Как работает турбина: Как работает турбина в автомобиле, для чего она нужна, её преимущества и недостатки

Последние новости:

Не закрывается дверь в машине: причины и что делать

01.

Иногда водители сталкиваются с проблемой, когда не закрывается дверь в машине, и нужно что-то делать с этим. Дверца перестает закрываться и с язычка блокировки, и с брелока сигнализации, и с блока ЦЗ. Причинами этого могут быть не только износ деталей, но и заклинивание механических элементов, провисание петель и прочее. Также бывают ситуации, когда дверь захлопывается нормально, но не запирается. Рассмотрим, какие причины вызывают неполадки, и как их устранить. Подробнее

Как правильно прокачать тормоза

18.04.2022

Большинство водителей не знают, в какой последовательности прокачивать тормоза, и для чего это нужно делать. Однако эти знания рано или поздно понадобятся любому автовладельцу. Процедура не такая сложная, как может показаться на первый взгляд. Может быть не нужно опять ехать в сервис и отдавать свои кровные? Провести прокачку действительно можно самостоятельно, если придерживаться определенных правил. Рассмотрим, как это сделать, и какие ошибки не стоит допускать.

Датчик температуры всасываемого воздуха

18.03.2022

В автомобиле есть множество разных датчиков, в том числе датчик температуры всасываемого воздуха. Неисправность элемента серьезно влияет на функционирование «движка», особенно зимой, когда на улице минусовая температура. Расположение датчика, его принцип работы и неисправности — далее по тексту. Подробнее

Проверка датчиков АБС

16.03.2022

Функционирование тормозной системы сопряжено с работой датчиков АБС. Именно они позволяют эффективно затормаживать и обеспечивать слаженную работу. Сенсорные детали отправляют на ЭБУ информацию о вращении колес. Далее выстраивается определенный алгоритм действий. Иными словами, АБС помогает предотвратить блокировку колес в случае экстренной остановки. Ей необходимо сохранять управляемость транспорта. Но что предпринять, если возникли подозрения в правильной работе датчика? Рассмотрим, как проверить датчик АБС, какие для этого нужны инструменты.

Прямая и обратная полярность аккумулятора

22.02.2022

Любая батарея обладает выводами, располагающимися на корпусе. АКБ с помощью клемм подсоединяется к бортовой сети для питания стартера и иных устройств. Полярностью называют то, как именно располагаются «+» и «-». Автовладельцы обязаны различать полярность, иначе они спутают контакты во время установки аккумуляторной батареи. Рассмотрим подробнее, что такое прямая и обратная полярность аккумулятора, почему нельзя их перепутать. Подробнее

09.02.2022

Основная функция дроссельной заслонки — это контроль над количеством воздуха, который поступает в цилиндры двигателя. После нескольких лет регулярной эксплуатации автомобиля на дроссельной заслонке образуются отложения, которые начинают мешать ее свободному ходу. Чистку дроссельной заслонки лучше доверить профессионалу, а потому специалисты рекомендуют воспользоваться услугами автосервиса. Но с другой стороны, не все водители желают тратить деньги на процедуры. Именно у них возникает закономерный вопрос: как правильно почистить дроссельную заслонку самостоятельно. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Подробнее

Как проверить датчик массового расхода воздуха

08.02.2022

Датчик массового расхода воздуха — это прибор, контролирующий объем поступающих воздушных масс в систему ДВС для создания горючей смеси. Это помогает получить максимальную мощность мотора при небольшом расходе топлива. От информации на датчике зависит работа иных систем, которые тесно связаны с ним. Датчик нельзя назвать обязательным прибором для функционирования мотора. Если он выйдет из строя, то можно будет переключиться на обходную программу управления и доехать до места ремонта. Рассмотрим в данном материале, как проверить датчик массового расхода воздуха и что для этого потребуется. Подробнее

Неисправность катушки зажигания

07. 02.2022

Катушка зажигания ломается в момент, когда в ней происходит пробой в слабом участке корпуса. Иными словами, поломка характеризуется механическим повреждением в виде трещин или оплавления. Область пробоя может выглядеть точечно, быть в форме дорожек или трещин. Из-за таких неисправностей воздушно-топливная смесь хуже возгорается либо вовсе выводит из строя модуль. Рассмотрим подробнее пробой катушки зажигания симптомы этого явления. К счастью, обнаружить неполадку возможно визуально, но для точности работы потребуется дополнительная проверка с помощью вспомогательных инструментов. Если будет выявлена поломка, то придется заменять деталь с нуля, либо отсрочить процедуру. Подробнее

Опасное вождение в ПДД

06.02.2022

Экстремальная езда не нравится ни пассажирам, ни пешеходам, ни сотрудникам ДПС. Именно поэтому в середине 2016 года в правилах дорожного движения появился новый пункт, касаемый опасного вождения. Но к счастью, за это не было предусмотрено никаких штрафов. Рассмотрим, что подразумевается под понятием «опасное вождение», можно ли избежать наказания за него и какими законами регулируется агрессивная езда? Подробнее

Замена салонного фильтра

05.02.2022

Замена салонного фильтра — проблема, которая часто встает перед водителем. Фильтр является важным элементом системы. Он защищает водителя и всех находящихся в машине от пыли и вредных выбросов. От качества данной детали и частоты замены зависят комфорт и здоровье человека. Именно поэтому каждый автовладелец должен уделять большое внимание и второстепенным деталям тоже. Как говорит статистика, около 30% водителей не знают о существовании фильтра до тех пор, пока не обнаружат его поломку. Подробнее

Как проверить антифриз

04.02.2022

Система охлаждения каждого автомобиля является жизненно важной частью его работы. Без необходимого уровня жидкости или просто антифриза двигатель может перегреться. Поэтому необходимо регулярно контролировать уровень этой жидкости. Во время проверки следует оценить общее состояние ОЖ, температуру замерзания и кипения. Это можно сделать своими руками при помощи нагрева, либо специальных инструментов. Важно убедиться, что в системе охлаждения нет масла, газов, отсутствует утечка. Рассмотрим в данной статье подробнее, как проверить антифриз на качество в машине. Подробнее

Как чистить автомобиль от снега и льда зимой

03.02.2022

К сожалению, многие водители не знают, как правильно чистить машину от снега. Именно поэтому зима для автовладельцев – настоящий вызов. В течение многих лет удаление снега и льда с автомобильных стекол было почти национальным зимним видом спорта. Однако только автовладельцы знают, насколько утомительна такая работа. Рассмотрим, как чистить машину зимой, какие инструменты для этого нужны, и почему не стоит использовать скребок. Подробнее

Панорамная крыша на авто: особенности, плюсы и минусы

03.02.2022

Еще совсем недавно панорамная крыша вызывала у многих людей удивление, так как такой атрибут в машине считался чем-то премиальным. Времена изменились, и теперь у многих моделей авто есть стеклянный потолок в салоне. Такая конструкция смотрится очень стильно и дорого. Водитель вместе с пассажирами могут наслаждаться видами. При желании люк можно закрыть специальной шторой. Многие водители опасаются стеклянных люков, так как думают, что они не такие безопасные, как металлический потолок. Рассмотрим все преимущества и недостатки панорамной крыши. Подробнее

Отличия ксенона и биксенона

01.02.2022

Транспортное средство может быть опасно, когда водитель ведет его в темное время суток либо при ограниченном видении. Только надежные источники света могут предотвратить аварию, особенно во время сильного дождя или тумана. Сегодня к списку мощных ламп относят «ксенон» и «биксенон». Рассмотрим, чем же они отличаются друг от друга, и что представляет собой галоген. Подробнее

Аэродинамика автомобиля

23.01.2022

Современный авторынок предлагает огромное количество дополнительных элементов для машин (спойлер, сплиттер, обвес, воздухозаборник). Такие аксессуары стали активно использоваться с наступлением 2000-х годов. Именно в это время на территории РФ начался «золотой» период тюнингованных авто. «Крылья» вырастали даже у таких машин, где может показаться это вовсе несуразным. О том, для чего нужен такой элемент, задумывалось совсем мало народу, а сделать правильные аэродинамические расчеты могли только профессиональные инженеры или люди, дружащие с физикой. Подробнее

Все новости

Поиск по сайту Автоинструктор199

Последние комментарии:

Свежие видеоуроки:

Маршрут ГИБДД в Долгопрудном: важные советы. Автоинструктор Марина

Маршрут ГИБДД Строгино по новым правилам. Автоинструктор Светлана

Занятие на МКПП по маршруту ГИБДД г. Железнодорожный. Автоинструктор Юлия

Подобрать инструктора

по районам Москвы:

в Московской области:

Последние публикации:

Маршруты ГАИ:

Когда включается турбина и как она работает: развенчиваем мифы

Главная » Ремонт » Двигателя

На чтение 7 мин. Просмотров 19.8k. Опубликовано 13.09.2021 Обновлено 06.09.2021

Для увеличения мощности в двигателе внутреннего сгорания используется система турбонаддува. Как работает турбонаддув? Когда включается турбина? Какие существуют мифы о работе турбонаддува среди водителей? В статье эти вопросы будут рассмотрены.

Содержание

1. Как работает турбина (турбонаддув) на автомобиле
2. При каких оборотах “включается” турбина (турбоподхват)
3. Почему турбина может не включиться – неисправности
4. Мифы о турбонаддуве в двигателе

Как работает турбина (турбонаддув) на автомобиле

Турбина (турбонаддув) – это вспомогательная запчасть двигателя внутреннего сгорания, которая осуществляет принудительную подачу воздуха в рабочую область движка. Благодаря использованию турбины увеличивается мощность движка, что позволяет водителю развивать более высокие скорости при сохранении потребления топлива в нормальных пределах. Чтобы разобраться с тем, как именно работает подобное устройство, давайте вспомним основные принципы работы ДВС:

• Движение транспортного средства по дороге осуществляется за счет сгорания в ДВС топлива (это может быть бензин или дизель).
• Энергия топлива трансформируется в кинетическую энергию, которая передается на ходовую часть авто, что приводит к вращению колес и движению машины.
• В камере внутреннего сгорания находится не только топливо, но и кислород. При отсутствии кислорода сгорание топлива не происходит.
• Кислород в камеру внутреннего сгорания попадает из атмосферного воздуха. В случае небольшого маломощного двигателя у водителя проблем нет – топливо и воздух попадают в камеру в нужных количествах, что позволяет “выжать” максимум мощности при сгорании. Однако если человек захочет разогнаться на своем авто до больших скоростей, ему придется увеличить подачу топлива и кислорода. С топливом проблем не возникает – у водителя есть возможность регулировать форсунки, что позволяет уменьшить или увеличить подачу бензина/дизеля.

Увеличить подачу кислорода напрямую у водителя не получится. Самой простой способ решить эту проблему – увеличить объем камер внутреннего сгорания. Однако в таком случае увеличатся габариты машины, а также возрастут расходы топлива, что увеличит денежные расходы водителя на ТС. Но есть и другой выход – использование турбины:

• Система турбонаддува имеет вид металлической улитки, а крепится это устройство на выхлопном коллекторе двигателя. Деталь может отличаться по габаритам, весу и конструкции в зависимости от модели авто.
• Внутри турбины имеется устройство-ротор, которое представляет собой цилиндр с прикрепленными лопастями. При прохождении через лопасти отработанных газов внутреннего сгорания происходит вращение турбины.
• Это приводит к принудительному нагнетанию атмосферного воздуха в камеры внутреннего сгорания авто, что приводит к увеличению количества кислорода. За счет этого увеличивается КПД воздушно-топливной смеси.
• В систему турбонаддува также входит интеркулер. Он охлаждает поступающий атмосферный воздух, что позволяет получить более плотную однородную смесь кислорода и топлива. Это благоприятно влияет на мощность движка.

На новых автомобилях, которые оборудованы системой турбонаддува, имеется наклейка с надписью Turbo. Это позволяет отличить обычный движок от устройства с турбиной.

При каких оборотах “включается” турбина (турбоподхват)

Многие водители убеждены, что турбина включается только на высоких оборотах, поскольку на низких влияние турбонаддува на движение они не ощущают. Это полуправда – на самом деле турбина на машине работает постоянно, однако при низких оборотах нагнетание слабое. Рассмотрим его более внимательно:

• Когда двигатель работает в режиме до 1500-2000 оборотов в минуту, выхлопные газы создают лишь небольшое давление на лопасти турбины. Поэтому кислорода в камеру внутреннего сгорания нагнетается маленькое количество, поэтому водитель не ощущает рост мощности. Это явление называют турбоямой.
• При росте мощности выше 2000 оборотов в минуту, выхлопные газы начинают оказывать действие на турбины, что приводит к ощутимому нагнетанию кислорода в ДВС. Зависимость тут прямопропорциональная – чем больше оборотов, тем сильнее будет работать турбонаддув и наоборот. Это явление называют турбоподхватом.

Обратите внимание! Многие турбины оборудуются клапаном-предохранителем, который блокирует работу устройства при очень высоких оборотах (красная зона тахометра). Это делается для того, чтобы не испортить двигатель.

Почему турбина может не включиться – неисправности

При управлении машиной с системой турбонаддува водитель может столкнуться с множеством проблем и неисправностей. Рассмотрим основные проблемы и методы их решения:

• Неисправность предохраняющего клапана. Бывает, что клапан забивается мусором или растрескивается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку достаточно просто – примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан все еще может работать, поэтому он будет нагнетать воздух. Однако при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Чтобы решить проблему, выключите электронные системы авто, откройте капот, отсоедините отрицательную клемму от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и демонтируйте устройство (обычно оно располагается рядом с движком). Потом снимите клапан и осмотрите его, при необходимости – выполните очистку устройства или его замену.
• Негерметичное крепление компонентов турбонаддува. Чтобы обеспечить максимальную мощность нагнетания воздуха в ДВС, необходимо, чтобы детали турбины герметично крепились к автомобилю. В случае негерметичного крепления мощность нагнетания резко падает. Установить наличие проблемы можно по двум признакам – резкое снижение мощности и появление характерного свиста во время работы авто. Чтобы разобраться с проблемой, нужно обесточить машину, открыть капот и проверить герметичность крепления прибора. Проблемы могут возникнуть с штуцером, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Для устранения проблемы нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
• Использование плохого масла. Для эффективной работы системы турбонаддува устройство необходимо смазывать маслом. Однако бывает так, что водитель для смазки использует дешевое некачественное масло с обилием примесей – в таком случае эффективность турбонаддува значительно снизится. Установить проблему очень просто – во время движения авто в машине появляется резкий громкий скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – нужно купить новое качественное масло и залить его вместо старого в автомобиль.

Мифы о турбонаддуве в двигателе

Среди водителей много мифов о работе системы турбонаддува. Рассмотрим основные стереотипы и узнаем, почему они ложные:

Миф 1 – систему турбонаддува можно снять в любой момент без негативных последствий	Конструкция и объемы камеры ДВС адаптированы под применение турбины. Если демонтировать это устройство, уменьшается крутящий момент и мощность движка, а расходы топлива увеличиваются
Миф 2 – двигатели с турбонаддувом ломаются гораздо чаще атмосферных	Движки с турбиной имеют такой же срок годности, что и обычные атмосферные двигатели. Чтобы снизить риск растрескивания движка при высоких скоростях, они дополнительно усиливаются металлическими листами-вкладышами в проблемных местах
Миф 3 – турбина быстро выходит из строя, ее придется часто менять	Согласно современным стандартам срок годности турбины аналогичен или даже немного превышает срок годности самого ДВС. При соблюдении базовых правил вождения и ухода турбонаддув будет работать столько же, сколько и сам автомобиль
Миф 4 – за турбиной нужен специальный бережный уход, чтобы она не ломалась	Чтобы турбонаддув работал долго, достаточно будет придерживаться базовых правил эксплуатации авто. А именно – вовремя меняйте масло, следите за уровнем давления в движке (не доводите до красной отметки), вовремя устраняйте неисправности

На самом деле турбина работает всегда, но при небольших оборотах уровень нагнетания воздуха будет низок из-за турбоподхвата.

Подведем итоги. Турбина (турбонаддув) – это вспомогательный элемент двигателя, с помощью которого осуществляется принудительное нагнетание воздуха в камеру внутреннего сгорания двигателя. Устройство запускается сразу же после активации двигателя, но действует правило – чем выше обороты, тем больше нагнетание (на низких оборотах нагнетание практически незаметно). Основные проблемы с турбиной – выход из строя клапана, негерметичное крепление запчасти, использование некачественного масла.

Оцените автора

Как работает турбина в машине

В массовом сознании слова «турбо», «турбонаддув», «турбированный двигатель» прочно ассоциируются со спортивными машинами и мощными двигателями. При этом, немногие представляют себе устройство и принцип работы турбонаддува. Хотя ничего особенного сложного в нём нет.

Что такое турбонаддув в автомобиле

Турбонаддув это специальная система, которая закачивает (наддувает) дополнительный воздух в цилиндры двигателя. Такая система используется не только в автомобильных двигателях, но и в авиационных, тепловозных, корабельных, и многих других. Широкое распространение турбонаддува вызвано тем, что это очень простой и дешёвый способ повышения мощности двигателя. Турбировать можно почти любой автомобильный двигатель, даже если это изначально не предусмотрено конструкцией.

Устройство турбонаддува относительно простое:

• турбокомпрессор;
• охладитель воздуха;
• набор патрубков;
• выпускной коллектор;
• ряд датчиков и клапанов.

Полный комплект не занимает много места, его установка не требует серьезной переработки силового агрегата. Поэтому поставить турбонаддув на свою машину может любой желающий. Цены на турбосистемы сильно разнятся, в зависимости от мощности, эффективности, фирмы-производителя.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. Выхлопные газы, которые выбрасывает двигатель, попадают на турбину и придают ей вращение. Турбина, в свою очередь, передаёт крутящий момент компрессору, он засасывает воздух и сжимает его. После этого сжатый воздух направляется в цилиндры двигателя. Опционально в эту схему вносится промежуточный охладитель воздуха — интеркулер. Он снижает температуру сжатого компрессором воздуха, соответственно уменьшая его объём. Это избавляет от неприятных эффектов вроде детонации, и повышает общую эффективность системы.

Смысл закачивания дополнительного воздуха становится ясен, если вспомнить принцип работы двигателя внутреннего сгорания. В его цилиндрах сгорает топливо-воздушная смесь, этот процесс толкает поршень, который проворачивает коленвал. Но, для эффективного сгорания смеси важно соблюдать правильное соотношение топлива и воздуха, поэтому нельзя повысить мощность просто добавив в смесь больше топлива. Вместе с увеличением количества топлива нужно увеличивать и количество воздуха.

Это можно сделать увеличив объём цилиндра, чтобы в него помещалось побольше воздуха. Но можно пойти другим путём — повысить плотность воздуха, загоняемого в цилиндры. Тогда с той же единицы рабочего объёма двигателя можно снимать ощутимо большую мощность. Хороший пример — спорткары, где каждый литр объёма может выдавать более 150 л.с. Конечно, помимо турбонаддува там используют ещё массу ухищрений. Но вполне реально получить 105-115 л.с. на литр с помощью одного только турбирования.

Что такое турбояма или турболаг

Принцип работы турбонаддува заключается в том, что двигатель «разгоняет» себя за счёт своей же работы. Эта особенность вызывает появление такой проблемы как турбояма или турболаг. Она проявляется в виде провала мощности, который появляется после резкого нажатия на педаль газа.

На заре турбированных моторов доходило до смешного — слишком резко и сильно нажав на педаль «газа», можно было полностью заглушить его. Сейчас сложная механическая и электронная начинка не даст этому произойти, но эффект турбоямы с неприятным провалом мощности всё равно остаётся. Особенно этим страдают дешевыё турбо-системы или неправильно установленные и настроенные.

Чтобы сгладить турболаг, используют хитрые электронные системы упреждающего наращивания оборотов. Они регистрируют резкие нажатия на педаль акселератора и раскручивают компрессор электроприводами, не дожидаясь, когда «проснётся» турбина. Цена таких решений, как правило, немаленькая, поэтому они встречаются в осномном только на спортивных авто.

Читайте также: Чем отличается турбина от компрессора и что лучше?.

Плюсы и минусы турбонаддува

Использовать турбонаддув имеет смысл только в том случае, если крайне необходимо придать автомобилю более динамичный, спортивный характер. Это действительно отличный способ минимальными затратами повысить мощность двигателя. Турбирование увеличивает максимальную скорость машины и улучшает ее динамику.

При этом турбонаддув позволяет обходиться меньшим объемом топлива по сравнению с двигателем такой же мощности и большего объёма . На эту деталь нужно обратить самое пристальное внимание, так как сам по себе турбонаддув не уменьшает, а увеличивает расход топлива. Потому что при росте количества воздуха в цилиндрах нужно соответствующе нарастить подачу топлива.

Помимо увеличенного расхода горючего, турбонаддув имеет следующие недостатки:

• турбокомпрессор вращается на огромных оборотах и сильно нагревается, что отрицательно сказывается на его долговечности;
• непредусмотренное изначально увеличение мощности усиливает износ всех частей двигателя;
• турбонаддув предъявляет повышенные требования к качеству топлива и моторных масел;
• турбирование включает в себя изменения настроек работы двигателя, фаз газораспределения;

Читайте также: Что такое турботаймер и для чего он нужен.

Турбина в двигателе или как бывает называют турбокомпрессов дает больше мощности агрегату. Чтоб понять как устроен и принцип работы системы, рассмотрим это все в деталях.

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.

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

Турбокомпрессор является сложным устройством, используемым в целях увеличения мощностных характеристик двигателя благодаря большему количеству воздуха, который подается в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора сводится к следующему:

• при попадании в мотор топливовоздушной смеси происходит ее сгорание, которая затем выходит через выхлопную трубу. В начале выпускного коллектора установлена крыльчатка, крепко соединенная с другой крыльчаткой, расположенной уже во впускном коллекторе;
• поток выходящих из двигателя выхлопных газов раскручивает крыльчатку, находящуюся в выпускном коллекторе, которая в свою очередь приводит в движение крыльчатку, установленную на впуске;
• так, в мотор поступает большее количество воздушной массы, а значит, в него подается и больше топлива. Как известно, чем больше сгорает топливной смеси, тем мощнее становится двигатель. Задача автомобильного турбокомпрессора как раз и состоит в том, чтобы поставлять в силовой агрегат больше воздуха для сжигания большего количества топлива, за счет чего и достигается значительная прибавка мощности.

Что такое турбо-яма?

Стоит добавить, что крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители, так или иначе, смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка и ее дефекты

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

• Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
• Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

О НЕДОСТАТКАХ

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм 2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм 2 (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.

Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей.

Следует напомнить о том, что некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.

Основные принципы работы турбо двигателя.

Как известно, мощность двигателя пропорциональна количеству топливо-воздушной смеси попадающей в цилиндры. При прочих равных, двигатель большего объема пропустит через себя больше воздуха и, соответственно, выдаст больше мощности, чем двигатель меньшего объема.

Если нам требуется что бы маленький двигатель выдавал мощности как большой или мы просто хотим что бы большой выдавал еще больше мощности, нашей основной задачей станет поместить больше воздуха в цилиндры этого двигателя.

Естественно, мы можем доработать головку блока и установить спортивные распредвалы, увеличив продувку и количество воздуха в цилиндрах на высоких оборотах. Мы даже можем оставить количество воздуха прежним, но поднять степень сжатия нашего мотора и перейти на более высокий октан топлива, тем самым подняв КПД системы. Все эти способы действенны и работают в случае когда требуемое увеличение мощности составляет 10-20%. Но когда нам нужно кардинально изменить мощность мотора — самым эффективным методом будет использование турбокомпрессора.

Каким же образом турбокомпрессор позволит нам получить больше воздуха в цилиндрах нашего мотора? Давайте взглянем на приведенную ниже диаграмму:

Рассмотрим основные этапы прохождения воздуха в двигателе с турбокомпрессором.

— воздух проходит через воздушный фильтр (не показан на схеме) и попадает на вход турбокомпрессора (1)

— внутри турбокомпрессора вошедший воздух сжимается и при этом увеличивается количество кислорода в единице объема воздуха. Побочным эффектом любого процесса сжатия воздуха является его нагрев, что несколько снижает его плотность.

— Из турбокомпрессора воздух поступает в интеркулер (3) где охлаждается и в основной мере восстанавливает свою температуру, что кроме увеличения плотности воздуха ведет еще и к меньшей склонности к детонации нашей будущей топливо-воздушной смеси.

— После прохождения интеркулера воздух проходит через дросеель, попадает во впускной коллектор (4) и дальше на такте впуска — в цилиндры нашего двигателя.

Объем цилиндра является фиксированной величиной, обусловленной его диаметром и ходом поршня, но так как теперь он заполняется сжатым турбокомпрессором воздухом, количество кислорода зашедшее в цилиндр становится значительно больше чем в случае с атмосферным мотором. Большее количество кислорода позволяет сжечь большее количество топлива за такт, а сгорание большего количества топлива ведет к увеличению мощности выдаваемой двигателем.

— После того как топливо-воздушная смесь сгорела в цилиндре, она на такте выпуска уходит в выпускной коллекторе (5) где этот поток горячего (температура 700С-1100С) газа попадает в турбину (6)

— Проходя через турбину поток выхлопных газов вращает вал турбины на другой стороне которого находится компрессор и тем самым совершает работу по сжатию очередной порции воздуха. При этом происходит падение давления и температуры выхлопного газа, поскольку часть его энергии ушла на обеспечение работу компрессора через вал турбины.

Если машина не набирает мощность, как она должна то стоит задуматься чтобы проверить работу турбины на Вашем автомобиле.

​Турбонаддув – компактное решение глобальной проблемы. Зачем он нужен и как работает.

Перед тем как мы начнём, хочу сразу прояснить один момент. В данной статье я предполагаю, что читатель имеет хотя бы примерное представление о принципе работы ДВС (двигателя внутреннего сгорания). И есть понимание, что в блоке цилиндров вверх-вниз двигаются поршни: засасывая и затем сжимая воздух с примесью бензина, а после, сжатую смесь поджигает искра и поршень идёт вниз, совершая полезную работу. Уже знаете? Отлично! Тогда разберёмся с турбиной.

С чего всё началось?

Давайте «на пальцах». Имеем почти шекспировский вопрос: как увеличить мощность двигателя? Сейчас не будем лезть в дебри инженерии, а пойдём от простого, как рассуждали мотористы-проектировщики на заре автомобилизации. Самый очевидный способ – банально увеличить рабочий объём цилиндра! Здесь всё понятно: за один такт впуска поршень засосёт больше воздуха. Топлива, соответственно, можно также добавить больше. «Заряд», который воспламенит свеча, будет мощнее – а значит, сильнее получится взрыв, который толкает поршень вниз на такте рабочего хода. Победа?.. И да и нет. Увеличивая рабочий объём мы волей-неволей тянем за собой и всё остальное: размеры деталей мотора и их масса тоже растут. А чем выше масса мотора, тем он менее экономичный, а шасси начинает испытывать проблемы с управляемостью… За примером далеко ходить не нужно – вспомним знаменитые масл-кары США годов, эдак, 60-х. Невероятный объём двигателя, относительно высокая мощность, при этом огромные размеры и… способность нормально «выстреливать» только на прямых. Серпантины, да и просто мало-мальски резкие повороты – всё это было таким машинам строго противопоказано. А про расход топлива умолчим вовсе: ну не брался тогда в серьёзный расчёт такой показатель. Вывод: эффективность мотора, мощность которого увеличена только за счёт рабочего объёма, крайне мала.

Фото автогурман.com

И тогда придумали турбину. Суть идеи очень простая: за один такт впуска загнать в мотор как можно больше воздуха. Скажем так: больше, чем это можно сделать, засасывая воздух просто разрежением (естественным путём). Иными словами, когда поршень движется вниз, а впускные клапаны открываются, воздух в цилиндр принудительно заталкивают и его удельная масса в цилиндре увеличивается. Соответственно, на эту увеличенную массу воздуха можно подать больше топлива. А значит, заряд топливовоздушной смеси станет более эффективным.

Тут справедливо задать вопрос: а что мешает просто добавить больше топлива, без всяких турбин?.. Отвечаю. Мешает то, что ДВС рассчитан на строго определённую пропорцию воздух/бензин. Академическое значение этой пропорции – 14.7 / 1. То есть, максимально эффективно двигатель будет работать при смешивании 14.7 частей воздуха к 1 части бензина. Если просто ливануть больше горючего ничего не меняя – пропорция изменится, и эффективность сгорания снизится, а не увеличится. Поэтому закон моторостроения неизменен: добавляешь бензина – добавляй и воздуха.

Фото autos.ca

Как этот зверь работает?

Турбина (турбокомпрессор) представляет собой некую похожую на раковину конструкцию (потому и прилепилось к ней прозвище «улитка»), внутри которой находится вал с лопатками. На одном конце вала лопатки «горячей» части – через них проходят раскалённые выхлопные газы двигателя, раскручивая вал. На другом конце находятся лопатки «холодной» части – они сжимают поступающий из воздушного фильтра воздух. Который уже сжатый, под давлением, и подаётся в цилиндры. По большому счёту, чем выше обороты двигателя – тем сильнее выхлопные газы раскручивают турбину и тем сильнее она «дует», увеличивая количество поступающего в мотор воздуха. Конечно, в этом алгоритме есть много нюансов, но это уже за пределами нашего сегодняшнего обсуждения.

А ещё есть механические компрессоры. Суть та же – сжимать воздух, но принцип работы отличается. Механические компрессоры (нагнетатели) приводятся не кинетической энергией выхлопных газов, а ремнём или шестернями, непосредственно от коленвала двигателя. Схема на сегодняшний день распространена слабо, поэтому вдаваться в подробности не будем.

Классический сегодня турбокомпрессор с приводом от выхлопных газов. Фото uazbuka.ru

А что на практике?

В заключение хочу дать пару простых советов по эксплуатации турбины. Благо используется она уже повсеместно и сегодня трудно встретить автопроизводителя, который не применял бы её даже на автомобилях среднего и нижнего класса. Итак.

Если вы активно «отжигали» — не стоит сразу глушить двигатель. Это самое важное правило, несоблюдение которого может привести к банальному выходу турбины из строя. А турбина – деталь не из дешёвых. Суть же в том, что турбокомпрессор при активной работе запросто может раскаляться докрасна. Дабы внутренние детали не заклинили от таких экстремальных нагревов (температура выхлопных газов достигает 1000 градусов), к турбокомпрессору подведены трубки охлаждения и смазки. Через оба этих контура циркуляция осуществляется только при работающем двигателе. То есть, сразу выключая мотор при раскалённой турбине вы перерубаете и циркуляцию масла и охлаждающей жидкости. Это может привести (и приводит) к закипанию жидкостей внутри турбины и фатальному перегреву её деталей.

Наверняка слышали про турботаймер. Вот это устройство как раз призвано предохранять «улитку» от локальных перегревов. Когда вы поворачиваете ключ зажигания в положение «OFF», турботаймер заставляет мотор ещё какое-то время работать на холостых. Для того, чтобы масло и ОЖ продолжали циркулировать через турбину, постепенно её охлаждая. Через определённое время (минута-две) двигатель заглушится сам. При этом вашего присутствия не требуется: вы просто закрываете машину и уходите по своим делам.

Фото rosssport.com

А ещё не стоит часами стоять на холостых оборотах. Это может способствовать «утеканию» масла из турбины во впуск, что ведёт к его загрязнению (нагару на клапанах и в камере сгорания). К слову, этот момент описан даже в инструкции по эксплуатации к практически любому турбированному автомобилю.

Как работает турбина на дизельном двигателе: особенности, устройство

Решение использовать энергию выхлопных газов для раскручивания ротора стало гениальной идеей. Она в будущем позволила разработать дизельный турбо двигатель и повысить мощность минимум на 50 процентов. При том что в процессе работы двигателя в обычном режиме процесс выброса газов снижает КПД на 40 процентов. Давайте рассмотрим, как работает турбина на дизельном двигателе, каково ее устройство.

Из истории

На самом деле идея использовать мощность выхлопных газов не давала покоя инженерам практически с самого начала изобретения ДВС. Немецкие инженеры, которые занимались строительством автомобилей и тракторов вместе с Дизелем и Даймлером, стали заниматься опытами, в ходе которых пытались повысить мощность двигателя и снизить расход горючего с помощью нагнетания сжатого воздуха на базе энергии выхлопа.

Первый турбиностроитель

Однако первый человек, который построил один из самых первых эффективных турбокомпрессоров, это отнюдь не Даймлер, и даже не Дизель. Первым инженером, построившим турбину, считается Альфред Бюхи. Патент на данное изобретение был получен в 1911 году. Первая турбина имела такую конструкцию, что эксплуатировать ее можно было только на больших судовых моторах. Применение компрессоров на дизельных авто смысла не имело.

Затем турбины стали применять в авиации. С 30-х годов в США регулярно серийно производили военные самолеты, бензиновые моторы которых комплектовались турбинами. Первый в истории грузовик, оснащенный турбированным дизелем, был построен в 38-м году.

В 60-х силами «Дженерал Моторс» были выпущены первые модели легковых «Шевроле» и «Олдсмобиль» с бензиновыми карбюраторными моторами с наддувом. Первые компрессоры, правда, не отличались большой надежностью, поэтому с автомобильного рынка они быстро исчезли.

Снова в моде

Мода на турбированные двигатели стала возвращаться. В период с 70-х до 80-х годов системы турбонаддува стали очень популярными в спортивных и гоночных авто. В фильмах той эпохи все супергерои нажимали на кнопку «турбо», и автомобиль стремительно уходил в закат. Но кино – это кино, а в реальности те первые турбокомпрессоры отставали в эффективности и технологичности, как и тормозила их скорость реакции. И эти агрегаты не только не экономили топливо, но и существенно увеличивали его расход. Тогда еще не шло речи об актуаторе турбины. Принцип работы и настройка еще не были до конца понятны.

Более-менее успешные попытки внедрить наддув в автомобильные серийные моторы проводились в 80-х компаниями «Мерседес» и SAAB. А уже затем, основываясь на этом передовом опыте, подключились и другие мировые автобренды.

В СССР также разрабатывались и внедрялись в серию турбированные моторы. Но здесь турбины применяли в тяжелых сельскохозяйственных и промышленных тракторах, на самосвалах и другой мощной технике.

Почему дизельная турбина популярнее?

Почему же она стала очень распространена именно на дизелях, а не на бензиновых ДВС? Все очень просто. Достаточно понять, как работает турбина на дизельном двигателе. Также нужно помнить, что дизель обладает более высокой степенью сжатия. Выхлопные газы дизеля более холодные. Поэтому к такой турбине предъявляются гораздо меньшие требования по жаропрочности, а эффективность наддува гораздо выше по сравнению с бензиновыми двигателями.

Устройство наддува

Наддув состоит из двух отдельных частей. Это непосредственно турбина и компрессор. Турбина необходима для преобразования энергии выхлопных газов. Компрессор отвечает за подачу сжатого воздуха в камеры сгорания.

Чем больше сжатого воздуха будет подано в цилиндры дизельного мотора, тем больше топлива двигатель сможет потребить за единицу времени. Как результат – значительное повышение мощности без увеличения объемов. Отсюда становится понятно, как проверить турбину на дизельном двигателе – патрубок от коллектора к компрессору должен раздуваться при повышении оборотов.

В основе системы лежит ротор, который крепится на оси. Вся эта конструкция заключена в корпус, способный выдержать высокие температуры. Ротор также изготовлен из жаропрочных сплавов – он без перерывов контактирует с выхлопными газами высокой температуры.

Ось и крыльчатка турбины или колесо с лопастями при работе двигателя вращаются. Частота вращения очень высокая. При этом крыльчатка и ось вращаются в разных направлениях. За счет этого осуществляется более плотный прижим двух элементов друг к другу. Поток газов попадает в выпускной коллектор, а затем в специальный канал – он имеется в корпусе компрессора. Корпус имеет форму улитки. Когда газы пройдут через эту улитку, то затем они на большой скорости подаются к ротору. Это и есть принцип работы турбины на дизельном двигателе.

Ось нагнетателя вращается в специальных подшипниках скольжения. Смазка осуществляется от системы смазки двигателя. Чтобы масло не убегало, турбина оснащается уплотнительными прокладками и кольцами. Эти прокладки защищают узел от прорыва воздуха и газов, а также предотвращают их смешивание. Естественно, полностью исключить возможность попадания газов в воздух не получается, но и большая необходимость в этом отсутствует.

Как это работает?

Мы познакомились с устройством механизма. Теперь стоит узнать, как работает турбина на дизельном двигателе автомобиля.

Чем больше топлива сгорит за одну единицу времени, тем больше воздуха нужно закачать в двигатель. Сам мотор не способен справиться с получением избыточного количества сжатого воздуха. Это и есть основная задача системы турбонаддува – нужно наращивать подачу воздуха в камеру сгорания. Нагнетание осуществляется за счет преобразования энергии выхлопных газов в полезную работу. Прежде чем газы вылетят в трубу, они пройдут через турбину и компрессор. Вот как работает турбина. Принцип действия ее прост для понимания.

Процесс прохождения газов заставляет раскручиваться крыльчатку турбины. Она имеет лопасти. Среднее число оборотов составляет более 150 тысяч оборотов в минуту. На этом же валу, что и крыльчатка, крепится и вал компрессора. Сила, полученная в результате преобразования энергии газов, применяется для значительного повышения давления воздуха. Это позволяет подавать в цилиндры намного больше горючего, что и дает значительный прирост мощности и коэффициента полезного действия дизельного силового агрегата.

Вот как работает турбина на дизельном двигателе автомобиля. На самом деле по принципу и устройству данные механизмы очень похожи на бензиновые турбины.

Актуаторы

Много десятков лет понадобилось инженерам, чтобы разработать и построить эффективный нагнетатель. Это только теоретически выглядит очень хорошо. На самом деле все значительно сложней.

При резком нажатии на газ роста оборотов двигателя нужно подождать. Обороты начинают расти через некоторое время. Повышение давления газов, раскручивание крыльчатки турбины, закачивание сжатого воздуха проходит постепенно. Это турбояма, и победить эту проблему не получалось. Но с проблемой все-таки справились внедрением клапанов или актуаторов. Один нужен для перепускания лишнего воздуха через трубопровод из коллектора, второй – для выхлопных газов. Клапан позволяет сбрасывать лишнее давление, когда мотор работает на высоких оборотах. Давайте посмотрим, как работает актуатор турбины дизельного двигателя.

Принцип работы

Главная задача, которую должен он решить, – это снижение давления на высоких оборотах. Клапан установлен в выпускном коллекторе. Работает он крайне просто. При росте оборотов и давления вакуумный клапан пускает газы мимо крыльчатки турбины. В этот момент актуатор открывается, и газы выходят через него. Через клапаны всасывается больше воздуха, чем нужно, чтобы максимально разогнать компрессор.

Возможна регулировка актуатора турбины. Способы и особенности заключатся в замене пружины, настройке конца клапана и в монтаже буст-контроллера. Это позволяет регулировать работу турбины.

Как работают ветряные турбины?

Офис технологий ветроэнергетики

Ветряные турбины работают по простому принципу: вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, как вентилятор, ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Ветер вращает пропеллерные лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, вырабатывающий электричество.

Исследуйте ветряную турбину

Чтобы увидеть, как работает ветряная турбина, нажмите на изображение для демонстрации.

Типы ветряных турбин >

Размеры ветряных турбин >

Узнать больше >

Ветер — это форма солнечной энергии, вызванная комбинацией трех одновременных явлений:

1. Солнце неравномерно нагревает атмосферу
2. Неравномерность земная поверхность
3. Вращение Земли.

Характер и скорость ветрового потока сильно различаются по всей территории Соединенных Штатов и зависят от водоемов, растительности и различий в рельефе. Люди используют этот поток ветра или энергию движения для многих целей: парусный спорт, запуск воздушного змея и даже производство электроэнергии.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» описывают процесс, посредством которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Эта механическая энергия может использоваться для определенных задач (таких как измельчение зерна или откачка воды), или генератор может преобразовывать эту механическую энергию в электричество.

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Ротор соединяется с генератором либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют уменьшить физически размер генератора. Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Типы ветряных турбин

Большинство ветряных турбин подразделяются на два основных типа:

Турбины с горизонтальной осью

Деннис Шредер | NREL 25897

Ветряные турбины с горизонтальной осью — это то, что многие люди представляют себе, когда думают о ветряных турбинах.

Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина вращается в верхней части башни, поэтому лопасти обращены к ветру.

Турбины с вертикальной осью

Майк ван Бавел | 42795

Ветряные турбины с вертикальной осью бывают нескольких разновидностей, в том числе модель Дарье в стиле взбивалки, названная в честь французского изобретателя.

Эти турбины всенаправленные, то есть их не нужно направлять на ветер для работы.

Ветряные турбины могут быть построены на суше или на море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты , чтобы облегчить развертывание морской ветроэнергетики в водах США.

Применение ветряных турбин

Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:

Наземный ветер

WINDExchange

Мощность наземных ветряных турбин варьируется от 100 киловатт до нескольких мегаватт.

Более крупные ветряные турбины более эффективны с точки зрения затрат и сгруппированы в ветряные электростанции, которые обеспечивают большую мощность в электросети.

Морской ветер

Деннис Шредер | NREL 40484

Морские ветряные турбины, как правило, массивны и выше Статуи Свободы.

У них нет таких проблем с транспортировкой, как у наземных ветряных установок, поскольку крупные компоненты можно перевозить на кораблях, а не по дорогам.

Эти турбины способны улавливать мощные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Распределенный ветер

Когда ветряные турбины любого размера устанавливаются на «потребительской» стороне электросчетчика или устанавливаются в месте или рядом с местом, где будет использоваться производимая ими энергия, они называются «распределенным ветром».

Примус Ветроэнергетика | 44231

Многие турбины, используемые в распределенных приложениях, представляют собой небольшие ветряные турбины. Одиночные небольшие ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт обычно используются в жилых, сельскохозяйственных, а также небольших коммерческих и промышленных целях.

Небольшие турбины могут использоваться в гибридных энергетических системах с другими распределенными энергоресурсами, например, в микросетях, питаемых от дизельных генераторов, аккумуляторов и фотогальваники.

Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах (где подключение к коммунальной сети недоступно) и становятся все более распространенными в приложениях, подключенных к сети, для обеспечения отказоустойчивости.

Узнайте больше о распределенном ветре из Distributed Wind Animation или прочитайте о том, что делает Управление технологий ветроэнергетики для поддержки развертывания распределенных ветровых систем для домов, предприятий, ферм и общественных ветровых проектов.

Узнать больше

Заинтересованы в энергии ветра? Справочник по малому ветру помогает домовладельцам, владельцам ранчо и малому бизнесу решить, подходит ли им энергия ветра.

Дополнительные ресурсы по энергии ветра можно найти на WINDExchange, где есть планы уроков, веб-сайты и видео для учащихся K-12, а также информация о проекте «Ветер для школ» и университетском конкурсе ветра.

Энергия 101: Производство чистой электроэнергии из ветра

Видео URL

• Обзор

  Так как же мы получаем электричество из воды? На самом деле гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию аналогичным образом. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллерной части, называемой турбиной.

  •  Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы использования воды  •

  Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

  Падающая вода производит гидроэлектроэнергию.

  Авторы и права: Tennessee Valley Authority

  Так как же мы получаем электричество из воды? На самом деле гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию аналогичным образом. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллерной части, называемой турбиной, которая затем вращает металлический вал в электрогенераторе, который является двигателем, производящим электричество. Угольная электростанция использует пар для вращения лопаток турбины; тогда как 9Гидроэлектростанция 0391 использует падающую воду для вращения турбины. Результаты такие же.

  Взгляните на эту схему (любезно предоставленную Управлением долины Теннесси) гидроэлектростанции, чтобы увидеть подробности: не так много гидроэлектростанций в Канзасе или Флориде). Плотина хранит много воды за собой в резервуаре . Внизу стены плотины находится водозабор. Под действием силы тяжести он падает через напорный трубопровод внутри плотины. В конце водовода находится турбинный движитель, который приводится в движение движущейся водой. Вал от турбины идет вверх к генератору, который вырабатывает энергию. Линии электропередач подключены к генератору, который несет электричество в ваш дом и мой. Вода проходит мимо гребного винта через отводной канал в реку мимо плотины. Кстати, не стоит играть в воде прямо под плотиной, когда вода спускается!

   

  Турбина и генератор производят электричество

  Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

  Схема гидроэлектрической турбины и генератора.

  Предоставлено: Инженерный корпус армии США

  Что касается того, как работает этот генератор, Инженерный корпус объясняет это следующим образом:
  «Гидравлическая турбина преобразует энергию текущей воды в механическую энергию. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Работа генератора основана на принципах, открытых Фарадеем. Он обнаружил, что когда магнит движется мимо проводника, он вызывает протекание электричества. В большом генераторе электромагниты создаются путем пропускания постоянного тока через проволочные петли. наматываются на стопки пластин из магнитной стали. Они называются полюсами поля и устанавливаются по периметру ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, это вызывает полюса поля (электромагниты) двигаться мимо проводников, установленных в статоре. Это, в свою очередь, вызывает протекание электричества и появление напряжения на выходных клеммах генератора».

   

  Аккумулирование: повторное использование воды для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию

  Спрос на электроэнергию не является «плоским» и постоянным. Спрос растет и падает в течение дня, а ночью потребность в электроэнергии в домах, на предприятиях и в других объектах снижается. Например, здесь, в Атланте, штат Джорджия, в 17:00 жаркого августовского выходного дня можно поспорить, что существует огромный спрос на электроэнергию для работы миллионов кондиционеров! Но через 12 часов, в 5:00 утра… не так уж и много. Гидроэлектростанции более эффективно обеспечивают пиковые потребности в электроэнергии в течение коротких периодов, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, и атомные электростанции, и один из способов сделать это — использовать «насосное хранилище», которое повторно использует одну и ту же воду более одного раза.

  Аккумулирование с помощью насосов – это метод хранения воды в резерве для нужд пикового периода путем перекачки воды, уже прошедшей через турбины, в резервуар для хранения над электростанцией в то время, когда спрос потребителей на энергию низок, например, во время посреди ночи. Затем воде позволяют течь обратно через турбины-генераторы в периоды, когда потребность высока и система подвергается большой нагрузке.

  Источники/использование: общественное достояние.

  Насосное хранилище: повторное использование воды для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию

  Резервуар действует во многом как батарея, сохраняя энергию в виде воды, когда спрос низкий, и производя максимальную мощность в дневные и сезонные пиковые периоды. Преимущество гидроаккумулирующих установок состоит в том, что гидроэлектростанции могут быстро запускаться и быстро регулировать производительность. Они эффективно работают при использовании в течение одного часа или нескольких часов. Поскольку гидроаккумулирующие водохранилища относительно малы, затраты на строительство обычно ниже по сравнению с обычными гидроэлектростанциями.

   

• Наука

  Ниже приведены научные темы, связанные с использованием воды на гидроэлектростанциях.

• Мультимедиа

  Ниже представлены мультимедийные ресурсы, связанные с использованием воды на гидроэлектростанциях.

Как работают морские ветряные турбины?

Узнайте, как простой научный принцип сочетается с передовыми технологиями для улавливания природной энергии океанского бриза и обеспечения энергией наших домов и предприятий.

Электрическая энергия может генерироваться вращающимися магнитами внутри катушки из проводящего провода. Большой вопрос заключается в том, как добиться этого вращения.

На обычных электростанциях ископаемые виды топлива, такие как уголь, газ и нефть, сжигаются для нагрева воды, производя пар высокого давления, который может приводить в действие турбину и, в свою очередь, электрический генератор.

К сожалению, это также производит двуокись углерода и другие вредные выбросы, а также зависит от ограниченных ресурсов, которые необходимо постоянно извлекать из-под земли и транспортировать на электростанцию.

В ветряной турбине вращение достигается за счет чистой, естественной и, в конечном счете, неограниченной силы ветра.

Для улавливания энергии ветра верхняя часть турбины поворачивается лицом к ветру, три лопасти устанавливаются точно под прямым углом, и движение воздуха за ними заставляет их вращаться.

В гондоле — невращающейся части в верхней части турбины — вращение лопастей передается через приводной вал, часто через коробку передач, чтобы вращать магниты внутри катушки с проволокой. Это генерирует переменный ток электричества.

Одна ветряная турбина может генерировать несколько мегаватт (МВт) электроэнергии. Это много по сравнению с мощностью, необходимой, например, для освещения дома. Но это все равно намного меньше, чем у паровой турбины на обычной электростанции.

Вот почему ветряные турбины сгруппированы вместе, чтобы сформировать ветряную электростанцию. Это можно представить как одну большую электростанцию, но такую, которая не производит никаких выбросов, когда вырабатывает электроэнергию.

Оффшорная ветряная электростанция состоит из множества турбин, разбросанных по обширной территории океана. Каждый из них прочно закреплен на фундаменте на морском дне, а башня поднимается в воздух, где лопасти могут использовать более высокие скорости ветра.

Знаете ли вы?

Каждая из турбин ветряной электростанции Skipjack будет производить 12 МВт электроэнергии. Один оборот одной турбины будет генерировать достаточно электроэнергии для питания типичного дома в Мэриленде или Делавэре более 19 часов.

Скипджек Ветер 2

Каждая ветряная турбина передает свою энергию по кабелям вниз по башне и под морское дно на морскую подстанцию. Здесь энергия повышается до более высокого напряжения, готового к отправке на берег по высоковольтным кабелям. Более высокое напряжение означает, что при передаче теряется меньше энергии.

На суше другая подстанция снова регулирует напряжение, чтобы электричество можно было подавать в сеть и распределять по линиям электропередач в дома и на предприятия, которые в нем нуждаются.

Узнайте больше о том, что происходит, когда энергия достигает земли

Ожидается, что ветряная электростанция будет находиться в коммерческой эксплуатации не менее 25 лет. В течение этого времени его необходимо обслуживать и обслуживать, чтобы поддерживать оптимальную работу, предотвращать сбои и исправлять все, что идет не так.

Эта работа выполняется командой высококвалифицированных специалистов по ветряным турбинам. Эти технические специалисты используют свои ноу-хау, а также последние технологические инновации, чтобы все работало должным образом, устраняя технические проблемы по мере их возникновения и проводя проверки.

Поскольку морские ветряные электростанции обычно располагаются далеко от берега, бригады техников часто живут на судне для обслуживания и эксплуатации – плавучем отеле для персонала – в течение двух недель. Это означает, что они могут легко получить доступ к ветряным турбинам, которые требуют внимания, и взять заслуженный двухнедельный отпуск между сменами.

Знаете ли вы?

Помимо создания рабочих мест для техников по турбинам, оффшорная ветроэнергетика создает рабочие места, возможности и экономические выгоды для всех местных сообществ, где она построена.

Когда срок службы ветряной электростанции подходит к концу, ее либо выводят из эксплуатации, либо продлевают срок службы, либо переоборудуют.

В то время как продление срока службы включает в себя ремонт и техническое обслуживание существующих ветряных турбин в течение следующих лет службы, как вывод из эксплуатации, так и модернизация означают удаление старых турбин.

Модернизация включает в себя замену старых турбин новейшими более крупными и эффективными моделями, а вывод из эксплуатации означает полный демонтаж ветряной электростанции.

В любом случае старые турбины необходимо демонтировать. В настоящее время до 95% ветряной турбины может быть переработано, при этом легкие лопасти оказываются более сложными. В 2021 году Эрстед обязался больше не отправлять лезвия на свалку, а вместо этого изучить варианты повторного использования и переработки.

Переработка ветряных турбин

Сегодня мы можем перерабатывать 85-95% материала выведенного из эксплуатации ветрогенератора.

Узнать больше

• Как ветряные турбины превращают ветер в электричество?

  Когда ветер дует на лопасти турбины, он заставляет их вращаться. Это вращение превращается в электричество, используя принцип электромагнетизма, когда магниты вращаются внутри катушки из проводящего провода. Затем электрическая энергия отправляется на берег по кабелям, где ее можно использовать в домах и на предприятиях.

• Для чего используется энергия ветра?

  Энергия ветра может использоваться для всего, что требует электричества, от снабжения домов и предприятий до освещения уличных фонарей, питания общественного транспорта или зарядки электромобилей. Его также можно использовать для производства углеродно-нейтрального синтетического топлива и зеленого водорода, который можно сжигать для процессов, которые нельзя электрифицировать. Узнайте больше о зеленом водороде на нашем глобальном веб-сайте.

• Как энергия ветра питает мой дом?

  Энергия ветряных турбин подается в региональную или национальную электросеть вместе с энергией из других источников, таких как солнечные фермы и обычные электростанции. Когда вы используете электричество в своем доме, энергия поступает через сеть из этого сочетания источников. Один оборот оффшорной ветряной турбины того типа, который мы установим на Skipjack Wind 2, вырабатывает достаточно электроэнергии, чтобы покрыть энергопотребление типичного дома примерно на 20 часов.

• Насколько надежна энергия ветра?

  Оффшорная ветровая энергия более надежна, чем вы думаете. В море ветер дует гораздо более стабильно, а турбины рассчитаны на выработку энергии даже при очень слабом бризе. В тех редких случаях, когда ветра действительно недостаточно, другие источники энергии, входящие в сеть, могут компенсировать это. Даже в будущем мире, который полностью работает на зеленой энергии, морской ветер не будет единственным источником энергии.

• Насколько чиста энергия ветра?

  Оффшорный ветер очень чистый, потому что он представляет собой альтернативу выработке энергии на основе ископаемого топлива без выбросов. Некоторые разовые выбросы образуются при производстве и установке морских ветряных турбин. Но в течение своего срока службы морская ветряная электростанция выбрасывает на 99% меньше углекислого газа, чем угольные электростанции при эквивалентном объеме производства электроэнергии.

• Сколько энергии производит морской ветер?

  Оффшорная ветроэнергетика существует уже около 30 лет.