийся канал, под высоким давлением отправляется на интеркулер.

Охлаждение нагнетаемого воздуха в интеркулере требуется по нескольким причинам. Прежде всего, для снижения опасности возникновения детонации. Кроме того, во время сжатия, воздух нагревается, что приводит к падению его плотности – а это, в свою очередь, может значительно понизить эффективность работы системы. Конструктивно интеркулер представляет собой радиатор охлаждения.

После интеркулера, охлажденный сжатый воздух поступает в камеру сгорания дизеля.

Достоинства и недостатки

Преимущества моторов с турбонаддувом, по сравнению с атмосферными двигателями:

  • Повышается мощность.
  • Увеличивается крутящий момент.
  • Меньше расход топлива.
  • Снижается металлоемкость агрегата.
  • Более тихая работа, т.к. турбокомпрессор является дополнительным глушителем.

Кроме того, появляется возможность оптимизировать и некоторые другие параметры.

Основным недостатком силового агрегата с турбонаддувом является т.н. «турбояма» (turbolag). Обусловлен он инертностью системы. Если водитель резко нажимает на газовую педаль, то должно пройти некоторое время до того, как нагнетающий компрессор выйдет на необходимую мощность. Происходит так потому, что на небольших оборотах турбина, а с ней и компрессор, вращаются относительно медленно. Поэтому давление в камере сгорания – минимальное. Для борьбы с этим явлением ставят два клапана: перепускной из коллектора в компрессор и для отработанных газов.

Основными способами преодоления турбоямы являются:

  • VNT-турбина (т.е., с изменяемой геометрией). Поток выхлопных газов оптимизируется изменением площади впускного отверстия, за счет угла наклона лопаток, для регулировки силы потока выхлопных газов (Volkswagen, Opel).
  • Установка двух турбокомпрессоров (bi-turbo), работающих параллельно. Обычно используется на V-образных моторах большой мощности (по одному на каждый ряд цилиндров). Эффект получается за счет того, что две небольшие турбинки менее инертны, чем одна крупная. Может быть и последовательное включение. В этом случае, различные крыльчатки работают на разных оборотах. Иногда встречается triple-turbo (BMW), и даже quad-turbo (Bugatti).
  • Комбинированный наддув (twincharger). На один и тот же мотор ставится и механический нагнетатель, который работает на низких оборотах, и турбо от выхлопных газов.

В последнем случае, в качестве примера, можно привести патентованную технологию TCI (Volkswagen). В зависимости от нагрузки, различают следующие режимы. До 1000 об/мин – атмосферный, 1000 – 2400 об/мин – работает только механический нагнетатель, 2400 – 3500 – нагнетатель и турбокомпрессор включаются совместно, более 3500 об/мин – применяется только турбокомпрессор.

Еще одним недостатком можно назвать «турбоподхват»: после преодоления турбоямы, в системе наддува подскакивает давление. Также надо сказать, что подобные силовые агрегаты дороже атмосферных. А еще — им требуется специальное моторное масло.

Тем не менее, турбонаддув – это превосходный способ увеличения мощности двигателя. При всех его недостатках, плюсов получается намного больше.

Видео: Настройка турбины УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ MAN

Поиск запроса «турбонаддув дизельных грузовиков» по информационным материалам и форуму

Теория турбонаддува. Введение

Установка турбины — всегда привлекала к себе внимание автомобильных инженеров и энтузиастов как способ значительного повышения мощности автомобильного двигателя. Появившись почти сто лет назад, он и сегодня с успехом используется для форсирования двигателей внутреннего сгорания, будь то дизельный двигатель для трактора или мотор для полноприводного автомобиля WRC.Будучи признанным во всем мире как рецепт высокой мощности, установка турбины на двигатель позволяет успешно его модернизировать. Установив систему турбонаддува на серийный мотор, при грамотном подходе, можно добиться увеличения мощности в 1,5 — 2 раза. При соответствующей подготовке возможно получение невообразимой для серийного двигателя отдачи.

Эта книга не пошаговая инструкция по расчету элементов системы турбонаддува и установки турбины своими руками. Она скорее является популярным объяснением базовых принципов, являющихся основой функционирования турбонаддува. Не нужно ждать от нее инструкций по постройке двигателя объемом 1,5 литра, развивающего мощность 400 л.с.В книге приведены иллюстрации и графики, которые поясняют те или иные стороны работы элементов системы. Они, конечно, не являются ни чертежами ни номограммами для точного определения каких-либо параметров системы. Скорее они иллюстрируют те или иные принципы как установить турбину и тенденции, работающие в турбонагнетателе и других элементах системы.

Принцип действия турбонагнетателя прост. По сути, это нагнетатель воздуха, который приводится энергией, остающейся в выхлопных газах после их выхода из цилиндров двигателя. Из энергии, выработанной в процессе сгорания топлива, приблизительно треть отдается в систему охлаждения, треть производит работу на коленчатом валу, и треть выбрасывается из выхлопной трубы в виде тепла. Именно эту последнюю, третью часть мы можем использовать для привода турбонагнетателя. Заметьте, что 200-сильные машины выбрасывают приблизительно 70 л.с. в виде теплоты прямо в выхлопную трубу. Это огромное количество энергии, которая могла бы быть использована. Вам доводилось видеть вентилятор, приводимый в действие 70-ю лошадиными силами?

Легендарная Lancia Delta Integrate 16V. Турбина Garrett AiRe-search T03, создающая давление наддува 1,9 дара, обеспечивает мощность 345 л.с. (с установленным 34 мм рестриктором на впуске)

Таким образом, не трудно представить себе потенциал турбонагнетателя по перемещению огромного количества воздуха.
Система турбонаддува — не примитивное устройство. Она состоит из турбонагнетателя и деталей, необходимых для интеграции его в конструкцию двигателя. Однако нигде на этих страницах не обсуждаются такие вещи, как обтекание воздухом рабочих лопаток компрессора и прочие глубинно-фундаментальные аспекты. Поэтому Вы можете читать эту книгу с уверенностью, что она не является техническим трактатом о секретах работы турбонагнетателя. Определенный смысл, который вкладывается в эту книгу — сделать ее практическим пособием как установить турбину на двигателях внутреннего сгорания. Турбонагнетатель имеет огромный потенциал для увеличения отдаваемой двигателем мощности, больший, чем у любого другого предназначенного для этой цели устройства.
Что же такое турбонаддув, как он работает, и какое оборудование необходимо для него — ключевые моменты, которые освещены в этой книге.

(PDF) «Аналитическое исследование устройства турбонаддува»

2.3.7 Противопомпажные/сбросные/выпускные клапаны

Двигатели с турбонаддувом, работающие при широко открытой дроссельной заслонке и высоких оборотах, требуют большого

объема воздуха для прокачки между турбонагнетателем и впускным отверстием двигателя. При закрытой дроссельной заслонке

сжатый воздух поступает к дроссельной заслонке без выхода (т.е. воздуху

деваться некуда). В этой ситуации помпаж может поднять давление воздуха до уровня, который может привести к повреждению.

Это связано с тем, что если давление поднимается достаточно высоко, происходит остановка компрессора — накопленный

воздух сбрасывается назад через крыльчатку и выходит из впускного отверстия. Обратный поток через

турбокомпрессор заставляет вал турбины снижать скорость быстрее, чем это происходит естественным образом,

возможно повреждение турбокомпрессора.

Чтобы этого не произошло, между турбокомпрессором и впускным отверстием установлен клапан,

, который сбрасывает избыточное давление воздуха.Они известны как антипомпажный, отклоняющий, байпасный, турбопредохранительный клапан

, продувочный клапан (BOV) или клапан сброса.

Это предохранительный клапан, который обычно приводится в действие разрежением во впускном коллекторе. Основное назначение этого клапана

состоит в том, чтобы поддерживать вращение турбонагнетателя на высокой скорости. Воздух обычно рециркулируется

обратно на вход турбонагнетателя (перепускной или перепускной клапаны), но также может выпускаться в атмосферу

(выпускной клапан).

2.4 Некоторые важные процессы и термины, относящиеся к турбонаддуву

2.4.1 Повышение давления (или наддув)

В автомобильной технике под наддувом понимается величина, на которую давление во впускном коллекторе

превышает атмосферное давление. Это показатель дополнительного давления воздуха, которое на

достигается по сравнению с тем, которое было бы достигнуто без принудительной индукции. Уровень наддува может

отображаться на манометре, обычно в барах, фунтах на квадратный дюйм или, возможно, в кПа.

Во всех турбонагнетателях давление наддува ограничено, чтобы удерживать всю систему двигателя

, включая турбокомпрессор, в пределах расчетного теплового и механического рабочего диапазона.

Чрезмерное наддув двигателя часто приводит к повреждению двигателя различными способами, включая

преждевременное зажигание, перегрев и перегрузку внутреннего оборудования двигателя.

2.4.2 Запаздывание турбонагнетателя

Запаздывание турбокомпрессора (турбозапаздывание) – это время, необходимое для изменения выходной мощности в ответ на

изменение дроссельной заслонки, проявляющееся в виде колебаний или замедления отклика дроссельной заслонки при ускорении, как

по сравнению с двигателем без наддува двигатель.Это связано с тем, что выхлопной системе

и турбонагнетателю требуется время для создания необходимого наддува. Инерция, трение и нагрузка на компрессор являются

основными факторами задержки турбокомпрессора. Нагнетатели не страдают этой проблемой, потому что турбина

исключена из-за того, что компрессор приводится в действие непосредственно двигателем.

Хотя запаздывание турбонагнетателя важно в той или иной степени, оно наиболее проблематично в

приложениях, требующих быстрых изменений выходной мощности.Конструкции двигателей уменьшают отставание по ряду

способов —

 Снижение инерции вращения турбонагнетателя за счет использования деталей меньшего радиуса и

керамических и других более легких материалов

 Изменение соотношения сторон турбины давление воздуха (выпуск компрессора) и улучшение перепускного клапана

ответ

 Уменьшение потерь на трение в подшипниках, например, использование фольгированного подшипника вместо обычного

масляного подшипника (7) , Дизайн двигателя, Автоспорт, Морской, Генератор, E-Turbo, Уменьшение размеров двигателя, Система турбонаддува, Турбокомпрессор, Мотор-генератор, Выхлопная турбина, Ускорение, Отставание, Крутящий момент, Вал, Компрессор, Установившееся состояние, Давление выхлопных газов двигателя, Зарядка батарей, электронный бустер, электронное зарядное устройство, возбуждение от постоянных магнитов, нижняя инерция ротора, индуктивность обмотки статора, Magnaforce, турбокомпаундирование

Calnetix Электрические системы турбокомпрессора и нагнетателя Technologies с технологией мотор-генератора Magnaforce™ и технологией силовой электроники Vericycle™ помогут вам получить больше мощности и производительности от вашего двигателя в любых условиях эксплуатации с меньшим расходом топлива и низким уровнем выбросов углерода.Ключевые преимущества электрической турбосистемы Calnetix:

  • Оптимальное соотношение воздух/топливо при любых условиях двигателя для повышения производительности

  • Производство электроэнергии из выхлопных газов двигателей

  • Технология уменьшения размеров двигателя для достижения той же выходной мощности

  • Увеличенная экономия топлива

  • Без турбо лага

  • Компактное, мощное основание сводит к минимуму пространство, необходимое для систем двигатель-генератор

  • Компактная и высокотемпературная силовая электроника упрощает интеграцию с мотор-генератором (MGU) в моторном отсеке

  • Недорогая интеграция

  • Быстрая окупаемость

От 1 до 1000 л.с. В настоящее время Calnetix имеет множество электрических турбосистем, используемых в различных областях, от легковых автомобилей и автоспорта до морского транспорта.

Применение турбокомпрессора

Системы электронного турбонаддува

Calnetix Technologies или электрический турбокомпрессор позволяют турбокомпрессору работать независимо от условий выхлопа двигателя. Это означает, что производительность компрессора отделена от производительности выхлопной турбины и, следовательно, может обеспечить необходимое соотношение воздух/топливо для оптимальной работы двигателя при любой нагрузке, скорости, пуске/остановке и условиях разгона.

Мотор-генератор (MGU) системы e-turbo может быть автономным блоком, непосредственно соединенным с валом турбонагнетателя, или быть интегрированным между компрессором и турбиной для оптимальной компактности.При запуске MGU разгоняет турбокомпрессор с низкой скорости холостого хода до максимальной скорости, достигающей 200 000 оборотов в минуту (об/мин), за доли секунды. Это создает необходимое ускорение для устранения турбоямы и увеличения крутящего момента двигателя для оптимального ускорения автомобиля.

Когда турбокомпрессор работает в установившемся режиме, тот же MGU может работать в режиме генератора для выработки электроэнергии за счет избыточного давления выхлопных газов двигателя. Эта энергия может использоваться для запуска вспомогательных систем или зарядки автомобильных аккумуляторов, повышая общую эффективность автомобиля.

Приложения для нагнетателя

Электрический нагнетатель, также известный как электронное зарядное устройство или электронный бустер , состоит из высокоскоростного электродвигателя, приводящего в действие компрессор для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания двигателя, создавая постоянный наддув, особенно во время запуска и работы двигателя на малых оборотах. Высокоскоростной двигатель может быть напрямую соединен с компрессором, но чаще всего он соединяется с одним общим валом. По сравнению с другими технологиями двигателей, технология двигателей Magnaforce™ с возбуждением от постоянных магнитов имеет меньшую инерцию ротора и индуктивность обмотки статора, что обеспечивает превосходную переходную характеристику.Реакция мотора мгновенная, его можно включать и выключать по мере необходимости. Calnetix имеет большой опыт в оптимизации конструкции двигателя Magnaforce™ для приложений с нагнетателем, чтобы улучшить системную интеграцию и общую эффективность работы.

 

Применение компаунда

Турбокомпрессор представляет собой автономную систему турбины и генератора, которая использует отработанную энергию либо непосредственно из двигателя, либо, в большинстве случаев, после турбонагнетателя двигателя для производства электроэнергии.Вырабатываемая дополнительная электроэнергия составляет примерно 7-8 процентов от мощности двигателя. Турбокомпаунд помогает улучшить общую топливную экономичность двигателя, обеспечивая при этом привлекательную окупаемость инвестиций (ROI). Высокоэффективная высокоскоростная технология генераторов с прямым приводом от Calnetix хорошо подходит для турбокомпаундных приложений.

Турбокомпрессор

HPB — FEDCO

Стандартная серия HPB

Десять (10) моделей идеально подходят для ваших самых требовательных требований к производительности, надежности и графику проекта.Стандартным MOC является Duplex SS 2205, однако Super Duplex SS 2507 не является обязательным. Доступны приводы клапанов сопловых форсунок, фланцевые соединения и другие опции. Поставка HPB стандартной линии изготавливается в соответствии с вашими спецификациями по расходу и давлению в течение трех (3)–(6) недель из стали Duplex SS 2205.

  1. Изменяемая площадь сопла (игольчатого типа для точного управления)
  2. Фирменная табличка
  3. Упорный подшипник – запатентованная конструкция, допускает работу всухую
  4. Рассольный патрубок и улитка
  5. Рассольное (турбинное) рабочее колесо
  6. Вал ротора
  7. Центральный подшипник — смазывается сырьем, НУЛЕВАЯ утечка рассола в сырье
  8. Крыльчатка подачи (насоса)
  9. Заглушка
  10. Многолопастной диффузор — разгружен по радиальному давлению для длинного компенсационного кольца и подшипника
  11. Монтажная ножка (зависит от модели)
  12. Уплотнительные кольца — все подшипники установлены на уплотнительных кольцах для легкого снятия
  13. Трубные соединения типа Victaulic (фланцевое соединение опционально)
  14. Standard Duplex SS 2205 MOC (Super Duplex SS 2507 опционально)
  15. Может подавать рассол под более высоким давлением для облегчения удаления рассола
Мегасистема HPB

 

Шесть (6) моделей охватывают самые большие текущие и ожидаемые поезда SWRO.Стандартный MOC — это Duplex SS 2205 с дополнительным Super Duplex SS 2507. Имеются приводы клапанов сопловых форсунок, фланцевые соединения и другие опции.

  1. Клапан вспомогательного сопла для рассола (игольчатый для точного управления)
  2. Фирменная табличка
  3. Упорный подшипник — запатентованная конструкция, допускает работу всухую
  4. Рассольное (турбинное) рабочее колесо
  5. Вал ротора — одно целое с рабочими колесами (скрыт на этом виде)
  6. Центральный подшипник — смазывается сырьем, НУЛЕВАЯ утечка рассола в сырье
  7. Крыльчатка подачи (насоса)
  8. Заглушка
  9. Многолопастной диффузор — сбалансированное радиальное давление для увеличения срока службы компенсационного кольца и подшипника, обеспечивает более высокую эффективность, чем улитки
  10. Опорная плита
  11. Уплотнительные кольца — все подшипники установлены на уплотнительных кольцах для легкого снятия
  12. Трубные соединения типа Victaulic (фланцевые соединения опционально)
  13. Standard Duplex SS 2205 MOC (Super Duplex SS 2507 опционально)
  14. Рассол можно сливать под более высоким давлением для облегчения утилизации рассола
  15. Встроенный солевой канал для сопла вспомогательной турбины
  16. Маховик, дополнительный привод клапана, для регулирования расхода рассола
Опции

Для получения руководств и чертежей обратитесь в службу поддержки клиентов.

Турбокомпрессоры FEDCO серии HPB Ultra UHP рассчитаны на давление до 124 бар (1800 фунтов на кв. дюйм), что позволяет работать при номинальном давлении в 83 бара (1200 фунтов на кв. дюйм), типичном для обычного оборудования обратного осмоса.

HPB Ultra представляет собой самое простое, безопасное и надежное решение UHP RO на рынке.

HPB Ultra доступен в восьми моделях для различных скоростей потока от 3 м 3 /ч до 208 м 3 /ч, что делает их пригодными для любых задач, от очистки промышленных сточных вод небольшого масштаба до крупномасштабной очистки соляных растворов. Концентрационные приложения.

Для получения подробной информации о серии HPB Ultra см. технические характеристики продукта или , свяжитесь с нами по номеру , чтобы узнать больше.

 

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть брошюру

 

Турбонаддув

Двигатель с турбонаддувом позволяет пилоту поддерживать достаточную крейсерскую мощность на больших высотах, где сопротивление меньше, что означает более высокую истинную скорость полета и увеличенную дальность полета при экономии топлива.В то же время силовая установка обладает гибкостью и может летать на малой высоте без повышенного расхода топлива газотурбинного двигателя. При подключении к стандартной силовой установке турбокомпрессор не потребляет мощность двигателя для работы; он относительно прост механически, и некоторые модели также могут создавать давление в кабине.

 

Турбокомпрессор представляет собой устройство с приводом от выхлопных газов, которое повышает давление и плотность всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель. Он состоит из двух отдельных компонентов: компрессора и турбины, соединенных общим валом.Компрессор подает сжатый воздух к двигателю для работы на большой высоте. Компрессор и его корпус находятся между воздухозаборником окружающего воздуха и коллектором всасывающего воздуха. Турбина и ее корпус являются частью выхлопной системы и используют поток выхлопных газов для привода компрессора. [Рис. 11-9]

Рис. 11-9. Система турбонаддува. [щелкните изображение, чтобы увеличить]Турбина способна создавать давление в коллекторе, превышающее максимально допустимое для конкретного двигателя.Чтобы не превысить максимально допустимое давление в коллекторе, используется байпас или перепускной клапан, так что часть выхлопных газов отводится за борт до того, как они проходят через турбину.

Положение перепускной заслонки регулирует мощность турбины и, следовательно, подачу сжатого воздуха в двигатель. Когда перепускной клапан закрыт, все выхлопные газы проходят через него и приводят в движение турбину. Когда перепускной клапан открывается, часть выхлопных газов направляется вокруг турбины через байпас выхлопных газов и за борт через выхлопную трубу.

Привод перепускной заслонки представляет собой подпружиненный поршень, приводимый в действие давлением моторного масла. Привод, который регулирует положение перепускной заслонки, соединен с перепускной заслонкой механической связью.

Центром управления системы турбонаддува является регулятор давления. Это устройство упрощает турбонаддув до одного элемента управления: дроссельной заслонки. После установки желаемого давления в коллекторе практически не требуется регулировка дроссельной заслонки при изменении высоты над уровнем моря. Контроллер определяет требования к нагнетанию компрессора для различных высот и регулирует давление масла на приводе перепускной заслонки, который соответствующим образом регулирует перепускную заслонку.Таким образом, турбонагнетатель поддерживает только то давление в коллекторе, которое требуется от настройки дроссельной заслонки.

Рекомендации по летной грамотности Справочник Рода Мачадо «Как управлять самолетом» . Изучите основные принципы управления любым самолетом. Сделайте летную подготовку проще, дешевле и приятнее. Освойте все маневры чекрайда. Изучите философию полета «палка и руль направления». Не допускайте случайного сваливания или вращения самолета. Посадите самолет быстро и с удовольствием.

Наземный наддув по сравнению с высотным турбонаддувом

Высотный турбонаддув (иногда называемый «нормализацией») достигается за счет использования турбонагнетателя, который поддерживает максимально допустимое давление в коллекторе на уровне моря (обычно 29–30 дюймов ртутного столба) до определенной высоты. Эта высота указывается производителем самолета и называется критической высотой самолета. Выше критической высоты давление в коллекторе уменьшается по мере набора дополнительной высоты. С другой стороны, наддув на земле представляет собой применение турбонаддува, при котором в полете используется давление в коллекторе, превышающее стандартные 29 дюймов.В различных самолетах, использующих наземный наддув, давление во взлетном коллекторе может достигать 45 дюймов ртутного столба.

Хотя установка мощности на уровне моря и максимальные обороты могут поддерживаться до критической высоты, это не означает, что двигатель развивает мощность на уровне моря. Мощность двигателя определяется не только давлением во впускном коллекторе и оборотами. Температура воздуха на впуске также является фактором. Впускной воздух с турбонаддувом нагревается за счет сжатия. Это повышение температуры снижает плотность воздуха на впуске, что приводит к потере мощности.Поддержание эквивалентной выходной мощности требует несколько более высокого давления в коллекторе на данной высоте, чем если бы всасываемый воздух не сжимался турбонаддувом. Если, с другой стороны, система включает в себя автоматический регулятор плотности, который вместо поддержания постоянного давления в коллекторе автоматически позиционирует перепускной клапан таким образом, чтобы поддерживать постоянную плотность воздуха в двигателе, получается почти постоянная выходная мощность в лошадиных силах.

Рабочие характеристики

Прежде всего, все движения регуляторов мощности на двигателях с турбонаддувом должны быть медленными и плавными.Агрессивные и/или резкие движения дроссельной заслонки увеличивают вероятность чрезмерного наддува. Внимательно следите за показаниями двигателя при изменении мощности.

Когда перепускная заслонка открыта, двигатель с турбонаддувом реагирует так же, как и двигатель без наддува, при изменении оборотов. То есть при увеличении оборотов давление в коллекторе немного снижается. Когда обороты двигателя уменьшаются, давление в коллекторе немного увеличивается. Однако, когда перепускная заслонка закрыта, изменение давления в коллекторе в зависимости от оборотов двигателя прямо противоположно тому, что имеет место в двигателе без наддува.Увеличение оборотов двигателя приводит к увеличению давления во впускном коллекторе, а уменьшение оборотов двигателя приводит к уменьшению давления во впускном коллекторе.

Выше критической высоты, где перепускной клапан закрыт, любое изменение воздушной скорости приводит к соответствующему изменению давления в коллекторе. Это верно, потому что увеличение напорного давления воздуха с увеличением скорости воздуха усиливается компрессором, что приводит к увеличению давления в коллекторе. Увеличение давления в коллекторе создает более высокий массовый расход через двигатель, вызывая более высокие скорости вращения турбины и, таким образом, дальнейшее увеличение давления в коллекторе.

При работе на больших высотах авиационный бензин может испаряться до того, как достигнет цилиндра. Если это происходит на участке топливной системы между топливным баком и топливным насосом с приводом от двигателя, в баке может потребоваться вспомогательный насос избыточного давления. Поскольку насосы с приводом от двигателя качают топливо, они легко блокируются парами. Подкачивающий насос обеспечивает положительное давление — толкает топливо — уменьшая склонность к испарению.

 

Тепловое управление

Двигатели с турбонаддувом должны эксплуатироваться продуманно и осторожно при постоянном контроле давления и температуры.Есть две температуры, которые особенно важны: температура на входе в турбину (TIT) или, в некоторых случаях, температура выхлопных газов (EGT) и температура головки блока цилиндров. Пределы TIT или EGT устанавливаются для защиты элементов в горячей части турбокомпрессора, а пределы температуры головки цилиндров защищают внутренние детали двигателя.

Из-за тепла сжатия всасываемого воздуха двигатель с турбонаддувом работает при более высоких рабочих температурах, чем двигатель без турбонаддува.Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на больших высотах; их среда менее эффективна для охлаждения. На высоте воздух менее плотный и поэтому охлаждается менее эффективно. Кроме того, менее плотный воздух заставляет компрессор работать тяжелее. Частота вращения турбины компрессора может достигать 80 000–100 000 об/мин, что увеличивает общую рабочую температуру двигателя. Двигатели с турбонаддувом также большую часть времени работают при более высоких настройках мощности.

Высокая температура вредна для работы поршневого двигателя.Его кумулятивное воздействие может привести к выходу из строя поршня, колец и головки блока цилиндров, а также вызвать термическую нагрузку на другие рабочие компоненты. Чрезмерная температура головки блока цилиндров может привести к детонации, что, в свою очередь, может привести к катастрофическому отказу двигателя. Двигатели с турбонаддувом особенно чувствительны к нагреву. Ключом к работе турбокомпрессора является эффективное управление теплом.

Контролируйте состояние двигателя с турбонаддувом с помощью манометра, тахометра, датчика температуры выхлопных газов/температуры на входе в турбину и температуры головки блока цилиндров.Управляйте «тепловой системой» с помощью дроссельной заслонки, оборотов винта, смеси и заслонок капота. При любой заданной крейсерской мощности смесь является наиболее влиятельным элементом управления выхлопными газами / TIT. Дроссель регулирует общий расход топлива, но смесь определяет соотношение топлива и воздуха. Таким образом, смесь регулирует температуру.

Превышение температурных пределов при наборе высоты после взлета обычно не является проблемой, поскольку полностью обогащенная смесь охлаждается избытком топлива. В крейсерском режиме мощность обычно снижается, и соответственно корректируется состав смеси.В крейсерских условиях внимательно следите за температурными пределами, потому что в это время температура, скорее всего, достигнет максимума, даже если двигатель производит меньше мощности. Однако перегрев при наборе высоты по маршруту может потребовать полностью открытых закрылков капота и более высокой воздушной скорости.

Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на высоте при более высоких температурах, чем двигатели без наддува, они более подвержены повреждениям из-за переохлаждения. Постепенное снижение мощности и тщательный мониторинг температуры необходимы на этапе спуска.Выдвижение шасси во время снижения может помочь контролировать воздушную скорость при сохранении более высокой мощности двигателя. Это позволяет пилоту уменьшать мощность небольшими шагами, что позволяет двигателю медленно остывать. Также может потребоваться слегка обеднить смесь, чтобы устранить шероховатость при более низких настройках мощности.

 

Неисправность турбонагнетателя

Из-за высоких температур и давлений, создаваемых в выхлопных системах турбины, к любой неисправности турбокомпрессора следует относиться с особой осторожностью.Во всех случаях эксплуатации турбонагнетателя необходимо следовать процедурам, рекомендованным изготовителем. Особенно это касается неисправности турбонагнетателя. Однако в тех случаях, когда процедуры изготовителя не описывают адекватно действия, которые должны быть предприняты в случае отказа турбонагнетателя, следует использовать следующие процедуры.

Состояние избыточного наддува

Если при нормальном перемещении дроссельной заслонки происходит чрезмерное повышение давления в коллекторе (возможно, из-за неправильной работы перепускного клапана):

  • Немедленно плавно замедлите дроссель, чтобы ограничить коллектор давление ниже максимального для оборотов и настройки смеси
  • Работайте с двигателем таким образом, чтобы избежать дальнейшего избыточного наддува

Низкое давление в коллекторе

Хотя это состояние может быть вызвано незначительной неисправностью , вполне возможно, что произошла серьезная утечка выхлопных газов, создающая потенциально опасную ситуацию:

  • Выключите двигатель в соответствии с рекомендуемыми процедурами отказа двигателя, если только не существует более серьезной чрезвычайной ситуации, требующей продолжения работы двигателя.
  • Если двигатель продолжает работать, используйте самую низкую мощность, требуемую ситуацией, и приземлитесь как можно скорее.

Очень важно обеспечить проведение корректирующего обслуживания после любой неисправности турбонагнетателя.

Летная грамотность рекомендует

Машинное обучение с турбонаддувом | от EG Tech | Expedia Group Technology

Задача — как масштабировать торги?

Автор Ram Hariharan

Expedia привлекает клиентов с помощью поисковых мета-сайтов, таких как Trivago, Google Hotel Ads, TripAdvisor и Kayak.Как вы могли догадаться, мета-сайты — это очень конкурентные рынки. Это неудивительно — место победителя получает 80% кликов , и трафик оттуда падает в геометрической прогрессии.

Для эффективной конкуренции важны как хорошие цены, так и оптимальная ставка — мета-сайт использует собственный алгоритм, который включает цену отеля и соответствующую ставку для выбора предложения отеля для победителя. Мы должны разумно подходить к нашим ставкам для каждого из наших отелей. Если мы ставим слишком большую ставку за плохо конвертируемый отель, то мы покупаем трафик, который не приносит дохода — мы можем потерять много денег.И наоборот, если мы не будем предлагать достаточно высокие ставки, чтобы получить трафик для хорошо работающего отеля, то мы получим мало или совсем не получим трафик — мы упустим бронирования.

Чтобы выбрать разумные ставки для нашего обширного портфолио отелей, мы используем линейное программирование (математический метод для нахождения значений, которые максимизируют выход линейной функции нескольких переменных). Для этого нам нужен способ оценить, как изменения в наших ставках могут изменить наши цели — для этого мы используем прогностические модели для оценки влияния наших решений.Используя эти прогностические модели, мы можем быстро проверить влияние множества различных решений на достижение нашей цели.

Алгоритм — деревья с градиентным усилением

Однако описанная выше оптимизация ограничена качеством наших прогностических моделей. Для построения хороших прогностических моделей мы используем алгоритмы машинного обучения. Одним из наиболее часто используемых в отрасли алгоритмов машинного обучения являются Gradient Boosted Trees (GBT). Этот алгоритм исследует данные, чтобы найти важные точки принятия решений, которые становятся ветвями в деревьях решений.Затем он объединяет выходные данные множества небольших деревьев решений в единую прогностическую модель. Упрощенная версия выглядит примерно так:

Многие компании, включая Expedia, используют реализацию алгоритма GBT с открытым исходным кодом XGBoost. Чтобы ускорить процесс обучения, авторы XGBoost написали основной код на C++ и разработали его для эффективной работы на всех ядрах ЦП на одной машине. Если вы хотите узнать больше о XGBoost, вы можете узнать больше через их GitHub или через это более мягкое введение.

Итак, какие проблемы у нас были? Их было несколько.

Проблема 1 — Ограниченное масштабирование

В процессе обучения на одной машине мы использовали x1,32xlarge — экземпляр EC2 со 128 виртуальными ЦП и примерно 2 терабайтами памяти. Это самый большой инстанс AWS, доступный в настоящее время . Однако даже этот монстр не может справиться с некоторыми из наших обучающих наборов данных. Кроме того, по мере роста нашего бизнеса наборы обучающих данных будут только увеличиваться. Мы уже были в той точке, когда нам пришлось пойти на жертвы:

  • Обучить модели менее чем одной трети наших точек продаж
  • Ограничение объема данных, которые мы использовали для обучения

Вы можете себе представить, как это будет продолжаться ухудшаться по мере того, как мы добавляем больше отелей и увеличиваем трафик.Увеличение масштаба больше не вариант.

Задача 2 — продолжительность обучения

Еще одной проблемой был последовательный характер процесса; загрузка набора обучающих данных на одну машину занимает несколько часов, даже в облаке. Даже после загрузки данных запуск процесса обучения привязывает загрузку ЦП на одном узле EC2 к 100% в течение большей части дня. Было несколько моделей, которые нужно было обучать вместе, поэтому вы можете себе представить, что весь процесс был довольно длительным. В результате мы делали прогнозы реже, чем хотели, а обновления модели происходили еще реже.

Проблема 3 — Скорость итерации модели

Разработчики знают, что время сборки имеет решающее значение. Улучшение итераций при тестировании вашей работы положительно влияет на производительность. То же самое относится и к специалистам по данным: более быстрое обучение означает более быструю итерацию моделей. Хотя специалисты по данным могут работать с выборочными наборами данных, более быстрое обучение и тестирование дает много преимуществ независимо от размера набора данных.

Решение — горизонтальное масштабирование

Когда мы начали исследовать, как мы можем распределить обучение между несколькими машинами, мы обнаружили, что у XGBoost есть версия, совместимая со Spark.Хотя кажется довольно простым принять версию XGBoost с поддержкой Spark и быстро получить отличные результаты, нужно было многое сделать, чтобы это заработало, а когда оно заработало, чтобы найти оптимальные настройки. Документация Spark-XGBoost была неполной, поэтому мы потратили время на чтение кода Java/Scala в XGBoost, чтобы лучше понять, например, влияние входных параметров. Кроме того, настройка производительности включала настройку не только параметров XGBoost, но и конфигурации Spark и размера узла EC2.

Результаты — обучение модели в 15 раз быстрее

Как показано на приведенной ниже диаграмме, разница во времени обучения между одним узлом («SingleHost») и нашим кластером Spark была существенной. Модель, на обучение которой раньше уходило 10 часов, теперь требует всего 40 минут. Вы правильно прочитали: для некоторых моделей мы увидели 15-кратное улучшение времени обучения .

Для тех, кому интересны детали нашего кластера Spark:

  • 10 узлов R3.8xlarge
  • Spark 2.1
  • XGBoost 0,7

Мы также протестировали кластер из 20 узлов, но обнаружили снижение скорости для наборов данных и моделей, с которыми мы работаем. Мы продолжим экспериментировать в будущем, чтобы увидеть, какой дополнительный прирост производительности мы можем сделать.

Сравнение времени обучения

Как видно из приведенной ниже сравнительной таблицы, когда мы усреднили количество «времени обучения на дерево, сгенерированное для модели», мы обнаружили, что Spark может обучать деревья со скоростью, значительно превышающей один хост.

Затраты

Хотя мы не ставили целью снижение затрат, мы также обнаружили значительное снижение затрат, как показано ниже:

Подробнее о сравнении затрат:

  • Один узел = 10 часов x 13,30 долл. США/час = 133 долл. США за обучение
  • Кластер = 10 узлов x 1 час x 2,66 долл. США/ч = 26,66 долл. США за обучение

Следующие шаги

Теперь, когда это было запущено в производство и использовано в наших тендерах, у нас есть ряд будущих направлений. за эту работу, включая исследование других способов распространения машинного обучения и использования графических процессоров при обучении моделей.

Ускорение производства медицинского оборудования для борьбы с COVID-19

Через семь месяцев после начала моей работы меня привлекли к срочному проекту по оказанию помощи правительству Великобритании в быстрой разработке аппарата искусственной вентиляции легких в ответ на пандемию COVID-19. Столкнувшись с задачей доставки очень сложного и критически важного для безопасности медицинского устройства в течение нескольких недель, наша команда должна была найти способы по возможности снизить риски проекта.

Когда мы начали нашу работу, вскоре стало ясно, что концепция сильфонного вентилятора, которую мы преследовали, имела сверхъестественное сходство с двигателем.Двигатели в своей простейшей форме представляют собой воздушные насосы, в которых используются поршни, цилиндры, клапаны и коллекторы для управления потоком и давлением газов, что и было сделано в нашей концепции вентилятора. У меня в голове возник вопрос, как это сходство и мой предыдущий опыт можно использовать для пользы проекта.

Одним из наиболее развитых и широко используемых аспектов разработки современных двигателей является прогностическое моделирование, при котором передовые программные пакеты используются для прогнозирования последствий потенциальных изменений в прототипе.Например, возможность понять, как небольшое изменение конструкции впускного отверстия может иметь решающее значение, учитывая время и затраты, связанные с изготовлением прототипов деталей для испытаний. Помимо экономии ресурсов, предиктивное моделирование позволяет оптимизировать производительность всей системы в виртуальном мире способом, который в противном случае был бы невозможен.

Вскоре стало ясно, что этот тип прогнозирующего моделирования был именно тем, что было необходимо для поддержки проекта по созданию вентилятора.

В сотрудничестве с MAHLE Powertrain всего за три дня в среде моделирования GT-Suite была построена модель, которая затем была сопоставлена ​​с данными, измеренными на серии прототипов.Это было феноменальное усилие, несмотря на то, что ему мешали действовавшие в то время ограничения на блокировку, а это означало, что команда, работающая над этим, до сих пор не встречалась лично.

Модель оказалась неотъемлемой частью снижения проектных рисков по нескольким направлениям. Во-первых, это помогло получить представление о производительности системы и выявить проблемы с тестовыми компонентами. Отличный пример этого был во время действий по корреляции модели, когда единственным способом получить соответствие модели и данных было ввести утечку воздуха в легком.Это привело нас к обнаружению прокола в одном из тестовых пузырей легкого — проблема, которая иначе никогда бы не была обнаружена.

Включение модели также позволило проводить исследования чувствительности на основе принципов планирования экспериментов (DOE), чтобы обеспечить понимание и учет потенциальных источников изменений в производительности системы. Наряду с этим, он также предоставил платформу, которая позволила снизить некоторые риски, связанные с необходимостью внесения изменений в конструкцию из-за наличия готовых деталей.Изменения можно было быстро оценить и установить их осуществимость, не теряя времени на поиск, создание и тестирование прототипов.

К счастью, чрезвычайная ситуация с COVID развивалась таким образом, что разработанный нами аварийный вентилятор не требовался для запуска в производство. Однако разработка и применение этой прогностической модели с использованием инструментария, ориентированного на автомобильную промышленность, продемонстрировали, что привлечение талантов из других отраслей может принести проекту реальную пользу. Это также подтвердило, почему Team придерживается непредубежденной политики в отношении найма и готовности использовать инновационные решения сложных проблем.

Чтобы получить дополнительную информацию о модели GT-Suite, присоединяйтесь ко мне и команде MAHLE Powertrain на онлайн-конференции Global GT Conference 2020, которая состоится 15 октября  года  года. Более подробную информацию можно найти по этой ссылке.

Что такое последовательный турбонаддув? PH объясняет

выбор турбонагнетателя

для наилучшего соответствия предполагаемому использованию двигателя может привести к несколько скомпрометированному результату. В конце концов, двигатель обычно работает в широком диапазоне скоростей, и поведение турбонагнетателя должно быть тщательно продумано, чтобы обеспечить заданную мощность при сохранении хороших ходовых качеств.

Например, производитель может иметь большой турбонагнетатель, обеспечивающий высокий наддув при высоких оборотах двигателя. Выбор этого приведет к хорошей максимальной мощности, но плохой производительности на более низких скоростях, а также к проблемам с откликом и доставкой.

В качестве альтернативы, меньший по размеру турбонагнетатель, который есть в распоряжении фирмы, может начать создавать наддув при очень низких оборотах двигателя, улучшая поведение автомобиля при трогании с места, но обеспечивая меньшее давление в коллекторе, чем больший турбонагнетатель, что в конечном итоге ограничивает пиковую мощность.

Одним из способов решения этой проблемы является использование обоих турбонагнетателей, работающих вместе в так называемой «последовательной» конфигурации. Это позволяет производителю достичь своих целей по мощности, не поставляя автомобиль, который страдает от проблем с управляемостью.

Как работает последовательный турбонаддув?

В последовательной установке турбонагнетателя с одним малым и одним большим турбонагнетателем малый турбонагнетатель в основном будет создавать наддув на низких скоростях, а другой будет зарезервирован для более высоких оборотов двигателя.Когда частота вращения двигателя низкая, ограниченное количество выхлопных газов направляется в меньший турбонагнетатель. Это приводит к быстрому увеличению наддува, быстрому реагированию на нажатие педали акселератора водителем и повышению мощности двигателя.

По мере увеличения потребности в мощности и скорости двигателя система управления двигателем начнет включать второй турбонагнетатель. Заслонка в выпускном коллекторе начнет перенаправлять выхлопные газы во второй турбонагнетатель, который начинает раскручиваться еще до того, как будет задействован всерьез.Это помогает избежать случайных изменений мощности двигателя.

Теперь, когда второй турбонагнетатель набирает обороты, все выхлопные газы двигателя теперь могут направляться в большой турбонагнетатель; затем это позволяет двигателю достичь максимальной мощности. В зависимости от конфигурации системы клапаны на стороне впуска также могут открываться и закрываться на соответствующих турбонагнетателях, чтобы избежать выхода сжатого воздуха через обходной турбонагнетатель.

Эта конкретная схема, при которой один турбокомпрессор обходится по мере того, как вводится другой, называется последовательно-последовательным турбонаддувом.Однако, если первый турбокомпрессор продолжает использоваться во всем диапазоне оборотов, тогда конфигурация называется параллельно-последовательной конфигурацией.

Турбокомпрессоры должны быть другого размера?

Нет — последовательный наддув может выполняться с использованием турбонагнетателей одинакового размера, причем только один используется до тех пор, пока не будет произведено достаточное количество выхлопных газов для надлежащего привода обоих. Эта чуть менее сложная установка дает те же преимущества, улучшая отклик, но при этом обеспечивая значительную выходную мощность.Многие существующие автомобили с последовательным турбонаддувом, такие как Toyota Supra Mk4, имеют турбокомпрессоры с аналогичными характеристиками в параллельной последовательной установке вместо малого и большого.

Недостатки последовательного турбонаддува

Основная проблема — сложность и стоимость. Помимо необходимости бороться с двумя турбонагнетателями и всей необходимой сантехникой, системы для их управления также часто бывают сложными и — когда автомобиль старше — их трудно обслуживать.Достижения в технологии турбонаддува, такие как более гибкий турбокомпрессор с изменяемой геометрией, впоследствии сделали сложные и дорогостоящие последовательные настройки излишними.

Краткая история последовательного турбонаддува

Первым серийным автомобилем с последовательным турбонаддувом был Porsche 959 , выпущенный в 1986 году. количество мощности плавным, контролируемым образом, вместо часто скачкообразной подачи, характерной для обычных конфигураций с одним или двумя турбинами.

Другие производители использовали этот подход; Mazda использовала последовательный турбонаддув в Eunos Cosmo , который прибыл в 1990 году, и та же система использовалась в 1992 RX-7 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.