Система турбонаддува: особенности конструкции, принцип работы, плюсы и минусы использования — Иксора
Система турбонаддува – эффективный метод усиления мощности двигателя автомобиля без увеличения объема цилиндров. В этой статье мы расскажем о том, что такое турбонаддув, его устройство и принцип работы.
Особенности конструкции турбонаддува
Система турбонаддува работает на принципе утилизации отработавших газов, энергия которых используется для повышения мощности и производительности двигателя.
При стандартной конструкции мотора энергия для движения вырабатывается за счет сгорания топливной смеси, при котором образуются отработанные газы, которые выводятся через выхлопную систему. Система турбонаддува же позволяет использовать отработанные газы для увеличения мощности двигателя, дополнительно уменьшая токсичность выхлопа и обеспечивая максимально полное сгорание горючей смеси. Для работы такой системы используется турбина, на одном валу с которой находится компрессор, который искусственным образом нагнетает давление в цилиндрах, увеличивает объем воздушно-топливной смеси внутри цилиндров, в следствие чего вырабатывается большее количество энергии.
Технология турбонаддува позволяет сделать мотор автомобиля более мощным (увеличение мощности до 45%) при тех же габаритах и без повышения оборотов, снизить объем потребления топлива и улучшить крутящий момент двигателя.
При всех очевидных плюсах использования турбонаддува, эта система имеет свои недостатки.
Минусы использования турбонаддува
Одна из отрицательных особенностей работы системы турбонаддува заключается в появлении эффекта «турбоямы», при котором для увеличения давления в наддуве требуется некоторое время. Обычно это происходит при резком нажатии на педаль газа. Проблема «турбоямы» решается установкой дополнительного турбокомпрессора, который будет работать параллельно или последовательно с основным, или использованием комбинированного наддува.
Второй минус, который вытекает из первого, – эффект «турбоподхвата», когда в результате «турбоямы» резко возрастает давление в наддуве.
Виды систем турбонаддува
Эффективность работы системы турбонаддува во многом определяется качеством работы установленной турбины.
- VNT турбина, или турбина с изменяемой геометрией, чаще всего устанавливается на автомобили с дизельным мотором. Установка VNT турбины позволяет оптимизировать движение отработанных газов и устранить неприятные эффекты «турбоямы» и «турбоподхвата».
- Турбонаддув с двумя параллельными турбокомпрессорами – как правило используется для двигателей V-типа.
- Комбинированный наддув – система, при которой совместно используются турбонаддув и механически наддув. На низких оборотах работает механический нагнетатель, а на высоких – турбокомпрессор.
Моторное масло, а также смазывающие жидкости для турбонаддува Вы всегда можете найти в сети магазинов IXORA. Наши сотрудники с удовольствием помогут Вам сделать правильный выбор!
| Моторные масла General Motors | |||
|---|---|---|---|
| Производитель | Номер детали | Название детали | |
| Opel | 1942003 | Масло моторное Opel Genuine Gm Motor Oil, 5W-30, синтетическое, 5L | |
| Opel | 1942000 | Масло моторное Opel Genuine Gm Motor Oil, 5W-30, синтетическое, 1L | |
| General Motors | 1942002 | Масло моторное General Motors Dexos2 SM Synthetic EU, 5W-30, синтетическое, 4L | |
| General Motors | 93744588 | Масло моторное General Motors GM Gasoline SAE KR, 5W-30, синтетическое, 4L | |
| General Motors | 93743721 | Масло моторное General Motors GM Diesel SAE KR, 5W-40, синтетическое, 6L | |
| Opel | 1942046 | Масло моторное Opel Genuine Gm Motor Oil, 10W-40, полусинтетическое, 5L | |
| Opel | 1942043 | Масло моторное Opel Genuine Gm Motor Oil, 10W-40, полусинтетическое, 1L | |
| CASTROL | 157E6A | Масло моторное Castrol edge 0w-30 a3/b4 синтетическое, 1 л | |
| CASTROL | 156EB3 | Масло моторное Castrol magnatec 10w-40 r полусинтетическое, 1 л | |
| CASTROL | 156E3E | Масло моторное Castrol edge 0w-30 a5/b5 синтетическое, 1 л | |
Полезная информация:
- Масла для двигателей автомобилей.
Классификация - Масла для дизельных двигателей
- Выбираем синтетическое моторное масло
КлассификацияПолучить профессиональную консультацию при подборе товара можно, позвонив по телефону
Нужна помощь в подборе запчастей?
Нужна помощь в выборе запчасти? У вас есть вопросы о покупке? Наши сотрудники помогут вам.
Twin Turbo система турбонаддува из двух турбокомпрессоров
Twin Turbo – это система турбонаддува которая состоит из двух турбокомпрессоров. Первоначально данную систему разрабатывали для решения проблемы инерционного действия (турбоямы) приспущенного всем турбокомпрессорам. Впоследствии область применения сильно расширилась. Инженеры и автолюбители обратили внимание на плюсы этой системы:
Повышается выходная мощность.
Снижается расход топлива.
Поддерживаться номинальный крутящий момент в довольно широком диапазоне.
На данный момент в мире существуют три схемы подключения Twin Turbo. Они отличаются не только расположением турбокомпрессоров, но и порядком их работы. За регулировку их работы отвечает электронная система управления, состоящая из входных датчиков, приводов клапанов и конечно самого блока управления.
Twin Turbo – также является торговым названием для системы, из-за чего в ряде случаев применяют его синоним biturbo. Хотя некоторые источники трактуют это название совсем по-другому.
Параллельное подключение Twin Turbo
Для параллельного подключения турбокомпрессоров используют два одинаковых турбокомпрессора с разными разворотами работающих одновременно на одной и той же мощности. Данный принцип реализуется за счет равномерной подачи отработанных газов в каждую из турбин и объединения сжатого воздуха в впускном коллекторе, для последующего распределения по цилиндрам.
Наиболее часто систему параллельного подключения Twin Turbo устанавливают на дизельных V-образных двигателях.
При этом турбины закреплены на отдельных выпускных клапанах. Их функциональное преимущество заключается в том, что две небольшие турбины имеют гораздо меньшую инерционность по сравнению с одной большой равной по мощности их сумме. При данном подключение сокращается время турбоямы и обеспечивается работа на любых оборотах двигателя тем самым обеспечивая более быстрое повышение силы наддува.
Последовательное подключение Twin Turbo
В систему последовательного подключения Twin Turbo в ходят два турбокомпрессора с соизмеримыми характеристиками. Принцип работы последовательного Twin Turbo заключается в том, что: первый турбокомпрессор работает постоянно, в то время как второй включается лишь в тех случаях, если достигнута определенная частота оборотов или же нагрузка.
Как и в случае с параллельным подключением, в последовательном Twin Turbo использует электронная система регулировки давления, которая изменяет силу потока выхлопных газов только уже исключительно на втором турбокомпрессоре при помощи специального клапана.
Система последовательного подключения Twin Turbo помогает минимизировать последствие турбозадержки и увеличить выходную мощность. Данную систему устанавливают вне зависимости от типа топлива поглощаемую двигателем, будь то бензин или дизель. В начале 2011 года небезызвестная компания BMW выпустила на рынок новую систему с последовательным подключением трех турбокомпрессоров –Triple turbo.
Двухступенчатый компрессор (наддув)
Система двухступенчатого наддува образуется парой турбокомпрессоров разной мощности, установленных последовательно на впускном и выпускном трактах. Регулировка потока выхлопных газов осуществляется посредствам клапанов.
На сегодняшний день данный вид Twin Turbo считается наиболее совершенным. Его дебют на автомобилях массового производства состоялся в 2004 году с дизельного двигателя компании Opel.
Чуть позже BorgWaener Turbo Systems подхватили эту инициативу и начали поставлять свою версию Twin Turbo на Cummins и BMW.
На низких оборотах перепускной клапан выхлопных газов наглухо закрыт. Они проходят через меньший турбокомпрессор, имеющий максимальную отдачу при минимальной инерции, а далее поступают в большой турбокомпрессор. При этом давление выхлопных газов совсем не велико, из-за чего большая турбина почти не двигается и на выпуске из нее закрыт перепускной клапан. Воздуху приходится двигаться через большую и малую турбины.
Пропорционально росту давление выхлопных газов растет КПД большой турбины и их эффективность с малой практически выравнивается. Та часть выхлопных газов, которая проходит через большую турбину сжимается, но не до достаточного давление из-за чего перенаправляется в малую, где происходит более сильное сжатие. В данном случае перепускной клапан как и ранее закрыт.
При выходе не высокие обороты нагрузка на перепускной клапан открывает его.
Давление газов циркулирует только в большой турбине и непосредственно подается в цилиндры. В то время как малый турбокомпрессор играет роль заглушки, создавая препятствие для движения воздуха.
Благодаря выше сказанному двухступенчатый компрессор позволяет производить эффективную работу на всех режимах двигателя. При этом решая извечную проблему всех дизельных двигателей противодействие мощности на высоких оборотах и крутящие момента на низких.
Вспомогательный турбонаддув
Вспомогательный турбонаддувХанну Яаскеляйнен
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
- Встроенный усилитель турбонагнетателя
- Вспомогательный турбонагнетатель с внешним компрессором
Abstract : Помощь турбонагнетателю может улучшить нежелательные рабочие характеристики двигателя, такие как низкое давление наддува при низких оборотах двигателя и запаздывание турбонагнетателя.
Вспомогательный турбонаддув может использоваться для ряда приложений, например для формирования кривой крутящего момента, улучшения переходных характеристик, альтернативы гибридным трансмиссиям, повышения эффективности двигателя и контроля выбросов твердых частиц.
- Введение
- приложений
- Формирование кривой крутящего момента
- Улучшение переходной характеристики
- Альтернатива гибридным трансмиссиям
- Повышение эффективности двигателя
- Контроль выбросов твердых частиц
Введение
В качестве альтернативы можно использовать дополнительный компрессор, либо нагнетатель, либо даже турбокомпрессор меньшего размера, чтобы обеспечить наддув, когда основной турбонагнетатель не может этого сделать. Резонаторы Гельмольца и импульсные зарядные устройства также были предложены для оказания этой помощи. В то время как коммерческое применение вспомогательного турбонаддува (также известного как поддерживаемый турбонаддув) было доступно с первых дней существования двигателя внутреннего сгорания, повышенный интерес к этой технологии возник примерно после 2010 года. поддерживать повышение эффективности использования топлива за счет уменьшения размера двигателя и снижения скорости за счет улучшения характеристик двигателя на более низких оборотах двигателя (формирование кривой крутящего момента) и обеспечения того, чтобы не ухудшалась переходная характеристика.
Следует отметить, что во многих случаях применения турбонагнетателя удалось избежать за счет использования турбонагнетателей с роторами с уменьшенной инерцией, турбин с изменяемой геометрией и других средств для повышения производительности турбонагнетателя.
Одним из коммерческих приложений, в которых уже давно используется вспомогательный турбонаддув, являются двухтактные двигатели с турбонаддувом. Из-за своего принципа работы двухтактные двигатели не могут использовать движение поршня для создания потока газа в цилиндр и из него. Вместо этого при всех рабочих условиях должен быть обеспечен всасываемый воздух под давлением. При низкой нагрузке и условиях запуска энергия выхлопных газов слишком мала для турбокомпрессора двухтактного двигателя с турбонаддувом, чтобы обеспечить необходимый поток продувки, и требуется некоторая помощь. Хотя нагнетатели являются обычным явлением, турбокомпрессоры с электрическим приводом нашли некоторое применение в этих приложениях.
приложений
Формирование кривой крутящего момента
На Рисунке 1 показан принцип подачи внешней мощности на турбонагнетатель на низких скоростях для улучшения установившегося крутящего момента при полной нагрузке.
1: Уменьшенный двигатель.
2: Обычный турбо. 3: Турбодвигатель с изменяемой геометрией. 4: VGT с электродвигателем. 5: Двигатель большого объема.
Требования к внешней мощности для формирования кривой крутящего момента с помощью турбонагнетателя могут быть значительными и зависеть от величины, на которую необходимо увеличить крутящий момент при низких оборотах двигателя. Для кривых стационарного крутящего момента величина мощности, которая должна подаваться, зависит от разницы между крутящим моментом двигателя, который может быть создан одним только турбокомпрессором, и желаемым выходным крутящим моментом на низкой скорости. На рис. 2 показан эффект от турбонагнетателя мощностью до 3 кВт для 2-литрового дизельного двигателя 9.0040 [2358] . Увеличение крутящего момента на низких скоростях на 50 % может быть достигнуто с помощью вспомогательной мощности 1 кВт. В другом случае, когда целевое давление наддува для 2-литрового двигателя составляло 300 кПа для всего диапазона скоростей от 1000 об/мин и выше, требовалось усилие двигателя не более 5,6 кВт [2357] .
Рисунок 2 иллюстрирует важный момент использования вспомогательных турбонагнетателей для двигателей с уменьшенными размерами. Ограничение выходной мощности двигателя на низких оборотах может сильно зависеть от того, какая вспомогательная мощность может подаваться на турбонагнетатель. Это может ограничить потенциал уменьшения габаритов и, следовательно, повышение теплового КПД различных вспомогательных технологий турбокомпрессора. Следует отметить, что максимальная помощь, которая может быть обеспечена непосредственно валу турбокомпрессора, также может быть ограничена необходимостью предотвращения помпажа компрессора. Это обсуждается в разделе Встроенный ассистент турбонагнетателя .
###
Система турбонаддува ABB — ABB Group
Знаете ли вы…
…система наддува ABB форсирует двигатель, занесенный в Книгу рекордов Гиннесса?
Многие двигатели внутреннего сгорания в автомобилях, кораблях, самолетах, поездах, внедорожных грузовиках и электростанциях повышают эффективность и выходную мощность за счет турбонагнетателя, установленного на двигателе.
Турбокомпрессор использует выхлопные газы двигателя для включения компрессора, который всасывает окружающий воздух и сжимает его, прежде чем он попадет в камеру сгорания под повышенным давлением. Более высокое давление воздуха в камере сгорания приводит к более высокой мощности двигателя. Эта новаторская идея была запатентована в 1905 Альфреда Бюхи, швейцарского инженера, и продолжает оставаться решением для эксплуатации эффективных двигателей, работающих на ископаемом топливе.
Двухступенчатая система турбонаддува второго поколения ABB Power2 800-M установлена на двигателе, занесенном в Книгу рекордов Гиннеса как самый эффективный четырехтактный двигатель. ABB Power2 800-M — это самый мощный и самый компактный двухступенчатый турбокомпрессор для четырехтактных двигателей.
Достигая давления воздуха в 12 раз выше нормы, двухступенчатый турбонаддув имеет КПД более 75 процентов по сравнению с КПД одноступенчатого турбокомпрессора до 70 процентов. Эффективность турбонаддува ABB Power2 легко приводит к шестизначной годовой экономии топлива и значительному сокращению выбросов – до 60 процентов меньше выбросов NOx.