Турбонагнетатель: Турбонагнетатель. Устройство и принцип работы

Турбонагнетатель (турбокомпрессор) — плюсы и минусы

---

Турбонагнетатель – плюсы и минусы

Турбонагнетатель хорош тем, что он не использует энергию коленвала, а работает от приходящего в турбину потока выхлопных газов. То есть, он функционирует фактически на халяву, и в этом есть основное его преимущество. Выхлопные газы вместе со своей энергией все равно улетели бы в трубу, а так и они напоследок потрудятся во благо человека. Получается. Что турбонагнетатель более эффективен, нежели его механический аналог. Он не отбирает у силового агрегата энергию. Однако, на этом плюсы только начинаются.

Если оснастить таким турбонаддувом обычную машину, то можно получить очень высокий прирост мощности – автомобиль будет развивать целых 300 л.с., и это, конечно, не предел. Турбонагнетатель обеспечивает сорокапроцентный прирост мощности ДВС. Удивительно, но турбированный мотор при этом можно охарактеризовать как экономичный. Автомобильный ДВС традиционно имеет низкий КПД, обусловленный следующими причинами:

1. Потери на трение.
2. Низкий уровень тепловой эффективности.

Если увеличить габариты агрегата, то и данные потери резко возрастут. В таком случае гораздо предпочтительнее иметь небольшой движок с турбонагнетателем, нежели огромный агрегат без турбины.

Но идеалом совершенства турбонагнетатель назвать нельзя. Он обладает некоторым рядом сложных моментов:

1. Турбояма. Между компрессором и мотором нет механической связи. В результате задаваемая водителем мощность не соответствует возможностям установленного компрессора. То есть, вы жмете педаль газа, а нагнетатель отвечает далеко не сразу.

2. Если у турбины нет переменной геометрии, то при малых оборотах мотора эффективность компрессора будет низкой. Повысить мощность можно путем параллельного монтажа двух таких турбин. Получится битурбированный двигатель (Bi-Turbo).

3. Чтобы от такого компрессора наступил хороший эффект, ему придется чрезвычайно интенсивно вращаться. Аналогичным недостатком обладает и механический нагнетатель.

4. Турбонагнетатель греется до 1000 С. Производители тщательно подбирают очень тугоплавкие материалы, что удорожает конструкцию. А еще работающее оборудование нуждается в хорошей смазке и отводе тепла, что сделать тоже довольно трудно.

5. Помимо деталей турбонагнетателя, сильно греется и сам воздух, так что приходится как-то его охлаждать. Обычно на помощь приходит установка интеркулера. При его подборе надо все особо тщательно рассчитать.

Турбонагнетатель должен обладать и клапаном, спускающим излишки давления. Правда, и с этим ситуация тут сложнее. Помимо слежения за давлением наддува, тут надо еще перепускать выхлопные газы, дабы в выпускном коллекторе не формировалось избыточное давление. Также важно, чтобы ротор не вращался чрезвычайно быстро, когда двигатель развивает высокие обороты.

Именно этот вид турбины требует отдыха на холостых оборотах, когда вы откуда-то приехали. Если вы тут же заглушите мотор, турбонагнетатель перестанет смазываться и охлаждаться маслом, что грозит его скорейшим выходом из строя.

Производители советуют — перед тем как заглушить двигатель, дать ему поработать на оборотах холостого хода в течении, не менее 15 — 20 секунд.

Чтобы вы не сидели в машине, ожидая глушения движка, придуман турботаймер. Вы выключаете зажигание, но ДВС глохнет не сразу же, а спустя определенный промежуток времени.

Турбонагнетатель сложен в установке, поэтому при тюнинге автомобиля прибегают в основном к механическим разновидностям турбоаппаратуры. Но более высокий КПД турбонагнетателя никуда не денешь.

Как работает турбонагнетатель воздуха в автомобиле, плюсы и минусы

Статья о работе автомобильного турбо нагнетателя: общая теория, принцип функционирования, плюсы и минусы. В конце статьи — видео о том, как дешево увеличить мощность машины.Статья о работе автомобильного турбонагнетателя: общая теория, принцип функционирования, плюсы и минусы. В конце статьи — видео о том, как дешево увеличить мощность машины.

Содержание статьи:

С момента разработки двигателя внутреннего сгорания перед инженерами встала задача повысить его мощностные характеристики. Решение данной задачи путём установки большего количества цилиндров влечёт за собой ряд таких проблем, как увеличение размеров и веса двигателя, поэтому не является оптимальным.

Ещё на заре автомобилестроения, в 1905 году, было предложено принципиально иное решение: увеличить мощность двигателя за счёт нагнетания в него дополнительного воздуха. Один из вариантов этого решения – турбонагнетатель.

Немного истории и общей теории о турбине

На фото турбонагнетатель воздуха

Для понимания роли турбонагнетателя воздуха достаточно вспомнить, что скорость до 200 км/ч, автомобили, оборудованные двигателем внутреннего сгорания, могли развивать уже в 1909 году.

Число выглядит фантастическим ровно до того момента, пока рядом с ним не встаёт рядом другое число: объём двигателя, обеспечившего автомобилю эту скорость, составлял… 28 литров!

Естественно, ни о каком массовом производстве подобных монстров не могло быть и речи: они просто не могли обслуживаться без специального габаритного оборудования.

А для того, чтобы транспортное средство стало доступно широким массам потребителям, а не превратилось в аналог паровоза, объём двигателя следовало уменьшить, при этом по возможности выжав из него максимальную мощность.

Идея нагнетателя дополнительного воздушного потока позволила увеличить мощность мотора на пятьдесят процентов. Понять основные моменты, определяющие действие технического узла, несложно, если знать принципы функционирования автомобильного мотора на основе ДВС.

Для эффективного функционирования работы двигателя внутреннего сгорания важен процент соотношения воздуха и топлива в камере внутреннего сгорания. Естественным ограничением объёма смеси топлива и воздуха является объём камеры, куда эта смесь попадает благодаря перепаду давления на такте впуска топлива и где происходит её воспламенение.

Если увеличить количество топливной смеси в камере, при её сгорании будет получена большая мощность, что позволит увеличить возможности автомобиля. Подача смеси в камеру под давлением (компрессия) позволяет этого добиться.

Способы компрессии

За историю автомобилестроения конструкторы создавали различные устройства компрессии воздуха. Что-то осталось на страницах истории, что-то прошло через горнило усовершенствования и дожило до наших дней. Сейчас существуют четыре основных способа нагнетания воздуха в камеру внутреннего сгорания:

• механический наддув – производится за счёт работы коленвала и является прародителем всех остальных инженерно-технических решений;
• турбонагнетатель – нагнетатель воздушной смеси, который функционирует за счёт разницы давления компрессора и выхлопных газов;
• электрический турбонаддув – способ нагнетания воздуха электрическим компрессором;
• комбинированный наддув – устройство, совмещающее работу механического и турбо наддува.

Принципы работы автомобильного турбонагнетателя воздуха

На фото схема работы турбонагнетателя воздуха

Между объёмом воздуха в цилиндрах двигателя и объёмом сжигаемого в камере внутреннего сгорания топлива существует прямая связь. При этом чем больше энергии имеют выхлопные газы, тем больший вращательный момент получают турбинные колёса и, соответственно, сам компрессор.

Особой проблемой при разработке турбонагнетателя является подбор материала, из которого он изготовлен. Турбинные лопасти вращаются со скоростью более десяти тысяч оборотов в минуту и могут разогреваться до тысячи градусов. Вопрос охлаждения отчасти решается за счёт поступления дополнительного воздушного потока.

Как правило, турбонагнетатель воздуха оснащён специальным лопастным кольцом, которое не только в состоянии сохранять фиксированное давление в массе отработанных газов, но и регулировать состояние этого потока. Иными словами, в настоящее время турбонагнетатели имеют функцию изменения внутренней геометрии турбины.

Объясним подробнее. Когда скорость вращения двигателя невелика и поток отработанных выхлопных газов низкий, турбина за счёт уменьшения своего поперечного внутреннего сечения повышает скорость потока отработанных газов, идущих на колесо. Если же обороты двигателя высокие, пропускная способность турбины увеличивается за счёт роста поперечного внутреннего сечения, и, следовательно, плотность потока пропускаемых через неё отработанных газов снижается.

При таком «разумном» управлении диапазон, в котором работа турбо нагнетателя является эффективной, существенно расширяется. Более того, вредные выбросы в атмосферу сокращаются, потребление топлива падает.

Плюсы и минусы турбонагнетателя воздуха в автомобиле

В чём достоинства турбонагнетателей

В отличие от ранних моделей механических наддувов, которые работали от коленвала и, следовательно, использовали часть мощности двигателя, работа турбонагнетателей использует по сути «дарёную» энергию выхлопных газов.

По этой причине турбо нагнетатели, безусловно, являются более эффективным инженерно-техническим решением.

Кроме этого, турбонагнетатель отличается более высокими мощностными характеристиками. С одного литра двигателя он может «выжать» до трёхсот лошадиных сил.

Если двигатель оборудован турбонагнетателем, к его мощности прибавляется до 40 процентов. При этом налицо существенная экономия топлива.

Если же говорить о коэффициенте полезного действия, то и тут работа турбо наддува идёт «в плюс»: с увеличением размера двигателя его КПД снижается из-за потерь на трение и понижением тепловой эффективности; следовательно, чем меньше размер двигателя (что как раз и даёт наличие турбо наддува), тем выше его КПД.

Недостатки турбонагнетателей

Недостатки у дано конструкции также присутствуют, и автовладельцу следует их знать.

1. На малых оборотах мотора турбо нагнетатель не слишком эффективен. Это естественно – низкое давление выхлопных газов не в состоянии «загнать» в камеру нужный объём воздуха.
   Данная проблема отчасти успешно решается за счёт функции изменения геометрии турбины в зависимости от интенсивности работы двигателя и плотности потока выхлопных газов.

2. Ещё один существенный «минус» — так называемый «эффект турбоямы», когда водитель газует, но в первый момент автомобиль на это как бы не реагирует. Читайте подробно, что такое турбояма и почему она возникает.

   Эффект вызван тем, что без жёсткой механической связи между мотором и компрессором неизбежно возникает несоответствие между эффектом работы компрессора и необходимой мощностью, которая задаётся водителем при нажатии педали газа. Инерция турбины вызывает «провал» оборотов двигателя.

   Специалисты борются с данным нежелательным эффектом, настраивая двигатель, используя дополнительный электрический наддув или установку второго турбонагнетателя.

3. После отключения турбины она не должна сразу останавливаться. Высокая скорость оборотов крыльчатки требует, чтобы после остановки автомобиля турбина проработала какое-то время на «холостых» оборотах и остыла. В противном случае устройство очень быстро приходит в негодность.

   Для того, чтобы этого избежать, турбонагнетатель снабжается турботаймером, который программируется на определённое время работы турбины вхолостую после остановки транспортного средства.

   Если же автомобиль «доведён» кустарным способом и оснащён турбиной без турботаймера, о её корректном охлаждении и остановке после того, как работа двигателя прекращена, придётся позаботиться самому автомобилисту.

4. Наконец, турбо нагнетатели – не самый дешёвый технический узел в автомобиле, поскольку требует большой точности работы и обладает такой функцией, как изменение геометрии турбины в зависимости от плотности потока отработанных газов.

Особенности работы на бензиновых двигателях

Турбонагнетатель для бензиновых двигателей эффективен на двигателях впрыскового типа. Если возникает желание установить этот узел на карбюраторный мотор, это потребует целого ряда доработок — от корректировки уровня поплавковой камеры до замены жиклеров на большее сечения.

Если же устройство ставится на инжекторный двигатель, работы ограничатся просто новой прошивкой.

Турбонагнетатели доказали свою эффективность. Не зря ими оснащается большинство автомобилей спортивного класса. Данный технический узел применяют как на этапе производства автомобилей, так и в ситуации, когда автовладелец желает выполнить тюнинг авто. Высокий уровень КПД и ряд решений, найденных для устранения эффекта турбоямы, делают применение турбо нагнетателя наиболее эффективным на уровне остальных способов повышения давления в камере внутреннего сгорания.

Видео о том, как дешево увеличить мощность автомобиля:

Турбонагнетатель | Тюнинг ателье VC-TUNING

Турбокомпрессоры и турбонагнетатели устанавливаются не только на автомобилях, но и самолетах, поездах, кораблях и других видах транспорта. Система была изобретена швейцарским инженером Альфредом Бюхи, который запатентовал свой турбонагнетатель для двигателя внутреннего сгорания в 1905 году. В 1962/63г. компания Шевроле (General Motors) впервые установила систему турбонаддува на серийный автомобиль, хотя можно предположить, что турбонагнетатели использовались еще в далеком 1952 году, но исключительно на гоночных автомобилях. Как пример, не стоит забывать об успехах Audi Quattro на мировых ралли в 1980-х. Вначале 1980-х с конвейера сошло много машин с турбонаддувом. Некоторые модели были очень достойными, несмотря на ранний этап развития данной области.

Как работает система турбонаддува
Как и механические нагнетатели (cуперчарджеры), турбонаддув нагнетает воздух под давлением в двигатель с тем, чтобы увеличить количество кислорода, необходимого для горения. При этом мощность автомобиля увеличивается, но вместе с этим возрастает и расход топлива. Однако, в отличие от компрессоров, турбонаддув использует поток выхлопных газов, который заставляет вращаться турбину. Скорость вращения турбины может достигать 150 000 оборотов в минуту.

Турбины крепятся к выпускному коллектору. Внутри турбин имеются лопасти. Они вращаются под действием выходящего потока выхлопных газов. Турбина соединяется с компрессором посредством вала. Он передает вращение компрессору, который нагнетает воздух в цилиндры.

В большинстве турбонаддувов предусмотрен гидростатический подшипник. Он нужен для постоянной смазки вала маслом, поступающим по специальным каналам от двигателя к подшипникам.Так масло подается на вал и смазывает его тонким слоем во время работы. Это обеспечивает свободное вращение вала и охлаждение всех частей турбонаддува.

Современные модели турбонаддувов считаются более надежными, поскольку при их разработке были учтены все недочеты и слабые места предыдущих конструкций.

Установка турбонаддува
Если не сделать настройку, скорее всего, количество поступающего воздуха не будет учтено в программе, а это повлечет плохую работу системы или того хуже. .

Также важно учитывать сопротивление двигателя. Поскольку воздух имеет свойство расширяться при нагревании, он создает дополнительное давление, которое в свою очередь увеличивает нагрузку на двигатель. Однако на многих современных двигателях вместе с установкой системы турбонаддува ставятся дополнительные устройства. Для этого лучше обратиться к специалистам, которые знают все нюансы работы по установке турбонаддувов.

Сжатый воздух имеет высокую температуру. Чтобы его охладить и увеличить плотность для лучшего горения смеси, необходим интеркулер (воздушный радиатор, который охлаждает воздух).

Важно отметить, что, если сжатый воздух очень горячий, его подача слишком интенсивная, и при этом используется бензин с низким октановым числом, а зажигание выставлено на опережение, это может спровоцировать детонацию двигателя. Детонация – самопроизвольное возгорание рабочей смеси в цилиндре (бензин и воздух), в результате которой образуется ударная волна, способная вывести из строя двигатель.

Если компрессор начинает «травить», это может вызвать повреждение двигателя и турбин. Предохранительные клапаны разработаны с целью, не допустить движение воздуха в компрессоре в обратном направлении.

Автомобили с турбонаддувом
Многие производители выпускают автомобили, оснащенные системой турбонаддува.
 
Все, что нужно знать о турбонаддуве
Большой наддув или маленький, что выбрать?
Турбонаддувы, как известно, «страдают» задержкой (турболаг). Для того, чтобы турбина начала разгоняться нужно время. Сократить время разгона можно посредством уменьшения веса вращающихся частей. По причине легкой массы небольшие турбины меньше подвержены турболагу, чем более крупные. Но в то же время у больших турбин большее давление нагнетателя, соответственно больший наддув на высоких оборотах двигателя. Существует множество способов минимизировать время разгона турбины, поэтому турболаг не так уж и заметен на современных авто.

Для борьбы с турболагом можно использовать систему твин-турбо. Малая турбина ускоряет наддув, а большая обеспечивает быстрое повышение давления наддува.

Перепускной клапан турбокомпрессора (вестгейт)
Перепускной клапан позволяет устанавливать турбины меньшие по размеру, так как сокращает любые задержки (турболаги) и в то же время не дает слишком сильно вращаться турбине на высоких оборотах двигателя. Клапан обеспечивает нормальный выход выхлопных газов через лопасти турбины даже при высоком давлении и одновременно замедляет скорость их вращения. Во многих системах турбонаддува применяется внутренний перепускной клапан. Дизели (не все) обходятся без вестгейта, поскольку количество и давление выхлопных газов всегда под контролем, так как зависит от количества, поступающего в двигатель топлива. Небольшие колебания давления наддува никак не влияют на работу двигателя.

Подшипники
Иногда в турбонаддувах используются шариковые подшипники. Они уменьшают трение вала во время его вращения лучше, чем подшипники, смазываемые маслом. Они также облегчают вес вала. Это помогает турбокомпрессору быстрее разгоняться и сокращает турболаг.

Керамические лопасти турбины
Лопасти из керамики обладают меньшим весом, чем лопасти из стали, хотя последние наиболее часто устанавливаются в турбинах. Поскольку керамические лопасти облегчают вес турбины, они позволяют ей набирать скорость вращения быстрее и сокращают турболаг.

Интеркулер/охладитель нагнетаемого воздуха
Интеркулер – полезная вещь. По внешнему виду напоминает радиатор. Его предназначение – охлаждать горячий воздух, проходящий через него, холодным воздухом, поступающим снаружи от вентилятора. Охлажденный воздух имеет большую плотность, а, следовательно, в нем содержится больше кислорода, необходимого для горения. Это увеличивает мощность автомобиля (кислород + бензин = мощность).

Регулятор давления наддува
Наддув – это увеличение давления во входном коллекторе, который измеряется в PSI (фунт на квадратный дюйм). Важно остаться в диапазоне регулирования. Качество бензина, равно как и эффективное охлаждение нагнетаемого воздуха, влияет на то, какое будет давления наддува.

Регулятор давления может быть использован, чтобы обмануть датчик давления, который распознает меньший импульс и откроет перепускной клапан позже. Это происходит благодаря сокращению давления, поступающего в перепускной клапан, следовательно, наддув увеличивается. Есть регуляторы давления наддува, которые управляются бортовым компьютером.

Предохранительный клапан (клапан сброса давления) – антинагнетающий вентиль, перепускной клапан, клапан отвода.

Когда вы отпускаете педаль газа, воздух из системы турбонаддува выходит под давлением и можно услышать характерный звук. Перечисленные выше клапаны предназначены для сброса сжатого воздуха, который находится в турбинах. Как только вы отпускаете педаль газа, срабатывает клапан, но турбина при этом продолжает вращаться. Если этого не происходит, значит, произошла поломка системы турбонаддува или других деталей вследствие избыточного давления.

Тем не менее, предохранительный клапан (сброса давления) отличается от перепускного (клапана отвода). Предохранительный клапан сбрасывает воздух в атмосферу без учета того, что датчик массового потока воздуха будет все еще ждать, когда выпущенный воздух пойдет в двигатель. Это приводит к тому, что образуется и горит несгоревшее топливо, поскольку двигатель продолжает работать. А поскольку он продолжает работать, то блоком управления подается команда на впрыск топлива, которого итак в избытке. Это грозит поломкой двигателя. Перепускной (клапан отвода) перенаправляет воздух обратно в компрессор, поэтому количество воздуха в системе остается неизменным. У предохранительного клапана нет преимуществ по сравнению с перепускным и наоборот. Поэтому устанавливать можно и тот, и другой, разницы не будет, за исключением, конечно, характерного звука, издаваемого предохранительным клапаном.

Турботаймер
Помогает двигателю остыть. Даже при полной остановке автомобиля и без ключа в замке зажигания, это устройство обеспечивает работу двигателя на холостом ходу. В это время масло продолжает циркулировать и охлаждать турбину. Важно дать турбине остыть, поскольку масло, смазывая турбину, может нагреться до предела и отвердеть. Коксование масла крайне опасно – приводит к поломке двигателя.

Датчик давления турбины
Помогает постоянно следить за давлением наддува. Необходим, как при оптимальных настройках системы, так и при завышенных.

Синтетическое масло
Турбонаддувы требуют частой замены масла, причем оно должно быть синтетическим. Грязное или некачественное масло может повредить всю систему. Синтетическое масло обладает лучшими характеристиками, и предотвращает быстрый износ деталей.

Бензин с высоким октановым числом
Рекомендуется использовать бензин с более высоким октановым числом, чтобы избежать детонации двигателя. Супер неэтилированный бензин с октановым числом 97 RON считается лучше и стоит дороже, чем неэтилированный с числом в 95 RON.

Преимущества и недостатки турбонаддува
Преимущества:

Турбонагнетатель — это… Что такое Турбонагнетатель?

Турбонагнетатель

Разрез турбокомпрессора

Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — устройство, которое использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания.

Для двигателей малой мощности (автомобильных) применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности (тракторные, тепловозные, судовые) — с осевой турбиной. Компрессор всегда центробежный, так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей — диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров — диаметр колес — до 1,2 м.

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

• Турболет
• Турбомотор

Смотреть что такое «Турбонагнетатель» в других словарях:

• турбонагнетатель — турбонагнетатель …   Орфографический словарь-справочник

• турбонагнетатель — сущ., кол во синонимов: 3 • газотурбонагнетатель (1) • нагнетатель (12) • …   Словарь синонимов

• турбонагнетатель — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN turbine driven superchargerturbine type superchargerturbochargerturbosupercharger …   Справочник технического переводчика

• турбонагнетатель — turbokompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Agregatas iš mechaniškai sujungto kompresoriaus ir dujų turbinos. atitikmenys: angl. turbine compressor; turboblower; turbocompressor vok. Turbogebläse, n; Turbokompressor, m;… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

• Ford Focus — О Ford Focus, продаваемом на рынке Северной Америки, смотри Ford Focus (Северная Америка) Для улучшения этой статьи об автомобилях желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авт …   Википедия

• Audi A1 — Audi A1 …   Википедия

• Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель  поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… …   Википедия

• Audi Q5 — Audi Q5 …   Википедия

• Audi Q7 — Audi Q7 …   Википедия

• Audi A8 — на Викискладе …   Википедия

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

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).

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.

Тепловоз ЧМЭ3 | Турбонагнетатель

Для нормальной работы дизеля необходимо обеспечивать подачу воздуха в его цилиндры и выпуск из них отработавших газов. Наполнение цилиндров воздухом может осуществляться как за счет разрежения, создаваемого движущимися в цилиндрах поршнями, так и за счет подачи воздуха в цилиндры под давлением, превышающим атмосферное. Во втором случае, т. е. с применением наддува, масса воздуха, заполняющего цилиндр, значительно больше, что позволяет сжигать больше топлива за каждый цикл и повышать мощность дизеля при сохранении его габаритов.

Для нагнетания воздуха в цилиндры дизеля используется специальное оборудование, различающееся между собой по приводу и принципу действия. Сжатие воздуха всегда сопровождается повышением температуры, что приводит к снижению его плотности. Это нежелательно, так как одновременно уменьшается масса воздуха в цилиндрах дизеля (воздушный заряд). Охлаждение сжатого воздуха можно производить в промежуточных теплообменниках, расположенных между нагнетателем и воздушным коллектором. В систему наддува дизеля К6531(Ю1? входят турбонагнетатель, воздушные фильтры, охладитель наддувочного воздуха и впускной коллектор.

Отработавшие в цилиндрах газы выбрасываются в атмосферу, но перед выбросом они отдают часть своей энергии на привод ротора турбонагнетателя. Отвод газов от цилиндров дизеля осуществляется через цилиндровые крышки и два выпускных коллектора, имеющих надежную теплоизоляцию.

Назначение и устройство. Турбонагнетатель (рис. 76, а) предназначен для подачи воздуха под давлением в цилиндры дизеля. На номинальном режиме работы давление наддувочного воздуха достигает 0,06 МПа (0,6 кгс/см2), а подача — 6550 м /ч (при частоте вращения ротора турбонагнетателя 18 800 об/мин). Установка турбонагнетателя позволила повысить мощность дизеля с 556 до 994 кВт (с 750 до 1350 л. с), одновременно улучшив охлаждение и очистку цилиндров от отработавших газов.

На дизеле K6S3I0DR установлен турбонагнетатель типа PDH50V, представляющий собой объединенные в одном агрегате центробежный нагнетатель воздуха и аксиальную турбину. Используя энергию выпускных газов, турбина обеспечивает привод рабочего колеса нагнетателя. С целью уменьшения габаритных размеров агрегата колеса турбины и нагнетателя укреплены на общем валу и образуют ротор турбонагнетателя, опирающийся на быстроходные шариковые подшипники.

Неподвижная часть турбонагнетателя (статор) состоит из трех корпусов: входного 6, турбинного 9 и воздушного 16, соединенных цилиндрическими фланцами.

Входной корпус 6 соединен с двумя выпускными коллекторами и имеет каналы для прохода выпускных газов к турбине, расположенной в среднем (турбинном) корпусе 9.

Патрубки коллекторов уплотнены в каналах входного корпуса тремя чугунными жаропрочными кольцами. Такое телескопическое соединение коллекторов с турбонагнетателем позволяет сохранять достаточную плотность и прочность конструкции при любых температурных линейных деформациях коллекторов. Продукты неполного сгорания топлива (а иногда даже масла), скопившиеся в коллекторах, просачиваются через зазоры в соединениях патрубков с турбонагнетателем, попадают в ванночку и стекают по дренажной трубе, выведенной в раму тепловоза. Ванночка при помощи двух болтов подвешена к торцу входного корпуса.

Входной 6 и турбинный 9 корпусы, соприкасающиеся с горячими выпускными газами, отлиты из чугуна и имеют водяные полости для охлаждения водой, циркулирующей в основном контуре. Подвод воды из напорного коллектора осуществляется через нижние, а отвод — через верхние штуцера корпусов, причем из турбинного корпуса вода выходит через два верхних штуцера. Охладившая турбонагнетатель вода отводится по трубопроводу в коллектор горячей воды.

К торцу входного корпуса, обращенному к турбинному, крепят тремя болтами 7 с лепестковыми шайбами сопловой аппарат 8, представляющий собой стальное лопастное колесо. Газы, проходящие через сопловой аппарат, перед тем как попасть на лопатки турбинного колеса приобретают нужное направление и большую скорость за счет специальной формы неподвижных лопастей аппарата.

Из турбинного корпуса 9 газы отводятся через глушитель в выпускную трубу. В верхней части корпуса имеется прямоугольное отверстие, заканчивающееся обработанным фланцем для крепления глушителя. Снизу к турбинному корпусу крепят болтами 28 две лапы 27 для установки турбонагнетателя на кронщтейн, прикрепленный восемью шпильками к заднему торцу блока цилиндров. Турбонагнетатель закрепляют на кронштейне восемью болтами.

Воздушный корпус 16 центробежного нагнетателя отлит из алюминиевого сплава и имеет форму улитки. К переднему фланцу корпуса при помощи шпилек прикреплен воздушный фильтр 18 с четырьмя сменными кассетами 20. В качестве фильтрующего материала используется металлическая вата или путанка из капроновых нитей. Подготовленные к работе кассеты промасливают и устанавливают на корпусе фильтра 18, закрепляя каждую кассету двумя барашковыми гайками 19. Легкий алюминиевый корпус фильтра имеет перегородки, создающие лабиринт для прохода воздуха. Внутренние поверхности корпуса покрыты поролоном, выполняющим роль звукоизолятора.

Чтобы ограничить передачу тепла от выпускных газов к нагнетаемому воздуху, между турбинным 9 и воздушным 16 корпусами имеется теплоизоляция. Она состоит из стекловаты 26, заключенной в металлический кожух 12, который прикреплен болтами к воздушному корпусу. Кожух 12 одновременно охватывает вал ротора, уменьшая возможность его нагрева и передачи тепла по валу к рабочему колесу нагнетателя.

В воздушном корпусе 16 смонтированы два диффузора — безлопаточный 15 и лопаточный 24, соединенные между собой восемью болтами 25. Безлопаточный диффузор 15 направляет воздух, прошедший через воздушные фильтры, на лопатки рабочего колеса 14.

Лопаточный диффузор 24 служит для направления воздуха, отбрасываемого лопастями рабочего колеса, в расширяющийся канал улиткообразного корпуса. За счет формы лопаток диффузора уменьшается скорость нагнетаемого воздуха и одновременно увеличивается его давление.

Ротор турбонагнетателя (рис. 76, б) состоит из вала 11 и двух колес: турбинного 10 и рабочего 14. Диск турбины приварен к валу //, причем плавный переход (галтель) от вала к диску обеспечивает достаточную прочность турбины. В диске сделано 45 елочных пазов для крепления лопаток, изготовленных из жаропрочной стали и имеющих елочные хвостовики. Все лопатки для прочности скреплены бандажной проволокой.

Рабочее колесо нагнетателя состоит из двух частей, отлитых из алюминиевого сплава. Одна часть колеса — заборник 23 — имеет спиральные лопасти, а другая (рабочая) — прямые радиальные, причем переход от спиральных лопастей к радиальным выполнен плавным. Колесо с помощью шпонки 13 напрессовано на вал до упора в выступ и закреплено кольцом 22, которое насаживается на вал в горячем состоянии.

Вал ротора через внутренние втулки 32 (рис. 76, в и г) опирается на быстроходные шариковые подшипники, смонтированные в камерах корпусов 33 и 36. Со стороны турбинного колеса расположен один опорный подшипник /, а со стороны рабочего колеса нагнетателя — два опорно-упорных подшипника 21. Между наружными кольцами подшипников и корпусами установлены эластичные элементы, состоящие из наружных втулок 35 и пружинного комплекта перфорированных стальных пластин 34, смягчающих удары при высокой частоте вращения ротора.

Смазывание подшипников осуществляется дизельным маслом, заливаемым в камеры через специальные горловины, которые закрыты пробками 4. Для контроля за уровнем масла в камерах крышки 2 оснащены круглыми стеклами 3. При неработающем дизеле уровень масла должен быть выше центра стекла на 4 мм. Для смазывания подшипников применены центробежные диски 5, укрепленные на валу ротора. Вращающиеся диски захватывают масло и забрасывают его в корпуса подшипников, после чего масло вновь стекает в камеру.

Уплотнение по валу ротора осуществляется лабиринтами 17 и 31. Лабиринт 31 предотвращает попадание выпускных газов в подшипник / со стороны турбинного колеса,» а лабиринт /7 не допускает подсоса масла рабочим колесом нагнетателя из масляной камеры подшипников 21. Для более надежной защиты подшипника / от выпускных газов к лабиринту 31 подводится воздух под давлением из улиткообразного канала корпуса нагнетателя по каналам а, бив. Количество нагнетаемого воздуха регулируется винтом 29, ввернутым в корпус. Просочившийся через лабиринт воздух не попадает в подшипниковую камеру, а выходит в атмосферу через отверстие в корпусе 6, закрытое сеткой 30.

Работа турбонагнетателя. Отработавшие газы, выходящие из цилиндров дизеля, проходят по двумя выпускным коллекторам и поступают во входной корпус 6 турбонагнетателя. Пройдя по каналам входного корпуса, газы через сопловой аппарат 8 выбрасываются на лопатки турбинного колеса 10, приводя его вместе с валом // ротора во вращение, и затем через глушитель и выпускную трубу выходят в атмосферу.

Рабочее колесо 14 нагнетателя раскручивает своими лопастями воздух. Под действием центробежной силы вращающиеся частицы воздуха отбрасываются к периферии, и по центру рабочего колеса создается разрежение. За счет разницы давлений происходит подсос воздуха из дизельного помещения тепловоза в полость воздушного корпуса 16. Воздух поступает в дизельное помещение из атмосферы через воздушные фильтры, смонтированные на дверях капота, оборудованных жалюзи с неподвижными створками. Далее воздух очищается в фильтрующих кассетах 20 самого турбонагнетателя.

Очищенный воздух направляется безлопаточным диффузором на лопасти заборника 23, захватывается вращающимся колесом и попадает в лопаточный диффузор 24, из которого подается в расширяющийся канал улиткообразного корпуса /6. В диффузоре скорость движения воздуха снижается, а давление растет. Воздух под давлением проходит по патрубку в промежуточный охладитель, где отдает часть тепла воде вспомогательного контура, циркулирующей по горизонтальным трубкам охладителя, а затем поступает во впускной коллектор. Снижение температуры воздуха увеличивает его плотность и позволяет подавать больше воздуха в цилиндры дизеля, что необходимо для получения хорошей горючей смеси.

Водяные насосы | Маневровые тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ | Промежуточный охладитель наддувочного воздуха

Турбонагнетатель коды ТН ВЭД (2020): 8414801109, 8414801909, 8414801100

Оборудование компрессорное промышленное: турбонагнетатели,	8414801100
Оборудование компрессорное: турбонагнетатель	8414801109
Оборудование компрессорное: турбонагнетатель,	8414801100
Оборудование компрессорное: Турбонагнетатель (одноступенчатый турбокомпрессор)	8414801100
Оборудование компрессорное: Компрессор-турбонагнетатель, торговой марки BOCWLI, моделей: GT2056V, K0422-582, RHF4HVT10, CT26	8414801100
Стенды для регулирования потока воздуха на турбонагнетателях, стенды для проверки мощности турбокомпрессора торговой марки «EVB»,	9031100000
Вентиляторы промышленные: Турбонагнетатель	8414801100
ОБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССОРНОЕ: Турбокомпрессор «Турбо С14-63» 602-13-00041-0-1 — 4 штуки, Турбонагнетатель охлажденный К27 LZD11400 — 4 штуки.	8414801109
ОБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССОРНОЕ: Турбокомпрессор «Турбо С14-63» 602-13-00041-0-1 — 18 штук, Турбонагнетатель охлажденный 617-10-12000-9-01 — 3 штуки	8414801100
Оборудование компрессорное: турбокомпрессор одноступенчатый (турбонагнетатель)	8414594000
Оборудование нефтепромысловое: турбонагнетатель (RE60067), арт. RE508968	8411810009
Турбокомпрессоры воздушные одноступенчатые: турбонагнетатель (турбонаддув), для транспортных средств	8414801109
Оборудование компрессорное: турбокомпрессор (турбонагнетатель)	8414801109
ОБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССОРНОЕ: Турбокомпрессор «Турбо С14-63» 602-13-00041-0-1 — 10 штук, Турбонагнетатель охлажденный 617-10-12000-9-01 — 2 штуки	8414801100
Оборудование компрессорное: одноступенчатый турбонагнетатель (турбокомпрессор), модели: AGSE502253, SE502253, марка «JOHN DEERE»	8414801100
Компрессоры воздушные (турбонагнетатели)	8414801100
Оборудование компрессорное : Турбонагнетатель	8414801100
Турбонагнетатель промышленного назначения, Артикулы: 04259315 / 04259450 / 04259487 / 04259501 / 04259581 / 04259588 / 04259604 / 04259808 / 04282199 / 04282816 / 04283594 / 0428 4348 / 04284379 / 04284837 /04290062 /04259	8414801100
Турбонагнетатель	8414801100
Оборудование компрессорное промышленное: турбонагнетатель с водяным охлаждением, SRT 1488600B, серийный номер: 2017003400007	8414801100
Оборудование компрессорное: турбонагнетатель (компрессор),	841480
Оборудование компрессорное: турбокомпрессоры (турбонагнетатели), марка «NIITSU»,	8414801100
Оборудование насосное: турбонагнетатель промышленного назначения, артикул 13024150	8414801100
Оборудование компрессорное:Турбонагнетатель тип R3-2,	8414801100
Оборудование компрессорное: турбонагнетатель( компрессор)	841480

Комплекты турбокомпрессора и нагнетателя

Performance — CARiD.com

Чем больше воздуха и топлива сжигает двигатель, тем большую мощность он производит. Но безнаддувный двигатель ограничен количеством воздуха, которое может быть нагнетено атмосферным давлением. Существуют модификации, которые могут быть внесены для увеличения воздушного потока и эффективности, такие как воздухозаборники холодного воздуха, производительные впускные коллекторы и головки цилиндров, более длительное удержание клапанов в открытом состоянии с помощью длинных распределительных валов и увеличение рабочего объема, но у этого подхода есть недостатки.

Обычно существуют физические ограничения, которые ограничивают возможность увеличения объема двигателя, а некоторые модификации, такие как рабочие распределительные валы, могут увеличивать мощность, но также приводят к неприемлемому качеству холостого хода, плохой экономии топлива и чрезмерным выбросам. Как выяснили производители оригинального оборудования, наиболее эффективным и экономичным способом резко увеличить мощность при сохранении управляемости является принудительная индукция с использованием нагнетателей или турбонагнетателей.

Посмотрите сегодня, и вы увидите спортивные и маслкары, у которых мощность их и без того мощных двигателей V8 увеличена почти на 50% с добавлением нагнетателя и промежуточного охладителя.В грузовиках с дизельным двигателем уже давно используются турбокомпрессоры, но теперь они появляются на обычных внедорожниках и седанах с бензиновым двигателем, потому что они позволяют их небольшим 4-цилиндровым двигателям развивать мощность гораздо большего атмосферного V6, сохраняя при этом экономию топлива меньшего двигателя. Если у вас есть двигатель без наддува и вы хотите получить больше удовольствия, или если вы хотите модернизировать свой двигатель с наддувом, вы попали в нужное место.

Мы предлагаем полные комплекты нагнетателя и турбонагнетателя с болтовым креплением для различных областей применения для наиболее популярных комбинаций двигатель / автомобиль.В наши комплекты нагнетателя входят нагнетатель, впускной коллектор, топливные форсунки, промежуточный охладитель, шкивы, ремень и все другие необходимые компоненты. Комплекты турбонагнетателя для газовых и дизельных двигателей включают турбонагнетатель, перепускную заслонку, трубы, воздухозаборник, форсунки и все необходимые шланги, фитинги и оборудование. Все наши комплекты были тщательно разработаны брендами, которые специализируются на системах принудительной индукции, чтобы обеспечить желаемую мощность без чрезмерной нагрузки на двигатель.

Если вы хотите получить больше мощности от вашего заводского двигателя с форсированным двигателем, мы можем помочь.Если у вас нет интеркулера, добавление одного охладит всасываемый заряд для значительного увеличения мощности. Замена шкива нагнетателя на шкив большего диаметра приводит к более быстрому вращению нагнетателя, что увеличивает поток воздуха и мощность. Улучшение расхода топлива с помощью более крупных форсунок и повторная калибровка блока управления двигателем могут улучшить мощность, но выполнение этого без увеличения расхода воздуха может создать проблемы, особенно на дизельных двигателях. Мы предлагаем высокопроизводительные турбокомпрессоры, которые могут пропускать больше воздуха, быстрее запускать катушку для более быстрого реагирования и лучше контролировать температуру выхлопных газов.

Чем отличается турбокомпрессор от нагнетателя

1. Смазочные материалы Mobil ™
2. Для личного автотранспорта
3. Все о моторных маслах
4. Чем отличаются турбокомпрессоры и нагнетатели

Все функции веб-сайта могут быть недоступны в зависимости от вашего согласия на использование файлов cookie.Щелкните здесь, чтобы обновить настройки.

Чем отличается турбокомпрессор от нагнетателя

Турбокомпрессоры и нагнетатели иногда можно перепутать. Если в названии есть «зарядные устройства», то турбокомпрессоры и нагнетатели легко принять за однозначные устройства двигателя. Однако есть несколько существенных отличий, которые ставят их на противоположные края автомобильного спектра.

Турбокомпрессоры и нагнетатели: функция индукционная

Прежде чем обсуждать их различия, полезно понять, что связывает турбокомпрессоры и нагнетатели с инженерной точки зрения.Турбокомпрессоры и нагнетатели — это системы с принудительной индукцией. Эти системы используют компрессоры для подачи сжатого воздуха в двигатель. Сжатый воздух позволяет дополнительному количеству кислорода поступать в двигатель, что помогает создать дополнительный прирост мощности.

Основное отличие турбокомпрессоров от нагнетателей — это их источник энергии. Турбокомпрессоры используют выхлопные газы автомобиля; два вентилятора — турбинный и компрессорный — вращаются от выхлопных газов. Напротив, нагнетатели получают питание непосредственно от двигателя; ременной шкив приводит в движение шестерни, которые вызывают вращение вентилятора компрессора.

Турбокомпрессоры нашли новое предназначение в современных двигателях

Наиболее известные благодаря использованию в высокопроизводительных автомобилях и гоночных автомобилях, турбокомпрессоры и нагнетатели могут потреблять от двигателей гораздо больше мощности. Однако только турбокомпрессоры в последнее время добились массового успеха и теперь используются крупными автопроизводителями в целях экономии топлива. Все, от седанов до легких грузовиков, оснащено опциями турбонаддува, что позволяет водителям получать много лошадиных сил от экономичного двигателя.

Хотя нагнетатели по-прежнему актуальны в автомобильной промышленности, они не являются частью последнего отраслевого внимания к экономии топлива. Нагнетатели в первую очередь устанавливаются для увеличения мощности. Независимо от области применения турбокомпрессоры и нагнетатели создают экстремальные условия эксплуатации, увеличивая нагрузку на моторное масло. Полностью синтетическое моторное масло Mobil 1 ™ с улучшенными характеристиками доказало свою эффективность в самых тяжелых условиях. Вот почему автопроизводители со знаменитыми двигателями с турбонаддувом (например,g., Mercedes-AMG, Porsche) и двигатели с наддувом (например, Corvette) используют моторное масло Mobil 1 в качестве масла для заводской заливки в некоторые модели своих автомобилей.

6 различных типов турбонагнетателей и преимущества каждой установки

В чем разница между одинарными, двойными, двойными спиральными компрессорами, турбокомпрессорами с изменяемой геометрией или даже электрическими? В чем преимущества каждой установки?

Мир турбонаддува имеет такое же разнообразие, как и компоновки двигателей.Давайте посмотрим на разные стили:

1. с одинарным турбонаддувом
2. Твин-турбо
3. Twin-Scroll Turbo
4. Турбина с изменяемой геометрией
5. Регулируемый Twin Scroll Turbo
6. Электротурбо

1. Однотурбинный

Одни только турбонагнетатели обладают безграничной вариативностью.Различие в размере крыльчатки компрессора и турбины приведет к совершенно разным характеристикам крутящего момента. Большие турбины обеспечат высокую максимальную мощность, но меньшие турбины обеспечат лучшее рычание на низких частотах, поскольку они быстрее вращаются. Есть также одиночные турбины на шарикоподшипниках и опорных подшипниках. Шариковые подшипники обеспечивают меньшее трение для вращения компрессора и турбины, поэтому их наматывают быстрее (что увеличивает стоимость).

Преимущества

• Экономичный способ увеличения мощности и КПД двигателя.
• Простой, как правило, самый простой в установке вариант с турбонаддувом.
• Позволяет использовать двигатели меньшего размера для выработки такой же мощности, как и более крупные безнаддувные двигатели, что часто позволяет снизить вес.

Недостатки

• Одиночные турбины обычно имеют довольно узкий эффективный диапазон оборотов. Это затрудняет определение размеров, так как вам придется выбирать между хорошим крутящим моментом на низких оборотах или лучшей мощностью на высоких оборотах.
• Турбо-отклик может быть не таким быстрым, как альтернативные настройки турбо.

2. Твин-турбо

Как и одиночные турбокомпрессоры, при использовании двух турбокомпрессоров существует множество возможностей.У вас может быть один турбонагнетатель для каждого ряда цилиндров (V6, V8 и т. Д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбонагнетатель для низких оборотов и байпас к более крупному турбокомпрессору для высоких оборотов (I4, I6 и т. Д.). У вас даже могут быть две турбины одинакового размера, одна из которых используется на низких оборотах, а обе — на более высоких. На BMW X5 M и X6 M используются турбины с двумя улитками, по одной с каждой стороны от V8.

Преимущества

• Для параллельных сдвоенных турбин на V-образных двигателях преимущества (и недостатки) очень похожи на установки с одним турбонаддувом.
• Для последовательных турбин или использования одного турбонагнетателя на низких оборотах и ​​обоих на высоких оборотах, это позволяет получить гораздо более широкую и пологую кривую крутящего момента. Лучше крутящий момент на низких оборотах, но мощность не снижается на высоких оборотах, как у небольшого турбонаддува.

Недостатки

• Стоимость и сложность, так как вы почти вдвое увеличили количество компонентов турбонагнетателя.
• Существуют более легкие и более эффективные способы достижения аналогичных результатов (как описано ниже).

3. Twin-Scroll Turbo

Турбокомпрессоры с двойной спиралью почти во всех отношениях лучше, чем турбокомпрессоры с одной спиралью.Используя две прокрутки, импульсы выхлопа разделяются. Например, на четырехцилиндровых двигателях (порядок включения 1-3-4-2) цилиндры 1 и 4 могут подавать питание на одну спираль турбонагнетателя, а цилиндры 2 и 3 — на отдельную спираль. Почему это выгодно? Допустим, цилиндр 1 заканчивает рабочий ход, когда поршень приближается к нижней мертвой точке, и выпускной клапан начинает открываться. В то время как это происходит, цилиндр 2 заканчивает такт выпуска, закрывая выпускной клапан и открывая впускной клапан, но есть некоторое перекрытие.В традиционном турбонагнетателе с одной спиралью давление выхлопных газов из цилиндра 1 будет мешать притоку свежего воздуха в цилиндр 2, поскольку оба выпускных клапана временно открыты, уменьшая давление, достигнутое турбонаддувом, и влияя на количество втягиваемого воздуха в цилиндр 2. Разделение свитков устраняет эту проблему.

Преимущества

• В выхлопную турбину передается больше энергии, а значит, больше мощности.
• Более широкий диапазон эффективных оборотов наддува возможен благодаря различным конструкциям спиралей.
• Возможно большее перекрытие клапанов без затруднения продувки выхлопных газов, что означает большую гибкость настройки.

Недостатки

• Требуется особая компоновка двигателя и конструкция выхлопа (например: I4 и V8, где 2 цилиндра могут подаваться на каждую спираль турбонаддува с равными интервалами).
• Стоимость и сложность по сравнению с традиционными одинарными турбинами.

4. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT)

Возможно, одна из самых исключительных форм турбонаддува, VGT ограничено в производстве (хотя довольно часто встречается в дизельных двигателях) из-за стоимости и экзотических требований к материалам.Внутренние лопатки внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу (A / R), чтобы соответствовать частоте вращения. На низких оборотах используется низкое соотношение A / R для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого раскрутки турбокомпрессора. По мере увеличения оборотов соотношение A / R увеличивается, чтобы обеспечить увеличенный воздушный поток. В результате получается низкая турбо-задержка, низкий порог наддува и широкий и плавный диапазон крутящего момента.

Преимущества

• Широкая плоская кривая крутящего момента. Эффективный турбонаддув в очень широком диапазоне оборотов.
• Требуется только один турбо, что упрощает последовательную турбо-установку до чего-то более компактного.

Недостатки

• Обычно используется только в дизельных двигателях, где выхлопные газы ниже, поэтому лопатки не будут повреждены теплом.
• Что касается бензина, то стоимость обычно обходится стороной, поскольку для обеспечения надежности приходится использовать экзотические металлы. Эта технология использовалась на Porsche 997, хотя бензиновых двигателей VGT существует очень мало из-за связанных с этим затрат.

5. Регулируемый турбокомпрессор Twin-Scroll

Может быть, это решение, которого мы ждали? Во время участия в SEMA 2015 я остановился у стенда BorgWarner, чтобы ознакомиться с последними новинками в области турбонаддува. Среди концепций — переменный турбонаддув с двойной прокруткой, как описано в видео выше.

Преимущества

• Значительно дешевле (теоретически), чем VGT, что делает приемлемый вариант для бензинового турбонаддува.
• Обеспечивает широкую плоскую кривую крутящего момента.
• Более прочная конструкция по сравнению с VGT, в зависимости от выбора материала.

Недостатки

• Стоимость и сложность по сравнению с использованием одинарной турбонаддува или традиционной двойной прокрутки.
• Эта технология использовалась и раньше (например, быстродействующий золотниковый клапан), но, похоже, она не прижилась в производственном мире.Вероятно, есть дополнительные проблемы с технологией.

6. Электротурбокомпрессоры

Использование мощного электродвигателя устраняет почти все недостатки турбонагнетателя.Турбо лаг? Ушел. Не хватает выхлопных газов? Без проблем. Турбо не может обеспечить крутящий момент на низких оборотах? Теперь это возможно! Возможно, следующая фаза современного турбонаддува, несомненно, есть и недостатки электрического тракта.

Преимущества

• Непосредственно подключив электродвигатель к крыльчатке компрессора, турбо-задержку и недостаток выхлопных газов можно практически исключить, при необходимости вращая компрессор с помощью электроэнергии.
• Подключив электродвигатель к выхлопной турбине, можно восстановить потерянную энергию (как это сделано в Формуле 1).
• Очень широкий эффективный диапазон оборотов с равномерным крутящим моментом во всем.

Недостатки

• Стоимость и сложность, поскольку теперь вы должны учитывать электродвигатель и следить за тем, чтобы он оставался холодным, чтобы предотвратить проблемы с надежностью. То же касается и добавленных контроллеров.
• Упаковка и вес становятся проблемой, особенно с добавлением батареи на борту, которая будет необходима для обеспечения достаточной мощности турбонагнетателя, когда это необходимо.
• VGT или двойные прокрутки могут предложить очень похожие преимущества (хотя и не на том же уровне) при значительно более низкой стоимости.

Турбокомпрессор

Погрузка

С 2014 года руководящий орган Формулы 1 FIA объявил новый свод правил, и между ними один, касающийся двигателя. Новые двигатели оснащены V6 объемом 1600 куб. См с турбонаддувом.Главной мотивацией для этого изменения было обязательство сообщества Формулы 1 стать более «экологичным», использовать технологии, которые могут быть перенесены на серийные автомобили, и сэкономить деньги. На картинке ниже вы можете увидеть турбокомпрессор Renault Formula 1 для двигателя V6 2015 года выпуска.

Итак, давайте разберемся, что такое турбонаддув и как он работает. В этой статье мы поговорим только о самом турбокомпрессоре, без ERS-H. Чтобы узнать больше о новом наборе правил, новых движках, ERS-H и ERS-K, перейдите по этой ссылке.

История

Основное описание этого — «ветряная мельница с одной стороны вала, воздушный насос с другой стороны вала».Этой концепции уже тысячи лет, но турбокомпрессор, используемый в двигателях, был изобретен швейцарским инженером Альфредом Бючи. Его патент на турбокомпрессор был подан на использование в 1905 году. Дизельные корабли и локомотивы с турбокомпрессорами начали появляться в 1920-х годах. Во время Первой мировой войны французский инженер Огюст Рато с некоторым успехом установил турбонагнетатели на двигатели Renault, на которых установлены различные французские истребители. В 1918 году инженер General Electric Сэнфорд Мосс установил турбонагнетатель на авиадвигатель V12 Liberty .Двигатель был испытан на Пайкс-Пик в Колорадо на высоте 14000 футов (4300 м), чтобы продемонстрировать, что он может устранить потери мощности, обычно возникающие в двигателях внутреннего сгорания в результате пониженного давления воздуха и недостатка кислорода на большой высоте.
Турбокомпрессоры были впервые использованы в серийных авиационных двигателях в 1930-х годах перед Второй мировой войной. Основная цель большинства авиационных приложений заключалась в увеличении высоты полета.

A-body Oldsmobile Cutlass Jetfire и его манетка с турбонаддувом

Первые серийные автомобильные двигатели с турбонаддувом были произведены компанией General Motors в 1962 году.Oldsmobile Cutlass Jetfire с A-кузовом и Chevrolet Corvair Monza Spyder были оснащены турбокомпрессорами. Saab был первым производителем, который успешно применил турбонаддув к серийным автомобилям. Это стало возможным благодаря установке перепускного клапана для сброса избыточного давления.

Первыми в мире серийными автомобилями с дизельным двигателем были Mercedes 300SD и Peugeot 604, представленные в 1978 году. Сегодня большинство автомобилей с дизельными двигателями имеют турбонаддув.

Клесси Л.Cummins экспериментировала с турбонаддувом, чтобы заменить тяжелые нагнетатели. На этот раз правила Indy дали дизелям с наддувом (с наддувом или с турбонаддувом) максимальный рабочий объем 6,6 литра (402,7 кубических дюйма). Клесси и его брат Дон были заинтересованы в этом специальном гоночном двигателе объемом 6,597 литра (402,6 кубических дюйма), облегченном алюминием и магнием. Отдача составила нешуточные 380 лошадиных сил. Изготовителем шасси был Фрэнк Куртис, чья компания Kurtis Craft построила несколько автомобилей-победителей для Indy.Куртис экспериментировал с размещением карданного вала рядом с левым бедром водителя, смещением веса и уменьшением общей высоты автомобиля. Установка двигателя горизонтально, а не вертикально, добавила элегантности дизайну. Под капотом автомобиль был высотой 58,4 сантиметра (23 дюйма)! Тем не менее, он весил 3100 фунтов по сравнению со средним весом в 2000 фунтов других записей. Сам по себе двигатель весил 750 фунтов. В первый день квалификации, будучи первым участником трассы, большой дизельный родстер завершил квалификацию на 4 круга со скоростью 138.010 миль в час, новый рекорд трассы. Он ошеломил всех остальных 32 участников, включая команду Ferrari, единственную иностранную команду. Ведя гонку до 70-го круга, дизель начал выплевывать огромные клубы черного дыма. Был сделан пит-стоп, но два круга спустя машина сошла с дистанции. Позже проверка показала, что воздухозаборник для турбонагнетателя Elliot забился кусочками резины с гоночной трассы. Неправильно расположенный воздухозаборник был причиной отказа, а не самого двигателя. Слева фото команды с увеличенной табличкой Фреда Агабашяна и благодарственной запиской.Нажмите на картинку, чтобы увеличить версию.

Первое успешное применение турбонаддува в автомобильных гонках, по всей видимости, было в 1952 году, когда Фред Агабашиан на дизельном Cummins Special (вверху) квалифицировался на поул-позицию на Indianapolis 500 и возглавил гонку на 175 миль (282 км). ). Двигатели с турбонаддувом Offenhauser вернулись в Индианаполис в 1966 году, а победа пришла на 1968 год. Максимальная мощность Offenhauser turbo составила более 1000 л.с. (750 кВт) в 1973 году, в то время как Porsche доминировал в серии Can-Am с 1100 л.с. (820 кВт) 917/30.Автомобили с турбонаддувом доминировали в 24 часах Ле-Мана с 1976 по 1988 год, а затем с 2000 по 2010 год. Эра турбо-дизелей в гонках «24 часа Ле-Мана» началась с прототипа Audi R10 LMP. С тех пор дизели только победителями в высшем классе этой гонки были турбодизели (вниз).

13 декабря 2005 года Audi представила новый прототип R10 LMP, преемника блестящего R8. Это было чудо — 5,5-литровый полностью алюминиевый двигатель V12 с двойным турбонаддувом TDI, чрезвычайно тихий и экономичный.«Из коробки» он развивает 650 л.с. и крутящий момент более 1100 Нм. Благодаря ему Audi стала первым производителем, который участвовал в соревнованиях и несколько лет подряд одерживал общую победу с дизельным двигателем в самой известной гонке спортивных автомобилей в мире — «24 часа Ле-Мана».

Давление впрыска легко превысило 2000 бар. Полезный диапазон мощности находился между 3000 и 5000 об / мин, что является необычно низким диапазоном оборотов для гоночного двигателя. Водителю приходится переключать передачи гораздо реже, чем на бензиновом R8, из-за благоприятной кривой крутящего момента двигателя TDI.Огромный крутящий момент более 1100 Нм не только предъявляет экстремальные требования к системе трансмиссии R10. Даже динамометры двигателей последнего поколения Audi Sport пришлось переоборудовать специальными коробками передач, способными выдерживать необычные нагрузки.

Renault первый набег на Формулу-1 в 1977 году, первый двигатель с турбонаддувом, который будет доминировать в 1980-х. Первоначально автомобиль был настолько ненадежным, что его соперники окрестили «желтым чайником».Двигатель Renault Gordini RE20 с турбонаддувом, установленный на Renault RS01 Жан-Пьера Жабуя в их первой гонке, они сошли с дистанции на 39 круге с пропуском зажигания. Нажмите на картинку, чтобы увеличить версию.

В Формуле-1, в так называемую «Эру Турбо» с 1977 по 1989 год, двигатели объемом 1500 куб. См могли развивать мощность от 1000 до 1500 л.с. (от 746 до 1119 кВт) (Renault, Honda, BMW, Ferrari и Порше). Renault был первым производителем, применившим турбо-технологию в области F1, в 1977 году с автомобилем Renault R01 и турбодвигателем Renault-Gordini RE20.Высокая стоимость проекта была компенсирована его производительностью, и другие производители двигателей последовали их примеру.
Первым автомобилем с турбонаддувом, выигравшим Гран-при чемпионата мира, стал Renault в 1979 году, что вполне соответствовало гонке на Гран-при Франции в Дижоне: пилотом тоже был француз Жан-Пьер Жабуй. Рене Арну, за рулем другого Renault, стал третьим после захватывающей битвы с Жилем Вильневым, завершившей отличный день для французской команды. Жабуй выиграл еще одну гонку для Renault в 1980 году, прежде чем его заменил Ален Прост, который добился еще большего успеха, выиграв девять гонок: Арну выиграл четыре.Renault покинул F1 после сезона 1985 года и вернулся в 2002 году.

Герхард Бергер за рулем Barclays Arrows BMW, Arrows A8 — BMW M12 1.5 L4t, Гран-при Австрии 1985, Остеррайхринг (окончание карьеры). На этот раз размещение турбоагрегата было свободным.

Двигатели с турбонаддувом захватили поле F1 и положили конец эре Ford Cosworth DFV в середине 1980-х годов. Однако FIA решила, что турбокомпрессоры делают спорт слишком опасным из-за невероятной мощности и скорости, которые они генерируют и стоят.В 1987 году FIA решила ограничить максимальное давление наддува, прежде чем эта технология была полностью запрещена в 1989 году.

В ралли двигатели с турбонаддувом объемом до 2000 куб. Это сочетается с использованием машин с относительно небольшими корпусами кузова для маневренности и управляемости. Поскольку мощность турбонагнетателя возрастает до уровня, аналогичного категории F1, FIA вместо того, чтобы запретить эту технологию, ввела ограничение диаметра впускного отверстия турбонагнетателя до 34 мм.

Основная теория

Преимущество турбонаддува очевидно — вместо того, чтобы тратить тепловую энергию на выхлопные газы, мы можем использовать эту энергию для увеличения мощности двигателя, направляя выхлопные газы для вращения турбины, которая приводит в движение другую турбину для нагнетания свежего воздуха в цилиндры, что приводит к большая масса воздуха (кислорода), поступающего в цилиндры при каждом такте впуска. Двигатель небольшого объема может обеспечивать мощность, сравнимую с гораздо более крупными противниками.

Турбокомпрессоры — это тип системы принудительной индукции. Они просто сжимают воздух, поступающий в двигатель. Двигатель с турбонаддувом в целом производит больше мощности, чем такой же двигатель без наддува. Задача состоит в том, чтобы улучшить объемный КПД двигателя за счет устранения одного из его ограничений. В автомобильном двигателе без наддува используется только ход поршня вниз, чтобы создать зону низкого давления, чтобы втягивать (втягивать) воздух в цилиндр через впускные клапаны.Поскольку давление в атмосфере составляет не более 1 атм, в конечном итоге будет ограничение разницы давлений на впускных клапанах и, следовательно, количества воздушного потока, входящего в камеру сгорания. Поскольку турбонагнетатель увеличивает давление в точке, где воздух входит в цилиндр, большая масса кислорода будет выталкиваться и сжиматься по мере увеличения давления во впускном коллекторе, а большее количество воздуха означает, что может быть добавлено больше топлива.

Дополнительный воздушный поток позволяет поддерживать давление в камере сгорания и топливно-воздушную нагрузку даже при высоких оборотах двигателя, увеличивая отношение мощности к крутящему моменту и удельную мощность двигателя.Турбо может значительно увеличить мощность двигателя без значительного увеличения его веса, что является огромным преимуществом, которое делает турбины настолько популярными!

Когда люди говорят о гоночных автомобилях или высокопроизводительных спортивных автомобилях, обычно возникает тема турбонагнетателей. Но турбокомпрессоры также очень распространены, и сегодня они почти обязательны в больших дизельных двигателях.

Турбокомпрессор прикручен к выпускному коллектору двигателя. Выхлоп из цилиндров проходит через лопатки турбины, заставляя турбину вращаться.Чем больше выхлопа проходит через лопасти, тем быстрее они вращаются. Турбина соединена валом с компрессором, который расположен между воздушным фильтром и впускным коллектором. Компрессор сжимает воздух, поступающий в цилиндры. Компрессор представляет собой центробежный насос. Он втягивает воздух в центр своих лопастей и выбрасывает его наружу во время вращения.

Подшипники турбины

Вал турбонагнетателя с масляным подшипником посередине.Вы можете четко видеть отверстия, через которые масло входит и выходит из зоны подшипника.

Турбина в турбонагнетателе вращается со скоростью до 150 000 оборотов в минуту (об / мин), что примерно в 25–30 раз быстрее, чем может работать большинство автомобильных двигателей. А поскольку он подключен к выхлопу, температура в турбине также очень высока.

Чтобы выдерживать скорость и температуру, вал турбины должен поддерживаться очень осторожно. Большинство подшипников взорвутся на таких скоростях, поэтому в большинстве турбонагнетателей используется жидкостный (масляный) подшипник.Обычно такое же смазочное масло используется в двигателе для внутренней смазки. Как и ваш коленчатый вал, вы вращаетесь в турбонагнетателе на тонкой масляной пленке, зажатой между подшипниками скольжения. Это служит двум целям: циркуляция масла охлаждает вал и некоторые другие детали турбонагнетателя и позволяет валу вращаться без особого трения. И, как мы знаем, любое уменьшение трения приводит к огромному увеличению эффективности.

Турбокомпрессор с шарикоподшипником с центральным картриджем

Внедрение новых технологических картриджей с центральным подшипником на шариковых подшипниках уступило место турбонагнетателям меньшего размера с возможностью использования стандартных масляных опорных частей среднего размера.Вместо полосы металла конструкция центрального картриджа шарикового подшипника позволяет валу вращаться вдоль крошечных прецизионных шарикоподшипников, дальних родственников подшипников, используемых в колесах скейтборда. Но это не обычные шариковые подшипники. Это сверхточные подшипники, изготовленные из современных материалов, которые выдерживают частоту вращения и температуру турбокомпрессора. Они позволяют валу турбины вращаться с меньшим трением, чем гидравлические подшипники. Они также позволяют использовать более легкий вал немного меньшего размера. Это помогает турбокомпрессору ускоряться быстрее, что еще больше снижает турбонаддув.
Таким образом, вы можете выбрать большое колесо компрессора, которое можно подобрать к несоразмерно меньшему колесу турбины. Турбины на шарикоподшипниках особенно полезны в приложениях, требующих высокого отклика, например, в гонках, потому что увеличение пикового эффективного наддува не так очевидно, как скорость подъема катушки. Это означает, что вы можете быстрее достичь пикового усиления, увеличивая мощность среднего диапазона.
Самый большой фактор, вызывающий беспокойство при использовании стандартных масляных и шарикоподшипниковых турбин, — это их стоимость.Именно здесь вступает в действие правило «хочешь играть, значит, ты должен заплатить». Цена турбонагнетателя на шарикоподшипниках вдвое (или более) превышает цену турбонагнетателя на масляных подшипниках. Кроме того, картриджи с шарикоподшипниками настолько дороги в обслуживании, что вы просто этого не делаете. Вам нужно либо купить новый центральный узел, либо купить новый турбо. Как видите, во всем есть компромисс.

Сливной клапан

Вырез перепускного клапана

Без перепускного клапана величина наддува, создаваемого турбонагнетателем, зависит от давления выхлопных газов двигателя.Это происходит потому, что давление выхлопных газов зависит от скорости двигателя (измеряется в оборотах в минуту). Это означает, что по мере того, как двигатель достигает более высоких оборотов, турбонагнетатель создает все большее количество наддува. Проблема в том, что двигатель может выдерживать только определенное количество наддува. Большинство стандартных двигателей рассчитаны только на 10 фунтов на квадратный дюйм, если не меньше. Чтобы регулировать количество наддува, которое поступает в двигатель, перепускная заслонка действует как дверь, позволяя только определенному количеству выхлопных газов попадать в выхлопную турбину турбокомпрессора, а остальным — обходить лопатки турбины или, в некоторых случаях, быть вентилируется в атмосферу.Как только двигатель начинает производить большее давление выхлопных газов, чем позволяет система перепускных клапанов, открывается заслонка, чтобы перенаправить избыточный выхлоп от лопаток турбины. В свою очередь, именно здесь вестгейт получил свое название. Это ворота для выноса мусора. Чтобы регулировать, когда открывается вестгейт, можно использовать регулятор наддува.

Большинство автомобильных турбокомпрессоров имеют перепускную заслонку, которая позволяет использовать турбокомпрессор меньшего размера для уменьшения задержки и предотвращения слишком сильного вращения.Перепускная заслонка определяет давление наддува, и если давление становится слишком высоким, это может быть признаком того, что турбина вращается слишком быстро, поэтому перепускная заслонка обходит часть выхлопных газов вокруг лопастей турбины, позволяя лопаткам замедляться до надлежащей скорости. Введение электронного контроля наддува в конце 80-х сделало большой шаг вперед по сравнению с механическим перепускным клапаном. В то время как механический перепускной клапан просто устанавливает верхний предел давления наддува, электронный контроль наддува регулирует давление наддува во всем диапазоне оборотов.Например, он может ограничить наддув до 1,4 бара для менее 3000 об / мин, затем 1,6 бар для 3000–4500 об / мин и затем 1,8 бар для более 4500 об / мин. Это помогает добиться линейной подачи мощности и способствует совершенствованию.

Garrett GT28R с внутренним перепускным клапаном и видимым приводом

Wastegate, установленный рядом с турбокомпрессором с прямым выпуском в атмосферу

По сути, электронный контроль наддува — это просто вестгейт, активируемый системой управления двигателем.
Существует два типа вестгейта. Первый — это внутренний вестгейт. Внутренний перепускной клапан — это компонент самого турбоагрегата. Затвор открывается с помощью привода, который представляет собой систему диафрагменного типа (см. Рисунок слева). Затем избыток выхлопных газов направляется непосредственно в выхлопную систему после турбины.
У нас также есть так называемый внешний перепускной клапан, в отличие от внутреннего перепускного клапана, он отделен от турбоагрегата и не требует привода. Избыточный выхлоп можно либо направить в выхлопную систему, либо выпустить прямо в атмосферу (см. Рисунок слева).Последнему варианту обычно следуют высокопроизводительные установки. Большинство стандартных систем поставляются с внутренним перепускным клапаном, так как эта установка лучше подходит для приложений с низким наддувом. Однако большинство систем вторичного рынка работают лучше с отдельным внешним узлом перепускной заслонки, что делает их идеальным выбором для тех, кто создает наддув в диапазоне 20–30 фунтов на квадратный дюйм.
Wastegate в современном двигателе V6 Formula 1 (после 2014 г.) большую часть времени не будет открыт, потому что открытый перепускной клапан будет сбрасывать энергию, которая в противном случае может быть восстановлена ​​MGU-H (блок двигателя-генератора, подключенный к турбонагнетателю).Открытый перепускной клапан снижает общую тепловую эффективность, которую производители двигателей пытаются максимизировать.

1 — блок турбины / компрессора за двигателем 2 — впуск атмосферного воздуха слева 3 — сама выхлопная труба является узлом большого диаметра справа от турбины 4 — выхлопы из каждого ряда цилиндров в одну трубу, а затем разделяется на 5 — ответвление, питающее турбоагрегат 6 — другое ответвление, питающее 7 — узел перепускной заслонки, установленный между туннелями диффузора сзади 8 — выпускные трубы перепускной заслонки 9 — подача сжатого воздуха для двигатель

На этой фотографии вы можете увидеть конфигурацию двигателя Cosworth DFX с турбонаддувом, установленного на Chaparral 2K Indycar 1979 года Джона Барнарда. Когда сжатый воздух достигает некоторого порогового уровня и выхлопные газы не требуются для поддержания наддува, пружина открывает клапан в перепускном клапане, и выхлопные газы обходят турбину, выходя в атмосферу через меньшие трубы по обе стороны от вестгейт.

Путаница по поводу перепускных клапанов и продувочных клапанов

Турбо-вестгейты и продувочные клапаны — это два совершенно разных устройства с похожей функцией, которые обычно путают.Они установлены на противоположных сторонах турбонагнетателя, и оба имеют функцию сброса избыточного давления. Выпускные клапаны установлены на стороне впуска давления (на стороне воздуха), и цель клапана — сбросить избыточное давление сжатого воздуха, когда дроссельная заслонка закрыта, но турбонагнетатель все еще нагнетает воздух с высокой скоростью. Он просто выбрасывает излишки воздуха в атмосферу, или вы можете сбросить воздух обратно в воздухозаборник турбины. В то время как перепускной клапан, как объяснялось ранее, установлен на стороне выпуска, а клапан регулирует количество выхлопных газов, поступающих в турбину, таким образом регулируя давление наддува.Максимальное удаление выхлопных газов через перепускную заслонку достигается при превышении максимального наддува.

Двойной турбонаддув

Пара турбонагнетателей на рядном 6-м двигателе 2JZ-GTE Toyota Supra, слесарь-монтажник на драгстере

Задержка турбонаддува может быть значительно уменьшена за счет использования конфигурации с двойным турбонаддувом. Большинство двигателей с двойным турбонаддувом имеют турбокомпрессоры, работающие независимо, каждый из которых обслуживает один ряд цилиндров V-образного двигателя или даже нечетные цилиндры в рядных двигателях.Турбины могут быть меньше (с меньшим турбонаддувом), потому что они должны подавать воздух в меньшее количество цилиндров. Это так называемый «параллельный твин-турбо».
Альтернативная компоновка, «Последовательный твин-турбо», была разработана для улучшения отклика и дальнейшего уменьшения турбо-лага. Турбины работают последовательно, то есть на низких оборотах весь ограниченный объем выхлопных газов направляется на привод меньшей турбины, оставляя другую турбину на холостом ходу на низких оборотах. Следовательно, первая турбина будет быстро ускоряться, уменьшая задержку.Когда поток выхлопных газов достигает достаточной величины для привода обеих турбонагнетателей, вмешивается вторая турбина, обычно более мощная, и помогает достичь максимального давления наддува. К сожалению, последовательный твин-турбо требует очень сложных трубопроводов. Выхлопные трубы из рядов V-образных двигателей или четно-нечетных цилиндров рядных двигателей должны доходить до обеих турбонагнетателей. То же самое и с впускными трубами с обоих берегов), таким образом, «Sequential Twin-Turbo» сейчас теряет интерес со стороны автопроизводителей.

Изменяемая геометрия турбины

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины также известен как турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT) или турбина с изменяемым соплом (VNT).Технология переменной геометрии турбины — это следующее поколение технологии турбонагнетателей, в которой турбонагнетатель имеет небольшие подвижные лопатки, которые могут направлять поток выхлопных газов на лопатки турбины и способны изменять направление потока выхлопных газов для уменьшения турбо-лага на низких оборотах двигателя, но это также используется для внедрения системы рециркуляции отработавших газов (EGR) для снижения выбросов в дизельных двигателях. Эта технология в последние годы широко используется в турбодизельных двигателях.

Первый серийный бензиновый автомобиль с турбонаддувом, Porsche 997911 Turbo, 2007 г.

VTG широко использовался в турбодизельных двигателях с 1990-х годов, но он никогда не использовался в серийных бензиновых автомобилях с турбонаддувом до нового 997 Porsche 911 Turbo.Это связано с тем, что выхлопные газы бензиновых двигателей могут достигать 950 ° C по сравнению с 700-800 ° C в дизельных двигателях. Обычные материалы и конструкции с трудом выдерживают такую ​​температуру. В 997 911 Turbo используется турбокомпрессор BorgWarner VTG, в котором используются специальные материалы, полученные из аэрокосмической техники, что решает проблему температуры.

Привод с электронным управлением может регулировать угол этих лопаток. Угол лопаток меняется в диапазоне оборотов двигателя, чтобы оптимизировать поведение турбины.Обычные турбокомпрессоры не могут избежать турбо-лага, потому что при низких оборотах двигателя поток выхлопных газов недостаточно силен, чтобы быстро толкать турбину. Эта проблема особенно серьезна для современных дизельных двигателей, поскольку они, как правило, используют большие турбины, чтобы компенсировать недостаточную эффективность.

В разрезе вы можете видеть направление выхлопного потока, когда регулируемые лопатки находятся под почти закрытым углом. Это положение оптимизировано для низких оборотов двигателя с предварительным наддувом.Узкий канал, через который должен проходить выхлопной газ, ускоряет выхлопной газ по направлению к лопаткам турбины, заставляя их вращаться быстрее. Угол лопастей также направляет газ, чтобы попасть в лопасти под правильным углом.

Выше показано, когда на высоких оборотах выхлопной поток достаточно сильный. Регулируемые лопатки турбины полностью открыты, что позволяет использовать высокий поток выхлопных газов. Высокий поток выхлопных газов на высоких оборотах двигателя полностью направляется на лопатки турбины.Это также снижает давление выхлопных газов в турбонагнетателе, избавляя от необходимости использовать перепускной клапан.

Интеркулеры

Когда воздух нагнетается в цилиндры под давлением горячим турбонагнетателем, а затем сжимается поршнем, существует большая опасность детонации. Стук происходит потому, что при сжатии воздуха температура воздуха увеличивается. Температура может повыситься достаточно, чтобы зажечь топливо до того, как загорится свеча зажигания.Автомобили с турбокомпрессором часто должны работать на топливе с более высоким октановым числом, чтобы избежать детонации. Если давление наддува действительно высокое, степень сжатия двигателя, возможно, придется уменьшить, чтобы избежать детонации.

Интеркулер — это простой теплообменник (на самом деле, не все так просто!). Это означает, что есть две или более жидкости, которые физически не соприкасаются друг с другом, но между ними происходит передача тепла или энергии. Некоторые ранние серийные автомобили были оснащены промежуточными охладителями для охлаждения горячего сжатого воздуха, выходящего из турбокомпрессора.В некоторых из них в качестве охлаждающей среды используется наружный воздух, а в других — вода. Драгрейсеры часто используют лед в воде для усиления охлаждающего эффекта.

При полностью открытой дроссельной заслонке и полном наддуве горячий сжатый воздух, выходящий из турбонагнетателя, вероятно, имеет температуру от 100 до 250 ° C в зависимости от конкретного турбонагнетателя, давления наддува, температуры наружного воздуха и т. Д. Мы хотим его охладить, что уменьшает его объем так мы можем поместить больше молекул воздуха в цилиндры и снизить вероятность детонации двигателя.

Как работает интеркулер? Горячий воздух от турбонагнетателя проходит по трубкам внутри промежуточного охладителя. Турбо-воздух передает тепло трубкам, нагревая трубки и охлаждая турбо-воздух. Наружный воздух (или вода) проходит по трубкам и между ребрами, прикрепленными к трубкам. Тепло передается от горячих трубок и ребер прохладному наружному воздуху. Это нагревает наружный воздух при охлаждении трубок. Так охлаждается турбо-воздух. Тепло передается от турбо-воздуха к трубкам и наружному воздуху.

Система интеркулера, установленная на Mitsubishi Lancer Evolution IX.

Еще один аспект промежуточных охладителей, который следует учитывать, — это падение давления. Давление, считываемое манометром наддува (если он у вас есть), является давлением во впускном коллекторе. Это не то же самое, что давление, создаваемое самим турбонагнетателем. Чтобы жидкость, такая как воздух, текла из точки A в точку B, должна быть разница в давлении от одного конца до другого.Например, каталог одного поставщика подразумевает, что если бы у вас было небольшое падение давления или его отсутствие, то у вас не было бы теплопередачи. Это неверно. Падение давления и теплопередача относительно независимы, вы можете иметь хорошую теплопередачу в промежуточном охладителе, который имеет небольшой перепад давления, если он правильно спроектирован. При большем падении давления легче получить хорошую теплопередачу, потому что турбулентность жидкости способствует теплопередаче, но современные и качественные промежуточные охладители могут иметь менее 0.Падение на 2 фунта на квадратный дюйм при потоке намного большего количества воздуха, так что это, безусловно, выполнимо.
С интеркулером или без? Интеркулер, правильно спроектированный и рассчитанный на вашу компоновку, может увеличить мощность двигателя от 10 до 20%.

И в конце вопрос: турбо и нетурбо версии одних и тех же двигателей … какова выгода от установки турбо?
Что ж, когда есть заводские безнаддувные и турбо версии, доступные для непосредственного сравнения друг с другом, турбомоторы, как правило, дают примерно на 30-40% больше мощности.
Конечно, на вторичном рынке люди используют турбины, которые заставляют двигатель развивать 100%, 200% — иногда даже большую мощность. Но они никогда не делают этого с заводскими ходовыми качествами или надежностью.
Итак, сохраняя его в пределах хороших характеристик на дороге в большей части диапазона оборотов и хорошей надежности без необходимости замены всех внутренних компонентов двигателя после каждой поездки в местный супермаркет, можно сказать, что увеличение мощности на 50% над цифрой без наддува — это достижимая и реалистичная турбо-цель.

Турбонагнетатели для двигателя требуют множества компромиссов.

Задержка турбины

Одна из основных проблем турбокомпрессоров заключается в том, что они не обеспечивают немедленного повышения мощности, когда вы «педалируете до упора». Турбине требуется секунда или две, чтобы разогнаться до полной откачки воздуха. Это приводит к ощущению запаздывания, когда вы нажимаете на педаль газа, а затем машина рвется вперед, когда турбо набирает нужную скорость.Турбо-запаздывание очень сильно портит изысканность автомобиля, и это действительно была самая большая проблема, мешающая тому, чтобы ранние автомобили с турбонаддувом были приняты как практичные. Эту проблему современная Формула 1 попытается решить с помощью комбинации турбина / двигатель / генератор ERS-H.

Хотя турбонаддув широко и успешно использовался в автоспорте — начался с BMW 2002 с турбонаддувом, затем распространился на гонки на выносливость и, наконец,

Формула-1 — дорожным автомобилям всегда требуется более удобная для пользователя подача мощности.Современные турбины были большими и тяжелыми и не могли начать вращаться до 3500 или более оборотов в минуту. В результате выход на низких оборотах оставался слабым. Кроме того, поскольку современный турбонаддув требует уменьшения степени сжатия примерно до 6,5: 1, чтобы избежать перегрева до

BMW 2002 с турбиной, 1974

ГБЦ, мощность с предварительным наддувом была даже слабее, чем у двигателя без наддува такой же мощности в этом диапазоне оборотов!
Turbo lag может вызвать проблемы при ежедневном вождении.До срабатывания турбонаддува автомобиль ведет себя как обычный седан. Откройте полностью дроссельную заслонку и увеличьте обороты двигателя, считая от 1, 2, 3, 4 … внезапно скачок мощности на 3500 оборотах в минуту, и машина превращается в дикого зверя. На мокрой поверхности или в крутых поворотах это может привести к пробуксовке колес или даже потере управления. При наличии турбо лага очень сложно плавно водить машину.

Одним из способов уменьшения турбо-лага является уменьшение инерции вращающихся частей, в основном за счет уменьшения их веса.Это позволяет турбине и компрессору быстро разгоняться и раньше начинать подачу наддува. Чтобы справиться с огромным количеством тепла в потоке выхлопных газов, турбины в основном сделаны из нержавеющей стали или керамики (последняя особенно популярна в японской IHI). Иногда в некоторых автомобилях используются титановые турбины, которые еще легче, но очень дороги. Современные керамические или титановые лопатки турбин легче стальных лопаток, используемых в большинстве турбокомпрессоров. Опять же, это позволяет турбине набирать обороты быстрее, что снижает турбо-лаг.

Еще один верный способ уменьшить инерцию турбины и компрессора — сделать турбокомпрессор меньше. Небольшой турбонагнетатель обеспечит более быстрый наддув и при более низких оборотах двигателя, но из-за своего диаметра может не обеспечить значительного наддува при более высоких оборотах двигателя, когда в двигатель поступает действительно большой объем воздуха. Также существует опасность слишком быстрого вращения на более высоких оборотах двигателя, когда через турбину проходит много выхлопных газов.

Ротор турбины Garett в сборе

Как мы уже грустили ранее, в некоторых турбокомпрессорах вместо гидравлических подшипников для опоры вала турбины используются шариковые подшипники.Они позволяют валу турбины вращаться с меньшим трением. Они также позволяют использовать меньший вал. Это помогает турбокомпрессору ускоряться быстрее, что еще больше снижает турбонаддув.

Первый «практичный» дорожный автомобиль с турбонаддувом появился в 1975 году — это Porsche 911 Turbo 3.0. Чтобы уменьшить турбо-задержку, инженеры Porsche разработали механизм, позволяющий турбине «предварительно раскручиваться» перед ускорением. Секретом была труба рециркуляции

.

Порше 911 Турбо 3.0

и клапан: до того, как выхлопной газ достигнет давления, достаточного для приведения в действие турбины, между входом и выходом турбины с наддувом свежего воздуха устанавливается путь рециркуляции, таким образом, турбина может свободно вращаться без замедления из-за давления наддува. Когда выхлопных газов станет достаточно для турбонаддува, клапан закроет рециркуляционный тракт, и уже вращающаяся турбина сможет быстрее подавать свежий воздух в двигатель. Опять же, турбо-задержка значительно уменьшается, а переключение мощности становится более плавным.
В 80-е годы турбонаддув продолжал развиваться для улучшения дорожных качеств. По мере совершенствования материалов и технологий производства масса и инерция турбины были значительно уменьшены, что привело к улучшенному отклику и значительному уменьшению турбо-лага.

Другая причина неэффективности турбокомпрессора связана с тем, что мощность для вращения турбины не бесплатна. Это всегда одна и та же история: если ты чего-то хочешь, ты должен что-то отдать. Наличие турбины в выхлопном потоке увеличивает ограничение в выхлопе.Это означает, что на такте выпуска двигатель должен преодолевать более высокое противодавление. Это вычитает немного мощности из цилиндров, которые работают одновременно.

В начало страницы

Турбокомпрессор

Компания TurboCentras продает и поставляет турбокомпрессоры всех ведущих производителей. Предлагаем турбокомпрессоры BorgWarner Turbo Systems (3K, KKK, Schwitzer), Hitachi, Holset, Honeywell Garrett, IHI Turbo, Mitsubishi, Toyota с доставкой по всему миру.

На наших складах вы можете встретить как новые оригинальные турбокомпрессоры, так и устаревшие турбины, снятые с производства. Наши специалисты с радостью помогут подобрать турбокомпрессор для вашего автомобиля, будь то старый Renault или новый дорогой Porsche. Возможность приобрести у нас альтернативный, полностью отремонтированный турбокомпрессор порадует любого клиента с небольшим бюджетом.

---

Турбокомпрессор — Турбокомпрессор

Cutaway Turbocharger

Турбокомпрессор (турбо, турбина, турбокомпрессор) — это устройство, увеличивающее общую мощность двигателя внутреннего сгорания, используя кинетическую энергию выхлопных газов.

На самом деле, с технически правильной позиции называть турбокомпрессор турбиной технически неправильно!
Потому что: Турбокомпрессор — это турбокомпрессор или турбокомпрессор. Турбина — это ее ГОРЯЧАЯ часть турбокомпрессора или турбокомпрессора. Турбокомпрессор имеет компрессор, приводимый в действие турбиной.
Но мы не будем педантами и только вкратце объясним, что к чему….

Турбина — это устройство, преобразующее кинетическую энергию газа в механическую силу. В турбонагнетателе турбина является ее ГОРЯЧЕЙ частью, через которую проходит поток горячих выхлопных газов, заставляя вращаться вал с колесом.

Компрессор — это устройство, используемое для нагнетания потока газа, в данном случае потока воздуха. В турбонагнетателе компрессор является его ХОЛОДНОЙ частью и служит для нагнетания воздушного потока в цилиндры двигателя с помощью колеса компрессора, которое вращается посредством вала, вращающегося вместе с колесом турбины в горячей части.

Компоненты турбокомпрессора

Выхлопные газы под давлением приводят в движение колесо турбины, которое вращает колесо компрессора, расположенное на том же валу, которое, в свою очередь, нагнетает воздух во впускной коллектор двигателя.Таким образом, турбонагнетатель увеличивает давление смеси воздуха и топлива во впускной камере двигателя. В цилиндрах впрыскиваемый поток увеличивает плотность горючего заряда смеси, что приводит к сгоранию большего количества топлива и высвобождению большего объема газа, перемещающего поршни, с последующим увеличением мощности двигателя.

Скорость вращения ротора обычного турбокомпрессора в рабочих условиях колеблется в пределах 70 000–90 000 об / мин. Иногда пиковая скорость вращения может достигать 200 000 и более оборотов в минуту.Например, на простых турбинах Гаррет в условиях испытаний или ремонта, производя балансировку сердечника (картриджа, точнее: ротора) турбокомпрессора, скорость вращения вала турбокомпрессора достигает 130000 — 150 000 об / мин, а в турбокомпрессоры BorgWarner (серии KP35, KP39) и Mitsubishi (MHI) (серии TD03, TD025) 200000 об / мин. Обычно, чем меньше размеры турбокомпрессора, тем выше частота вращения его ротора.

Подача масла в турбокомпрессор

Высокая частота вращения вала (ротора) вызывает сильное трение и нагрев деталей турбокомпрессора.Для смазки и охлаждения элементов турбонагнетателя используется система смазки двигателя. Моторное моторное масло, попадая в турбокомпрессор, покрывает вал тонким слоем смазки, тем самым смазывая и охлаждая его. Этот способ смазки вала маслом обеспечивается применением гидростатических подшипников в турбокомпрессорах. Гидростатический подшипник позволяет ротору турбокомпрессора достигать высоких частот вращения без перегрева и трения. Система смазки и охлаждения турбо напрямую зависит от качества моторного масла, используемого в двигателе.Неисправность турбо чаще всего связана с неисправностью системы смазки из-за использования некачественного масла.

Большинство современных автомобилей оснащено турбонагнетателем, что связано со значительным повышением эффективности двигателя. Изначально установленный на выходном тракте турбонагнетатель фактически немного снижает мощность двигателя, создавая небольшое сопротивление отходящим газам и незначительно мешая его работе. Но увеличение мощности после цикла турбо-системы значительно превышает потерянную мощность.Турбонаддув в среднем обеспечивает прирост мощности двигателя на 30-40%. Нет необходимости спорить об эффективности использования турбонаддува. Двигатели, оснащенные турбонагнетателем, значительно более эффективны, чем обычные двигатели, поскольку они более эффективно расходуют топливо и позволяют увеличивать мощность без увеличения скорости вращения двигателя.

В использовании турбокомпрессоров есть недостатки, так сказать: побочные или отрицательные моменты. Например: практически у всех турбокомпрессоров своя инертность в работе.С момента нажатия педали акселератора до эффективного увеличения мощности двигателя наблюдается временная задержка, называемая «турбо-лагом». За задержкой следует резкое увеличение мощности, иногда чувствуется резкий рывок двигателя. В основном это происходит из-за силы трения ротора, которой требуется время, чтобы набрать скорость вращения до рабочего режима. Эти недостатки практически сведены к нулю в турбокомпрессорах с системой изменения геометрии потока выхлопных (выхлопных) газов (турбины VNT) и в турбинах со сбросными клапанами (турбины Wastegate).

Можно обозначить основные типы автомобильных турбокомпрессоров: турбокомпрессоры VNT (Variable-Nozzle Turbo) с системами изменения геометрии потока выхлопных газов через сопловое устройство (Nozzle Ring) и обычные турбины без систем типа VNT. Особый вид — турбокомпрессоры с технологией Wastegate. Технология Wastegate в принципе аналогична системам VNT, но, в отличие от VNT, турбокомпрессоры Wastegate не имеют форсунки. Турбокомпрессоры с перепускным клапаном используют специальный перепускной клапан для регулирования уровня выхлопного потока.

---

Турбо с изменяемой геометрией …? ☺

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией появились где-то в Интернете, а точнее на страницах Википедии. Изменение геометрии турбо может быть вызвано ужасной дорожной аварией. Турбо с измененной геометрией можно встретить после аварии или под рабочим прессом. Также можно с помощью высокотехнологичной кувалды изменить геометрию турбокомпрессора даже несколько раз.

Турбокомпрессоры с системой изменения геометрии потока выхлопных газов

Турбокомпрессоры VNT (Variable-Nozzle Turbo).

Производители турбокомпрессоров используют разные названия систем VNT:

• Сопло турбины с переменным сечением (VATN)
• Турбина с изменяемой геометрией (VGT)
• Турбина с регулируемым соплом (VNT)
• Турбина с изменяемой геометрией (VTG)
• Турбина с регулируемыми лопастями (VVT)

Турбокомпрессоры ВНТ отличаются наличием кольца (или Форсунки) с подвижными лопатками аэродинамической формы (Форсунки). Лопатки турбины VNT, регулируя площадь каналов на входе колеса (крыльчатки) турбины, изменяют поток проходящих газов с целью увеличения или оптимизации эффективности турбины.Лопасти на кольце приводятся в действие вакуумным приводом, пневматическим или гидравлическим приводом, электронным (электрическим) приводом или электронным сервоприводом.

При большом потоке выхлопных газов, поступающих в турбонагнетатель на высоких оборотах двигателя, система VNT увеличивает проходное сечение потока турбины, снижая давление и скорость, что предотвращает слишком высокую частоту вращения ротора турбонагнетателя и поддерживает заданный уровень наддува .

При небольшом потоке выхлопных газов на низких оборотах двигателя система изменения геометрии потока уменьшает поток газа в турбокомпрессор, увеличивая давление и скорость потока газов в турбине.

Турбокомпрессоры, оборудованные системами изменения геометрии потока выхлопных газов (турбины VNT), в основном встречаются на дизельных двигателях.

Основные преимущества турбокомпрессоров с системами VNT:

• Лучшее торможение двигателем из-за повышенного давления в выходном тракте двигателя за счет блокировки потока выхлопных газов.
• Более низкое давление в выходном тракте двигателя на всех скоростях вращения приводит к увеличению мощности.
• Отсутствие инерции в работе двигателя, отсутствие «ТурбоЛага» при нажатии на педаль акселератора.
• Турбина более интенсивно выталкивает воздух даже на низких оборотах двигателя, обеспечивая больший крутящий момент.
• Экономный расход топлива благодаря полному контролю над коэффициентом наддува турбокомпрессора.

---

Турбокомпрессоры без систем VNT — обычные турбины

Turbos без таких систем, как VNT, не обладает всеми преимуществами турбокомпрессоров VNT. Обычные турбокомпрессоры имеют более простую конструкцию и чаще всего используются в бензиновых двигателях внутреннего сгорания.Отсутствие VNT позволяет турбокомпрессору работать в более высокотемпературных режимах, поскольку механизм VNT узла менее устойчив к высоким температурам. Именно поэтому обычные турбины чаще встречаются на бензиновых двигателях, где температура горящей топливовоздушной смеси намного выше.

---

Перепускной клапан турбокомпрессора (технология перепускного клапана)

WasteGate Turbo.

Перепускной клапан турбокомпрессора регулирует поток выхлопных газов через турбину, тем самым регулируя интенсивность наддува.

Увеличение или уменьшение давления выхлопных газов в турбонагнетателе приводит к изменению степени наддува. Для увеличения или уменьшения давления входящего потока, управляемого пневматическим или электронным приводом, перепускной клапан направляет выхлопные газы в турбонагнетатель или через него. Перепускной клапан запускает систему управления двигателем, которая считывает показания датчиков давления турбонагнетателя.

Использование байпасного клапана турбины является своеобразной альтернативой технологии VNT.Использование перепускного клапана предотвращает чрезмерное вращение вала турбины и немного оптимизирует эффективность турбокомпрессора.

---

Интеркулер турбокомпрессора

Интеркулер турбонагнетателя — устройство, предназначенное для охлаждения нагнетаемого турбонагнетателем воздуха. Он используется как промежуточный охладитель (радиатор, теплообменник) для потока горячего воздуха, вырабатываемого турбонагнетателем и направляемого в цилиндры двигателя.

Воздух, создаваемый в компрессоре турбокомпрессора, нагревается до высоких температур, находясь под высоким давлением.Проходя по соединительным патрубкам в интеркулер (интеркулер), охлажденный воздух поступает в цилиндры двигателя. Это позволяет избежать ненужной детонации горючей смеси в конце такта сжатия внутри цилиндра и способствует отводу избыточного тепла от турбонагнетателя.

Интеркулер обычно расположен в передней части кузова автомобиля для охлаждения воздушного потока из окружающей среды из-за движения.

---

Где купить турбокомпрессор? — Продажи Турбов

Для получения оптимального решения по выбору турбокомпрессора обращайтесь в TurboCentras.Специалисты нашей компании всегда помогут вам в вопросах выбора и покупки турбокомпрессора. Наши сотрудники предоставят вам профессиональные исчерпывающие консультации и дадут полезные рекомендации по вопросам дальнейшей эксплуатации приобретенного турбомотора.

Купить турбокомпрессор Вы можете в нашем интернет-магазине или просто связавшись с нами по телефону или по электронной почте.

---

Советы по обслуживанию турбокомпрессора

| 2018-10-26

Турбокомпрессоры — это, по сути, компрессоры, которые направляют больше воздуха в цилиндры двигателя для выработки дополнительной мощности.Турбо-двигатель получает свой источник энергии как от температуры, так и от давления выхлопных газов. Всасываемый воздух поступает через воздухоочиститель на вход турбокомпрессора. Воздух сжимается, что увеличивает плотность и объем воздуха.

Если двигатель оборудован промежуточным охладителем, сжатый воздух проходит через промежуточный охладитель перед тем, как попасть в двигатель, для охлаждения и дальнейшего увеличения плотности воздуха. Увеличение плотного воздуха поступает в фиксированный объем камер сгорания. Увеличение скорости воздушного потока позволяет увеличить расход топлива.

Как только заряд воздуха / топлива сгорает, он выходит на такте выпуска в выпускной коллектор. Затем высокотемпературный выхлопной газ поступает в турбину турбонагнетателя, которая, в свою очередь, приводит в движение турбокомпрессор, нагнетая всасываемый воздух, продолжая цикл, который нагнетает воздух высокой плотности в двигатель, смешиваясь с правильным количеством топлива, чтобы поддерживать надлежащий воздух / соотношение топлива, производя больше мощности.

Типичная рабочая скорость небольшого турбонагнетателя может достигать 240 000 об / мин.Если рассматривать это в перспективе, становится очевидным, что техническое обслуживание и надлежащие процедуры установки имеют решающее значение для поддержания турбины в рабочем состоянии.

Системы

Turbo обычно имеют перепускной клапан компрессора (обычно называемый продувочным клапаном) на стороне впуска и перепускной клапан на стороне выпуска отработавших газов. Выпускной клапан представляет собой устройство сброса давления на впускном тракте, предотвращающее выброс компрессора турбокомпрессора. Выпускной клапан должен располагаться между выпускным отверстием компрессора и корпусом дроссельной заслонки после охладителя наддувочного воздуха.

Когда корпус дроссельной заслонки быстро закрывается, воздушный поток быстро уменьшается, вызывая нестабильность воздушного потока и колебания давления, которые приводят к скачку давления. Скачки могут в конечном итоге привести к выходу из строя упорного подшипника из-за высоких нагрузок. В продувочном клапане используется комбинация давления в коллекторе и силы пружины, чтобы определить, когда дроссельная заслонка закрыта. Когда дроссельная заслонка закрывается быстро, клапан пропускает воздух во всасываемом потоке, чтобы сбросить давление.

Отсутствие надлежащего обслуживания, вероятно, является основной причиной отказов турбонагнетателя.Отказы шейки и подшипника часто возникают из-за отсутствия смазки. При осмотре шейки вала покажут изменение цвета в результате чрезмерного нагрева. Отсутствие смазки может привести к синеватому обесцвечиванию.

Неисправности подшипников или шейки могут быть вызваны использованием масла, вязкость которого слишком велика для данной области применения, или отсутствием смазки в результате неисправности или блокировки линии подачи масла.

Кроме того, даже крошечный слой грязи в масляном отверстии может снизить подачу масла до точки повреждения турбо.Грязь / песок / осадок в масле могут легко повредить шейки и подшипники.

Использование моторного масла правильного типа и вязкости и регулярная плановая замена масла и фильтров имеет первостепенное значение для защиты узла турбонагнетателя с очень жесткими допусками.

Рабочее колесо компрессора турбонагнетателя вращается с экстремальной скоростью и может быть быстро повреждено любыми инородными частицами, попадающими во входной поток. Сохранение чистоты воздухозаборника жизненно важно, что означает уделение пристального внимания чистоте воздухозаборника и регулярный осмотр и замену воздушного фильтра.

Выхлопные газы / давление попадают в турбо. Если в потоке выхлопных газов имеется какой-либо мусор, например, грязь, окалина ржавчины, кусок сломанных поршневых колец и т. Д., Мусор ударяется о лопатки турбины с достаточной силой, чтобы отколоть лопасти.

В конце концов, одна или несколько лопастей могут сломаться, что немедленно приведет к дисбалансу и последующему выходу подшипника из строя.

Заменить масло

Масло, подаваемое в турбокомпрессор, сильно нагревается.Турбины также работают с невероятной скоростью, до 200 000 об / мин и при температурах до 1922 градусов по Фаренгейту.

Как вы могли догадаться, правильная подача масла и давление имеют решающее значение для срока службы турбокомпрессора. Масло, подаваемое в турбонагнетатель, отвечает за смазку упорных и опорных подшипников, стабилизацию вращающегося вала и опорных подшипников и служит для охлаждения турбонагнетателя, помогая рассеивать тепло.

Многие потребители считают, что работа двигателя с грязным или загрязненным маслом не является проблемой, поскольку масляный фильтр двигателя улавливает любые частицы, прежде чем они попадут в масляный контур.

Неправильно. Даже мельчайшие частицы могут нанести ущерб высокоскоростному турбокомпрессору, заблокировав внутренние масляные каналы. Недостаточное количество масла в турбонагнетателе, даже кратковременное, может привести к быстрой смерти устройства.

Двигатель с турбонаддувом (газовый или дизельный) требует более частой замены моторного масла. Полностью синтетическое масло обычно считается лучшим выбором.

Что касается серийного уличного транспортного средства с заводским турбонаддувом, то лучше всего использовать тип масла, рекомендованный производителем транспортного средства.

Правильная смазка турбонагнетателя — ключ к долгому сроку службы турбонагнетателя. Если он поставляется с чистым маслом и не допускает попадания мусора, турбокомпрессор должен работать столько же, сколько и двигатель. Когда турбо выходит из строя, это обычно не вина турбонаддува, а неисправность турбонагнетателя.

Не игнорируйте фильтры всасываемого воздуха. Мельчайшие частицы, попадающие в турбонагнетатель, могут привести к износу турбины. Для двигателя с турбонаддувом более важны проверки и интервалы замены воздушного фильтра.

После горячего отключения начинается выдержка тепла.Тепло в головке, выпускном коллекторе и корпусе турбонагнетателя проникает в корпус турбоцентра, повышая температуру, что может привести к закоксовыванию масла. Некоторые турбины имеют центральный корпус с водяным охлаждением, который использует охлаждающую жидкость двигателя в качестве радиатора. В водопроводах используется эффект теплового сифона для уменьшения нагрева.

Сливной клапан

Расположенный на выхлопной стороне турбонагнетателя перепускной клапан регулирует давление наддува. Обратите внимание, что некоторые коммерческие дизельные установки не используют перепускную заслонку с «свободно плавающим» турбонагнетателем.

Для бензиновых двигателей существует два типа вестгейтов: внутренний и внешний. Каждый тип позволяет обводить поток выхлопных газов от турбинного колеса для ограничения давления наддува до проектного уровня.

Внутренние перепускные клапаны встроены в корпус турбины и оснащены откидным клапаном, пневматическим приводом, кривошипом и штоком.

Внешний вестгейт расположен на выпускном коллекторе. Преимущество внешнего перепускного клапана состоит в том, что обводимый поток выхлопных газов может быть повторно введен в поток выхлопных газов дальше по потоку после турбины, что способствует улучшению характеристик турбины.

Wastegates используются во многих системах для контроля наддува и предотвращения чрезмерного наддува. Однако некоторые более новые конструкции, такие как турбокомпрессоры VGT или VNT (турбина с регулируемым соплом) Гаррета, которые используются в некоторых серийных автомобилях, имеют конструкцию с регулируемыми лопастями, что устраняет необходимость в отдельном перепускном клапане.

Любые сужения в линии слива масла вызовут возврат масла внутрь турбокомпрессора и его вытеснение через уплотнения. Уплотнения, расположенные на концах компрессора и турбины турбокомпрессора, предотвращают попадание сжатого воздуха / выхлопных газов в турбокомпрессор, а затем в картер.Они также контролируют попадание масла в компрессоры.

Утечка масла из уплотнений турбокомпрессора может быть вызвана избыточным давлением в картере из-за плохой вентиляции картера, например, закупоренной системы PCV или открытого порта от впускного коллектора к картеру. Утечки масла через уплотнения также могут быть вызваны чрезмерным обдувом двигателя из-за износа поршневых колец, клапанов и т. Д. Ограничения воздушного фильтра могут способствовать возникновению избыточного вакуума на торцевом уплотнении компрессора, что приводит к вытеканию масла через уплотнения.

Некоторые турбокомпрессоры имеют водяное охлаждение, которое способствует передаче тепла и снижению коксования масла, особенно после остановки двигателя. Турбокомпрессор с водяным охлаждением должен быть установлен ниже самого верхнего уровня воды в системе охлаждения, чтобы обеспечить отвод тепла и поток охлаждающей жидкости через корпус подшипника турбонагнетателя.

Диагностика

Если в двигателе возникли какие-либо проблемы, такие как низкое давление масла, малый объем масла, накопление шлама, чрезмерный прорыв картера, поломка поршневого кольца, зазубрины коренных или стержневых подшипников, механические поломки, в результате которых частицы металла рассеялись в двигателе. , так далее., весьма вероятно, что турбокомпрессор был поврежден. Если были обнаружены проблемы с двигателем, не игнорируйте турбокомпрессор.

Не относитесь к турбонагнетателю как к «отдельному аксессуару». Любая проблема со смазкой (отсутствие масла или загрязнение) напрямую влияет на состояние турбины.

Указание по безопасности: При проведении осмотра турбокомпрессора на автомобиле никогда не касайтесь пальцами впускного отверстия турбокомпрессора, если двигатель работает.

Никогда не помещайте какие-либо предметы в компрессор или рядом с ним при работающем двигателе.Лопасти компрессора будут действовать как измельчители древесины и будут пытаться съесть все на своем пути, что приведет либо к серьезным травмам, либо к разрушению лопаток компрессора.

При выключенном двигателе снимите воздухозаборник компрессора и осмотрите компрессор на предмет повреждений лопастей. Любая деформация, сколы или эрозия кромки лопасти является причиной замены компрессора.

Проверните вал вручную и почувствуйте любое ощущение заедания или сопротивления. Сдвиньте вал в сторону (прикладывая боковое давление) и поверните.Любая разница в ощущении вращения (легко вращается без бокового давления, но тянется при толкании в одну сторону) является признаком того, что турбонагнетатель необходимо перестроить или заменить.

Осевой люфт в валу должен находиться в диапазоне 0,001–0,004 дюйма, что потребует использования индикатора часового типа для проверки. Однако, если вы можете ощутить осевой люфт (вход / выход) рукой, упорный подшипник изношен, что снова требует восстановления или замены.

Также — и это нельзя переоценить — при замене турбокомпрессора никогда не допускайте «всухую».Перед запуском двигателя всегда проверяйте, чтобы турбокомпрессор был предварительно смазан маслом. Сухой старт может убить турбо за очень короткое время. После замены турбонагнетателя проверните двигатель на 10-15 секунд или до тех пор, пока не будет достигнуто стабильное давление масла, при отключенных подаче топлива и зажигании. После запуска двигателя дайте ему поработать около пяти минут на холостом ходу, проверяя герметичность.

Дизель

Дизельные двигатели поздних моделей, оборудованные турбонагнетателями, представляют дополнительные потенциальные проблемы.Легкие грузовики, выпускаемые с 2007 года, оснащены DPF (сажевым фильтром). Если фильтр забивается или закупоривается, температура выхлопных газов повышается, происходит чрезмерное накопление углерода и повышенное противодавление выхлопных газов. Это, в свою очередь, может привести к отказу турбонагнетателя, поскольку турбонагнетатель пытается работать сверхурочно, чтобы компенсировать это.

Советы по диагностике турбины

(следующее предоставлено SMP Corp.)

Производители автомобилей добавляют турбокомпрессоры двузначными числами.Ожидается, что в следующие пять лет рынок турбонаддува вырастет до более чем восьми миллионов автомобилей с турбонаддувом. По мере увеличения количества автомобилей с турбонаддувом все больше технических специалистов будут видеть в своих мастерских автомобили с проблемами с турбонаддувом. Но в этой области уже есть путаница.

Чтобы помочь техническим специалистам диагностировать ремонт турбокомпрессора, вот несколько важных советов по диагностике и ремонту, о которых следует помнить. Предварительно отметим, что для большинства диагностик турбокомпрессоров (помимо проблем с шумом и низким энергопотреблением) требуются данные сканирования и понимание работы на уровне технического специалиста.

Что вызывает неисправность турбокомпрессора?

Прежде чем мы начнем, давайте выделим, что в первую очередь вызывает неисправность турбокомпрессора. Симптомы неисправного турбокомпрессора включают потерю мощности, чрезмерное количество дыма, высокий расход топлива, перегрев, высокую температуру выхлопных газов и утечки масла из турбокомпрессора. Но важно отметить, что дефекты других компонентов могут вызывать те же симптомы.

Прежде чем ошибочно относить проблемы к турбокомпрессору, помните, что производительность турбокомпрессора может ухудшиться только из-за механического повреждения или блокировки, вызванной мусором.

Признаки поломки турбокомпрессора

Если вы слышите свистящие звуки, исходящие от турбокомпрессора, это, вероятно, связано с утечкой воздуха / газа, вызванной выхлопными газами перед турбиной или утечками воздуха / наддува. Первым делом вы должны проверить все суставы. Если шум не исчезнет, ​​проверьте зазоры турбонагнетателя и колеса на предмет контакта с корпусом.

Если узел ротора турбокомпрессора заклинило или его трудно вращать, проблема, вероятно, связана с ухудшением качества смазочного масла.Когда масло ухудшается, это может привести к накоплению нагара внутри корпуса подшипника. Накопление углерода в конечном итоге ограничит вращение.

Две другие проблемы, которые могут вызвать заклинивание ротора, включают недостаточное или периодическое падение давления масла и грязь в смазочном масле.

Еще одна важная деталь, о которой следует помнить, — это то, что турбокомпрессор имеет определенные осевые и радиальные зазоры ротора. Иногда зазоры ошибочно принимают за изношенные подшипники.

В действительности зазоры, не соответствующие спецификации, могут быть связаны с проблемой смазочного масла.Проверьте, нет ли недостаточного количества масла или масла, загрязненного грязью или охлаждающей жидкостью.

Чтобы определить, не был ли турбонагнетатель поврежден посторонними предметами, осмотрите турбинное колесо или рабочее колесо. Вы четко увидите любые посторонние предметы, попавшие в корпус турбины или компрессора. Если лопасти повреждены, турбо уже разрушено. Ищите металл, оторвавшийся от турбонагнетателя во впускных трубках. Частицы металла в этой области могут указывать на повреждение двигателя.

Насадки турбокомпрессора

• Предварительно смажьте турбокомпрессор, добавив масло в отверстие для подачи масла.
• Проверить подачу масла в турбо.
• Убедитесь, что в автомобиле залито подходящее чистое масло.
• Убедитесь, что в наличии качественный воздушный фильтр.
• Дайте турбине остыть после напряженной работы.

Общие коды неисправностей

DTC: P0299 (Underboost)

Возможная проблема: Перекрытие заслонки в открытом положении или утечка между компрессором и дроссельной заслонкой.

DTC: P0234 (Overboost)

Возможная проблема: Перепускная заслонка застряла в закрытом положении, соленоид выпускной заслонки застрял в выпускном положении, протекает или отсоединен шланг управления.

Устранение основных неисправностей

(любезно предоставлено BorgWarner)

Возможная причина: Загрязнение системы воздушного фильтра

Тип неисправности: Низкая мощность / недостаточный наддув; черный дым; синий дым; высокий расход масла; утечка масла в компрессоре.

Возможная причина: Линия всасывания и нагнетания деформирована или протекает

Тип неисправности: Малая мощность, низкий наддув; черный дым; turbo генерирует акустический шум.

Возможная причина: Чрезмерное сопротивление потоку в выхлопной системе или утечка перед турбиной

Тип неисправности: Малая мощность, низкое давление наддува; черный или синий дым; акустический шум; высокий расход масла; течь масла турбокомпрессора.

Возможная причина: Засорены или протекают линии подачи и слива масла

Вид отказа: Голубой дым; высокий расход масла; течь компрессорного масла; утечка турбинного масла

Возможная причина: Вентиляция картера засорена

Вид отказа: Голубой дым; высокий расход масла; течь компрессорного масла; утечка турбинного масла

Возможная причина: Кокс и шлам в корпусе турбоцентра

Вид отказа: Голубой дым; высокий расход масла; утечка компрессора / турбинного масла

Возможная причина: Питание топливной системы неисправно или неправильно отрегулировано

Тип неисправности: Малая мощность, низкий наддув; слишком высокое давление наддува; черный дым

Возможная причина: Направляющая клапана, поршневые кольца изношены Гильзы цилиндров изношены / чрезмерный прорыв

Тип неисправности: Низкая мощность, низкий наддув; черный или синий дым; высокий расход масла; утечка компрессора / турбинного масла

Возможная причина: Грязный компрессор или охладитель наддувочного воздуха

Тип неисправности: Малая мощность, низкий наддув; черный или синий дым; турбоакустический шум; высокий расход масла; утечка масла компрессора

Возможная причина: Поворотный клапан регулировки давления наддува / тарельчатый клапан не закрывается

Тип неисправности: Низкая мощность / низкое давление наддува; черный дым

Возможная причина: Поворотный клапан регулировки давления наддува / тарельчатый клапан не открывается

Тип неисправности: Слишком высокое давление наддува

Возможная причина: Узел трубы поворотного клапана / тарельчатого клапана неисправен

Тип неисправности: Низкая мощность / низкое давление наддува; давление наддува слишком высокое

Возможная причина : Неисправное уплотнение поршневого кольца

Вид отказа: Голубой дым; высокий расход масла; утечка компрессора / турбинного масла

Возможная причина: Повреждение подшипника турбины

Тип неисправности: Неисправное колесо компрессора / турбины; малая мощность, низкое давление наддува; черный или синий дым; турбоакустический шум; утечка компрессорного и / или турбинного масла

Возможная причина: Повреждение компрессора или турбины инородным телом

Тип неисправности: Неисправное колесо компрессора / турбины; малая мощность, низкий наддув; черный дым; турбоакустический шум

Возможная причина: Утечка выхлопных газов между выходом турбины и выхлопной трубой

Тип отказа: Турбоакустический шум

Возможная причина: Воздухосборник двигателя треснул, отсутствуют или ослаблены прокладки

Тип неисправности: Малая мощность, низкое давление наддува; черный дым; турбоакустический шум

Возможная причина: Повреждение корпуса / заслонки турбины

Тип неисправности: Низкая мощность / низкое давление наддува; неисправен компрессор / рабочее колесо турбины; черный дым; турбоакустический шум

Возможная причина: Недостаточная подача масла в турбокомпрессор

Тип неисправности: Неисправное колесо компрессора / турбины; плохая мощность / низкое давление наддува; черный дым; турбоакустический шум

ПРИМЕЧАНИЕ. Турбо-системы газовых и дизельных двигателей обычно имеют «вихревую заслонку», расположенную во впускном коллекторе для улучшения смешивания топливовоздушной смеси.Заслонка завихрения позволяет перемещению воздуха адаптироваться к нагрузке и скорости двигателя. В зависимости от конкретной конструкции заслонка может приводиться в действие электрически или пневматически. Эти заслонки следует проверять на плавность хода и отсутствие люфта. Они склонны к закоксовыванию в дизельных системах.

Новые или восстановленные

Турбокомпрессоры, в зависимости от марки / модели / года выпуска, могут быть новыми или модернизированными. Естественно, повторная установка (обычно требующая возврата керна) будет дешевле, что сэкономит клиенту немного денег.Некоторые из фирм, предлагающих новые или модернизированные устройства, включают:

• Cardone Industries (www.cardone.com)
• Honeywell Garrett (www.turbo.honeywell.com)
• BorgWarner Turbo Systems (www.turbos.borgwarner.com)
• Standard Motor Products Inc. (www.standardbrand.com) ■

Mercedes-AMG представляет новую технологию турбокомпрессора

Подразделение AMG по производству автомобилей Mercedes-Benz заявляет, что разрабатывает новый турбокомпрессор для выхлопных газов с электроприводом, который, по его словам, появится в его моделях следующего поколения.

В нем используется технология, первоначально разработанная подразделением Mercedes-AMG High Performance Powertrain для двигателя гоночного автомобиля Формулы-1 немецкого автопроизводителя. Планируется заменить традиционные турбокомпрессоры выхлопных газов, которые сейчас используются AMG на обоих его 2,0-литровых 4-цилиндровых двигателях. и бензиновые двигатели 4,0 л V-8.

Новый турбонагнетатель, который описывается как находящийся на завершающей стадии разработки, был спроектирован и спроектирован в сотрудничестве с Garrett Motion и отличается по конструкции и принципу действия от турбонагнетателя с электроприводом, используемого на AMG 3.0L 6-цил. 53 модели.

Согласно Mercedes-AMG, новая система использует компактный электродвигатель, встроенный на валу турбокомпрессора, между колесом компрессора на стороне свежего воздуха и колесом турбины на стороне выпуска, для увеличения всасывания.

Электродвигатель, который управляется через электрическую систему 48 В, приводит в движение крыльчатку компрессора до введения потока выхлопных газов в процесс, направленный на устранение турбо-лага.

Mercedes-AMG заявляет, что его новый турбокомпрессор может работать со скоростью до 170 000 об / мин — при этом обеспечивается более высокая скорость воздушного потока, чем при существующей технологии турбонаддува.

Новый турбонагнетатель, электродвигатель и система силовой электроники подключены к охлаждающему контуру двигателя внутреннего сгорания.

«Мы четко определили наши цели для электрифицированного будущего», — говорит уходящий в отставку председатель AMG Тобиас Моерс.

«Этим шагом мы дополняем нашу модульную технологию и адаптируем ее к нашим требованиям к производительности. На первом этапе это включает в себя электрифицированный турбонагнетатель — пример переноса технологии Формулы 1 на дороги, с помощью чего мы выведите двигатели внутреннего сгорания с турбонаддувом на ранее недостижимый уровень.”

Хотя компания Mercedes-AMG еще не предоставила дополнительной технической информации о новой системе, новый турбонагнетатель с электроприводом для выхлопных газов «значительно улучшает реакцию на холостом ходу, а также во всем диапазоне оборотов двигателя».

Кроме того, он утверждает, что новый турбокомпрессор обеспечивает более высокий крутящий момент при более низких оборотах двигателя, что приводит к тому, что он описывает как «оптимизированное ускорение с места и повышенную маневренность».

.