Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

Преимущества и недостатки турбонаддува на автомобиле

Чтобы отвечать запросам современности, традиционный двигатель внутреннего сгорания должен обладать внушительным набором выдающихся показателей, которые традиционным конструктивным путём достигнуть всё сложнее. Именно поэтому даже в семейных автомобилях всё чаще применяется система принудительного нагнетания, или турбонаддув.

Передовые конструкторские разработки уже направлены не только на совершенствование наддува системы питания двигателя, которая была изобретена более ста лет назад, но и на оснащение аналогичной системой автомобильного выхлопа. Всё это должно вывести характеристики скромных по рабочему объёму моторов на небывалый уровень.

Для того чтобы понять, для чего нужен турбонаддув, а также как он действует, необходимо знать, что для полноценной работы двигателю внутреннего сгорания нужно не только топливо, но и воздух, который обеспечит его горение. Фактически, в камеру сгорания должна поступать топливовоздушная смесь в определённой пропорции. После этого происходит сгорание смеси и по завершении рабочего цикла – удаление выхлопных газов.

Классический турбонагнетатель позволяет добиться увеличения мощности двигателя за счёт создания избыточного давления воздуха в камере сгорания, таким образом повышая воспламеняемость смеси. Турбонаддув фактически создаёт давление, достаточное для того, чтобы сжать воздух и закачать в двигатель большее его количество, чем при атмосферном давлении.

Основной рабочий элемент нагнетателя – лопастная крыльчатка, которая выполняет двойную функцию: засасывает воздух в камеру турбины, а затем, благодаря огромной скорости вращения в 150-200 тысяч оборотов в минуту, создаёт давление, способное уменьшить объём, занимаемый этим воздухом. Как известно из курса физики, в процессе сжатия происходит нагревание воздуха, что можно уже отнести к недостаткам этой системы. Именно необходимость решения данной проблемы вынудила конструкторов прибегнуть к использованию промежуточного охлаждения воздуха, перекачиваемого из турбины в мотор.

Устройство для такого охлаждения получило название «интеркулер» и использует принцип теплообменника, понижающего температуру воздуха с помощью охлаждающей жидкости.

Кардинальных отличий между системами турбонаддува, устанавливаемыми на бензиновых и дизельных двигателях, нет, всё зависит только от степени наддува. Как правило, дизельные моторы оснащаются более производительными конструкциями, а бензиновые – создающими небольшое давление наддува. Это обусловлено тем, что при существенном повышении оборотов, происходящем при наличии турбокомпрессора, бензиновые моторы склонны к возникновению детонации, поэтому их системы не столь эффективны.

Преимущества турбонаддува:

Дополнительная «бесплатная» мощность

Принято считать, что установка дополнительной турбины на выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания даст дополнительную энергию для вращения аналогичного устройства на впуске, что позволит вместо простого выброса выхлопных газов получить дополнительный источник энергии для турбонаддува.

Утверждение это довольно спорное, поскольку на протяжении десятилетий автомобильные инженеры боролись за снижение сопротивления выпуска, что в свою очередь снижает внутренние потери и повышает мощность мотора. Если вмонтировать в эту систему генерирующее устройство, то мы получим существенный рост сопротивления на выходе из мотора. Таким образом, турбонаддув – это не бесплатная дополнительная энергия, уместнее использовать понятие «дешёвая дополнительная энергия».

Механика этого процесса предельно проста. Турбокомпрессор, создающий избыточное давление на впуске, состоит из двух основных элементов – турбинное и компрессорное колесо. Турбинное колесо использует энергию выхлопных газов для того, чтобы создавать крутящий момент для компрессорного, которое и сжимает воздух. Сам компрессор встраивается в контур системы охлаждения двигателя, поскольку в процессе работы его температура достигает высоких величин. Для регулирования степени наддува используется перепускной клапан, который при необходимости может пускать часть выхлопных газов в обход турбины, чтобы снизить давление внутри системы.

Оптимизация соотношения массы двигателя и его веса

Переход на технологию турбонаддува позволил отказаться от необходимости увеличения рабочего объёма и количества цилиндров для повышения мощности двигателя. Это позволяет получить хорошие показатели от небольших и, соответственно, лёгких моторов, в результате чего уменьшается и снаряженная масса автомобиля, и, как следствие, возрастает динамика разгона и сокращается тормозной путь.

Экономичность

Если сравнивать показатели удельного расхода топлива турбированного мотора и атмосферного двигателя аналогичной мощности, то разница в пользу первого будет очевидна. Это обусловлено тем, что на один рабочий цикл затрачивается меньше топлива, за счёт повышения полноты его сгорания. Фактически мы имеем обеднённую смесь, негативные факторы которой полностью компенсируются избыточным давлением воздуха.

Читать еще:  406 двигатель инжектор не работает бензонасос

Недостатки турбонаддува:

Провал в разгонной динамике или «турбояма»

Суть этого явления заключается в том, что при разгоне с малых оборотов, вместо интенсивного ускорения, мы получаем вялую динамику, зачастую уступающую атмосферным аналогам. Дело в том, что работа турбонаддува напрямую связана с частотой вращения коленвала двигателя (при этом механической связи между этими элементами нет), и если эта величина невелика, то и эффективности от наддува не будет.

Кроме того, определённое влияние на этот процесс оказывает и большая инертность системы надува, поскольку для создания необходимого давления на впуске требуется определённое время. Для решения этой задачи проводится огромная работа, результаты которой уже позволили минимизировать продолжительность такого провала в динамике. Кроме того, переход на автоматическую трансмиссию или использование вариатора позволяет автомобилю автоматически при разгоне переходить на пониженную передачу, что сводит негативное явление к нулю.

Конструктивное решение вышеописанной проблемы инертности наддува сводится к внедрению одного из следующих механизмов:

— битурбонаддув (двойной наддув);
— турбина с адаптивной геометрией;
— комбинированный наддув.

Двойной турбонаддув (битурбонаддув) заключается в применении двух параллельных систем наддува и базируется на том принципе, что две небольшие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна полноразмерная. Количество цилиндров, для которых каждая из этих турбин создаёт необходимое давление, делится между ними поровну. Разновидностью этой системы является использование нескольких компрессоров, активируемых на разных оборотах двигателя (каждый в своём рабочем диапазоне).

Турбина с адаптивной геометрией позволяет повысить эффективность системы за счёт оптимизации потока выхлопных газов путём изменения площади впускного канала.

Комбинированный наддув представляет собой систему, состоящую из механического нагнетателя, обеспечивающего необходимое давление на малых оборотах, и турбокомпрессора, включающегося в работу по достижении определённой частоты вращения коленвала.

Повышенная температура

Как уже упоминалось выше, сжатие воздуха неразрывно связано с его нагревом, что негативно сказывается на работе двигателя. Ввиду этого, необходимо вводить дополнительную систему охлаждения, которая также является потребителем вырабатываемой энергии.

Таким образом, турбонаддув является отличным способом повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания за счёт оптимизации процесса сжигания топлива. Несмотря на все недостатки, это эффективный способ достижения высоких показателей мощности и экономичности. Кроме того, работы по совершенствованию этой системы наглядно демонстрируют, что несмотря на её многолетнюю историю, потенциал турбонаддува ещё не исчерпан.

Ремонт Toyota, Nissan, Запчасти Mazda, Lexus, Mitsubishi, Автосервис Infiniti, Honda, Subaru, Suzuki.

Турбонаддув плюсы и минусы

Бесплатная консультация и расценка по телефону:

СТО на Богатырском пр. 14 к.2
+7(911) 926-05-02 +7(911) 926-05-45
СТО на Малом пр. ВО д.58
+7(921) 903-20-40 +7(921) 910-20-33
СТО на пр.Ю Гагарина д.32 к.6 лит.Б
+7(921) 955-20-90 +7(921) 955-20-90
СТО на ул.Шкапина д.48
+7(921) 900-20-55 +7(911) 920-2-920

Турбонаддув плюсы и минусы, ремонт, диагностика, сервис — Диагностика и ремонт двигателя

С того времени, как на рынках автозапчастей появились первые турбины для тюнингованных автомобилей, возник вопрос — кто быстрее: атмосферники с большими распредвалами или автомобили с турбонаддувом. Ответ на этот вопрос простой и однозначный — турбо мотор, который собран правильно даст фору любому, даже самому «злому атмо».

Ремонт, диагностика, сервис — Турбонаддув плюсы и минусы

Атмосферный двигатель, который раньше считался самым мощным, используется в боллидах Формулы-1. С одного литра такого двигателя снимается приблизительно 300 л/с. В 2011 году выпустили суперкар Aston Martin One-77, который оснащен атмосферным двигателем мощностью в 750 л/с. На данный момент это максимальная возможность атмосферного двигателя.

Если же рассматривать правильно и хорошо собранный турбо мотор, то он с одного литра объёма способен выдать до 900 л/с при условии наддува 5,5 атмосфер. 1,5 литровые моторы, которые применялись на Формуле-1 в период с 1977 по 1988 (турбо-эра), показывали от 700 до 1400 л/с. А сейчас такие моторы используют в драг ресинге класса «topfuel» в США. Только мотор имеет объём 8,2 литра и снимается 7000 л/с.

Турбина способна значительно увеличить мощность двигателя. Для примера: при увеличении наддува только на 1 атмосферу мощность увеличится приблизительно на 100%. То есть если двигатель изначально имеет 100 л/с, при давлении наддува 3 бар мощность его возрастает на 300 лошадиных сил. Но перед установкой турбины обязательно нужно подготовить такие элементы автомобиля, как шатуны, поршни, коленвал, сцепление, блок двигателя, трансмиссию и многое другое. В противном случае, есть большая вероятность возникновения проблем в их работе в связи с возрастающей нагрузкой.

Плюсы и минусы турбины и компрессора

И турбина, и компрессор решают одну задачу повышают производительность двигателя. Но выбрать между ними непросто. Ведь хочется получить одновременно и надежный агрегат, и существенный КПД. Какой из двух распространенных вариантов увеличения мощности автомобиля лучше? Чтобы ответить на вопрос, рассмотрим достоинства и недостатки турбины и компрессора на авто.

Принцип работы компрессора

Компрессор механический нагнетатель воздуха, появился раньше турбо, эффективный метод повышения мощности ДВС. Для его установки не нужно вмешиваться в устройство движка. Популярны три вида устройств наддува (отличаются способом подачи воздуха):

  • Роторный внутри два кулачковых вала. Небольшой прирост мощности.
  • Винтовой внутри два лопастных ротора. Более эффективный.
  • Центробежный внутри крыльчатка. Обеспечивает наибольшую прибавку мощности.

Механизм устанавливается рядом с мотором и запускается с помощью приводного ремня или цепи от коленчатого вала. Ремень или цепь оборачивают вокруг колеса, подключенного к ведущей шестеренке. Ротор компрессора захватывает воздух, сжимает его в меньшем пространстве и сбрасывает во впускной коллектор. Поскольку шестерня компрессора меньше по размерам, то и вращается с большей скоростью и соответственно подача воздуха увеличивается.

Плюсы и минусы компрессора

+ Долговечность и прочность конструкции.

‑ Не дает такой прибавки мощности, как турбина.

+ Повышает производительность на 10%.

‑ Многие модели для авто уже не производятся.

+ Не прихотлив в уходе. Может работать длительный промежуток времени.

‑ Обороты компрессора ограничены: 7 ‑ 8 тысяч, максимально 10-12 тыс. Прибавка производительности составит 10-12%.

+ Компрессор не вмешивается в двигатель. Это отдельное устройство, раскручивается только ремнями. Не нужны отработавшие газы.

+ Не работает при высоких температурах.

+ Можно монтировать самостоятельно.

Механический нагнетатель по стоимости обходится дешевле, да и ремонт компрессора будет стоить меньше.

Принцип работы турбины

Турбина сложный технологичный агрегат. Работает на энергии отработанных газов. Чтобы турбина работала, нужно соединить ее с глушителем и другими системами, а это вмешательство в строение двигателя. Ведь для смазки и охлаждения устройства наддува используется моторное масло. Выхлопы из выпускного коллектора через приемный патрубок попадают на горячую крыльчатку и раскручивают ее. Лопатки компрессора турбины, расположенного на одном валу с крыльчаткой, нагнетают давление. Холодная крыльчатка подает воздух в цилиндры принудительно и под высоким давлением. Скорость ее вращения достигает 200 240 тыс. об/мин. Больший объем топливно-воздушной смеси дает прирост мощности 25-45%. При этом габариты двигателя не изменяются.

Плюсы и минусы турбины

+ Высокая производительность ‑ 25-45% прироста мощности.

‑ Используется моторное масло для смазки турбины. Поэтому его нужно менять чаще на 30-40%.

‑ Низкий ресурс ‑ 150 тыс. км.

‑ Стоит дорого, а ремонт турбины иногда обходится в половину ее стоимости.

‑ Работает при высоких температурах: 700-800 0С Цельсия (для дизелей) и 1000 0С (для бензиновых)

‑ Турбине нужно давать время остыть, устанавливать турботаймеры.

‑ Больший расход масла ‑ до 1 л на 10 тыс. км.

Поскольку есть разница в устройстве компрессора и турбины, то и во время их ремонта есть свои нюансы. Тонкости ремонта турбины Ремонт турбины сложнее и затратнее. Конструкция агрегата на первый взгляд кажется простой, но на самом деле имеет несколько нюансов:

  1. Есть мелкие детали, которые важно правильно поставить, почистить, смазать.
  2. Должен быть допустимый заводскими стандартами люфт ротора. Измерить его на точно, прикинув на глаз, невозможно.
  3. Обязательна строгая балансировка всех вращающихся элементов (отдельно ротора, компрессорного колеса, турбины в сборке). Проводить балансировку желательно на специальном оборудовании с точными показателями частоты вращения.
  4. Незначительное ослабление или перетяжка болтов приведет к дисбалансу элементов турбины и поломке.

Работа турбоагрегата зависит от исправности нескольких взаимосвязанных систем (топливной, воздушной и др), поэтому его ремонт лучше доверить специалистам. Производители устройств турбонаддува рекомендуют проводить диагностику турбины регулярно через несколько тысяч километров пробега. Тонкости ремонта компрессора Компрессор проще в эксплуатации. Он отделен от двигателя и не зависит от исправности всех сопутствующих систем. Конструкция устройства простая, детали выдерживают большие нагрузки. Механический нагнетатель не нужно проверять на специальном оборудовании. Диагностический осмотр компрессора можно проводить каждые 10 тыс. км пробега. Для этого не нужны особенные технические знания. В случае, когда вам сложно выбрать, какой автомобиль брать: с компрессором вместо турбины или наоборот, берите машину с двигателем TSI. На них нередко устанавливают оба устройства наддува.

Турбонаддув: плюсы и минусы

Турбонаддув: плюсы и минусы

Для полного соответствия современным запросам традиционные моторы должны иметь внушительный набор высоких эксплуатационных характеристик. С целью повышения исходных возможностей транспортных средств, сегодня все чаще даже в семейные машины устанавливаются турбонагнетатели. В данной статье мы поговорим о турбонаддуве, его плюсах и минусах.

Особенности и преимущества системы турбонаддува

Классические турбины увеличивают мощность мотора путем формирования избыточного давления воздуха. При этом создаваемого давления вполне хватает для того, чтобы сжать воздух и транспортировать его в двигатель в большом количестве. Главным рабочим элементом турбины является лопастная крыльчатка, которая отвечает за всасывание воздуха и создание давления. Главное преимущество турбонаддува заключается в обеспечении дополнительной мощности. Монтаж турбонагнетателя добавляет энергию для вращения крыльчатки.

К иным преимуществам турбин относятся:

  • уменьшение токсичности выхлопа;
  • оптимальное соотношение веса движка и его габаритов;
  • экономичный расход топлива.

Разработка системы принудительного нагнетания предоставила возможность исключить необходимость увеличения числа цилиндров и рабочего объема, что раньше было единственным способом повысить мощность. Турбонаддув обеспечивает получение отличных показателей от легких и небольших по гарабитам движков. На фоне этого увеличивается динамика разгона и сокращается тормозной путь.

Помимо преимуществ, турбокомпрессоры имеют некоторые недостатки. Основной минус – «эффект турбоямы» или же турбо-лаг. Он заключается в получении вялой динамики при ускорении с малых оборотов. Вся суть в том, что работа системы нагнетания напрямую связана со скоростью вращения коленвала. Поэтому, если количество оборотов небольшое, то и эффективности от наддува не стоит ждать.

Еще один недостаток турбокомпрессора – это высокая температура. При сжатии воздуха он нагревается, что не лучшим образом сказывается на работе мотора. Для устранения данной проблемы потребуется установка дополнительной системы охлаждения.

Несмотря на наличие определенных минусов, преимуществ все же намного больше. Это доказывает, что турбонаддув является самым эффективным и к тому же, экономичным способом увеличения мощности.

Особенности установки турбонаддува

Перед установкой турбины проводятся подготовительные работы. С движка сливается масло, после чего он тщательно промывается. Далее снимается карбюратор и воздушный фильтр, которые очищаются от разных загрязнений. Также очищаются все подающие воздух каналы. После этого выполняется аккуратная установка силового агрегата. Следующий этап предусматривает фиксацию патрубков, которые нагнетают воздух и подают отработанные газы. Далее осуществляется регулировка и настройка агрегата с последующим запуском на холостых оборотах.

Данные работы должны осуществляться только опытными специалистами, с применением профессионального оборудования. Только это будет гарантией бесперебойной и эффективной работы узла.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector