Турбокомпрессор что это: Что такое турбокомпрессор? Как работает и его самые главные преимущества.

Содержание

Что такое турбокомпрессор? Как работает и его самые главные преимущества.

Не существует такого понятия, как совершенное изобретение: мы всегда можем сделать что-то лучше, дешевле, эффективнее и более экологически чистое. Возьмем к примеру, двигатель внутреннего сгорания.  Всегда есть возможность построить двигатель, который будет ехать быстрее, дальше или будет использовать меньше топлива. Один из способов улучшить характеристики двигателя – это использование турбокомпрессора. Практически каждый из нас слышал о турбокомпрессоре, но как же он работает на самом деле?

 

Что такое турбокомпрессор?

Всем нам очевидно, что выхлопные газы загрязняют окружающую среду, но менее очевидным является то, что это также и напрасное растрачивание энергии. Выхлоп – это смесь горячих газов, которые выходят под большим давлением, и вся энергия, которую он содержит – тепло и движение (кинетическая энергия) – исчезает в атмосфере. Было бы здорово, если бы двигатель мог использовать эти отходы, чтобы заставить ехать машину быстрее.  И это именно то, что делает турбокомпрессор!

Двигатели автомобилей создают электроэнергию за счет сжигания топлива в прочных металлических емкостях, называемых цилиндрами. Воздух попадает в каждый цилиндр, смешивается с топливом, эта смесь сгорает, чтобы устроить небольшой взрыв, который запускает поршень, вращая валы. Когда после толчка поршень возвращается на место, выхлопные газы и топливная смесь выходят из цилиндра в виде выхлопа. Количество энергии, которую может произвести автомобиль непосредственно связано с тем, как быстро он сжигает топливо. Чем больше у вас цилиндров и чем больше они по размерам, тем больше топлива сжигает автомобиль и тем быстрее (теоритически) он может двигаться.

Один из способов увеличить скорость автомобиля – это увеличить количество цилиндров! Именно поэтому большинство суперкаров и спортивных машин обычно имеют восемь и 12 цилиндров в отличии от четырех- и шестицилиндровых двигателей обычного семейного автомобиля. Другим выходом является турбокомпрессор, который нагнетает в цилиндры больше воздуха, поэтому  в двигателе сжигается больше топлива.  Турбокомпрессор – это простое, относительно дешевое приспособление, которое способно создать больше мощности без модификации самого двигателя!

 


Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессор на машине работает по очень схожему принципу с поршневым двигателем. Он использует выхлопные газы для вращения турбины. Турбонаддув приводит в работу воздушный компрессор, который заталкивает дополнительный воздух (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива. Именно поэтому автомобили, оснащенные турбокомпрессорами, могут производить больше мощности. Механические нагнетатели (superchаrger) по принципу работы похожи на турбокомпрессор, но турбина механического нагнетателя вместо того,  чтобы использовать выхлопные газы для работы, получает питание от вращения коленвала двигателя. И вот здесь преимущество турбокомпрессора: турбокомпрессор получает энергию из отходов выхлопных газов, в то время как механический нагнетатель «крадет» энергию от источника питания автомобиля – коленчатого вала.

Основная идея заключается в том, что выхлопные газы вращают турбину которая напрямую подключена к компрессору и засасывает дополнительное количество воздуха в двигатель. Вот, в общих чертах, как все это работает:

Преимущества турбокомпрессора

Вы можете использовать турбокомпрессор на бензиновых или дизельных двигателях практически на любом виде транспорта (автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получите больше мощности при одинаковых размерах двигателя (каждый рабочий ход поршня в каждом цилиндре генерирует больше энергии, чем этого можно было добиться улучшениями двигателя). Однако больше мощности значит больше выход энергии в секунду; и закон сохранения энергии говорит нам, что мы должны задействовать больше энергии, и, соответственно, необходимо сжечь больше топлива. В теории это означает, что двигатель с турбонаддувом также неэффективно расходует топливо, как и двигатель без него. Но как показывает практика, двигатель оснащенный турбокомпрессором, гораздо меньше и легче, чем двигатель, который производит такую же мощность без турбонаддува; и в такой перспективе, турбированный двигатель лучше экономит топливо!  И это главное преимущество турбокомпрессора: если он исправно работает, он способен экономить до 10% топлива. Поскольку турбокомпрессор сжигает топливо с большим количеством кислорода, то расходует он его более тщательно и экономно, производя меньше загрязнений окружающей среды.

 

Турбокомпрессор: устройство,принцип работы,фото,видео.

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.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

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/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (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.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Закись азота, козырь гонщиков
  • По каким признакам можно понять, что топливный фильтр забит?
  • Volkswagen touran: обзор,технические характеристики,салон,дизайн,фото,видео.
  • Автовыкуп
  • Автомобильный бензин АИ 95 или АИ 92: какой лучше для автомобиля?
  • Audi a2 технические характеристики обзор описание фото видео комплектация
  • Volkswagen Transporter Multivan: описание,обзор,фото
  • Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото
  • Audi R8 V10 Spyder Driven POV на извилистых дорогах — видео.
  • Автомобильная безопасность — как остановить воров
  • Типичные неисправности механических коробок передач
  • Запчасти на автомобиль Тойота

Что такое турбокомпрессор? (турбина)

Все больше современных автомобилей получают «живительный» воздух, придающий им дополнительную «силу», от турбокомпрессора (турбины). Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь «игрушкой» для «экзотических» и «особо мощных» машин.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей, турбокомпрессоры доказали свою высокую эффективность и практичность. Одновременно с низкими, «зализанными» аэродинамическими формами кузовов современных машин их двигатели стали меньше, а упор стал делаться на топливную экономичность.

Турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 20-50 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

Ответим на 5 наиболее часто задаваемых вопросов о турбокомпрессорах.

Турбокомпрессор (турбина) в разрезе, со схематичным пояснением принципа ее работы.

1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см. врезку).

2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной — примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.

3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Примерное, схематичное расположение турбокомпрессора и сопутствующих ему патрубков и деталей на двигателе.

Направление потока воздуха (показано стрелками): 1 – турбокомпрессор; 2 – патрубки; 3 – радиатор

Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.

В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).

В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами — все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.

4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ?

Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой «отзовутся» и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.

Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора — прежде всего, нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ?

Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев «турбированных» машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:

После запуска холодного двигателя, по крайней мере, 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.

Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для «турбированных» двигателей.

Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните «золотое» правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким».

Двигатель с турбокомпрессором почти невосприимчив к значительной перемене высоты, тогда как атмосферный на большой высоте теряет мощность.

Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание топлива, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.

Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а, будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет также роль своеобразного глушителя в системе выпуска. 

 

Турбокомпрессор автомобильный

Описание принципа работы турбокомпрессора на автомобиле: схемы, фото и видео материалы. Основы автомеханики.Описание принципа работы турбокомпрессора на автомобиле: схемы, фото и видео материалы. Основы автомеханики.

Содержание статьи:


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.

Работа турбокомпрессора автомобиля (турбонагнетателя двигателя)


Схема турбонагнетателя

Тремя основными элементами, содержащимися в конструкции турбокомпрессора являются: центробежный компрессор, турбина и центральный корпус. Кинетическая энергия отработанных газов под воздействием турбины преобразуется во вращательное движение компрессора. Также турбина соединяет турбинное колесо, помещённое в специальный корпус в форме улитки.

Поступая в улитку, отработавшие газы перемещаются по каналу, а затем попадают на лопасти турбинного колеса. Затем оно набирает скорость в пределах 250 000 оборотов в минуту. Вал, к которому приварено турбинное колесо, передаёт на колесо компрессора энергию, которая придаёт его вращению. Лопасти турбинного колеса становятся проводниками отработавших газов, которые затем покидают турбину через отверстие в центре турбокомпрессора и выходят в выпускную систему.

Составляющие турбины изготавливаются из жароустойчивых металлов, так как внутри турбокомпрессора достигается невероятная температура. В состав турбинного колеса входит железоникелевый сплав, а в состав центрального корпуса — жаропрочная сталь.

От формы и размера турбины напрямую зависит производительность турбокомпрессора. Больший размер турбины увеличивает производительность компрессора. Значительный прирост мощности наблюдается в турбинах большего размера, потому что они могут использовать большее давление отработавших газов. Однако в таких турбокомпрессорах, на низких оборотах, значительна вероятность возникновения турбоямы. Номинальная скорость достигается гораздо быстрее при использовании турбокомпрессора меньшего размера, но они показывают меньшую производительность.

Перепускной клапан устанавливается в корпус турбины для управления уровнем давления наддува. Регулировка клапана производится при помощи системы управления двигателем. Клапан оснащён пневматическим приводом.

Вал располагается в центральном корпусе. Это позволяет ему достигать максимальной скорости вращения при минимальном трении. Вращение происходит в одном или двух подшипниках. Для этой цели подойдут различные конструкции подшипников скольжения. Шарикоподшипники используются редко.Система смазки двигателя обеспечивает полную смазку подшипников и вала. Промеж корпусом и подшипником имеется много пропускных каналов, через которые протекает масло. Помимо функции смазки, масло оказывает охлаждающий эффект на нагретые детали. Лучше всего охлаждение происходит в двигателях с искровым зажиганием, в которых центральный корпус турбины входит в систему охлаждения двигателя.

Дополнительный объем давления во впускной системе создаётся при воздействии центробежного компрессора. Его конструкция похожа на аналогичные механические нагнетатели. Составляющими центробежного компрессора являются корпус и компрессорное колесо. В ЦК (центробежный компрессор) поток воздуха проходит путь от центра колеса до корпуса. Резкое понижение скорости потока воздуха позволяет преобразовать его кинетическую энергию в давление. Впускной коллектор пропускает сжатые потоки воздуха в двигатель. При изготовлении компрессорного колеса и корпуса используется алюминий.

Для снижения последствий турбоямы и повышения производительности, конструкция турбокомпрессора постоянно совершенствуется. Наиболее востребованными техническими решениями являются — постоянная модернизация конструкции турбокомпрессора позволяет уменьшить последствия турбоямы и повысить его производительность. Ниже можно посмотреть список самых эффективных способов модернизации:

  1. При использовании прочных и лёгких материалов достигается значительное снижение массы турбины. Например, керамики.
  2. Установка новых подшипников с пониженным уровнем трения.
  3. Раздельный турбокомпрессор
  4. Турбина с изменяемой геометрией


Поговорим подробнее о последних двух пунктах этого списка.

Конструкция раздельного турбокомпрессора

Для отработавших газов в раздельном турбокомпрессоре есть два входных отверстия. Также в нем имеются два сопла, предусмотренных для каждой пары цилиндров. Первое сопло обеспечивает быстрое реагирование, а второе — максимальную производительность. Конструкция раздельного турбокомпрессора разработана для предотвращения перекрытия выпускных каналов, при прохождении через них отработавших газов.

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.

Видео про принцип работы турбокомпрессора:

Турбокомпрессоры: Что вам нужно знать

– Жан-Марк Лабелле, дипломированный инженер, инженер по обслуживанию

Турбокомпрессоры существуют уже много лет и стали стандартным элементом в большинстве лесозаготовительных машин. Объем выхлопных газов на горячей стороне двигателя регулирует скорость газовой турбины. По мере увеличения частоты вращения в двигатель поступает большее количество воздуха, и мощность увеличивается. Стальной вал механически соединяет турбину с крыльчаткой компрессора и эффективно контролирует объем воздуха, поступающего на холодную сторону двигателя. Частота вращения турбокомпрессора может превышать 100 000 об/мин. С более быстрой скоростью вращения мало места для ошибок. Надлежащее техническое обслуживание и методы работы помогут избежать повреждений или преждевременного износа.

Надлежащее техническое обслуживание и осмотр продлевают срок службы турбокомпрессора.

Фильтрация воздуха и ограничение

Так же, как и трудно дышать при ношении забитой пылезащитной маски, эффективность работы турбокомпрессора также зависит от чистоты системы впуска воздуха. Фильтрация воздуха – первая линия защиты турбокомпрессора от загрязненного атмосферного воздуха, поскольку она препятствует попаданию загрязнений непосредственно во впускное отверстие компрессора. Наружный воздух поступает в фильтр грубой очистки и проходит через первичный (внешний) фильтрующий элемент. Затем он проходит через предохранительный (внутренний) фильтр и, наконец, к впускному отверстию турбокомпрессора. Чтобы эта система работала эффективно, любой мусор вокруг фильтра грубой очистки, например, ветви, снег, грязь или листья, должен убираться не реже одного раза в восемь часов и чаще при работе в сложных условиях. Это поможет поддерживать вакуумное давление турбокомпрессора в установленных пределах и снизить продольную деформацию вала на высоких оборотах, сохранить срок службы уплотнений и внутренних частей турбокомпрессора. Забитый фильтр приведет к увеличению оборотов турбокомпрессора, так как компрессор будет работать без нагрузки. Это, в свою очередь, может привести к отказу турбокомпрессора.

 

НЕ рекомендуется ЧИСТИТЬ фильтр.
ЛЮБОЙ ТИП ЧИСТКИ ЗАВИСИТ ОТ ПЕРСОНАЛА, МЕТОДОВ, ИНСТРУМЕНТОВ И ПРОВЕРОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИИ.

Фильтрующий элемент воздушного фильтра следует заменять только по сигналу индикатора сопротивления фильтра, в отличие от профилактической замены. Чрезмерное обслуживание может сделать систему менее эффективной, так как для лучшей фильтрации должно быть накоплено определенное количество пыли от фильтров. Не рекомендуется чистить фильтр. Есть риск попадания загрязняющих веществ на чистую сторону фильтра и риск повреждения фильтра сжатым воздухом высокого давления. Любой тип чистки зависит от персонала, методов, инструментов и проверок, используемых в технологии. Вторичный (предохранительный) элемент не подлежит чистке, только замене.

При принятии решения о чистке фильтра, сначала выполните визуальный осмотр. В случае обнаружения повреждений корпуса фильтра, прокладок или торцевых пластин, фильтр подлежит отбраковке. Всегда чистите фильтр в чистой среде и упаковывайте его сразу по завершении чистки. Ограничьте очистку максимум до трех интервалов и всегда соблюдайте рекомендованные производителем методы чистки для безопасного выполнения задачи. Некоторые ключевые моменты, которые следует учитывать:

  • При использовании воздуха давление не должно превышать 2 бар
  • Направлять воздух следует с чистой стороны наружу
  • Не допускать контакта форсунки с фильтровальной средой

Необходимо сократить процесс замены фильтра во избежание попадания загрязняющих веществ во впускную систему. Можно использовать чистую тряпку в качестве временной заглушки впускного отверстия. Однако крайне важно убрать ее перед повторной сборкой. Мельчайшие частицы пыли, песка и грязи могут оказать негативное воздействие на турбокомпрессор, вызвать точечную коррозию, забивание или даже полное разрушение ребер крыльчатки компрессора, что может привести к катастрофическому отказу. Турбокомпрессоры имеют точную настройку. Наименьшие трещины в узле могут привести к разбалансировке системы и преждевременным отказам.

Охлаждение и смазка

Разогрев перед тренировкой имеет большое значение, и имеет смысл найти место в тени и выпить стакан холодной воды после пробежки в жаркую погоду. Это же касается и вашей машины. Перед эксплуатацией машины масло следует разогреть, а перед отключением турбокомпрессора его необходимо охладить. Правильная смазка важна для охлаждения турбокомпрессора. Помните, что он может вращаться с частотой свыше 100 000 об/мин. Выключение двигателя сразу после выключения машины означает, что подача смазочного масла насосом прекратится, а турбина продолжит вращаться на высоких оборотах еще несколько минут. Отсутствие масла не позволит быстро отвести тепло. Это может привести к преждевременному износу вала, подшипников и уплотнений и сократить срок службы турбокомпрессора. То же самое может произойти в случае недостаточного прогрева масла при запуске. Холодное масло перемещается медленнее, что приводит к ненадлежащей смазке подшипника.

Всегда используйте фильтры марки Tigercat для
защиты двигателя и компонентов.

Как уже указывалось выше, надлежащее техническое обслуживание поможет продлить срок службы турбокомпрессора. Допуски во вращающихся частях турбокомпрессора очень маленькие и зависят от качества масла. От качества масла также зависит и плавность работы деталей. Никогда не забывайте заменять масло в рекомендуемые интервалы или даже раньше, если есть риск загрязнения. Грязное моторное масло может быстро сократить общий срок службы, поскольку оно приводит к появлению царапин на подшипниках и валу. Эти дефекты на поверхности материала становятся местом последующих загрязнений. Здесь они оседают и ускоряют износ деталей. Шероховатая поверхность также ограничивает поток масла и его способность отводить тепло.

Вентиляция картера

Во время процесса сгорания двигателя выделяются пары сгорания (продувочный газ), которые из поршневых колец поступают в картер двигателя и смешиваются с парами масла. Во избежание избыточного давления в поддоне, эти пары отделяются от масла и направляются обратно во впускную трубу турбокомпрессора. Конденсированное масло возвращается в поддон.

На двигателях Tigercat FPT объемом 6,7 и 4,5 литров фильтр на верхнем корпусе системы вентиляции кратера расположен непосредственно над корпусом маховика двигателя и специально разработан под этот двигатель. По этой причине следует использовать только фильтры марки Tigercat. Фильтр, схожий на вид, не обязательно означает, что он идентичный. В фильтрах системы вентиляции кратера предусмотрена специальная маслоразделительная среда для контроля продувочных газов. Они разрабатываются и производятся специально для применения с запатентованными материалами для обеспечения слаженной работы с остальными компонентами системы. Фильтры, спецификации которых не отвечают требованиям, могут оказывать негативное влияние на общую производительность. Некоторые из них включают скорость прорыва газа, давление в картере, пористость фильтра и сокращение срока службы.

Видно масло на турбокомпрессоре

Наличие масла на турбокомпрессоре – нормальное явление. Пары сгорания, направляемые во впускное отверстие, могут смешиваться с остаточным маслом, которое обычно сгорает во время работы двигателя. Некоторая часть этого масла оседает в трубе непосредственно перед входом в турбокомпрессор. Поэтому наличие масла в небольших количествах – нормальное явление. Важно не забывать выполнять замену фильтра системы вентиляции картера в рекомендуемые интервалы и использовать для замены фильтр марки Tigercat. Это часто игнорируется несмотря на то, что фильтр играет очень важную роль. Неправильное обслуживание этого компонента может привести к забиванию фильтра и скоплению масла на входе и выходе турбокомпрессора. Это снижает производительность двигателя и давление наддува из-за ограничения крыльчатки компрессора, вызванного закоксовыванием, и может отрицательно повлиять на компоненты после выпускного отверстия турбины. Если оставить систему в этом состоянии на слишком длительный период времени, это может привести к отказу турбокомпрессора и даже двигателя.

Рекомендации и важная информация

Точно так же, как контроль топлива, частота вращения двигателя и манометры являются вторыми по важности элементами при управлении автомобилем. Контроль давления подкачки машины может помочь решить любую проблему на ранних стадиях. В случае резкого падения давления подкачки оператор должен быть начеку и соответствующим образом отрегулировать его или изучить проблему. Поскольку турбокомпрессор легкодоступный и закреплен всего лишь четырьмя болтами, его часто заменяют преждевременно в случае низкого давления подкачки. Одними из факторов, которые необходимо заранее учесть и рассмотреть, являются ослабленные или изношенные впускные воздушные патрубки, забитые воздушные фильтры, забитые фильтры грубой очистки, переполненные фильтры системы вентиляции картера и изношенные прокладки между турбокомпрессором и впускным/выпускным коллектором.

В случае поломки вала или крыльчатки компрессора давление подкачки турбокомпрессора значительно снизится. При этом немедленная остановка двигателя имеет решающее значение, так как непрерывная работа может привести к тому, что большое количество масла достигнет впускного отверстия двигателя и попадет в камеры цилиндров. Значительное количество энергии, создаваемое при смешивании масла с топливом и воздухом в процессе сгорания, может привести к серьезным повреждениям и сгибанию шатунов. Это вызовет необходимость замены двигателя. Масло может также загрязнять каталитические нейтрализаторы отработавших газов, что приводит к необходимости капитального ремонта.

Знания – ключ к успеху. Убедитесь, что все специалисты знают, как работает система. Это может положительно повлиять и мотивировать команду применять лучшие методы работы, соблюдать правильные процедуры обслуживания с необходимыми интервалами времени и быть осведомленными о возможных проблемах. Это будет иметь большое значение для обеспечения бесперебойной работы двигателя и турбосистемы.

Статьи по теме

Двигатели Tigercat FPT. Stage V, Tier 4f, Tier 2 и несертифицированные конфигурации двигателей для удовлетворения требований по уровню выбросов во всем мире.


Защитите свой двигатель при помощи высокопроизводительной фильтрационной синтетической среды, созданной Tigercat.


Почему фильтрация масла для гидравлических систем настолько важна?


➫ Почему турбину называют турбокомпрессор

Турбина в автомобиле. Что это такое, как устроено и принцип работы

Турбокомпрессор – непростая и интересная деталь в автомобиле. У человека, который не сталкивался с турбосистемами, но имеет долю любопытства и пытливый ум, агрегат порождает множество различных вопросов. Ответы, да и сами возникающие вопросы достаточно любопытны.

Например, вопрос следующего характера: почему специалисты называют устройство таким чудным словом – турбокомпрессор? Это вопрос, достойный внимания. Правильный ответ на данный вопрос может казаться бредовым, но только в начале. Установка, в обиходе зовущаяся турбиной, как таковой ею не является. По своей сути это компрессор, который нагнетает смесь газов в камеры сгорания под давлением.

Правильное название турбины – турбокомпрессор (от английского – turbocharger, что в дословном переводе значит турбонагнетатель).

Знакомство с устройством и работой турбонагнетателя

Установка состоит из 2 модулей – турбины и компрессора. В соответствии с основами русского языка главной частью является «компрессор», а «турбина» указывает на какую-либо особенность главного элемента. Но это с точки зрения филологии. В техническом плане приставка «турбо» говорит о том, что главный узел выполняет свою работу благодаря вспомогательному. Узел состоит из двух элементов, соединенных общим валом, – нагнетателя и турбины. В центральном корпусе турбокомпрессора на линии оси вала установлены подшипники, на которых вращается вал.

Нагнетатель выполняет главную работу, которая возложена на турбосистему – подает воздух под высоким давлением, тем самым повышая массу воздушной смеси, подаваемой в силовую установку при других постоянных характеристиках (объем мотора, частота вращения коленчатого вала и прочие). Энергию, требующуюся для совершения работы нагнетателя, производит вспомогательный модуль. Раскручивается он «дармовыми» газами, которые образуются в результате сгорания горючей смеси в камерах сгорания. Получившийся крутящий момент в дальнейшем передается на устройство нагнетания воздушной смеси в мотор.

Выражаясь фигурально, турбокомпрессор – это сказочное существо «тяни-толкай». Турбина – «тяни», компрессор – «толкай». Несмотря на то, что турбина и нагнетатель представляют собой единую установку, они имеют ряд противоположностей (турбина – горячая, а нагнетатель – холодный). Вспомогательный элемент работает по принципу центростремительной, а основной – по принципу центробежной системы. Помимо соединяющего общего вала, оба модуля относятся к лопаточным машинам. В этом заключена вся «техническая правда» об этом агрегате.

Итоги знакомства с турбонагнетателем

На основании приведенной выше информации фраза «турбина не дует», которую очень часто можно услышать в разговоре огорченного автолюбителя или слабо подкованного автослесаря, имеет смысл исключительно на сленге, а под турбиной имеется в виду вся установка – турбонагнетатель.

Отремонтируйте Вашу турбину у НАС

В ТурбоРотор вы можете качественно отремонтировать турбину по приемлемой цене. Гарантия на выполненные работы 1 год.

С точки зрения технически образованного специалиста это словосочетание не имеет смысла. Второстепенный узел являет собой привод компрессора, который, раскручиваясь за счет отработавших газов, передает на главную часть крутящий момент, тем самым приводя его в действие. Поэтому она «дуть» и не должна, ее миссия – «крутить».

Если вдаваться в нюансы, то следует уточнить, что силовые агрегаты автомобилей оснащены не турбонагнетателями, а системами турбонаддува. В ее состав кроме агрегата, входят датчики, патрубки, устройства регулирования и другие элементы.

Дочитав статью до конца, вы повысили свою грамотность относительно турбосистем автомобиля и в будущем не попадете впросак, используя народный сленг.

Руководство по обслуживанию и применению турбокомпрессоров

Описание турбокомпрессора
Турбокомпрессор (ТКР) — это устройство, которое использует кинетическую и тепловую энергию выхлопных газов. Эта энергия вращает колесо турбины с очень большой скоростью. Колесо турбины и колесо наддува/компрессора находятся на общем валу, который расположен на плавающих радиальных подшипниках скольжения. Колесо компрессора всасывает и нагнетает воздух, который подается в пространство сгорания топлива двигателя. В результате этого повышается весовое заполнение цилиндра двигателя, а следовательно и среднее эффективное давление в цилиндре и мощность двигателя, уменьшается средний расход горючего. Следующим очень важным аспектом использования ТКР в двигателях внутреннего сгорания является редукция выхлопных газов.

Использование
Сам ТКР предназначен исключительно для использования на двигателях внутреннего сгорания. Учитывая то, что двигатель внутреннего сгорания снабженный турбокомпрессором образует термодинамическую конструкцию: двигатель — ТКР, функции которых тщательно взаимно согласованы, можно собирать данный тип ТКР только на тот двигатель, для которого он был предназначен и одобрен.

Установка
ТКР можно устанавливать только на двигатель.
ТКР подсоединяется к выхлопному трубопроводу двигателя входным фланцем корпуса турбины. Во время установки ТКР придерживайтесь отклонения подачи и стока масла от вертикальной оси 15 . Трубопроводы подачи и стока масла к/от корпуса подшипников не должны быть укорочены, либо каким-нибудь иным образом изменены.
Конструкция подачи и стока масла к/от корпуса подшипников осуществлена изготовителем двигателя так, что отвечает техническим условиям согласованным между изготовителем ТРК и изготовителем двигателя и обеспечивает исправную работу смазки ТКР.
ТКР должен быть использован только с предварительно включенным фильтром всасывания, который отвечает требованию (по обеспечению) максимальной потери давления в тракте всасывания, и с надлежащим образом подсоединенными и уплотненными фланцами на впуске и выпуске компрессора и турбины.
Используйте только оригинальное уплотнение и шланги для установки ТКР на двигатель.
За 15 минут до пуска двигателя, проведите заполнение маслом ТКР, наливая сплошной струей масло во входную горловину корпуса подшипников (объем — см. таблицу 1).
Минимальная температура масла должна быть 20 С, минимальная температура ТКР должна быть 10 С.

Инструкция по установке
1. Убедитесь, что пути прохождения воздуха впускной и выхлопной системы чисты и не засорены (свободны от масла, частиц прокладок, пыли, кокса или другого сора). Замените воздушный фильтр, соответствующим рекомендациям изготовителя машины.
2. Проверьте, что трубки подвода/отвода масла к турбине чисты и не засорены частицами кокса. Очистите их. Если сомневаетесь, замените новыми.
3. Замените масло и масляный фильтр, соответствующим нормам завода-изготовителя машины.
4. Проверьте состояние фланца выпускного коллектора (нет ли трещин и засорений). Если сомневаетесь, замените новым.
5. Установите турбокомпрессор на выпускной коллектор, убедитесь, что прокладка правильно прижата.
6. Соединение выводов может потребовать изменения их ориентации, для чего нужно отпустить прижимные планки на улитках. После убедитесь, что все крепления затянуты.
7. Присоедините отводящую масло трубку, затем заполните турбину чистым маслом через впускное отверстие. При этом медленно про вворачивайте вал рукой.
8. При установке турбины не используйте герметик. Впоследствии он затвердеет и его куски могут стать причиной поломки.
9. Присоедините все выводы турбины. Проверните двигатель не заводя его, что бы создать давление масла в турбине.
10. Заведите двигатель и на холостых оборотах убедитесь, что все соединения затянуты и нигде нет утечек. Для обнаружения утечек газов используйте мыльный раствор.

Что такое турбокомпрессор? — Типы и как он работает

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор, известный как турбокомпрессор, представляет собой устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое повышает производительность двигателя внутреннего сгорания за счет подачи дополнительного сжатого воздуха в камеру сгорания.

Это улучшение характеристик двигателя без наддува связано с тем, что компрессор может нагнетать в камеру сгорания больше воздуха и пропорционально больше топлива, чем только атмосферное давление.

Турбокомпрессор — это устройство, прикрепленное к двигателю транспортного средства, предназначенное для повышения общей эффективности и повышения производительности. По этой причине многие производители автомобилей выбирают турбокомпрессор в двигателях грузовиков, автомобилей, поездов, самолетов и строительной техники. Чаще всего они используются в двигателях внутреннего сгорания с циклом Отто и дизельных двигателях.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Швейцарский инженер Альфред Буши впервые разработал конструкцию турбокомпрессора в 1905 году для повышения производительности дизельных двигателей.Аккуратный!

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Это вопрос любой передачи, и, к сожалению, на него нет простого ответа. Обычный турбокомпрессор обеспечивает сетевым энтузиастам примерно на 20–40 процентов больше мощности, чем стандартные продукты.

Однако величина дополнительной мощности зависит от множества переменных, в том числе от того, насколько велик или мал турбонагнетатель, какие изменения вы внесли во внутренние части двигателя, какой тип топлива вы используете и какой ECU используется ваша установка турбокомпрессора.Прибыль вашего автомобиля будет варьироваться.

Как работает турбонагнетатель?

Турбокомпрессор — это система, которая помогает двигателю развивать большую мощность и крутящий момент за счет принудительной индукции. По сути, турбонаддув всасывает воздух, охлаждает его, а затем принудительно подает в двигатель больше, чем через стандартный впускной канал. Конечный результат — гораздо больше «ух!»

Турбокомпрессор автомобиля работает по тому же принципу, что и поршневой двигатель. Он использует выхлопные газы для привода турбины.Это вращает воздушный компрессор, который нагнетает дополнительный воздух (и кислород) в цилиндры, чтобы они могли сжигать больше топлива каждую секунду.

Принцип работы турбокомпрессора:

  1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
  2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
  3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и снова выдувает его.
  4. Горячий сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
  5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре быстрее.
  6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он производит энергию быстрее и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
  7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выпускной патрубок.
  8. Горячие выхлопные газы, обдувая вентилятор турбины, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
  9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор.Таким образом, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
  10. Выхлопные газы покидают автомобиль, затрачивая меньше энергии, чем в противном случае.

Детали турбонагнетателя

1. Турбина

Турбина турбонагнетателя, состоящая из рабочего колеса и корпуса турбины, преобразует выхлопные газы двигателя в механическую энергию для привода компрессора. Этот перепад давления преобразуется турбиной в кинетическую энергию для привода турбинного колеса.Существует два основных типа турбин: осевые и радиальные.

2. Подшипники.

Система подшипников турбокомпрессора выглядит просто, но она играет ключевую роль в ряде важных функций. Одними из наиболее важных являются контроль радиального и осевого перемещения вала и колес и минимизация потерь на трение в системе подшипников.

3. Компрессор

Колеса компрессора являются одной из наиболее обсуждаемых частей турбонагнетателя. Компрессорная секция, как и турбина, состоит из двух основных компонентов: компрессорного колеса и крышки компрессора.Задача компрессора буквально сжимать свежий воздух и направлять его к дроссельной заслонке.

4. Центральный корпус/вращающийся узел (CHRA)

В CHRA могут не заканчиваться чернила, но это одна из наиболее важных частей любого узла турбокомпрессора. На практике CHRA служит точкой крепления обоих корпусов и должен быть изготовлен из необходимого материала, чтобы выдерживать тепло и нагрузку на турбину.

5. Интеркулер

Понимание того, что турбокомпрессор сжимает воздух, позволяет легко понять, почему интеркулер важен.Не вдаваясь в чрезмерные математические расчеты (мы снова говорим о законе идеального газа), давайте просто скажем, что при увеличении давления в заданном объеме выделяется тепло.

6. Вестгейт

Вестгейт — это простое устройство, которое выпускает выхлопные газы до того, как они достигнут входа в корпус турбины.

7. Продувочные клапаны

Предохранительный клапан представляет собой предохранительный клапан, который устанавливается на стороне компрессора турбосистемы. Его задача буквально сбросить избыточное давление наддува, попавшее в систему, когда дроссельная заслонка закрывается.

8. Трубопроводы и коллекторы

Трубопроводы — это, пожалуй, последнее, о чем думают большинство фанатов при сборке турбосистемы. Тем не менее, правильное применение и размер необходимы для обеспечения оптимальной производительности. В типичной системе турбокомпрессора трубопровод можно разделить на три отдельные секции: коллекторы, горячую сторону и холодную сторону.

Коллекторы турбонаддува, выдерживающие экстремальные перепады температур, невероятное обратное давление и высокие нагрузки, делают эти участки одной из наиболее вероятных проблем в турбосистеме.Чтобы понять крайности, которым сорт должен подвергаться изо дня в день, лучше всего разработать сорт, основанный на долговечности и силе, даже если это означает отказ от небольшой производительности.

9. Трубопровод горячей стороны

Любой трубопровод, связанный с движением фактических выхлопных газов, будь то к турбонагнетателю или от него, обычно называется трубопроводом горячей стороны. Из-за чрезвычайно высокой температуры, выделяемой при переносе выхлопных газов в корпус турбины, важно использовать здесь прочный материал, и нержавеющая сталь является предпочтительным материалом для многих производителей.

10. Трубопровод холодной стороны

«Холодная сторона» турбокомплекта относится к любому трубопроводу, связанному с перемещением сжатого воздуха от турбонагнетателя к корпусу дроссельной заслонки. Если вы устанавливаете промежуточный охладитель, он также является частью холодной стороны, и его необходимо правильно подключить, чтобы все работало.

Типы турбокомпрессоров

Есть несколько различных типов турбонагнетателей, используемых в автомобильной промышленности :

  • одноуровневые
  • Twin-Turbo
  • Twin-Scroll Turbo
  • Переменная геометрия TURBO
  • Турбина Twin Scroll с регулируемой скоростью
  • Электрическая турбина

1.Single-Turbo

Одинарные турбонагнетатели — это то, что большинство людей считают турбинами. Благодаря разным размерам элементов в турбонаддуве могут быть достигнуты совершенно разные характеристики крутящего момента. Большие турбины обеспечивают более высокий уровень максимальной мощности, в то время как меньшие турбины могут вращаться быстрее и обеспечивать лучшую мощность на низких оборотах.

Это недорогой способ повысить мощность и эффективность двигателя, в результате чего они становятся все более популярными. Они позволяют двигателям меньшего размера повысить эффективность, производя такую ​​же мощность, как и двигатели большего размера без наддува, но с меньшим весом.

Однако они, как правило, лучше всего работают в узком диапазоне оборотов, и водители часто испытывают «задержку турбонаддува» до тех пор, пока турбонаддув не начнет работать в своем максимальном диапазоне оборотов.

2. Twin-Turbo

Как следует из названия, Twin-Turbo означает добавление второго турбонагнетателя к двигателю. Для двигателей V6 или V8 это можно сделать, назначив один турбонаддув на каждый ряд цилиндров.

В качестве альтернативы можно использовать турбокомпрессор меньшего размера на низких скоростях, а турбокомпрессор большего размера — на более высоких скоростях.Эта вторая конфигурация (известная как двойной последовательный турбонаддув) обеспечивает более широкий диапазон скоростей и обеспечивает лучший крутящий момент на низких скоростях (уменьшая турбо-задержку), но также обеспечивает мощность на высоких скоростях. Неудивительно, что наличие двух турбин значительно увеличивает сложность и связанные с этим затраты.

3. Турбокомпрессор Twin-Scroll

Для турбонагнетателей Twin Scroll требуется корпус турбины с разделенными впускным и выпускным коллекторами, соединяющими соответствующие цилиндры двигателя с каждой спиралью. независимо.Например, в четырехцилиндровом двигателе (с порядком работы 1-3-4-2) цилиндры 1 и 4 могут подаваться на один виток турбины, а цилиндры 2 и 3 — на отдельный виток.

Такое расположение позволяет более эффективно передавать энергию выхлопных газов на турбонаддув и обеспечивает более плотный и чистый воздух в каждом цилиндре. На выхлопную турбину отправляется больше энергии, а значит, больше мощности. Опять же, за сложность системы, которая требует сложных корпусов турбин, выпускных коллекторов и турбин, приходится платить.

4. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT)

Как правило, VGT содержат кольцо лопаток аэродинамической формы в корпусе турбины на входе в турбину. В турбокомпрессорах для легковых и легких коммерческих автомобилей эти лопасти вращаются для изменения угла закрутки газа и площади поперечного сечения.

Эти внутренние лопатки изменяют соотношение площади турбонаддува к радиусу (A/R) в соответствии с частотой вращения двигателя, обеспечивая максимальную производительность. На низких оборотах низкое соотношение A/R позволяет турбонаддуву быстро раскручиваться за счет увеличения скорости выхлопа.На более высоких скоростях соотношение A/R увеличивается, что позволяет увеличить воздушный поток. Это приводит к низкому порогу заряда, который уменьшает турбозадержку и обеспечивает широкий и равномерный диапазон крутящего момента.

В то время как VGT обычно используются в дизельных двигателях, где выхлопные газы имеют более низкую температуру, до настоящего времени применение VGT в бензиновых двигателях было ограничено из-за их стоимости и необходимости изготовления компонентов из экзотических материалов.

Высокая температура выхлопных газов означает, что лопасти должны быть изготовлены из экзотических термостойких материалов, чтобы предотвратить их повреждение.Это ограничило их использование роскошными высокопроизводительными двигателями.

5. Турбокомпрессор с регулируемой двойной спиралью (VTS)

Как следует из названия, турбонагнетатель VTS сочетает в себе преимущества турбонагнетателя с двойной спиралью и турбины с изменяемой геометрией. Это делается с помощью клапана, который может отводить поток отработанного воздуха только на одну спираль, или путем изменения степени открытия клапана выхлопные газы могут быть разделены на обе спирали.

Конструкция турбонагнетателя VTS представляет собой более дешевую и надежную альтернативу турбинам VGT, что означает, что этот вариант подходит для бензиновых двигателей.

6. Электрические турбокомпрессоры

Электрический турбокомпрессор используется для устранения турбозапаздывания и для помощи обычному турбокомпрессору на более низких оборотах двигателя, когда традиционный турбокомпрессор не является наиболее эффективным. Это достигается за счет добавления электродвигателя, который вращает компрессор турбонагнетателя с самого начала и на более низких скоростях до тех пор, пока мощность от объема выхлопных газов не станет достаточно высокой для запуска турбонагнетателя.

Такой подход позволяет оставить турбо лаги в прошлом и значительно увеличить диапазон скоростей, в которых турбо работает эффективно.Все идет нормально. Кажется, что электронные турбины — это ответ на все отрицательные характеристики традиционных турбокомпрессоров, но есть и некоторые недостатки.

Большинство из них связаны со стоимостью и сложностью, поскольку электродвигатель необходимо размещать и запитывать, а также охлаждать для предотвращения проблем с надежностью.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор, известный как турбокомпрессор, представляет собой устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое увеличивает мощность двигателя внутреннего сгорания за счет подачи дополнительного сжатого воздуха в камеру сгорания.

Как работают турбокомпрессоры?

Турбокомпрессор автомобиля работает по тому же принципу, что и поршневой двигатель. Он использует выхлопные газы для привода турбины. Это вращает воздушный компрессор, который нагнетает дополнительный воздух (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждую секунду.

Какие бывают типы турбонагнетателей?

Различные типы турбонагнетателя:
1. Однотурбинный
2. Двухтурбинный
3. Двойной спиральный турбокомпрессор
4. Турбина с изменяемой геометрией
5.Variable Twin Scroll Turbo
6. Electric Turbo

Родственные

Что такое турбонагнетатель и как он работает?

Что такое турбокомпрессор?

Двигатель с форсированным двигателем или двигатель с турбонаддувом использует выхлопные газы, обычно выбрасываемые в воздух обратно в двигатель через принудительные турбины, для увеличения мощности. В очередной раз Arctic Cat стала лидером, первой установив турбонаддув на один из своих снегоходов, когда они выпустили четырехтактный двигатель T660 в 2004 году.Теперь есть больше брендов, продающих снегоходы с возможностью турбонагнетателя, и много компаний, продающих комплекты турбокомпрессора.

Прежде чем мы продолжим, я должен отметить, что Precision Boats в Айдахо-Фолс имеет комплект турбонагнетателя, сделанный Boondocker, Auto Sidekick, который сейчас имеет большую распродажную цену. Подходит для любых моделей Arctic Cat Ascender 2018-2019 гг. Если вы ищете турбокомпрессор для своего снегохода, позвоните Толлену или Тиму по телефону (208) 529-0520, и он сообщит вам текущую цену продажи.

Я отвлекся…

Как работают турбокомпрессоры?

Турбокомпрессоры создают мощность за счет повышения давления во впускном коллекторе, выдавливания и нагнетания воздуха в двигатель, тем самым увеличивая воздушно-топливную смесь, что позволяет двигателю прокачивать больше воздуха и развивать большую мощность. По сути, он просто берет воздух, выбрасываемый через выхлопную систему, и нагнетает его обратно прямо в цилиндры.

История

В 1905 году швейцарский инженер Альфред Буши первым запатентовал нагнетатель, приводимый в движение выхлопными газами.Бучи окончил Федеральный политехнический институт (ETH) в Цюрихе, а его отец был исполнительным директором швейцарской промышленной и производственной фирмы. Бучи был хорошо подготовлен к тому, чтобы стать лидером в отрасли. Именно его увлечение задачей повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания, связанной с потерями тепла с выхлопными газами, привело к созданию того, что мы сейчас называем турбокомпрессором . Он признал процесс выхлопа пустой тратой энергии.

Только пару десятилетий спустя его теория и изобретение наконец получили практическое применение.В 1923 году министерство транспорта Германии запросило у Бюхи постройку пассажирских лайнеров «Preussen» и «Hansestadt Danzig». его надзор.

Сегодня мы признаем его патент 1905 года «рождением эры турбонаддува», но на самом деле именно его успех с пассажирскими лайнерами вызвал удивление и привлек внимание, когда он объединил свою технологию с дизельным двигателем и увеличил его эффективность более чем на 40%.Теперь люди слушали.

Лишь несколько лет спустя, в 1930-е годы, производители автомобилей начали брать пример с его книги и добавлять турбокомпрессоры в двигатели гоночных автомобилей.

Альфред Бюхи умер 27 октября 1959 года.

Схема турбосистемы

Система турбонагнетателя состоит из турбонагнетателя, установленного на фланце на выхлопной трубе или коллекторе, воздухозаборной трубы и трубы, по которой сжатый воздух возвращается обратно в двигатель. Тем не менее, правильно настроенная турбосистема включает в себя гораздо больше, чем просто турбокомпрессор:

Турбокомпрессор : Правильный турбокомпрессор в любом приложении будет иметь низкое системное ограничение, низкую температуру наддува; низкий порог наддува оборотов и низкое давление в выпускном коллекторе.Это нужно для того, чтобы снизить температуру.

Топливная система : Турбокомпрессор существенно увеличивает размер двигателя, потому что он нагнетает больше воздуха в цилиндр, и, поскольку топливная система двигателя имеет размер, соответствующий двигателю, систему необходимо модифицировать, чтобы она работала так, как если бы она питала двигатель большего размера. На снегоходах с впрыском топлива это часто делается с помощью вторичного топливного контроллера, например, производства Boondocker или DynoJet.

Управление наддувом : Давление наддува обычно регулируется с помощью вестгейта, который настроен на сброс избыточного давления в определенной точке давления.Неконтролируемый наддув может повредить двигатель, поэтому вестгейт обычно использует подпружиненный клапан для сброса избыточного давления. В некоторых системах также используется продувочный клапан, который сбрасывает избыточное давление, которое накапливается в нагнетательной трубке после закрытия дроссельной заслонки.

Интеркулер : В некоторых турбосистемах используется интеркулер, похожий на автомобильный радиатор, только он пропускает воздух вместо охлаждающей жидкости. Когда воздух сжимается, он нагревается, поэтому работа интеркулера заключается в охлаждении всасываемого заряда.Охлажденный впускной заряд обеспечивает более плотный заряд воздуха/топлива и большую мощность!

Должен ли я турбонаддув двигателя?

Вы не заметите турбонагнетатель на низких скоростях и низком дросселе, но когда вы достигнете скорости, при которой включается турбонаддув, вы почувствуете неуклонное увеличение мощности, которое, хотя и плавно, все же представляет собой очень заметную разницу в скорости и мощности. . Из-за того, как работает турбодвигатель, он фактически сделает вашу выхлопную систему тише.

Если вам нужно небольшое изменение мощности (увеличение на 30–40 %), то турбокомпрессор — отличный вариант для вас.Но если вы ищете 100% улучшение и повышенную мощность… тогда турбонагнетатель по-прежнему отличный вариант! Прелесть этого дизайна в том, что вы можете контролировать желаемое усиление. Все дело в том, сколько воздуха сжимается в цилиндры.

С появлением все большего количества экологических норм мы заметим, что более крупные компании создают двигатели меньшего размера. Заставьте любой маленький двигатель работать как огромный двигатель, установив турбокомпрессор на свои снегоходы и сани Arctic Cat.

Готовы ли вы к большей мощности? Хотите увидеть, что это такое? Позвоните нам или зайдите, и мы покажем вам ваши варианты.

Что такое турбокомпрессор? — Врумдевочки

Все больше и больше автомобилей используют турбокомпрессоры и нагнетатели, чтобы заставить двигатели развивать большую мощность и лучше экономить топливо. Что такое турбокомпрессор, что такое наддув и как он работает? Давайте наденем наши гиковские шляпы и посмотрим глубже.


Аарон Голд

Больше воздуха, больше работы

Бензиновые двигатели сжигают смесь топлива и воздуха в соотношении около 14,7 единиц воздуха на каждую единицу бензина. Двигатели «вдыхают» воздух и топливо, используя движение поршня вниз во время такта впуска.

Если бы кто-то нагнетал больше воздуха в двигатель, можно было бы увеличить соответствующее количество топлива, производя более мощный взрыв и увеличивая мощность. Нагнетание воздуха в двигатель называется принудительной индукцией или наддувом и обычно зависит от механического устройства.Помощь, оказываемая устройством, называется boost .

Нагнетатели


Хотя существует множество форм наддува, термин «нагнетатель» обычно относится к насосу большой производительности, который приводится в действие непосредственно от двигателя либо шестернями, либо ремнем. Поскольку нагнетатель приводится в действие двигателем, он развивает мгновенный наддув; однако усилия, необходимые для его вращения, потребляют мощность двигателя.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор представляет собой воздушный насос с приводом от выхлопных газов, состоящий из пары турбинных колес, мало чем отличающихся от вертушек, на одном валу.Одна турбина расположена в потоке выхлопных газов; когда двигатель набирает обороты, выхлоп заставляет его вращаться. При этом вращается вторая турбина, которая является частью впускной системы, направляющей воздух в двигатель, и действует как насос.

Для создания наддува двигатель должен работать достаточно интенсивно, чтобы создавать значительное давление выхлопных газов, необходимое для вращения турбонагнетателя. Это приводит к «турбо-задержке» — двигатель не получает прибавки мощности на более низких оборотах, и кажется, что автомобиль колеблется, а не ускоряется.Новые, более технологически продвинутые автомобили имеют меньше турбо-задержек, чем старые автомобили. Преимущество использования турбонаддува для увеличения мощности заключается в том, что когда турбонаддув активен, двигатель использует топливо, будь то бензин или дизель.

Преимущество турбонаддува заключается в том, что автопроизводители могут использовать двигатели меньшего размера, потребляющие газ, чтобы получить такую ​​же мощность и ускорение, как и более крупный двигатель, потребляющий газ.

К автомобилям с двигателем с турбонаддувом относятся: модели Volkswagen GTI, VW Passat и Jetta, Hyundai Sonata (как опция), Kia Optima, Buick Regal, Chevy Cruze 1.4 и Sonic 1.4, а вскоре и Hyundai Veloster в качестве опции.

Другие формы наддува

Технически все, что нагнетает воздух в двигатель, считается формой наддува. Воздухозаборник на капоте, который направляет воздух в двигатель, можно считать нагнетателем. Некоторые гоночные автомобили впрыскивают в двигатель закись азота; закись азота имеет более высокое содержание кислорода, чем воздух, и, поскольку кислород является компонентом воздуха, который фактически реагирует с бензином во время сгорания, закись азота является формой наддува.

Volkswagen Group of America, Inc. не несет ответственности за содержание этого столбца.

Что такое турбокомпрессор и как он работает?

Представьте, что вы плывете по шоссе с прохладным ветерком в волосах и проезжаете мимо других машин, как будто они стоят на месте.

Это было что-то из области фантастики с первых дней появления автомобилей, подталкивая их к тому, чтобы увидеть, насколько быстро они могут двигаться и как быстро они могут набрать скорость.

Мы даже песни об этом написали. Еще в 1961 году Beach Boys увековечили двигатель с турбонаддувом, написав песню 409. Она была создана о двигателе Chevrolet 409, получившем название «Turbo-Fire», который мог разгоняться от нуля до шестидесяти за четыре секунды. Это положило начало революции в автомобильной промышленности, когда люди требовали от своих автомобилей большего, чем когда-либо прежде. Головокружение 409!

Конечно, в наши дни не нужен трамвай, чтобы добавить мощности и управляемости транспортному средству. Люди не хотят этого в хот-родах и уличных автомобилях, они хотят этого в семейном седане, когда они каждый день ездят на работу и с работы.

Когда вы видите, что автомобиль рекламируется как с турбонаддувом, вы автоматически предполагаете, что он обладает повышенной производительностью, большей мощностью и большей скоростью. Но так ли это на самом деле? Что на самом деле означает турбированный? Стоит ли добавлять его в следующий автомобиль, который вы покупаете?

Что такое турбокомпрессор?

Вы найдете турбокомпрессор между двигателем и выхлопом. Это небольшая турбина, которая соединяет обе части вместе, а также воздухозаборник автомобиля. Турбина использует выхлопные газы для вращения и нагнетания большего количества воздуха в двигатель, увеличивая мощность по ходу работы.

В большинстве современных автомобилей используется двигатель внутреннего сгорания. Когда автомобиль работает, движение поршней вниз обеспечивает подачу воздуха в цилиндры двигателя. Этот воздух смешивается с топливом, и пар воспламеняется и создает энергию. Разгоняя свой автомобиль до более высоких скоростей, вы не столько добавляете топлива в процесс, сколько втягиваете больше воздуха, который испаряет больше топлива для создания большей мощности.

Турбокомпрессор изменяет это, используя вместо этого процесс, управляемый выхлопом.

Как работают турбокомпрессоры?

Турбокомпрессор состоит из четырех основных частей.

Турбокомпрессор напоминает улитку. Он имеет воздухозаборник, выпускной патрубок, турбины спереди и сзади, а также шлангопровод для подачи масла.

Промежуточный охладитель помогает контролировать температуру наддувочного воздуха, выходящего из турбонагнетателя. Он использует охлаждающую жидкость для управления.

Перепускной клапан обеспечивает повышение давления.

Электрический блок управления двигателем (ЭБУ) управляет составом воздушной смеси и опережением зажигания, что отличается от стандартного двигателя внутреннего сгорания.

Турбокомпрессор предназначен для увеличения мощности. Сколько сил — сложный вопрос. Автолюбители скажут вам, что они могут получить на 40 процентов больше мощности, чем обычные автомобили. Однако это зависит от множества различных переменных. Можно с уверенностью сказать, что выигрыш от автомобилей будет разным.

Турбокомпрессор вреден для вашего двигателя?

Основное назначение турбокомпрессора — мощность. Если вы когда-нибудь чувствовали, что вам нужно подтолкнуть свою машину, чтобы подняться на холм, или даже проехать сквозь пробки, не чувствуя задержки при нажатии на педаль газа, турбокомпрессор может дать вам дополнительный импульс, который вы, возможно, ищете. .

Но имейте в виду, что добавление турбонагнетателя добавляет к вашим обычным потребностям еще один элемент технического обслуживания. Турбокомпрессор увеличивает нагрузку на двигатель. Турбокомпрессор повышает как давление, так и температуру в камере сгорания, что увеличивает нагрузку на все задействованные детали.

Чем больше работает двигатель, тем быстрее ему потребуется ремонт. И замена.

Наличие турбонагнетателя также работает в более экстремальных условиях. Это означает, что меньше прощения, если вы не принимаете план регулярного обслуживания, который периодически заменяет масло и проверяет давление.Большинству турбокомпрессоров требуется масло более высокого качества и более короткие интервалы технического обслуживания, чтобы поддерживать их наилучшую работу.

Надежны ли турбокомпрессоры?

По данным Motortrend, турбокомпрессоры популярны как никогда: примерно каждый четвертый автомобиль, производимый сегодня, имеет турбодвигатель под капотом.

Вам подходит? Здесь, в Колорадо, турбокомпрессоры могут дать вам необходимый дополнительный импульс, особенно если вы часто ездите в горы.

Тем не менее, имейте в виду, что, добавляя дополнительные компоненты в моторный отсек для турбокомпрессора, вы также увеличиваете вероятность того, что что-то пойдет не так. Каждая из частей турбокомпрессора — турбокомпрессор, перепускной клапан, промежуточный охладитель, система управления — добавляет больше деталей в моторный отсек, что означает большую вероятность потенциальной ошибки, особенно с возрастом вашего автомобиля.

Как и в случае с любым двигателем, для любого приобретаемого вами автомобиля ключом к поддержанию максимальной производительности вашего автомобиля является соблюдение графика регулярного технического обслуживания.

Турбокомпрессоры лучше буксируют?

Поскольку турбонагнетатели увеличивают мощность, вполне естественно думать, что они окупятся, если вы планируете буксировать. Не так.

Турбокомпрессор отлично подходит для увеличения мощности и ускорения. Если вы съезжаете на обочину и хотите обогнуть человека перед вами, вам подойдет турбо.

Долгосрочная мощность для буксировки тяжелых объектов, таких как кемперы и лодки, лучше предоставить мощному двигателю, такому как V6 или V8.

Думаете о покупке подержанного автомобиля с турбокомпрессором?

Прежде чем покупать подержанный автомобиль, рекомендуется сначала провести небольшое исследование. Проверьте рейтинги надежности. Нужен ли автомобилю премиальный бензин? Были ли проведены серьезные модернизации автомобиля из-за проблем с турбокомпрессором? Быстрый поиск в Google даст вам множество советов о том, с чем сталкиваются другие водители с автомобилем, который вы рассматриваете.

Одной из самых больших проблем, с которыми вы можете столкнуться, является двигатель с турбонаддувом, который потребляет масло.Проверьте низкий уровень масла. Запросите сервисные журналы. Вы замечаете тенденцию, что двигателю требуется большее количество масла, чем в среднем? Также можно проверить наличие утечек масла. Будьте осторожны, если вы заметите запах горелого масла, когда заглянете под капот.

Конечно, также рекомендуется привезти любой подержанный автомобиль, прежде чем расписаться на пунктирной линии. Мы можем провести полную оценку и осмотреть автомобиль сверху донизу, что даст вам лучшее представление о потенциальных проблемах, которые могут возникнуть в ближайшем будущем.

Техническое обслуживание и ремонт турбокомпрессора | Мобиль™

Майк Бамбек , www.automedia.com

Первая большая волна автомобильных турбонаддувов пришла в автосалоны в 80-х годах. Все, от универсалов Chrysler K-car для продуктовых магазинов до высококлассных спортивных автомобилей Porsche, имело турбокомпрессор под капотом. Казалось обязательным условием, чтобы эти автомобили с турбонаддувом не могли выйти с завода без красующегося где-нибудь, если не по всему автомобилю, слова «ТУРБО». Дело в том, что турбокомпрессор может повысить производительность экономичного двигателя.Двигатели с турбонаддувом снова становятся все более распространенными, поскольку потребители требуют большей мощности и лучшей экономии топлива.

Просто в теории
Турбокомпрессор находится между двигателем и выхлопной системой и использует энергию, которая обычно выходит из выхлопной трубы, и находит ее более эффективное использование. Внутри турбокомпрессора находятся два ребристых колеса, которые вместе вращаются на общем валу. Колесо турбины с горячей стороны улавливает мощность выхлопа. Колесо компрессора холодной стороны забирает энергию, захваченную турбинным колесом, и использует ее для нагнетания воздуха обратно в двигатель.Затем воздух смешивается с топливом, и вуаля — меньший четырехцилиндровый двигатель Chihuahua вдруг может похвастаться мощностью Доберман В-8. Поскольку сжатый воздух, нагнетаемый в камеры сгорания, содержит больше кислорода, двигатель может генерировать больше мощности, чем при работе без турбонаддува. Когда водителю не нужна дополнительная мощность, турбодвигатель вращается вместе с поездкой, позволяя двигатель для работы с улучшенной топливной экономичностью.

Уход и смазка
Хотя сам турбокомпрессор является относительно простым устройством, его замена может оказаться дорогостоящей реальностью.Замена нового турбокомпрессора может стоить несколько тысяч долларов, не считая установки и работы. Чтобы избежать преждевременного выхода из строя турбокомпрессора, нужно строго следовать рекомендациям производителя по моторному маслу и обслуживанию. Двигатели
Turbo могут быть крайне требовательны к моторному маслу. Тот же самый выхлоп, который вращает колесо турбины, дал название горячей стороне. Корпус с горячей стороны может заметно нагреться до красна. Поскольку вал может вращаться в диапазоне 100 000 об/мин, использование высококачественного моторного масла является ключом к долговечности турбокомпрессора.
Достижения в области моторного масла и корпусов турбокомпрессоров с водяным охлаждением сделали двигатели с турбонаддувом более удобными для потребителей, чем когда-либо, но пренебрежение заменой масла может привести к преждевременному выходу турбокомпрессора из строя.

На балансе
Цена нового сменного турбокомпрессора может быть ошеломляющей. Если неисправность турбокомпрессора связана с нормальным износом, то может быть вариантом его восстановления. Плохая новость заключается в том, что восстановление турбокомпрессора выходит за рамки возможностей большинства домашних мастеров.Разборка и осмотр возможны, но любая механическая обработка и балансировка требуют как специализированного оборудования, так и опыта. Хорошая новость в том, что есть профессионалы, которые справятся с этой задачей. Турбокомпрессор, восстановленный со свежими подшипниками и уплотнениями, может прослужить много миль при значительно меньших затратах, чем замена нового блока.

Ремонт пятиступенчатого турбокомпрессора

Что внутри и как это работает — CarTechBooks

Энтузиасты производительности обычно хотят знать и понимать все, что могут, о модификациях, которые они вносят в свой двигатель, и на то есть веские причины.Чем глубже понимание, тем лучше применение компонента и/или системы. Кроме того, всем нравится время от времени побегать. Все знают слова «турбо» и «турбокомпрессор» (кроме некоторых разработчиков программного обеспечения для проверки орфографии, которые до сих пор настаивают на том, что «турбокомпрессор» — это два слова!). Но большинство не разбираются во внутренних компонентах. Понимание компонентов и того, как они работают вместе, поможет вам развить «чувство» турбин и поможет в обслуживании, общении, устранении неполадок и диагностике отказов турбины.Представьте, насколько успешными вы были бы в хот-роде вашего двигателя, если бы вы не разбирались во внутренностях двигателя.

 

 

Типовой турбокомпрессор Разрез под углом 90 градусов иллюстрирует все внутренние рабочие части типичного турбокомпрессора. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Компрессор

Компрессор состоит из двух основных компонентов: колеса компрессора и крышки компрессора.В этих компонентах есть много критических типов конструкции и специфических элементов, таких как диффузор, критически важный элемент, который обычно встроен в крышку компрессора. Понимание номенклатуры турбокомпрессоров и конструктивных особенностей поможет в будущих дискуссиях о турбокомпрессорах, связанных с согласованием, проектированием систем, восстановлением и анализом отказов.

Чтобы получить общее представление о компрессорах, важно рассмотреть (или представить!) некоторые связанные с ними термодинамические принципы.Хотя область термодинамики широка, возможно, одна из наиболее важных областей, связанных с турбокомпрессорами, исходит из первого закона термодинамики, закона идеального газа. Упрощенно, закон идеального газа гласит, что отношение между объемом (V), давлением (P) и температурой (T) может быть выражено как:

 

PV/T = константа

Где P = давление газа

V = занимаемый объем

T = температура газа

 

Проще говоря, если объем является постоянным, повышение температуры приводит к пропорциональному увеличению давления.Если давление постоянно, то повышение температуры приводит к пропорциональному увеличению объема. И наоборот, если объем уменьшается, а давление остается постоянным, температура должна уменьшаться. Давление и объем прямо пропорциональны температуре и обратно пропорциональны друг другу.

Внутренние отношения этих свойств в газах всегда присутствуют и используются в повседневной жизни, начиная от охлаждения и заканчивая тем, как дизельный двигатель работает как двигатель с воспламенением от сжатия.Применяя закон идеального газа к компрессорам турбонагнетателя, мы можем легче понять, как и почему давление наддува становится таким горячим, и почему обращение с этим теплом важно для правильной настройки и максимальной мощности.

Компрессоры турбокомпрессора имеют конструктивные ограничения относительно того, насколько хорошо они справляются со своей задачей по эффективному сжатию всасываемого воздуха. Каждый компрессор имеет оптимальную эффективность потока, максимальную пропускную способность (дроссель) и точку давления, ниже которой он не будет течь при заданном количестве массы или остановится (помпаж).Когда компрессор работает с максимальной эффективностью в пределах своего диапазона расхода, эта эффективность выражается в процентах от того, насколько близко он подходит к сжатию газа, чтобы соответствовать математическим требованиям закона идеального газа. Если бы компрессор был эффективен на 100 процентов, то температуру нагнетания компрессора можно было бы рассчитать, зная только температуру на входе и давление нагнетания. Такой компрессор будет называться адиабатическим.

Термин адиабатический буквально означает: протекающий без притока или потери тепла.Поэтому, когда компрессор упоминается как имеющий конкретный уровень эффективности, скажем, 76 процентов; по сути, это означает, что он может сжимать воздух с 76-процентным адиабатическим КПД. Однако адиабатический КПД компрессора никогда не достигнет 100 процентов просто потому, что существуют факторы, которые добавляют нежелательное, но неизбежное тепло. Ускорение воздуха вызывает внутреннее трение между молекулами воздуха, зазоры рабочего контура вызывают проскальзывание и создают дополнительное внутреннее трение воздуха, воздух, быстро проходящий через детали колеса компрессора и кожуха, вызывает нагрев от трения и т. д.

Различные конструкции компрессоров имеют различные функции, которые разработаны для эффективной обработки сжимаемого воздуха, чтобы позволить этому компрессору отдавать как можно меньше тепла и, следовательно, повысить его адиабатический КПД. В то же время компрессор должен быть сконструирован таким образом, чтобы эффективно иметь достаточный диапазон массового расхода, соответствующий диапазону расхода воздуха, необходимому для двигателя. Как правило, массовый расход компрессора наносится на карту, чтобы показать диапазоны расхода выше 65 процентов. Уровни эффективности ниже этого, как правило, выделяют слишком много дополнительного тепла в воздух, вызывая множество проблем.Если у вас турбо работает ниже этого уровня, пришло время для перемен!

 

Колесо компрессора

Крыльчатка компрессора, пожалуй, наиболее часто обсуждаемый компонент турбокомпрессора. Это может быть потому, что его легче всего понять, и потому, что в первую очередь это центральная часть турбокомпрессора, являющегося воздушным насосом. Компрессорное колесо турбокомпрессора называется радиальным компрессором, потому что оно всасывает свежий воздух и ускоряет его радиально или поворачивает его на 90 градусов, в отличие от осевых компрессоров, используемых в реактивных двигателях, которые ускоряют воздух в том же направлении, в котором он уже движется.

Крыльчатка компрессора имеет ряд важных областей, многие из которых могут быть изменены в пределах семейства моделей турбонагнетателей, в результате чего доступны различные триммеры для регулировки параметров потока и правильного согласования компрессора с двигателем. Эти изменения не должны выполняться владельцем турбокомпрессора и должны выполняться производителем во время изготовления турбокомпрессора. Изменение этих форм владельцем турбины разрушит конструктивное соотношение между рабочим колесом компрессора и контуром крышки компрессора.

Большинство колес компрессоров изготавливаются из различных алюминиевых сплавов. Тем не менее, появляется все больше и больше приложений, которые раздвигают границы того, что могут выдержать современные алюминиевые сплавы. Чем выше скорость вращения алюминия, тем короче жизненный цикл. Обычно это не проблема в большинстве высокопроизводительных автомобильных приложений из-за относительно небольшого количества часов работы. Однако в некоторых приложениях с экстремальным ускорением, таких как тяга трактора, это может создать проблему разрыва колеса.

Крыльчатка компрессора имеет несколько важных аспектов конструкции: (1) диаметр индуктора, (2) высота или ширина вершины, (3) контур колеса, (4) делительная лопатка, (5) цельная лопатка, (6) задняя стенка , (7) диаметр колеса, диаметр наконечника или диаметр эксдюсера, (8) наконечник, рабочее колесо или эксдюсер и (9) носик. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Хотя большинство колес компрессоров отлиты, это колесо компрессора изготовлено из заготовки.Тщательный осмотр днища колеса показывает следы механической обработки, оставшиеся после формирования ступицы колеса при изготовлении лопастей. Этот процесс выполняется на пятиосевом фрезерном станке и используется в специальных малосерийных, высоконадежных или высокопроизводительных приложениях, где ни одно серийное колесо не соответствует предполагаемой потребности. Эти типы колес чрезвычайно дороги, но оправданы во многих случаях. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

 

Колесо компрессора разрезано пополам.Отверстие вала (1) обычно проходит через колесо, ступица колеса компрессора (2) поддерживает лопасти, а ее форма образует днище колеса (3), которое поворачивает впускной воздушный поток на 90 градусов, что делает его компрессором радиального типа. . Некоторые колеса будут иметь расширенную заднюю стенку (4), которая укрепляет колесо в самой высокой точке нагрузки для повышения долговечности. Корень лопастей (5) будет иметь небольшую галтель, чтобы выдерживать напряжения сжатия.

 

  

Колеса компрессора сбалансированы в двух плоскостях: носовой и задней стенке.Обратите внимание на снятие балансира с носа и задней стенки в процессе, называемом балансировкой гребешка. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Особое примечание: Любой взрыв компрессора или турбинного колеса является чрезвычайно опасной ситуацией и может привести к летальному исходу. В таких экстремальных условиях рекомендуется использовать взрывозащитный экран.

В некоторых коммерческих дизельных двигателях и гоночных автомобилях начинают использоваться титановые колеса, изготовленные на пятикоординатных фрезерных станках.Хотя эти колеса чрезвычайно дороги, они, как правило, решают некоторые из преждевременных отказов, наблюдаемых в приложениях с высоким наддувом. Однако в большинстве случаев литые алюминиевые сплавы более чем подходят для большинства уличных и полосовых применений.

Колесо компрессора сбалансировано в двух плоскостях: носовой и задней грани. Поскольку колеса в турбонагнетателе вращаются с такой высокой скоростью, балансировка имеет решающее значение для правильной работы и срока службы. Колесо компрессора устанавливается на специально разработанных балансировочных станках, и определяются две плоскости баланса.Спецификация баланса устанавливается производителем в зависимости от размера турбонаддува и предполагаемой рабочей скорости. Обычно характеристики баланса выдерживаются с точностью до сотых долей унции на дюйм. В высокоскоростных приложениях группа роторов может быть динамически сбалансирована путем складывания всех вращающихся компонентов и индексации их, а затем балансировки их всех как группы. Это объясняется далее в этой главе.

 

Типы компрессорных колес

Существует множество типов конструкций колес компрессоров, которые использовались на протяжении многих лет.Каждый из них имеет свои преимущества и тип использования. Следует позаботиться о том, чтобы понять основы каждой конструкции, чтобы убедиться, что турбокомпрессор, который вы собираетесь использовать для своего приложения, относится к типу и разновидности, которые лучше всего подходят для вашего приложения.

Прямые радиальные конструкции сегодня мало используются. Они развивают высокое давление, но не очень эффективны. При использовании в сочетании с лопаточным диффузором эффективность может быть очень высокой, но компромиссом является узкий диапазон расхода, что не позволяет использовать его в автомобильной технике, где двигатель работает в широком диапазоне оборотов.Исторически они использовались в дизельных двигателях и генераторах, работающих в узком диапазоне оборотов.

Колесо с полными лопастями редко встречается и обычно используется в низкоскоростных турбосистемах. Колесо с полными лопастями не рекомендуется для высокопроизводительных приложений с высоким наддувом от высокой турбоскорости. Хотя считается, что колесо с полными лопастями создает немного более высокое давление и имеет немного более высокую эффективность, у него, как правило, возникают проблемы с откусыванием достаточного количества воздуха на более высоких скоростях.

Разделяющее лезвие — это чередующееся более короткое лезвие между каждым полным лезвием. На более высоких скоростях больший зазор между полными лопастями в большей степени способен откусить больше воздуха. Попав внутрь колеса компрессора, делительная лопатка помогает эффективно управлять и сжимать воздух, поскольку он ускоряется и поворачивается радиально к оси вращения. Лезвие сплиттера сегодня чаще всего встречается в автомобильной промышленности.

Прямое радиальное колесо легко узнать по лопастям, которые выходят по прямой линии, перпендикулярной оси вращения.Они развивают высокое давление, но не так эффективны и не имеют такого широкого диапазона расхода, как сегодняшние конструкции колес. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

  

Полнолопастное рабочее колесо компрессора означает, что все лопасти компрессорного колеса имеют полную длину, начиная от максимального диаметра колеса и заканчивая индукторным или входным диаметром колеса. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

 

Конструкция колеса с разделительными лезвиями заключается в том, что каждое второе лезвие короче, чем полное лезвие рядом с ним.Это позволяет увеличить поток воздуха при более высоких скоростях вращения.

 

 

 Крыльчатка с загнутыми назад лопатками относится к той части лопастного элемента, диаметр которой приближается к максимальному. Обратите внимание, как он изгибается назад относительно направления вращения, то есть по часовой стрелке. Эта функция помогает начать диффузию воздуха за счет замедления скорости воздуха перед тем, как он выйдет из колеса, тем самым расширяя диапазон воздушного потока в областях с более высокой эффективностью работы. (любезно предоставлено Turbonetics)

 

Эти два колеса имеют почти одинаковый диаметр эксдюсера, но колесо слева использует частичную заднюю стенку, а колесо справа использует полную заднюю стенку.Вы почти никогда не увидите частичное обратное турбо, применяемое к новому приложению. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

Удлиненный наконечник представляет собой специальный процесс обработки, при котором крыльчатка компрессорного колеса срезается под углом более 90 градусов по отношению к задней стенке. Это позволяет диаметру вращения выходить за пределы диаметра задней стенки и оказывает немного более высокое давление на колесо большого диаметра, сводя к минимуму массу колеса на внешнем диаметре.Момент инерции очень чувствителен по мере удаления от центра вращения. (См. Главу 6, где описаны особенности момента инерции по отношению к массе при заданном радиусе.) (С любезного разрешения Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

 

  Устранение сквозного отверстия высоконагруженного сердечника крыльчатки компрессора снижает риск усталости ступицы в условиях высокой цикличности и увеличивает срок службы крыльчатки компрессора. Безотвальная конструкция может прослужить в пять раз дольше, чем колесо с насадкой.(Предоставлено Honeywell Turbo Technologies)

 

Крыльчатка с загнутыми назад лопатками или колесо BCI является наиболее распространенным типом высокоэффективных компрессоров, используемых сегодня. Эта конструкция создает более широкую карту компрессора, совместимую с автомобильными приложениями, и повышает эффективность компрессора за счет начала диффузии воздуха внутри колеса до того, как он выйдет в диффузор компрессора. Задняя стенка компрессора может быть либо полной, либо частичной. Полная задняя стенка — это когда задняя стенка имеет тот же диаметр, что и общий диаметр колеса компрессора.

Идея частичной задней стенки состоит в том, чтобы уменьшить общую массу колеса и сделать его более отзывчивым. Однако большинство крыльчаток с загнутыми назад лопатками не могут должным образом поддерживаться без полной задней стенки, поэтому приходится идти на компромиссы в конструкции.

Недавнее усовершенствование, запатентованное компанией Honeywell Turbocharging Systems (торговая марка Garrett), заключается в использовании безотверстного компрессорного колеса. Традиционное колесо компрессора имеет сквозное отверстие для вала, которое позволяет закрепить его на колесе турбины и коротком валу в сборе.

 

 

Отверстие неизбежно проходит непосредственно через зону наибольшей концентрации напряжений в колесе. Это отверстие может вызвать проблемы, когда турбокомпрессор работает на высоких скоростях вращения, и, конечно же, он проходит через большое количество циклов или ускорений. Одиночный цикл может представлять собой простое переключение передач, когда турбонаддув раскручивается, затем замедляется для переключения передач, а затем снова раскручивается. Колеса компрессора из алюминиевого сплава имеют определенное количество циклов, которые они выдержат, прежде чем наступит усталость и колесо лопнет.Для большинства автомобильных применений это не представляет проблемы, но для коммерческих дизелей это проблема. Чем выше амплитуда каждого цикла, тем меньше циклов может выдержать компрессор. Например, крыльчатка компрессора, которая регулярно вращается в заданном приложении от 40 000 до 80 000 об/мин, прослужит дольше с точки зрения циклов, чем такая же крыльчатка, если она используется в другом приложении, где циклы варьируются от 60 000 до 110 000 об/мин. В турбомире все, что выходит из строя менее чем за 100 000 циклов, считается проблемой малоцикловой усталости.Вот почему в некоторых приложениях необходимы другие материалы, такие как титан.

 

Крышка компрессора

Крышка компрессора, как и колесо компрессора, обычно изготавливается из алюминиевого сплава. Крышка компрессора имеет несколько конструктивных особенностей, на которые следует обратить внимание. Номенклатура этих областей важна для правильного общения, когда вы ищете помощь в выборе правильной турбины или во время гонок. Если вы собираетесь установить турбонаддув на свой автомобиль, то вам определенно нужно знать, как «говорить на турбо».

Диффузорная часть компрессора является важной частью всей конструкции компрессора. Диффузор не является фактическим компонентом, а скорее оптимизированным путем для воздуха, когда он покидает колесо компрессора на пути к улитке крышки компрессора. Функция диффузора состоит в том, чтобы преобразовывать быстро сжатый и высокоскоростной воздух, выходящий из колеса компрессора, в статическое давление, когда он заполняет улитку. Большинство диффузоров, используемых в автомобильной промышленности, представляют собой безлопастные диффузоры, образованные параллельными стенками между крышкой компрессора и поверхностью корпуса подшипника.Диффузор должен иметь минимальный диаметр, чтобы воздействовать на сильно турбулентный воздух, выходящий из колеса компрессора. По этой причине внешний размер крышки компрессора обычно намного больше, чем внешний диаметр колеса компрессора, поэтому площадь диффузора должна быть достаточной. Большинство диффузоров, используемых в автомобилях, представляют собой безлопастные диффузоры, образованные параллельными стенками между крышкой компрессора и поверхностью корпуса подшипника или уплотнительной пластиной, в зависимости от конструкции турбокомпрессора.

Диффузоры лопастного типа

чрезвычайно эффективны, но имеют ограничения по диапазону расхода и поэтому почти никогда не используются в автомобильной промышленности. Это восходит к оптимизации эффективности в пределах определенного диапазона расхода. В то время как лопастной диффузор лучше справляется с диффузией воздуха в определенной точке соответствия, он довольно быстро становится сопротивлением потоку, когда потребность в потоке превышает то, для чего оптимизирован этот компрессор. При более высоких скоростях вращения угол скольжения воздуха, выходящего из колеса, имеет тенденцию к смещению и может потерять свой оптимальный угол падения относительно каждой лопасти.Наличие лопастей в конечном итоге создаст блокировку общего массового расхода и, следовательно, приведет к более раннему засорению компрессора.

Крышки компрессора имеют рейтинг A/R или отношение площади к радиусу. Однако компрессоры не очень чувствительны к соотношению A/R, и поэтому производители редко позволяют вам выбирать. Крышка компрессора A / R раньше регулировалась чаще, когда обычно использовались прямые радиальные колеса для смещения более узкого диапазона расхода компрессора, чтобы лучше соответствовать разным номиналам двигателей.Конструкция колеса типа BCI в основном устраняет эту вариацию настройки, оставляя рейтинг A / R крышки компрессора как относительно неважную переменную.

Выпускной патрубок индуктора представляет собой кольцо, вырезанное вокруг впускного отверстия проушины компрессора или диаметра индуктора, которое обеспечивает впуск воздуха из крыльчатки компрессора. Этот воздухозаборник на входе индуктора помогает стабилизировать воздушный поток, когда компрессор работает близко к точке помпажа. Во многих случаях компрессор может стать нестабильным, когда он работает с расходом, близким к минимальному, при данной степени сжатия.Воздушный поток может быть довольно прерывистым и перегреваться, что приводит к плохой работе двигателя. Продувка индуктора помогает расширить поток вблизи помпажа и стабилизировать воздушный поток для более плавной работы двигателя.

 

Крышка компрессора имеет четыре области, которые хорошо видны снаружи: (1) улитка, (2) нагнетание, (3) проушина или индуктор и (4) диаметр впускного патрубка.

 

 Вид изнутри можно увидеть следующие области: (1) контур крышки компрессора, (2) диаметр индуктора крышки, (3) соединение корпуса подшипника, (4) диаметр пилотного корпуса подшипника и (5) параллельная лицевая сторона настенного диффузора.

 

 

Крышка компрессора, разрезанная пополам, позволяет лучше рассмотреть ее конструктивные особенности, выточенные в отливке. Воздух поступает во впускное отверстие компрессора (1), где часто образуется раструбное сопло для обеспечения плавного прохождения воздуха в колесо. Диаметр индуктора (2) образует ограничивающий поток компрессора, и именно этот диаметр часто регулируется некоторыми гоночными организациями для ограничения размера турбонагнетателя и, следовательно, выходной мощности двигателя.Контур компрессора (3), вырезанный в крышке, соответствует контуру, вырезанному на колесе компрессора, но обеспечивает типичный рабочий зазор в пределах 0,009–0,012 дюйма, в зависимости от модели и использования, но в некоторых моделях контур может достигать 0,020 дюйма. Лицевая панель диффузора (4) образует одну сторону диффузора с параллельными стенками. Фланец корпуса подшипника или уплотнительная пластина образуют другую стенку после сборки турбокомпрессора. Спиральная секция (5) собирает воздух на выходе из колеса компрессора. Обратите внимание, как площадь поперечного сечения становится больше по мере того, как улитка приближается к нагнетанию компрессора, потому что она собирает больше воздуха, а увеличенный размер замедляет воздух, помогая преобразовать его из высокоскоростного потока в статическое давление.

 

Крупный план собранного турбокомпрессора в разрезе показывает безлопастный диффузор с параллельными стенками, который преобразует сильно турбулентный воздух, выходящий из колеса компрессора, в статическое давление. Поверхность диффузора на крышке компрессора образует одну сторону диффузора, а другая стенка образована уплотнительной пластиной или фланцем корпуса подшипника. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Диффузор лопастного типа превосходно повышает общую эффективность компрессора, но он ограничивает диапазон расхода компрессора.По этой причине это обычно наблюдается только в установившемся режиме или двигателях с очень узким рабочим диапазоном оборотов. (С любезного разрешения Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

  Отвод индуктора показывает, как небольшое количество воздуха рециркулирует от индуктора обратно к основному входу, тем самым стабилизируя всю ступень компрессора при работе вблизи помпажа. Эта конструкция также может расширить диапазон максимального расхода вблизи штуцерного расхода.

 

Преимущество кожуха компрессора с отверстиями, обеспечивающего большую защиту от перенапряжения, можно увидеть на этой карте компрессора, где наложены две карты, показывающие один и тот же компрессор со стравливанием индуктора и без него.(Предоставлено Honeywell Turbo Technologies)

 

Крупный план колеса компрессора в рабочем положении относительно сопряженного контура, вырезанного в крышке компрессора. Зазоры допускают небольшие вращения при движении вала во время работы двигателя без контакта колеса с крышкой на высоких скоростях, что может быстро вывести из строя турбокомпрессор. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Продувка индуктора — это общий термин, который также определяется терминами «увеличение ширины карты» и «кожух с отверстиями» для крышек компрессора.Не принимайте эту функцию за то, что она обычно делает данный компрессор хорошим дополнением, если это не было раньше. Слив индуктора — это развитие, которое в основном обеспечивает небольшое движение линии помпажа, если таковое имеется. Его реальная ценность заключается в стабилизации подаваемого воздушного потока по мере приближения к точке помпажа. Все компрессоры имеют немного разные характеристики. Например, линия помпажа для компрессора с массой 25 фунтов при степени сжатия 2:1 может иметь нестабильный поток воздуха от 30 фунтов до точки помпажа 25 фунтов на карте.На инженерных картах компрессоров, которые никогда не показываются публике, будут эти данные (с пометкой «шум изменчивого воздуха»). Это помогает инженеру по применению избегать приложений, в которых данный двигатель может попасть в такие нестабильные условия воздуха. Inducer bleed в основном сглаживает эту изменчивую область и, следовательно, в некоторых случаях обеспечивает немного большую ширину карты.

Однако кровотечение из индуктора

— это механизм потерь. Воздух, выходящий через кольцо, вырезанное в крышке компрессора, из-за избыточного давления, направляется обратно во впускное отверстие компрессора и рециркулирует обратно к колесу.Этот процесс вызывает дополнительное тепло, потому что воздух слегка сжимается более одного раза. Это добавленное тепло снижает адиабатический КПД компрессора. Объем воздуха, выходящего из выпускных отверстий индуктора, является переменным и достигает своего максимума, когда компрессор приближается к помпажу. По мере того, как компрессор выходит за пределы своего диапазона расхода, количество воздуха, выходящего из выпускного отверстия, становится меньше и достигает статического расхода, близкого к области максимальной эффективности работы этого компрессора. По мере того, как диапазон потока компрессора расширяется дальше вправо от максимальной эффективности, выпускное отверстие может изменяться от статического до отрицательного, где на самом деле имеется дополнительный воздухозаборник, который обеспечивает некоторый увеличенный поток.

Теоретически, если компрессор хорошо подобран с помощью динамометрических испытаний и проверки измерения расхода, и если этот компрессор был очень стабильным в условиях помпажа, стравливание индуктора не было бы рекомендуемой конструктивной особенностью из-за ненужного снижения эффективности и дополнительных затрат. Но на самом деле есть несколько случаев OEM, когда это имеет смысл, когда потребность двигателя в воздухе находится чуть выше того уровня, при котором данный компрессор будет стабильно подавать воздух. Кроме того, турбины вторичного рынка, применяемые без помощи динамометрических испытаний и проверки, могут немного отличаться.Двойное преимущество большего запаса по помпажу и стабильности в сочетании с немного более широким диапазоном расхода штуцера имеет смысл.

Продувка индуктора может вызывать высокочастотный шум, когда лопасти колеса проходят через прерывистые отверстия, образующие продувочные отверстия. В некоторых автомобилях, где водители проводят весь день, слушая этот высокочастотный вой, он может стать очень раздражающим. Используя Computational Fluid Dynamics, аэродинамики могут вернуться назад и быстро спроектировать полнолопастное колесо, которое имеет надлежащие характеристики потока для этого серийного двигателя, и тогда полнолопастное колесо практически удвоит количество лопастей, проходящих через выпускные отверстия, тем самым удвоив частоту. воя выше слышимого уровня.Задача решена!

Так что, если вы задаетесь вопросом, является ли конструкция полнолопастного колеса текущего производства чем-то хитроумным для вашего нового бензинового проекта, подумайте еще раз. Вам все же лучше использовать колесо с разделительным лезвием на высокоскоростном бензиновом топливе. Кроме того, какой энтузиаст высокой производительности когда-либо беспокоился о шуме турбонаддува?

Контур, вырезанный в корпусе компрессора, соответствует крыльчатке компрессора. Рабочий зазор между крыльчаткой компрессора и крышкой компрессора составляет примерно 0,009–0,012 дюйма.Избыточный зазор приводит к снижению эффективности, а недостаточный зазор может привести к контакту колеса компрессора с крышкой компрессора во время работы, что приведет к катастрофическому отказу. Тем не менее, следует отметить, что часто неправильно понимаемый факт о современных высокоэффективных компрессорах заключается в том, что их можно вращать вручную, и можно почувствовать легкий контакт между индуктором колеса и проушиной крышки компрессора. Это не должно вызывать беспокойства. Давление масла внутри подшипниковой системы будет центрировать вращающийся вал турбины, и контакт не произойдет до тех пор, пока размеры правильные.

Новые турбины часто изготавливаются «сухими», без использования моторного масла. Цель состоит в точном измерении торцевой тяги и наклона ротора. Термин «ротор» используется для обозначения собранного колеса турбины и узла вала с установленным колесом компрессора. Поместив несколько капель масла в отверстие для масла в корпусе подшипника и вращая ротор вручную, можно быстро установить правильные допуски и контакт колеса с корпусом исчезнет.

 

Турбина

Во многих отношениях турбина является сердцем турбонагнетателя.Турбина извлекает энергию из выхлопных газов, чтобы выполнить работу, вращающую колесо компрессора, которое, в свою очередь, подает воздух в двигатель. Итак, все начинается с турбины. Турбина состоит из двух основных компонентов; узел турбинного колеса и вала и корпус турбины. Обратите внимание, что корпус турбины называется «корпусом», а крышка компрессора — «крышкой». Это сделано намеренно и является правильной номенклатурой в индустрии турбокомпрессоров. Впрочем, «корпус» компрессора тоже правильный.Но ни в коем случае нельзя называть «улиткой»!

 

Турбинное колесо и вал в сборе

Узел турбинного колеса и вала обычно называют турбинным колесом. Это самая важная и дорогая из всех деталей турбокомпрессора. Хотя технически это сборка, ее можно рассматривать как отдельную деталь. Производители не продают турбинное колесо и компоненты вала, потому что способ сборки не подходит для обычного человека.

Вал турбины обычно подвергается индукционной закалке только в области шейки подшипника.Это для износа. Вал отшлифован с допусками около 0,0003 дюйма. По этой причине микрометр с десятыми долями необходим при ремонте турбокомпрессора.

В самолетах турбинное колесо и вал изготавливаются из одной детали в целях обеспечения отказоустойчивости в соответствии с требованиями FAA. Но во всех других случаях вал турбины приваривается к отливке колеса турбины либо электронно-лучевой сваркой, либо методом инерционной сварки. Большинство сварных швов, используемых сегодня в производстве, относятся к инерционному типу сварки из-за скорости производственного процесса, которую он обеспечивает.

В большинстве валов турбин резьбовая часть колеса содержит накатанную резьбу вместо нарезанной, что делает вал более прочным после затяжки с установленным колесом компрессора. Причина в том, что зернистая структура металла вала не разрезается, а сжимается и, следовательно, не ослабевает. При внимательном рассмотрении резьбы на валу турбины можно обнаружить гладкую и блестящую резьбу, в отличие от резьбы с более грубым нарезом, обычно наблюдаемой на механическом винте.

 

Участки узла вала и колеса турбины включают: (1) диаметр эксдюсера, (2) контур колеса турбины, (3) индуктор или наконечник турбины, (4) уплотнительное кольцо или канавку поршневого кольца, ( 5) шейка подшипника или опорная поверхность вала, (6) короткий вал, (7) колесо турбины, (8) вал турбины, (9) буртик и (10) накатанная резьба, используемая для зажима колеса компрессора. на вал.(Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Крупный план узла турбинного колеса и вала показывает разницу между канавкой уплотнительного кольца и маслоотражательным кольцом, которое предназначено для отвода масла из области уплотнительного кольца во время вращения турбины. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Резьба вала турбины накатывается, а не нарезается, чтобы сохранить структуру зерна материала, что делает резьбу более прочной.При нарезании резьбы зерно прерывается и вал ослабевает.

 

В этом большом мире производятся поддельные турбокомпрессоры, которые некоторые назовут контрафактными. Такие аспекты дизайна ускользают от глаз среднего потребителя. Выбор материалов, методы производства и незначительные различия в конструкции могут иметь решающее значение для машины, внутренние вращающиеся части которой в некоторых приложениях могут превышать скорость звука! Покупатели будьте осторожны. Я должен высказать здесь свое мнение, что некоторые турбо подделки Тихоокеанского кольца — не лучший способ тратить деньги.В этом регионе есть законные компании, которые используют турбокомпрессоры подлинного качества из таких источников, как Garrett или Borg-Warner, в своих полных турбокомплектах. Я в первую очередь имею в виду тех, кто производит полные турбокомпрессоры, а не комплекты, и продает их на eBay по низким ценам неосведомленным владельцам турбокомпрессоров.

Турбинное колесо изготавливается методом литья по выплавляемым моделям и из материалов с высоким содержанием никеля, таких как суперсплав GMR235 или Inconnel 713C. «Инко» обычно предпочтительнее из-за его прочности и более высокой термостойкости по сравнению с GMR235.Однако вы не можете выбрать модель с турбонаддувом и указать, получаете ли вы Inco или GMR235, каждая модель производится либо с одним, либо с другим. Сплав GMR235 обычно подходит для большинства дизельных двигателей и даже для многих автомобилей. Но в высокоэффективных бензиновых двигателях обычно используется Inco из-за его более высокой термостойкости. Если вы строите высокопроизводительный бензиновый автомобиль с турбонаддувом, я рекомендую использовать турбины с турбинными колесами Inco. Те турбины, которые продаются в автомобильных каталогах, как правило, содержат правильный материал.Тем не менее, во многих высокопроизводительных приложениях крупногабаритный турбокомпрессор, изначально разработанный для серийного дизеля, может иметь необходимый вам диапазон расхода, но его материал может быть неподходящим. Обязательно определите этот часто упускаемый из виду факт. И для дизельных, и для бензиновых высокопроизводительных двигателей потребуются турбинные колеса Inco.

Турбины марки

Schwitzer всегда использовали Inco в качестве стандартного материала для турбинных колес. Если вы планируете дизельный турбонаддув из-за его диапазона расхода в вашем проекте, вам было бы разумно связаться с ближайшим дистрибьютором и изучить материал, используемый в модели, которую вы рассматриваете.Как правило, если ожидается, что температура на входе вашей турбины будет около или выше 1400 градусов по Фаренгейту, выберите колесо Inco.

 

Корпус турбины

В секции турбин корпусу турбины уделяется наибольшее внимание из-за его роли в настройке турбонагнетателя для применения в двигателе. Данная модель турбокомпрессора может иметь конструкцию турбинного колеса, которая может вмещать несколько различных корпусов турбины. Корпус турбины, как правило, является местом, где приложение настраивается после того, как будет найдена правильная модель.Важно знать, что модель с турбонаддувом, выбранная для вашего применения, имеет более одного корпуса турбины. Хотя вестгейт компенсирует некоторую степень несоответствия турбины, это явное преимущество — знать, что у вас есть другие варианты корпуса турбины в семействе моделей с турбонаддувом, которые вы согласовали с вашим двигателем.

Несмотря на то, что существует множество специальных типов корпусов турбин, два наиболее распространенных — это разделенные и открытые корпуса. В разделенном корпусе используется разделительная стенка в улитке турбины, чтобы изолировать выпускной тракт от выпускного отверстия до кончика колеса турбины или индуктора турбины.Это позволяет максимально использовать энергию импульса выхлопных газов, что звучит как полный рот, но на самом деле это очень легко понять. Двигатель представляет собой поршневой воздушный насос. Следовательно, количество энергии во время каждого импульса выхлопных газов больше, чем количество энергии между каждым импульсом. Точно так же, если вы поместите руку на выпускное отверстие компрессора в магазине, вы почувствуете частые пульсации. Если вы заполните бак воздушного компрессора и почувствуете воздушный пистолет, вы почувствуете постоянный поток воздуха. Разделенный корпус турбины позволяет каждому импульсу выхлопа достигать конца турбинного колеса и, таким образом, передавать на турбину более высокую энергию.

 

Внешние элементы корпуса турбины, которые можно увидеть, включают: (1) улитку турбины, (2) опору турбины и (3) выходное соединение (показано токосъемное кольцо). Иногда указывается тип материала, как в этом случае, когда он изготовлен из ковкого чугуна (отметьте «DUC» на корпусе). (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Глядя на корпус турбины со стороны корпуса подшипника, легче увидеть следующее: (1) контур корпуса турбины, (2) диаметр пилотного корпуса подшипника, (3) площадь горловины турбины и (4) соединение корпуса подшипника, который обычно представляет собой V-образное соединение или резьбовые отверстия для зажимных лепестков (показано V-образное соединение).(Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Несмотря на то, что существует множество типов размеров и типов корпусов турбин, наиболее распространенными являются два корпуса с тангенциальным входом, открытый или разделенный корпус. Обратите внимание на перегородку в месте входа газа в турбину в корпусе справа. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Этот корпус турбины разрезан пополам перпендикулярно оси вращения турбинного колеса.Турбинное колесо и вал были помещены в корпус для перспективы, чтобы помочь визуализировать поток выхлопных газов, когда они входят по касательной к наконечнику индуктора турбинного колеса. Обратите внимание, как улитка постепенно имеет все меньшую и меньшую площадь поперечного сечения. Когда выхлоп начинает выходить из корпуса через турбинное колесо, энергия выхлопа теряется. Постепенно уменьшающаяся площадь поперечного сечения улитки имеет тенденцию создавать равномерное давление по всему периметру наконечников индуктора турбинного колеса, чтобы более эффективно управлять турбиной, стабилизируя ее на ее динамическом пути.Язычок корпуса турбины заставляет оставшуюся энергию выхлопных газов в улитке выходить из корпуса. (С любезного разрешения Diesel Injection Service Company, Inc.

 

A/R корпуса турбины может появиться на внешней стороне корпуса на горловине сразу за точкой входа газа в нижнюю часть турбины, как показано на рисунке. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

На некоторых корпусах турбин A/R будет отображаться прямо внутри газового входа над основанием турбины, как показано на рисунке.(Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Напротив, открытый корпус имеет более эффективный и менее ограничивающий поток, но также не передает энергию импульса. Поэтому разделенный корпус турбины лучше всего использовать в низкоскоростных и среднечастотных турбодвигателях, где обороты двигателя не высоки, но максимальный крутящий момент является более желательным результатом, например, в дизельном двигателе, перемещающем большие нагрузки по шоссе или бездорожью. Открытый корпус обычно больше используется в высокоскоростных автомобильных приложениях с высокими оборотами, где поток выхлопных газов становится более устойчивым.В двигателе с высокими оборотами разделительная стенка имеет тенденцию быть более ограничивающей из-за дополнительной площади поверхности, которая вызывает потери с потоком газа турбины. Это еще один конструктивный компромисс, когда оптимальный тип корпуса для конкретного применения зависит от того, как будет использоваться двигатель.

Размеры корпуса турбины оптимизируют давление и расход по аналогии с садовым шлангом. Корпуса турбин оцениваются в A/R. Многие называют это соотношением сторон. Мне никогда не нравился этот термин (он некорректен) и разработчики его не используют.Это просто «отношение A/R». Соотношение представляет собой площадь улитки на язычке корпуса турбины. «R» — это радиус от центра оси вращения до центра тяжести улитки. Самый простой способ представить A/R — это поглощающая способность турбины. Чем больше A/R, тем больше объем глотания. Следовательно, чем меньше A/R корпуса, тем выше становится давление в ступени турбины. Обратитесь к разделу «Понимание турбин» в Главе 3 для более полного объяснения соотношения A/R и того, как они должны влиять на выбор турбонаддува.

Эта область конструкции турбокомпрессора является одной из наиболее часто используемых, но наименее понятных взаимосвязей. В Главе 3 я попытался дать максимально полное определение, чтобы лучше понять эту часть конструкции турбокомпрессора, чтобы помочь вам более разумно применять турбокомпрессоры и сообщать о них. Соотношение A/R турбины является одной из наиболее важных переменных и часто является необходимым ориентиром, когда дело доходит до настройки.

 

Система подшипников

Турбина и компрессор — это машины, поддерживаемые общей системой подшипников.В конструкции подшипниковой системы учитывается множество соображений. Подшипниковая система должна обеспечивать скорость вращения свыше 100 000 об/мин; он также должен выдерживать вращательные движения вала, передаваемые валу турбины импульсами двигателя при пиковом крутящем моменте или вблизи него, выдерживать радиальные и осевые или осевые нагрузки, выдерживать высокие температуры и содержать достаточное количество загрязнений, чтобы предотвратить преждевременный выход из строя турбокомпрессора. Несмотря на это, загрязненное смазочное масло остается основной причиной преждевременного выхода из строя турбокомпрессора.Наиболее распространенным типом системы подшипников является система из трех частей из бронзы, которая включает два подшипника скольжения и один упорный подшипник. Подшипники скольжения обычно являются полностью плавающими и имеют определенные зазоры между валом турбины и внутренним диаметром подшипника, а также наружным диаметром подшипника и отверстием корпуса подшипника. Два подшипника скольжения обычно вращаются относительно корпуса подшипника, в то время как вал турбины вращается относительно подшипников. Подшипники обычно вращаются примерно на одну треть скорости вала турбины, что делит разность скоростей между соответствующими поверхностями подшипников, чтобы минимизировать внутренний износ.

Третьей деталью бронзовой подшипниковой системы, состоящей из трех частей, является упорный подшипник. Упорный подшипник имеет две опорные площадки, по одной с каждой стороны. Масло поступает из центра через небольшой масляный камбуз и течет наружу между поверхностью подшипника и упорными кольцами, изготовленными из закаленной стали с очень жесткими допусками.

Давление наддува действует на заднюю поверхность колеса компрессора так же, как давление турбины действует на заднюю стенку колеса турбины. Это вызывает осевую нагрузку на узел ротора.Когда давление в компрессоре больше, чем в турбине, это называется положительным перепадом давления. Когда давление турбины больше, чем давление компрессора, это называется отрицательным перепадом. Двигатель будет работать лучше всего при положительном дифференциале, а хорошее согласование турбонаддува создаст положительный дифференциал в расчетной точке соответствия или около нее. Однако во время резкого ускорения, например, в дрэг-рейсинге, турбонаддув почти всегда будет находиться в отрицательном дифференциальном состоянии, потому что наддув компрессора никогда не сможет угнаться за давлением в турбине, которое постоянно растет.Как только автомобиль переходит на более высокую передачу, скорость изменения замедляется, и давление наддува должно превышать давление турбины. Положительный перепад давления желателен как для мощности, так и для экономии.

 

Типичная конструкция системы подшипников из трех частей из бронзы доминирует в объемах производства турбокомпрессоров. Он состоит из двух подшипников скольжения и плоского упорного подшипника. Обратите внимание на отверстия вокруг двух опорных подшипников. Эти подшипники являются полностью плавающими, что означает, что пока вал турбины вращается внутри подшипников, сами подшипники вращаются относительно корпуса подшипника.Упорный подшипник установлен в неподвижном положении в гнезде внутри корпуса подшипника. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Здесь показано, как давление компрессора и турбины воздействует на заднюю поверхность каждого колеса в типичном турбонагнетателе.

 

На этом крупном плане подшипниковая система турбокомпрессора показана так называемая полностью плавающая подшипниковая система с отдельным питанием. Обратите внимание на масляные каналы желтого цвета, которые разветвляются и питают отдельно каждый из двух подшипников скольжения и упорный подшипник.В системе подшипников с торцевой подачей главный вход масла будет расположен ближе к центру между двумя подшипниками скольжения и будет проходить насквозь к валу. Масло будет заполнять центральную часть и вытекать наружу, смазывая подшипники с их концов. Обратите внимание на стопорные кольца, которые удерживают опорные подшипники на месте. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Поскольку давление с каждой соответствующей стороны турбины воздействует на заднюю поверхность каждого колеса, давление имеет тенденцию оттягивать одно колесо от другого.Упорной поверхностью со стороны компрессора является ближайшая к турбине опорная поверхность, и наоборот. Это часто путают вопрос, но важно понять. Большинство турбокомпрессоров выдерживают максимальный перепад давления около 20 фунтов наддува. Если ваш турбонаддув выходит из строя из-за проблемы с перепадом давления, важно понимать, какая поверхность какая.

 

 

Некоторые модели с турбонаддувом будут оснащены модернизированными упорными подшипниками, поскольку на более позднем этапе жизненного цикла этой модели может быть разработано более крупное колесо компрессора.Упорный подшипник с более высокой грузоподъемностью, как правило, имеет немного большую опорную поверхность и/или рампу на стороне подачи опорной поверхности, которая использует наклонную плоскость в качестве формы насоса для улучшения смазывания в условиях высоких нагрузок. Эта часть будет называться наклонным упорным подшипником.

Смазочная система может иметь отдельную или торцевую подачу в двухкомпонентной полностью плавающей подшипниковой системе. Ниже приведены различные типы подшипниковых систем, используемых сегодня в турбинах.

 

Шарикоподшипники

В то время как подшипники скольжения наиболее широко используются в современных турбинах, на сцену выходят шарикоподшипники.Шариковые подшипники, которые выдержат агрессивную среду турбокомпрессора, чрезвычайно дороги, но имеют определенные преимущества. Шариковые подшипники могут полностью исключить упорный подшипник, на долю которого приходится примерно 40 процентов сопротивления подшипниковой системы узла ротора турбокомпрессора. Кроме того, шарикоподшипники уменьшают вязкостное сопротивление обычных подшипников скольжения и позволяют турбине раскручиваться примерно на 15 процентов быстрее, чем подшипники скольжения. В любом конкурентном приложении, где речь идет о турбоавтомобиле против турбоавтомобиля, необходимо учитывать шарикоподшипники, иначе вы слишком много уступите конкуренту, который их использует.

На графике на следующей странице показано сравнение идентичных турбокомпрессоров на одном и том же двигателе при ускорении с начальной точки 2000 об/мин на 2,0-литровом двигателе с искровым зажиганием. Если мы внимательно проанализируем график, мы обнаружим, что наибольшее различие между сравнением производительности шарикоподшипника и подшипника скольжения составляет около 0,4 секунды. Это характерно для переходной реакции турбонагнетателя — быстро увеличивать наддув при быстрых изменениях положения дроссельной заслонки. Турбоподшипник скольжения подскакивает примерно до 42 000 об/мин (700 Гц) при том же 0.Через 4 секунды подшипник подскакивает до 72 000 об/мин (1 200 Гц). С течением времени разница в скорости вращения ротора имеет тенденцию уменьшаться по мере того, как подшипник скольжения наверстывает упущенное. По этой причине все преимущества шарикоподшипниковой системы не могут быть адекватно видны на динамометре двигателя, который фиксирует точки данных в установившемся режиме, когда скорость и нагрузка стабилизируются. Тем не менее, преимущества все же есть, просто их сложнее измерить в зависимости от точности теста. Гоночные команды чемпионата, для которых Гаррет первоначально разработал систему шарикоподшипников, утверждают, что снижение мощности, теряемой системой подшипников, составляет до 50 процентов.

 

Система шарикоподшипников Garrett содержится в картридже. Радиально-упорные шарикоподшипники полностью устраняют необходимость в отдельном упорном подшипнике, что снижает сопротивление в системе. (Предоставлено Honeywell Turbo Technologies)

 

Коэффициент ускорения турбины между опорным и шарикоподшипником показан в Гц или циклах в секунду. Умножьте значения по оси X на 60, чтобы преобразовать в число оборотов в минуту.(Предоставлено Honeywell Turbo Technologies)

 

Грузоподъемность традиционного упорного подшипника составляет около 20 рт. ст. (дюймов ртутного столба). В условиях высокого наддува и высоких требований этот перепад давления может быть превышен и повредить подшипник, что приведет к выходу из строя турбонагнетателя. Еще одним плюсом шарикоподшипника является его грузоподъемность, которая примерно в 10 раз выше, чем у традиционных опорных и упорных подшипников. Определенные условия вызывают скачки напряжения, и шариковый подшипник лучше выдерживает удары, чем традиционный упорный подшипник.

Турбины

, оснащенные шарикоподшипником, не требуют такого большого объема масла, как традиционные подшипники, и обычно поставляются с ограничителем масла на входе масла в корпус подшипника или содержат ссылку на отверстие определенного размера в качестве ограничителя. Слишком большое количество масла может свести на нет некоторые преимущества шарикоподшипников.

Существует также так называемая гибридная подшипниковая система, в которой используется один шарикоподшипник и один подшипник скольжения. Поскольку есть опорный подшипник, есть и традиционный упорный подшипник.Следовательно, гибридная конструкция имеет большинство недостатков конструкции с опорным подшипником. Однако следует отметить, что если вы не соревнуетесь в гоночном классе, в котором преобладают шарикоподшипники, то традиционные подшипники скольжения работают нормально. Некоторые энтузиасты просто хотят лучшего, и желателен четкий отклик наряду с мощностью, которую помогают развивать турбины. Турбины обвиняют в том, что они медленно реагируют, и термин «турбо» хорошо известен. Турбо-лаг обычно представляет собой комбинацию факторов, вызванных несколькими вещами, такими как плохое соответствие, плохое распределение и время спулинга.Шариковые подшипники положительно повлияют на устранение турбоямы в хорошо спроектированной системе.

 

Корпус подшипника

Корпус подшипника поддерживает всю систему и направляет масло к подшипникам. Корпус подшипника, обычно изготовленный из чугуна, может иметь воздушное и масляное охлаждение, а во многих случаях, например, в автомобилестроении, он содержит водяные рубашки для обеспечения водяного охлаждения.

В корпусе подшипника также находятся все другие мелкие детали, важные для работы турбокомпрессора, такие как система газового уплотнения и механизмы управления подачей масла.Он также содержит конструктивные особенности, которые изолируют тепло от турбины от миграции в смазочное масло и нагревания его после остановки двигателя.

 

Корпус подшипника турбокомпрессора обычно изготавливается из железа и содержит все подшипники, уплотнения и соединяет вместе концы турбины и компрессора. Показан конец компрессора, где одна сторона безлопастного диффузора образована фланцем корпуса подшипника (1). Также обратите внимание на гнездо упорного подшипника (2) и отверстие подшипника (3).Крышка компрессора надевается на ступеньку корпуса подшипника (4). (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Глядя на турбинный конец корпуса подшипника, обычно имеется теплозащитный экран, который закрывает ту часть корпуса подшипника, где расположены подшипник скольжения со стороны турбины и уплотнительное кольцо. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

При установке любой турбосистемы необходимо сделать так, чтобы центр слива масла корпуса подшипника находился в пределах 20 градусов в обе стороны от вертикали.В противном случае масло может скапливаться и просачиваться либо в двигатель, либо в выхлопную систему, вызывая серьезные проблемы с масляным дымом.

 

Масляный контроль и уплотнения

За исключением положительных масляных уплотнений с угольной поверхностью, которые использовались в турбокомпрессорах, применявшихся в карбюраторных двигателях до широкого использования впрыска топлива, турбины на самом деле не имели масляных уплотнений. В этих ранних приложениях использовались положительные масляные уплотнения, потому что компрессор турбокомпрессора часто подвергался воздействию вакуума из-за того, что он применялся к двигателю с дроссельной заслонкой в ​​так называемой протягивающей турбосистеме.Система протяжки относится к протягиванию воздуха через карбюратор, а не к его продувке. Эти две системы часто обсуждались относительно того, какая из них лучше, потому что каждая из них имела свои достоинства. Но, к счастью, оба уже устарели, как и карбюратор.

На концах компрессора и турбины имеется так называемое поршневое кольцо. Название происходит от того факта, что они выглядят как очень маленькие поршневые кольца. Как и поршневые кольца, их основной целью является не контроль масла, а предотвращение попадания давления наддува и давления выхлопных газов в полость слива масла и, следовательно, повышения давления в картере двигателя, что на самом деле нежелательно.

 

Крупный план части турбинного конца корпуса подшипника в разрезе показывает некоторые конструктивные особенности типичного корпуса подшипника и то, как ему удается удерживать высокую температуру выхлопных газов двигателя от миграции в масло и повреждения подшипниковая система. Задняя пластина (1) отделяет турбинную зону поверхности корпуса подшипника от турбинных газов, создавая мертвое воздушное пространство (2). Зона отверстия уплотнительного кольца выполнена в литой части, которая подвешена и создает длинный тепловой путь для прохождения тепла (3).Это дает маслу, сбрасываемому с маслоотражательного кольца на конце турбины, возможность охлаждать его, пока масло подается. Отверстие подшипника дополнительно изолировано в своей части отливки (4) и не связано напрямую с областью сильного нагрева. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Поршневые кольца в турбокомпрессоре в основном представляют собой динамические газовые уплотнения, которые ограничивают попадание давления со стороны компрессора или турбины в картер двигателя через полость слива масла турбонагнетателя.Меньшее кольцо обычно используется со стороны компрессора, а большее кольцо — со стороны турбины. (Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Как только масло выходит из зоны упорного подшипника, оно сбрасывается на высокой скорости. Маслоотражатель (1) закрывает упорный подшипник (2) и направляет масло для слива в сливную полость корпуса подшипника, предотвращая тем самым заливание маслом области возможной утечки. (С любезного разрешения Diesel Injection Service Company, Inc.)

 

Пять основных частей турбокомпрессора включают крышку компрессора (1), корпус подшипника (2), корпус турбины (3), колесо компрессора (4) и узел турбины с валом (5). Остальные детали, подшипники, уплотнения и компоненты управления подачей масла имеют решающее значение для общей работы всего узла. Понимание этих деталей и их работы полезно при проектировании и установке хорошей турбосистемы, а также имеет решающее значение при поиске и устранении неисправностей, обслуживании и ремонте турбокомпрессора.(Предоставлено компанией Diesel Injection Service Company, Inc.)

Контроль масла в основном достигается за счет контроля масла и отклонения, что предотвращает попадание масла в зоны возможной утечки. В режиме наддува масло не может попасть в компрессор или турбину двигателя из-за давления в соответствующих корпусах. Масло, вытекшее из подшипников, больше не находится под давлением и под действием силы тяжести стекает обратно в масляный поддон через полость для слива масла в корпусе подшипника.Когда говорят, что из турбокомпрессора протекает масло, это обычно происходит из-за того, что он слишком долго работает на холостом ходу, когда нет давления в корпусе, чтобы изолировать масло от корпусов. Это состояние называется турбослюнявьем. Могут существовать и другие условия, вызывающие утечку масла, и они описаны в главе 10.

В этой главе обсуждалось несколько различных вариантов конструкции конкретных деталей турбокомпрессора, таких как материал колеса турбины, наличие различных корпусов турбины, модернизированные упорные подшипники для приложений с высокими нагрузками и т. д.Попытка определить, необходимы ли какие-либо из этих опций или даже доступны ли они для вашей модели турбонаддува, может быть затруднена. Хороший способ получить эти знания — обратиться к ближайшему специалисту по турбо. Есть много экспертов по турбо, которые имеют многолетний опыт и могут помочь ответить на некоторые ваши вопросы. Список контактов см. в справочнике источников в конце этой книги.

 

Написано Джеем К. Миллером и опубликовано с разрешения CarTechBooks

 

 

ПОЛУЧИТЕ СКИДКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга.Нажмите кнопку ниже, и мы вышлем вам эксклюзивное предложение на эту книгу.

Разница между двигателем с турбонаддувом и двигателем с наддувом? Что такое нагнетатель и турбокомпрессор?

Мы часто слышим о новых автомобилях и технологиях двигателей, мы стараемся донести их до вас через наши статьи, посвященные технологиям. Сегодня в этом посте мы хотели бы объяснить вам два наиболее часто используемых термина, нагнетатель и турбокомпрессор, а также помочь вам понять разницу между ними.

Прежде чем я начну объяснять каждый из них, позвольте мне кратко рассказать вам, почему они на самом деле реализованы в автомобилях и какова их цель. Двигатели внутреннего сгорания, то есть четырехтактные, производят определенное количество лошадиных сил, но любители автомобилей, желающие повысить производительность своих автомобилей, устанавливают на свои двигатели турбокомпрессор или нагнетатель. Эти устройства действуют как усилители и увеличивают мощность транспортного средства почти на 30–40%, тем самым добавляя гораздо больше тяги.

Турбокомпрессор

Изображение предоставлено Howstuffworks

Турбокомпрессор представляет собой центробежный компрессор, приводимый в действие турбиной, которая приводится в действие выхлопными газами или выхлопными газами, поступающими из двигателя вашего автомобиля.Компрессор, используемый в конструкции, сжимает воздух, поступающий в двигатель, до высокого давления. При повышенном давлении увеличивается вес или количество топлива, поступающего в одно и то же пространство внутри двигателя. Таким образом, сжигание топлива внутри камеры двигателя более эффективно, и в конечном итоге это приводит к повышению производительности транспортного средства при том же рабочем объеме двигателя без необходимости в двигателе большего рабочего объема. Например, если вы поместите на 30% больше топлива в тот же цилиндр двигателя, сжигание этого топлива будет производить примерно на 30% больше мощности от двигателя того же размера.

Нагнетатель

Изображение предоставлено Howstuffworks

Нагнетатель очень похож на турбонагнетатель с компрессором, используемым для нагнетания воздуха под высоким давлением в двигатель. Основное отличие состоит в том, что в случае с нагнетателем двигатель сам приводит в действие турбокомпрессор, тогда как в турбокомпрессоре энергия выхлопных газов или выбросов, которые в противном случае тратятся впустую, используется для работы компрессора. Чем больше сжатого воздуха, тем больше кислорода и топлива попадает в камеру сгорания, следовательно, вырабатывается больше мощности.

Как правило, нагнетатель и турбокомпрессор представляют собой устройства одного типа, но они имеют набор характеристик, отличающих их друг от друга.

Разница между нагнетателем и турбокомпрессором

  • Во-первых, рассматривается мощность двух агрегатов. Компрессоры в нагнетателях приводятся в действие мощностью, получаемой непосредственно от двигателя, тогда как, как упоминалось выше, для привода турбокомпрессора используются выхлопные газы. Поскольку нагнетатель получает механическую энергию непосредственно от двигателя, он менее эффективен по сравнению с турбокомпрессором, использующим энергию отработавших газов.
  • Благодаря этому преимуществу турбокомпрессоров над нагнетателями первые используются там, где важна экономия топлива, то есть во многих современных автомобилях, тогда как нагнетатели используются в спортивных автомобилях, которые предназначены для более высоких скоростей, а не для лучшей экономии.
  • Во-вторых, нагнетателем легче управлять с точки зрения выходной мощности, в то время как турбонагнетатели известны своим резким повышением давления и чрезвычайно высокими рабочими температурами, что делает их более сложными для управления в то время, когда они обеспечивают дополнительную мощность.
  • Еще одно важное различие между ними заключается в том, что, поскольку нагнетатель приводится в действие непосредственно двигателем через ремни, его реакция довольно мгновенна, и наблюдается внезапное увеличение мощности. С другой стороны, в турбонагнетателях выхлопные газы управляют приводом, и, следовательно, системе требуется некоторое время, прежде чем она достигнет рабочей скорости после открытия дроссельной заслонки, что также называется Turbo Lag.
  • Еще одним фактором является сложность конструкции, и здесь турбокомпрессор лидирует благодаря своей компактности и занимает значительно меньше места.Напротив, нагнетатель сложнее установить в автомобиле, а его модификация требует слишком много времени, поскольку для него требуется больше места.
  • Дороговизна этих двух двигателей сильно различается, поскольку нагнетатели стоят дороже, чем обычный турбонагнетатель. В настоящее время все автомобили с нагнетателем или турбокомпрессором имеют промежуточное охлаждение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.