Турбонаддув что это такое: Турбонаддув – назначение, устройство, принцип работы

Турбонаддув: что это такое, зачем нужен, как устроен и как работает турбонагнетатель — Autodromo

Турбонаддув представляет собой разновидность наддува, позволяющий подавать воздух в цилиндры ДВС под высоким давлением, которое обеспечивается высвобождаемой от сгорания топлива энергией выхлопных газов.

За счет турбонаддува повышается рабочая мощность двигателя, при этом не увеличивается внутренние объемы цилиндров двигателя и количество оборотов, совершаемых коленвалом. Кроме всего прочего турбонаддув позволяет снизить прожорливость двигателя, а также уменьшить токсичность газов благодаря более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси.

Турбонаддув довольно широко используется на ДВС, работающих как на бензине так и на дизтопливе. При этом использование системы турбонаддува на дизелях считается более выгодным благодаря высокому показателю сжатия ДВС и малой частоте оборотов коленвала.

В бензиновых двигателях высока вероятность возникновения детонирующего эффекта вследствие значительного увеличения количества оборотов двигателя и высокого температурного режима газов при сгорании топлива (до 1000 °C, у дизеля лишь 600 °C).

Содержание

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

• воздушный заборник и фильтр;
• дроссельная заслонка;
• турбинный компрессор;
• интеркулер;
• коллектор впускной;
• соединительные патрубки;
• напорные шланги

Турбинный компрессор (нагнетатель)

Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.

Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов – стальных и керамических сплавов.

Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.

Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.

Интеркулер

Интеркулер – воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.

Регулятор давления наддува

Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува. 

Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.

Предохранительный клапан

Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.

Принцип действия турбонаддува

Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.

Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.

Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.

Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.

Для устранения эффекта турбоямы используются три основных метода:

• Использование системы с двумя (и более) турбокомпрессорами. Турбины могут устанавливаться параллельно – это допускается на двигателях V-образного типа. При этом каждая турбина устанавливается на свой ряд цилиндров. Идея данного метода в том, что две турбины меньшего размера обладают более низкой инерционностью, чем одна большая турбина. Турбины так же могут устанавливаться и последовательно, причем их может быть от двух до четырех (Bugatti). Увеличение производительности и максимальная эффективность турбонаддува в этом случае достигаются за счет того, что при разных оборотах двигателя используется свой турбокомпрессор.
• Использование турбины с изменяемой геометрией. Подобный метод обеспечивает более рациональное использование энергии отработанных газов за счет изменения площади сечения входного канала турбины. Данный метод весьма часто используется на дизельных двигателях, например всем известная система TDI от Volkswagen.
• Использование комбинированного типа турбонаддува. Данный метод позволяет применять симбиоз двух систем – механического и турбинного наддува. Механический наддув эффективен на малых оборотах коленвала, при которых сжатие воздуха обеспечивается нагнетателем механического типа. Турбонаддув применяется при высоких оборотах коленвала, где функцию нагнетания воздуха берет на себя турбинный компрессор. Наиболее распространенной системой комбинированного наддува является наддув двигателя TSI от Volkswagen.

Двигатель автомобиля с турбонаддувом — плюсы и минусы, принцип работы

Турбонаддув — эффективная система повышения мощности двигателя. Рассмотрим двигатели автомобиля с турбонаддувом — все их плюсы и минусы. Какие бывают проблемы при эксплуатации турбодвигателей.

Из чего состоит

Особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов. Турбокомпрессор — основной элемент турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе.

Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер это радиатор воздушного или жидкостного типа.

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува — перепускной клапан. Он ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть в обход турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.

Также устанавливается предохранительный клапан. Он защищает от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блуофф-клапана или перепускаться на вход компрессора с помощью байпас-клапана.

Турбонаддув двигателя не имеет жесткой связи с коленвалом и эффективность работы системы зависит от числа оборотов. Чем выше обороты мотора, тем больше отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

Какие бывают

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется на мощных V-образных двигателях. Принцип работы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя.

Некоторые производители устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре — quad-turbo.

Комбинированный наддув автомобиля объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается.

Плюсы и минусы турбо двигателей

Плюсы

В отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют дармовую энергию, которая в моторе выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, чем механические.

Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 250 л.с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но они и более экономичны. Низкое КПД двигателя обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью. С увеличением размеров мотора эти потери резко увеличиваются.

Небольшие турбированные моторы более эффективны.

Минусы

Турбонагнетатели обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью «газа» и производительностью компрессора.

Недостатком турбокомпрессоров считается невысокая эффективность работы на малых оборотах двигателя. Но есть решения. Установка двух и более турбин, работающих параллельно (системы bi-turbo) или с переменной геометрией, позволяют повысить отдачу системы.

Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000°С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом. Для эффективного охлаждения интеркулер рассчитывается и подбирается с особой тщательностью.

Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения на высоких оборотах.

Какие бывают проблемы у турбодвигателей при эксплуатации:

• Неэффективная система смазки, что приводит к масляному голоданию двигателя.
• Масложор (до 1 литра на тысячу километров пробега).
• Высокая термонагруженность, что приводит к ускореной деградации пластиковых и резиновых изделий.
• Низкий ресурс цепного привода ГРМ — цепь может растягивать раньше срока.
• Появление нагара на клапанах и форсунках
• Отложения в цилиндрах и масляных каналах.
• Чувствительность к октановому числу топлива — в некоторые авто даже АИ-95 запрещён.
• Особое внимание к качеству топлива.

Стоимость ремонта и восстановления не дешевы для многих автолюбителей, что может оказаться серьезным недостатком. Особенно если покупаете б/у машину и не знаете, как долго прослужит турбина. Лучше отказаться от покупки авто, которая выпускалась примерно с 2008 по 2011 год. Тогда на многие машины ставили проблемные бензиновые турбомоторы, которые спустя годы удалось удачно модернизировать.

Пробег 200-250 000 километров вполне реален для современных дизельных или бензиновых турбомоторов. Но все они любят хороший уход: своевременную (раньше срока) замену масла в двигателе, регулярную чистку форсунок, а также внимание к подозрительным звукам в приводе ГРМ. И главное — промывку радиаторов, то что атмосферным моторам нечасто требуется. И не заливать некачественный бензин.

Что такое турбонаддув? Кратко опишите методы турбонаддува.

8.9kviews

Что такое турбонаддув? Кратко опишите методы турбонаддува.

Университет Мумбаи > Машиностроение > Sem 5 > Двигатели внутреннего сгорания

Марки: 10 M

Год: Май 2015

Двигатели внутреннего сгорания

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ РЕДАКТИРОВАТЬ

1 ответ

115просмотров

• В турбонаддуве используется устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое нагнетает дополнительный воздух в камеру сгорания и тем самым увеличивает эффективность двигателя и выходную мощность.
• Турбокомпрессор использует поток выхлопных газов двигателя для вращения турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие центробежный компрессор. Таким образом, он не использует мощность двигателя.

В турбонаддуве используется устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое нагнетает дополнительный воздух в камеру сгорания и тем самым повышает эффективность двигателя и выходную мощность. Ниже приведены основные методы турбонаддува:

1. Турбокомпрессор постоянного давления

• Различные цилиндры выпускают свои выхлопные газы в общий коллектор под давлением выше атмосферного.
• Эти выхлопные газы расширяются в выпускных клапанах до приблизительно постоянного давления в общем коллекторе и затем поступают в турбину.
• Позволяет преобразовывать энергию продувки (внутреннюю энергию) в работу турбины. Чем выше степень сжатия турбины, тем выше рекуперация энергии продувки.

• Импульсный турбонаддув

• При этом значительная часть энергии продувки преобразуется в импульсы выхлопа, как только открывается выпускной клапан.

• Эти импульсы поступают в турбину через узкие выхлопные трубы, где эта энергия утилизируется и, таким образом, рекуперируется большая часть энергии.
• Используются отдельные выхлопные трубы, чтобы процесс выпуска различных цилиндров не мешал друг другу.

• Импульсный преобразователь

• Этот метод одновременно обеспечивает преимущества как постоянного давления, так и импульсного турбонаддува.

• Устройство включает соединение различных ветвей выпускных коллекторов вместе в специально разработанном соединении Вентури, называемом импульсным преобразователем, перед турбиной.

• Двухступенчатый турбонагнетатель

• Этот метод предполагает последовательное использование двух турбокомпрессоров разного размера. Например. Ступень высокого давления, работающая в импульсной системе, и ступень низкого давления, работающая в системе постоянного давления.

• Используется для дизельных двигателей, требующих очень высокой степени наддува, которую невозможно получить с помощью одноступенчатого турбокомпрессора.

1. Турбокомпрессор Miller

• Основная идея состоит в том, чтобы увеличить степень расширения по сравнению со степенью сжатия за счет раннего закрытия впускного клапана при увеличении давления наддува.
• Его основной недостаток заключается в том, что противодавление турбины становится выше и снижает преимущество, получаемое в увеличении мощности.

• Hyperbar с турбонаддувом

• Состоит из дизельного двигателя с низкой степенью сжатия (7:1), турбины с высокой степенью сжатия (до 5,1), байпасного управления и вспомогательной камеры сгорания.

• Турбокомпрессор запускается с помощью электростартера и продолжает работать, перепуская воздух и впрыскивая сначала во вспомогательную камеру сгорания. После достижения подходящих температур и давлений дизельный двигатель запускается.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ РЕДАКТИРОВАТЬ

Пожалуйста, войдите, чтобы добавить ответ.

Сообщество

• Пользователи
• Уровни
• Значки

Контент

• Все посты
• Теги
• Приборная панель

Компания

• О компании
• Команда
• Конфиденциальность

Отправьте ответы на бумажные вопросы и заработайте деньги

Турбокомпрессор Определение и значение — Merriam-Webster

тур·​бо·​зарядное устройство ˈtər-bō-ˌchär-jər 

: центробежный нагнетатель, приводимый в движение турбинами с выхлопными газами и используемый для наддува двигателя

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Но турбокомпрессор обеспечивает компенсирующий прирост крутящего момента, который увеличивается с 263 до 310 фунт-футов. — Джо Лорио, 9 лет.0165 Автомобиль и водитель , 24 марта 2023 г. Его полностью алюминиевая конструкция отличается уникальным блоком с кованым кривошипом и шатунами, увенчанным одинарным турбокомпрессором с двойной спиралью , обеспечивающим наддув до 15,1 фунта на квадратный дюйм. — Карл Брауэр, Forbes , 20 мая 2021 г. Чтобы уменьшить турбояму, в двигателе уменьшенного размера используется система турбокомпрессора с электрическим приводом, похожая на ту, что используется в гоночном автомобиле Mercedes-AMG Formula 1. — Дрю Дориан, 9 лет.0165 Автомобиль и водитель , 15 декабря 2022 г. Гоночные автомобили Формулы-1 приводятся в движение так называемым силовым агрегатом, сложным механизмом, состоящим из нескольких компонентов, в том числе двигателя внутреннего сгорания, электродвигателей и турбокомпрессора . — Тарик Панджа, New York Times , 3 февраля 2023 г. Когда Граббс попросил Тика поднять его на ступеньку выше, Аткинс заказал еще один LT1, добавив 80-миллиметровый турбокомпрессор , переделал его для работы на этаноле Е85 и накинул 15-дюймовые колеса с радиальными фрикционами. — Эрик Теглер, Popular Mechanics , 2 февраля 2023 г. В то же время 3,3-литровый двигатель M30/69 SL автомобиля был модернизирован за счет более крупных топливных форсунок, увеличенных кулачков и более эффективного турбокомпрессора , что в совокупности увеличило его мощность до 381 л.с., что на 61 л.с. больше, чем у автомобиля. оно было основано. —Брайан Худ, 9 лет0165 Отчет Робба , 10 января 2023 г. Он создан на базе 718 Cayman и оснащен компрессорным двигателем и механическим турбонагнетателем , которые в совокупности выдают 434 лошадиные силы. — Брайан Худ, , отчет Робба , 15 декабря 2022 г. При выборе более спортивной модели N Line объем двигателя снижается до 1,6 литра, а также добавляется турбокомпрессор , в результате чего мощность двигателя составляет 201 л.с. и 19 л.5 фунт-фут крутящего момента. — Дрю Дориан, Автомобиль и водитель , 21 ноября 2022 г. Узнать больше

Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «турбокомпрессор». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.

История слов

Первое известное использование

1934, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование турбокомпрессора было в 1934 году

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи Рядом с

турбокомпрессор

с турбонаддувом

турбокомпрессор

турбокомпаундный двигатель

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Турбокомпрессор».

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.