Турбокомпрессор устройство: Турбокомпрессор — устройство и принцип работы

Содержание

Турбокомпрессор: устройство и принцип действия

Во многих устройствах используется турбокомпрессор, устройство и принцип действия которого позволяют производить нагнетание воздуха в необходимых объемах. Для того, чтобы привести его в движение, задействована энергия, получаемая из потока отработанных газов. В технической области, турбокомпрессор получил название турбонагнетателя.

Принцип действия турбокомпрессора

Работа большинства конструкций турбокомпрессора отличается простотой и надежностью. Ротор агрегата приводится в действие выхлопными газами, проходящими в турбину. На оси ротора жестко закреплено колесо центробежного компрессора. Поэтому, его вращение происходит со скоростью, одинаковой с ротором.

Конструкции компрессорной части в разных устройствах различаются между собой. Чаще всего используются варианты центробежного типа. Скорость вращения колес турбины полностью зависит от энергии, производимой выхлопными газами. Соответственно, возрастает скорость работы и самого компрессора. Таким образом, увеличивается количество воздуха, подаваемого в цилиндры. В результате, топлива сгорает больше и общая мощность двигателя возрастает. Вращение турбокомпрессора может достигать очень высокой частоты, вплоть до 150 тысяч оборотов в минуту.

Устройство турбокомпрессора

Во всей конструкции, большое значение имеет точность соединения вала с колесом турбины. Для обеспечения нормальной работы, это соединение должно быть идеально сбалансировано. В противном случае, даже небольшие биения могут гарантированно вызвать поломку. На вал от колеса турбины идет очень высокая теплоотдача. Чтобы ее снизить, конструкция вала выполняется пустотелой. Тем самым, предотвращается перегревание подшипников.

Сам подшипниковый узел смазывается от общей системы смазки двигателя. Основная функция смазки более всего заключается в отведении лишнего тепла от корпуса и подшипников. В некоторых конструкциях подшипник устанавливается неподвижно, а в масляной ванне происходит вращение ротора.

В настоящее время, многие турбокомпрессоры оборудованы механизмами, позволяющими изменять геометрию турбины. Для этого, производится установка дополнительного кольца, на котором имеются управляемые направляющие лопатки. В зависимости от числа оборотов, происходит поочередное уменьшение или увеличение сечения турбины.

Все эти мероприятия направлены на повышение эффективности турбокомпрессоров, что позволяет значительно повысить мощность обычных двигателей.

Устройство турбокомпрессора, плюсы и минусы установки

Сегодня автомобилисты стараются по максимуму усовершенствовать свое транспортное средство. В ход идут все способы увеличить мощность, развить скорость, создать уникальный дизайн. Установкой турбокомпрессора для двигателя никого нельзя удивить. Турбина встречается достаточно часто, поскольку для некоторых моделей двигателей является необходимостью. Компрессоры автомобильные можете приобрести онлайн.

Что такое турбокомпрессор, его составляющие

В погоне за лошадиными силами производители пришли к двум вариантам: либо увеличить объем потребляемой горючей смеси, либо давление поступающего воздуха. Подключение газотурбинного нагнетателя – один из двух основных способов увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания.

Говоря простым языком, центробежный нагнетатель ­– сложная конструкция, которая преобразовывает потенциальную энергию выхлопа для усиления давления воздуха в мотор.

Чаще всего, в механизм турбонаддува входят:

  1. Улитки турбины и компрессора;
  2. Крыльчатки турбины и компрессора;
  3. Подшипники.

Кольцо компрессора нагнетает воздушный поток в систему впуска, а улитка турбины проводит выхлоп и приводит в движение колесо турбины. Газы выходят через выхлопной тракт из крыльчаток турбины и компрессора. Вся конструкция помещается в корпус, который вмещает шарикоподшипниковый картридж и охлаждающий контур. Охлаждение – одна из основных частей турбонаддува, поскольку в процессе работы каждая составляющая подвергается сильным термодинамическим нагрузкам.

Температура выхлопа достигает 800-1100°С.

Из-за высоких температурных нагрузок тело турбины отливают из специфического чугуна, а в связи с высокой скоростью вращения вала компрессора смазочные материалы имеют уникальные характеристики.

Принцип работы турбокомпрессора

Основа работы турбокомпрессора – преобразование энергии выхлопных газов. Отработанный поток попадает на лопасти крыльчатки, установленной на валу. Одновременно запускаются лопасти компрессора, которые нагнетают воздух к цилиндрам мотора.

При использовании турбонагнетателя к цилиндрам попадает большее количество воздуха для генерации топливо-воздушной смеси. В итоге во время сгорания объем горючей смеси увеличивается, за счет смешивания с воздухом и сила, которая давит на поршень, становится больше.

Увеличение мощности двигателя, без увеличения оборотов дает меньший удельный расход топлива и высокая литровая мощность. В итоге после изменения объемов воздуха в цилиндрах повышается риск детонации. Из-за этого в конструкции турбодвигателей заранее предусмотрен меньший уровень сжатия и рекомендуется использование исключительно высокооктанового топлива.

Отдельным элементом системы турбонаддува является промежуточный охладитель – интеркулер. По сути, это просто радиатор. Однако благодаря ему удается сохранить плотность воздуха, чтобы не снижать КПД турбины.

Прямая необходимость в турбокомпрессоре есть у грузовиков и тяжелых автомобилей. Он способен повысить мощность и крутящий момент, не увеличивая при этом расход.

Преимущества и недостатки установки турбонаддува

Прежде чем бездумно устанавливать под капот турбину, уповая на повышение мощности лучше детально проанализировать преимущества и недостатки нагнетателя.

Благодаря турбокомпрессору можно получить:

  • Увеличение мощности до 80%.
  • При повышении производительности, не увеличивается объем камеры сгорания.
  • Улучшение качества сгорания топлива.
  • Увеличение концентрации воздуха при лучшем сгорании уменьшает выброс химических реагентов в атмосферу.

С другой стороны, установка турбины имеет ряд недостатков:

  • Стоимость. Помимо дорогостоящей установки, быстрый износ конструкции «выльется» в «круглую» сумму.
  • На низких оборотах двигатель может не выдавать необходимую мощность. В первую очередь – это связано с низким исходящим потоком газов. Их силы не хватает, чтобы разогнать лопасти крыльчатки до нужной скорости – эффект «турбоямы».
  • Усиленные требования к моторному маслу, поскольку детали двигателя и турбины смазываются одним типом масла.
  • Быстрый износ деталей цилиндропоршневой группы, за счет возрастания концентрации картерных газов.

Материалы и технология установки турбокомпрессора

Прежде чем начать работу, необходимо уточнить, что категорически запрещено использовать герметик для фиксации материалов. Под влиянием температуры выхлопа, структура герметика будет плавиться и, рано или поздно, частицы попадут в компрессор и приведут к нарушению работы двигателя.

Во время монтажа очень важно следить, чтобы на детали механизма не попали инородные жидкости и вещества.

Для начала под капотом проверяют исправность всех соединяющих шлангов и трубопроводов. Обязательно подлежат замене все масляные, топливные и воздушные фильтры. После чего досконально очищается маслопровод от инородных предметов. Удаляются все неисправные, поврежденные маслопроводы и патрубки.

Перед началом следующего этапа необходимо зачистить сапун мотора и промыть все подающие магистрали. Обязательно после этого слить все масло.

Монтаж центробежного нагнетателя происходит относительно конструкции маслопровода, без перегибов и вертикалей. Моторным маслом обрабатывают все места стыков и соединения турбины.

Увеличение мощности двигателя: опасность, охлаждение

Основное условие правильной работы нагнетателя – грамотное охлаждение. Чаще всего можно встретить масляное и комплексное охлаждение (антифриз + масло).

Первый способ появился вместе с понятием турбонаддува. Однако физико-химические свойства материала очень быстро поглощали температуру, провоцируя кипение. В результате происходит коксование, и проводящие каналы быстро забиваются.

Несмотря на то, что такая турбина проста по конструкции и сравнительно дешевая, требовательность к качеству маслу существенно возрастает. При несвоевременной замене или низком качестве смазывающего вещества сразу же проявятся все неисправности масляной системы.

При комплексном охлаждении устанавливается отдельный масляный контур и система с антифризом. Это значительно улучшает качество работы турбины, но усложняет ее конструкцию.

Масло, как и в первом случае, служит для охлаждения и смазки элементов нагнетателя, а антифриз предотвращает перегрев масла и подается из общей цепи охлаждения мотора.

Дополнительным элементом системы охлаждения является интеркулер. После некоторого времени непрерывной работы, турбина начинает нагонять горячий воздух. Как известно, чем выше температура воздуха, тем меньше в нем содержания кислорода. Чтобы не снижать из-за этого производительность турбонаддува, в конструкцию начали интегрировать вспомогательный охладитель – интеркулер.

Прежде чем заниматься выбором и установкой турбонагнетателя лучше ознакомиться с принципом ее работы наглядно:

Тюнинг автомобиля при помощи центробежного нагнетателя – распространенный способ увеличить мощность двигателя. На сегодняшний день автомобильные производители преодолели массу проблем на пути к безопасному повышению КПД мотора – турбина работает постоянно и наиболее эффективно при определенном значении оборотов. Специалисты всячески дополняют конструкцию турбины для достижения максимально продуктивного результата.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Устройство защиты турбокомпрессора от осевого сдвига

М.В. Кипервассер, к.т.н., доцент, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Д.С. Аниканов, инженер-наладчик ООО «Пусконаладочное Управление Объединенной Компании «Сибшахтострой»

Турбокомпрессоры – это центробежные компрессорные машины. Они применяются преимущественно при подаче больших объёмов газа под давлением 0,15–1,0 МПа. Сжатие происходит за счёт выброса газа рабочими колёсами в радиальном направлении под действием центробежной силы. Для большей эффективности турбокомпрессоры делают многоступенчатыми – на общем валу насаживается несколько рабочих колёс, отделённых друг от друга собственными диффузорами. Турбокомпрессоры нашли широкое применение в горной промышленности. Они используются для сжатия атмосферного воздуха, который затем расходуется при проведении горных работ. Основным потребителем пневмоэнергии на подземных горнодобывающих предприятиях является буровой инструмент. По ряду причин применение сжатого воздуха в качестве энергоносителя для бурового инструмента предпочтительно по сравнению с другими типами энергоресурсов (электроэнергией, гидравлической энергией).

Поэтому многие подземные предприятия (особенно по добыче различных руд) имеют в своём составе поверхностные компрессорные станции, оснащённые турбокомпрессорами большой производительности. Так, на крупных железорудных шахтах «Шерегешская», «Абаканская» одновременно находится в работе по 5–7 компрессорных агрегатов суммарной производительностью 1500–1800 м3/мин. [1].

Турбокомпрессор – это ответственный и энергонапряженный агрегат. Мощность приводных синхронных двигателей может достигать 12,5 МВт [2] и выше, а частота вращения рабочих колёс до 30000 об/мин. Как и любое техническое устройство, турбокомпрессорная установка подвержена негативным последствиям эксплуатации – износу трущихся поверхностей, снижению прочности высоконагруженных частей вследствие усталости металла, ослаблению соединений вследствие вибраций и т.д. Все эти факторы при негативном стечении обстоятельств могут привести в серьёзной аварии. К характерным неисправностям турбокомпрессора относятся следующие: нецилиндричность шейки валов, нарушение центровки валов, дефекты зубчатых соединений редуктора и соединительных муфт, осевой сдвиг вала турбины.

Осевой сдвиг вала – одна из самых неблагоприятных аварийных ситуаций, требующая распознавания на ранних стадиях её возникновения. Осевой сдвиг вала турбины возникает вследствие того, что турбокомпрессор развивает определённую реактивную силу тяги. Это вызвано забором воздуха рабочими колёсами и его движением под давлением в осевом направлении. Под действием реактивной силы рабочие колёса смещаются и начинают соприкасаться с диффузором турбокомпрессора.[3] Следствием аварии является разрушение диффузоров, рабочих колёс, длительные простои и потери производства.

При недостатке в современных условиях эксплуатирующего персонала для своевременного обнаружения аварии необходимо использовать все возможные ресурсы, в том числе – косвенные методы диагностики. В связи с этим нами было предложено устройство, зарегистрированное патентом [4].

Принцип работы предлагаемого устройства основан на контроле электрических параметров приводного синхронного двигателя турбокомпрессора. При возникновении осевого сдвига меняется механический момент на валу приводного электродвигателя, что в свою очередь приводит к изменению электрических параметров электродвигателя [5].

Устройство защиты турбокомпрессора от осевого сдвига содержит блок 1 управления синхронным двигателем, датчик тока 2, выполненный на базе установленных в питающую цепь статора двигателя измерительных трансформаторов тока по одному на каждую фазу, первый ключ 3, блок 4 задания уставки, второй блок 5 сравнения, блок 6 снятия значения, блок 7 памяти, блок 8 регистрации, третий ключ 9, первый блок 10 сравнения, блок 11 индикации, блок 12 задания величины скачка, блок 13 контроля работы механизма, второй ключ 14, блок 15 задержки.

В момент запуска механизма посредством релейной схемы и блока контроля работы механизма, подается управляющий сигнал на первый 3 и третий 9 ключи. Сигнал изменяется с низкого на высокий и остается таковым до момента команды на остановку компрессора. Второй ключ замыкается в момент времени τ1. Это происходит в результате подачи сигнала с блока контроля работы механизма на блок 15 задержки, с выхода которого поступает на вход второго ключа. Блок 15 задержки формирует выдержку времени необходимую для разгона двигателя турбокомпрессора. Блок 6 снятия значения предназначен для снятия текущих значений тока статора.

Выходной сигнал блока 6 снятия значения поступает на первый вход третьего ключа 9 и второй вход второго ключа 14.

Таким образом, на входе второго блока 5 сравнения, подключенного к выходу третьего ключа 9, имеем сигнал, пропорциональный величине тока статора. С выхода второго блока 5 сравнения сигнал поступает на вход первого блока 10 сравнения. В момент времени τ1 начинается фиксация значения тока статора, длящаяся до момента времени остановки механизма τ2. На выходе блока 15 задержки сигнал изменяется с низкого уровня на высокий в момент времени τ1 и поступает на информационный вход второго ключа 14. В блоке 7 памяти производится запоминание значения тока статора, поданного на его информационный вход с выхода второго ключа 14. На процесс запоминания информации в блоке 7 памяти отводится интервал времени (τ1–τ2). Выходные сигналы блока 7 памяти и второго блока 5 сравнения поступают на второй и первый входы первого блока 10 сравнения. Во втором блоке 5 сравнения определяется разность текущего значения тока статора и значения тока в нормальном режиме, хранящегося в блоке 7 памяти. С выхода первого блока 10 сравнения полученный сигнал разности поступает на вход блока 11 индикации и вход блока 1 управления синхронным двигателем, который состоит из промежуточного реле и высоковольтного выключателя синхронного двигателя. На первый вход второго блока 5 сравнения поступает сигнал с третьего ключа 9, а на второй вход поступает сигнал с блока 4 задания уставки.

Во втором блоке 5 сравнения реализуется следующая логическая функция:

где: x(τ) – выходной сигнал второго блока сравнения, имеющий два уровня Откл. и Раб.;

Δ2 – выходной сигнал третьего ключа 9;

Δ3 – выходной сигнал блока 4 задатчика уставки.

Если сигнал Δ2 с третьего ключа 9 будет больше чем сигнал Δ3 из блока 4 задания уставки, то есть больше величины допустимого тока, то сигнал с выхода второго блока 5 сравнения, поступает на вход блока 1 управления синхронным двигателем и двигатель турбокомпрессора останавливается. В противном случае сигнал не считается аварийным и работа турбокомпрессора продолжается.

На третий вход первого блока 10 сравнения поступает сигнал с блока 12 задания величины скачка.

В первом блоке 10 сравнения реализуется следующая логическая функция:

где: y(τ) – выходной сигнал второго блока сравнения, имеющий два уровня: Откл. и Раб.;

Δ1 – выходной сигнал блока 12 задатчика величины скачка тока;

Δ – выходной сигнал второго блока 5 сравнения;

Δ* – выходной сигнал блока 7 памяти.

Если сумма величин Δ1+Δ будет больше , то со второго выхода первого блока 10 сравнения на вход блока 1 управления СД поступает сигнал отключения. Сигнал со второго выхода блока 10 сравнения приходит на вход блок 11 индикации. А в случае, когда сумма величин Δ1+Δ будет меньше Δ*, сигнал считается неаварийным и турбокомпрессор продолжает работать.

С выхода второго блока 5 сравнения сигнал поступает на вход блока 8 регистрации, в памяти которого записываются значения токограммы привода компрессора.

Появление аварийного сигнала обеспечивается последовательным срабатыванием пяти блоков при контроле величины текущего значения тока статора двигателя и шести блоков при контроле величины скачка тока. При собственном времени срабатывания аналоговых блоков 5·10–6…10–5 полное время срабатывания устройства будет определяться в основном собственным временем срабатывания блока управления синхронным двигателем 1, составляющим 0,06–0,08 с и складывающимся из времени срабатывания реле (0,02–0,03 с) и высоковольтного выключателя (0,04–0,05 с). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет распознать аварийную ситуацию осевого сдвига вала турбокомпрессора на ранних стадиях и повысит быстродействие срабатывания защиты. Такие характеристики защиты снижают степень тяжести последствий аварии и уменьшают экономический ущерб предприятия.

Информационные источники:

1. Савельев А.Н. Моисеев Л.Л. Кипервассер М.В. Оценка эффективности линейной системы пневмоэнергоснабжения. — Известия вузов. Черная металлургия. – 2008. №2. – с. 58–62.

2. Инструкция по эксплуатации синхронных двигателей серии СТДП мощностью от 1250 кВт до 12500 кВт.

3. Статья из которой взята информация по турбокомпрессору

4. Патент на изобретение №2531465,заявка №2013130395. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 25 августа 2014 г.

5. Кипервассер М.В., Аниканов Д.С. Устройство защиты механизма конвейера при обрыве несущей ленты. – Горная промышленность: №2 (114)/2014, С. 115–116.

Ключевые слова: защита, турбокомпрессор, осевой сдвиг

Журнал «Горная Промышленность» №3 (121) 2015, стр.90

Турбокомпрессор C12-92-02 двигателя ЗМЗ-5143, устройство, работа

Турбокомпрессор C12-92-02 дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 это устройство, которое использует кинетическую и тепловую энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха в цилиндры двигателя. В результате этого повышается масса воздушного заряда в цилиндре, а следовательно среднее эффективное давление в нем.

Соответственно это позволяет повысить максимальный крутящий момент и номинальную мощность двигателя за счет увеличения цикловой подачи топлива при одновременном снижении его удельного эффективного расхода и улучшении экологических показателей двигателя. Еще одним очень важным аспектом использования турбокомпрессора является редукция выхлопных газов. 

Турбокомпрессор C12-92-02 двигателя ЗМЗ-5143, устройство, работа и особенности эксплуатации.

Турбокомпрессор C12-92-02 производства CZ Strakonice состоит из картриджа, корпуса турбины, корпуса компрессора и механизма регулирования расхода отработавших газов через турбину. Его основные характеристики :

— Диапазон рабочего числа оборотов : 80 000 — 180 000 об/мин
— Максимальная степень сжатия компрессора : 2.4
— Максимальная подача воздуха : 0.13 кгс
— Максимально допустимая температура выхлопных газов : 700 градусов
— Максимальное сопротивление впускного тракта перед компрессором : 4-7 кПа
— Максимальное сопротивление выпускного трубопровода за турбиной : 12 кПа
— Рабочее давление масла : 200-600 кПа

Картридж турбокомпрессора C12-92-02.

Включает в себя:

— Ротор.
— Корпус подшипников.
— Подшипники скольжения.

Уплотнения колеса компрессора и колеса турбины — лабиринтовые, предназначены для предотвращения попадания сжатого воздуха и отработавших газов в корпус подшипников.

Ротор включает в себя колесо турбины, приваренное к торцу вала. На противоположном конце которого с помощью гайки закреплено колесо компрессора. Ротор свободно вращается на двух радиальных подшипниках скольжения, расположенных на валу.

Для компенсации осевой нагрузки, действующей на ротор на переходных режимах работы двигателя, установлен упорный подшипник скольжения со стороны колеса компрессора. Корпус подшипников выполнен в виде оребренной детали из чугуна. К корпусу подшипников с помощью пластин крепятся корпус турбины и корпус компрессора.

Корпус турбины турбокомпрессора C12-92-02.

Выполнен из чугуна с повышенным содержанием никеля в виде улитки с фланцами входного и выходного каналов для отработавших газов. Внутри корпуса турбины со стороны фланца выходного канала расположено колесо турбины и клапан перепуска части отработавших газов, минуя турбину.

Корпус компрессора турбокомпрессора C12-92-02.

Выполнен из алюминиевого сплава в виде улитки с осевым и тангенциальным патрубками. Внутри корпуса компрессора расположено колесо компрессора. В улитку ввернут угловой штуцер, на котором закреплена резиновая трубка пневмокамеры.

Механизм регулирования турбокомпрессора C12-92-02.

Включает в себя пневмокамеру в сборе со штоком (актуатор), резиновую трубку и стопорное кольцо. Пневмокамера соединена резиновой трубкой со штуцером, установленном в улитке компрессора и закреплена на кронштейне, который установлен на корпусе компрессора. Шток пневмокамеры зафиксирован с помощью стопорного кольца на рычаге перепускного клапана, расположенного в корпусе турбины.

Расположение турбокомпрессора C12-92-02 на двигателе ЗМЗ-5143.10.

Турбокомпрессор расположен на левой стороне двигателя по ходу движения автомобиля. Фланец входного канала корпуса турбины крепится к выпускному коллектору двигателя с помощью четырех гаек и шпилек, изготовленных из жаропрочной стали. К фланцу выходного канала корпуса турбины крепится чугунный патрубок трубы приемной глушителя.

К верхнему фланцу корпуса подшипников с помощью полого болта крепится трубка нагнетательная для подвода смазочного масла из блока цилиндров. В нижнем фланце корпуса подшипников ввернут штуцер, на котором закрепляется шланг для слива смазочного масла в масляный картер двигателя.

На осевом патрубке корпуса компрессора закреплен угловой патрубок. Соединенный резиновым шлангом с воздушным фильтром автомобиля. Тангенциальный патрубок корпуса компрессора соединен с нагнетательным патрубком. Далее расположены воздуховод, ресивер и впускная труба. К штуцеру ресивера крепится трубка компенсатора давления наддува топливного насоса высокого давления.

Работа турбокомпрессора C12-92-02 дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10.

Двигатель ЗМЗ-5143.10 с турбокомпрессором образуют единый силовой агрегат. Отрегулированный по энергетическим, экономическим и экологическим параметрам.

При работе двигателя без нагрузки на минимальных оборотах холостого хода.

Воздух в двигатель поступает за счет разрежения, создаваемого цилиндро-поршневой группой. При этом колесо и корпус компрессора оказывают дополнительное сопротивление воздушному потоку.

При работе двигателя под нагрузкой.

Отработавшие газы из выпускного коллектора поступают в улитку корпуса турбины. В каналах между лопатками колеса турбины отработавшие газы расширяются. Затрачивая часть энергии на вращение ротора и нагрев турбокомпрессора. При этом их скорость увеличивается, а температура и давление падают. Из корпуса турбины отработавшие газы поступают в систему выхлопа автомобиля.

За счет вращения колеса компрессора в осевом патрубке корпуса компрессора создается разрежение. Окружающий воздух под действием атмосферного давления через воздушный фильтр поступает в каналы между лопатками колеса компрессора и далее, в улитку корпуса компрессора, в которых происходит процесс сжатия воздуха. При этом его скорость уменьшается, а температура и давление увеличиваются. Сжатый воздух нагнетается в систему воздухоснабжения двигателя.

При увеличении избыточного давления в ресивере топливный насос высокого давления с помощью компенсатора давления наддува обеспечивает увеличение подачи топлива. С помощью механизма регулирования поддерживается требуемое давление наддува, путем перепуска части отработавших газов, минуя колесо турбины турбокомпрессора.

На работающем двигателе смазочное масло под давлением из блока цилиндров по трубке нагнетательной поступает в корпус подшипников турбокомпрессора для смазки подшипников скольжения. Из корпуса подшипников масло стекает по шлангу в масляный картер двигателя.

Особенности эксплуатации и обслуживания турбокомпрессора C12-92-02.

Во время эксплуатации запрещается самостоятельно изменять длину штока в механизме регулирования турбокомпрессора. Зафиксированную изготовителем с помощью гайки. При увеличении длины тяги уменьшается давление наддува и мощность. Ухудшаются экономические и экологические показатели двигателя. При уменьшении длины тяги возрастает давление наддува при больших цикловых подачах топлива. Это приводит к возрастанию давления сгорания в цилиндрах и поломке двигателя.

После запуска холодного двигателя ЗМЗ-5143 в любое время года, до начала движения автомобиля, необходимо дать ему поработать как минимум пять минут на минимальных оборотах холостого хода. В этом случае обеспечивается равномерный прогрев колеса и корпуса турбины.

Для исключения закоксовывания смазочного масла из-за перегрева в радиальных подшипниках скольжения турбокомпрессора при остановке автомобиля после длительной работы двигателя на больших нагрузках необходимо дать ему поработать около 3-5 минут на минимальных оборотах холостого хода. Смазочное масло выполняет дополнительную функцию – охлаждение подшипников скольжения.

Работа дизельного двигателя ЗМЗ-5143 более десяти минут на минимальных оборотах холостого хода не рекомендуется. Так как за счет разрежения, создаваемого цилиндро-поршневой группой, давление воздуха внутри корпуса компрессора устанавливается ниже атмосферного. Часть смазочного масла из корпуса подшипников через лабиринтовое уплотнение колеса компрессора поступает в систему впуска двигателя, вызывая его повышенное дымление.

Поскольку турбокомпрессор C12-92-02 является самонастраивающейся системой, то нарушения в его работе могут вызвать только:

— Механические неисправности и повреждения.
— Засорение газовых и масляных магистралей.
— Залив в двигатель масла не предусмотренного заводом изготовителем.
— Избыточное давление в картере двигателя.

Проведение планового технического обслуживания, своевременная замена фильтрующих элементов, использование соответствующего моторного масла и качественного топлива существенно снизят вероятность отказа этого дорогостоящего устройства.

Похожие статьи:

  • Проверка поршней, поршневых колец, шатунов и поршневых пальцев дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, зазоры.
  • Ремонт коленчатого вала 5143.1005010 дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, предельные размеры и контролируемые параметры коленчатого вала.
  • Ремонт блока цилиндров дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, детали стандартного и ремонтных размеров, размерные группы поршней и цилиндров.
  • Система впуска воздуха и выпуска отработавших газов двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, устройство, работа, обслуживание.
  • Как регулировать натяжение или заменить ремень привода ТНВД 514.1111001-10, BOSCH 0 460 414 217 двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, необходимые приспособления.
  • Устройство системы подачи топлива двигателя ЗМЗ-5143.10 Евро-3 на УАЗ Хантер УАЗ-315148, схема, принцип работы, ТНВД, ФТОТ, как выпустить воздух из системы подачи топлива.

Как устроен турбокомпрессор, принцип работы

Турбокомпрессор (турбина) — это механизм, используемый в автомобилях для нагнетания воздуха в цилиндры ДВС. В этом случае турбина приводится в движение исключительно потоком выхлопных газов. Использование турбокомпрессора позволяет увеличить мощность двигателя до 40% при сохранении его компактных размеров и низкого расхода топлива.

Как устроена турбина, принцип её работы

Стандартный турбокомпрессор состоит из:

  1. Корпус. Изготовлен из жаропрочных стали. Он имеет спиралевидную форму с двумя разнонаправленными трубами, снабженными фланцами для установки в системе наддува.
  2. Турбинное колесо. Оно преобразует энергию выхлопа во вращение вала, на котором оно жестко закреплено. Изготовлено из жаропрочных материалов.
  3. Колесо компрессора. Оно получает вращение от турбинного колеса и нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Рабочее колесо компрессора часто изготавливается из алюминия, что снижает потери энергии. Температурный режим в этой зоне приближен к нормальному и использование жаропрочных материалов не требуется.
  4. Вал турбины. Соединяет колеса турбины (компрессорное и турбинное).
  5. Подшипники скольжения или шариковые. Нужны для соединения вала в корпусе. Конструкция может быть оснащена одной или двумя опорами (подшипниками). Последние смазываются общей системой смазки двигателя.
  6. Перепускной клапан. Предназначен для регулирования потока выхлопных газов, действующих на турбинное колесо. Это позволяет вам контролировать мощность наддува. Клапан с пневматическим приводом. Его положение контролируется ЭБУ двигателя, который получает сигнал от датчика скорости.

Основной принцип работы турбины в бензиновых и дизельных двигателях заключается в следующем:

  • Выхлопные газы направляются в корпус турбокомпрессора, где они действуют на лопатки турбины.
  • Турбинное колесо начинает вращаться и ускоряться. Скорость вращения турбины на высоких оборотах может достигать 250 000 об / мин.
  • После прохождения турбинного колеса выхлопные газы сбрасываются в выхлопную систему.
  • Рабочее колесо компрессора вращается синхронно (поскольку оно находится на одном валу с турбиной) и направляет поток сжатого воздуха в промежуточный охладитель, а затем во впускной коллектор двигателя.

Характеристики турбины

По сравнению с механическим компрессором, приводимым в действие коленчатым валом, преимущество турбины заключается в том, что она не потребляет энергию от двигателя, а использует энергию его побочных продуктов. Это дешевле в производстве и дешевле в использовании.

Хотя технически турбина для дизельного двигателя практически такая же, как и для бензинового двигателя, она чаще встречается в дизельном двигателе. Основная особенность — это режимы работы. Поэтому для дизельного двигателя можно использовать менее жаропрочные материалы, поскольку температура выхлопных газов в среднем составляет от 700 ° C в дизельных двигателях и от 1000 ° C в бензиновых. Это означает, что установка дизельной турбины на бензиновый двигатель невозможна.

С другой стороны, эти системы также имеют разные уровни давления наддува. При этом следует учитывать, что КПД турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление воздуха, вдуваемого в цилиндры, складывается из двух частей: 1 атмосферного давления плюс избыточное давление, создаваемое турбонагнетателем. Оно может составлять от 0,4 до 2,2 атмосфер и более. Поскольку принцип работы турбины в дизельном двигателе обеспечивает забор большего объема выхлопных газов, конструкция бензинового двигателя не может быть установлена даже в дизельные двигатели.

Типы и ресурс работы турбонагнетателей

Основным недостатком турбины является эффект «турбо-лага», который возникает при низких оборотах двигателя. Он представляет собой временную задержку реакции на изменение оборотов двигателя. Чтобы преодолеть этот недостаток, были разработаны различные типы турбонагнетателей:

  • Система Twin-scroll. В конструкции предусмотрено два канала, разделяющих турбинную камеру и, как следствие, поток выхлопных газов. Это обеспечивает более быстрое время отклика, максимальный КПД турбины и предотвращает засорение выпускных отверстий.
  • Турбина с изменяемой геометрией (сопло с изменяемой геометрией). Эта конструкция чаще всего используется в дизельных двигателях. Он обеспечивает изменение поперечного сечения входа в турбину за счет подвижности ее лопаток. Изменение угла поворота позволяет регулировать расход выхлопных газов, регулируя тем самым скорость выхлопных газов и скорость работы двигателя. В бензиновых двигателях турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спорткары.

Недостаток турбонагнетателей — недолговечность турбины. Для бензиновых двигателей это в среднем 150 000 километров. С другой стороны, турбинный ресурс дизельного двигателя немного больше и составляет в среднем 250 000 километров. При продолжительной езде на высокой скорости, а также при неправильном выборе масла срок службы может сократиться в два, а то и в три раза.

В зависимости от того, как турбина работает в бензиновом или дизельном двигателе, можно оценить работоспособность. Сигналом к проверке является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Во избежание поломок необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и проводить регулярное обслуживание.

Турбокомпрессор — Турбокомпрессор — Турбо

Турбокомпрессор (турбокомпрессор, 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 является ГОРЯЧЕЙ частью турбокомпрессора или турбокомпрессора. Турбокомпрессор имеет компрессор, работающий от турбины.
Но не будем педантами и лишь вкратце объясним, что к чему….

Турбина представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию газа в механическую силу. В турбокомпрессоре турбина является его ГОРЯЧЕЙ частью, через которую проходит поток горячих выхлопных газов, заставляющий вращаться вал с колесом.

Компрессор — это устройство, используемое для нагнетания потока газа, в данном случае потока воздуха. В турбокомпрессоре компрессор является его ХОЛОДНОЙ частью и служит для нагнетания воздушного потока в цилиндры двигателя, посредством компрессорного колеса, которое вращается за счет вращения вала с колесом турбины в горячей части.

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, турбокомпрессор увеличивает давление смеси воздуха и топлива во впускной камере двигателя. В цилиндрах впрыскиваемая струя увеличивает плотность горючего заряда смеси, что приводит к сгоранию большего количества топлива и выделению большего объема газа, перемещающего поршни, с последующим увеличением мощности двигателя.

Частота 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 Garrett в условиях испытаний или ремонта, производящих балансировку сердечника (картриджа, точнее: ротора) турбокомпрессора, скорость вращения вала турбокомпрессора достигает 130 000 — 150 000 об/мин, а в турбокомпрессоры BorgWarner (серии KP35, KP39) и Mitsubishi (MHI) (серии TD03, TD025) 200 000 об/мин.Обычно, чем меньше размеры турбокомпрессора, тем выше становится частота вращения его ротора.

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

Большинство современных автомобилей оснащены турбокомпрессором, благодаря значительному увеличению КПД двигателя. Изначально установленный на выходном тракте турбокомпрессор, фактически немного снижал мощность двигателя, создавая небольшое сопротивление отработавшим газам и незначительно мешая его работе.Но прирост мощности после цикла турбосистемы значительно превышает потерянную мощность. Турбонаддув в среднем обеспечивает двигателю прирост мощности на 30-40%. Нет необходимости спорить об эффективности использования турбо. Моторы, оснащенные турбокомпрессором, значительно эффективнее обычных двигателей, так как более эффективно используют топливо и позволяют увеличить мощность без увеличения частоты вращения двигателя.

В использовании турбокомпрессоров есть так сказать недостатки: побочные или отрицательные моменты.Например: почти все турбокомпрессоры имеют свою инертность работы. С момента нажатия педали акселератора до эффективного увеличения мощности двигателя наблюдается временная задержка, называемая «Турбо-лаг». Задержка сопровождается резким увеличением мощности, иногда ощущается резкий рывок двигателя. В основном это связано с силой трения ротора, которой требуется время для набора скорости 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 с перепускными клапанами (турбины Westegate).

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 турбокомпрессоры без систем типа VNT. Особый тип – турбокомпрессоры с технологией Wastegate. Технология Wastegate в принципе аналогична системам VNT, но в отличие от VNT турбокомпрессоры Wastegate не имеют соплового устройства. Турбокомпрессоры с вестгейтом используют специальный перепускной клапан для контроля уровня потока выхлопных газов.

Турбокомпрессор Основы и информация | Как работает турбокомпрессор, типы турбокомпрессоров и многое другое

Как работает турбокомпрессор

Турбокомпрессор представляет собой устройство с принудительной индукцией, которое рекуперирует отработанное тепло двигателя для повышения производительности и эффективности двигателя внутреннего сгорания. Это достигается за счет использования в противном случае теряемой впустую энергии выхлопных газов двигателя для сжатия поступающего воздушного заряда. Турбокомпрессор всасывает окружающий воздух и сжимает его, в конечном итоге увеличивая давление во впускном коллекторе.Результатом является более высокая плотность воздуха в цилиндрах, что повышает потенциал производительности.

Компоненты простого турбокомпрессора включают:

• Корпус компрессора
• Колесо компрессора (компрессора)
• Корпус турбины
• Колесо турбины (турбины)
• Общий вал, соединяющий колеса турбины и компрессора.

Компрессор и турбины турбокомпрессора вращаются синхронно, то есть оба колеса вращаются с абсолютно одинаковой угловой скоростью.Следовательно, при любой силе, действующей на турбину, на компрессор действует равная сила. Это является основой для рекуперации отработанного тепла выхлопных газов двигателя. По мере того, как высокоскоростные высокотемпературные газы выбрасываются из камеры сгорания, они проходят из выпускного коллектора через корпус турбины. Затем часть энергии, содержащейся в этих газах, передается на турбину и, следовательно, на компрессор турбокомпрессора. Корпуса турбины и компрессора изолированы друг от друга, что исключает смешивание воздуха и выхлопных газов.

Геометрия турбины оптимизирована для захвата энергии выхлопного потока, а компрессор оптимизирован для повышения давления поступающего воздушного заряда. Другими словами, геометрия компрессора и турбины (форма, размер, конструкция ребер) обычно предназначена для разных целей и, следовательно, отличается по внешнему виду. Термодинамический процесс, посредством которого отработанная энергия преобразуется в полезную механическую энергию, приводит к перепаду температур между входом и выходом корпуса турбины.При работе турбокомпрессора температура выхлопных газов на входе в корпус турбины всегда будет больше, чем на выходе из корпуса турбины. Чем больше разница температур, тем больше энергии извлекается в процессе.

Турбокомпрессор повышает производительность, нагнетая воздух в камеру сгорания каждого цилиндра, увеличивая объемный КПД. Это противоположно процессу без наддува, когда воздух всасывается за счет разрежения, создаваемого при опускании поршня на такте впуска.Большая объемная эффективность процесса принудительной индукции приводит к более плотному заряду воздуха и, следовательно, к большему количеству молекул воздуха, присутствующих в камере сгорания перед тактом сжатия. Следовательно, большее количество присутствующих молекул кислорода позволяет впрыскивать большее количество топлива, что приводит к более высокой выходной мощности.

Давление, создаваемое турбокомпрессором, обычно называют наддувом. Чтобы увеличить наддув, необходимо создать большее давление во впускном коллекторе (давление во впускном коллекторе примерно равно давлению воздуха в камере сгорания в конце такта впуска). ).Поскольку сжатие воздуха пропорционально увеличивает его температуру, в двигателях с турбонаддувом обычно используется промежуточное охлаждение для дальнейшего повышения эффективности и потенциала производительности. КПД турбокомпрессора непостоянен; эффективность может значительно варьироваться в зависимости от условий эксплуатации, таких как скорость и нагрузка.

«Большой» турбонаддув обычно обеспечивает максимальную мощность и более высокий потенциал воздушного потока, в то время как «маленький» турбонаддув демонстрирует характеристики быстрой раскрутки за счет более низкого общего воздушного потока при более высоких оборотах двигателя.В приложениях с одинарным турбонаддувом выбор турбокомпрессора — это баланс между соблюдением требований к воздушному потоку и минимизацией турбозапаздывания.

Работа типичного турбокомпрессора

Соотношение A/R турбонагнетателя

Соотношение A/R турбонагнетателя имеет множество названий, в том числе «соотношение сторон», «отношение площади к радиусу», «отношение воздуха» и «отношение площади». Все эти термины являются синонимами друг друга и относятся к отношению площади входа турбины/компрессора к расстоянию между центром тяжести входа и центром колеса турбины/компрессора.

Диаграмма отношения A/R турбонагнетателя

Соотношения A/R обычно обсуждаются в отношении корпусов турбин, поскольку отношение A/R корпуса турбины значительно влияет на производительность турбонагнетателя, тогда как производительность компрессора менее чувствительна к изменениям отношения A/R корпуса компрессора. В результате корпуса турбины обычно характеризуются соотношением A/R, а сторона компрессора турбокомпрессора отличается диаметром эксдюсера/индуктора и обвязкой.

Вообще говоря, отношения A/R корпуса турбины имеют следующие характеристики:

Большое отношение A/R — Чем больше отношение A/R, тем медленнее работает турбонагнетатель (больше запаздывание, медленнее отклик).Тем не менее, большое отношение A/R обеспечивает больший потенциал максимальной производительности и эффективности в дополнение к более низкому противодавлению и более высокой пропускной способности.

Малое отношение A/R — Чем меньше отношение A/R, тем быстрее будет раскручиваться турбонаддув (меньше запаздывание, лучший отклик). Это происходит за счет пропускной способности и снижения производительности в целом. Корпус турбины с малым отношением A/R будет страдать от больших насосных потерь, повышенного противодавления, и турбонагнетатель может засориться в верхней части.Скорость потока выхлопных газов в корпус турбины выше.

Управление наддувом с помощью вестгейта

На стандартном турбонагнетателе (не VGT) максимальное давление наддува контролируется устройством, называемым вестгейтом. Вестгейт — это, по сути, клапан, который может быть встроен внутри или снаружи корпуса турбины. Когда достигается заданное давление наддува, вестгейт открывается и позволяет выхлопным газам обходить турбину. По сути, вестгейт регулирует выходное давление турбонагнетателя, измеряя количество выхлопных газов, проходящих через турбину.Выхлопные газы, которые обходят корпус турбины, выбрасываются прямо в выхлопную систему на выходе из турбины.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией имеет ряд рабочих лопаток в корпусе турбины, которые изменяют свою геометрию, увеличивая или уменьшая соотношение A/R по мере необходимости для обеспечения оптимальной производительности и эффективности при любой комбинации скорости, нагрузки и давления. Лопасти, которые приводятся в действие с помощью электроники, гидравлики или вакуума, открываются и закрываются по команде PCM для создания или поддержания давления наддува по мере необходимости.Это эффективно позволяет одному турбонагнетателю одновременно отображать характеристики как малого, так и большого турбонагнетателя.

Когда лопатки находятся в закрытом положении, эффективный размер корпуса турбины уменьшается, а отношение A/R уменьшается. В этом положении турбонагнетатель может быстро вращаться, поскольку выхлопные газы больше концентрируются на турбинном колесе, фактически компенсируя низкий поток выхлопных газов.

По мере того, как лопатки постепенно открываются, эффективный размер корпуса турбины увеличивается, а отношение A/R увеличивается.В этом положении турбокомпрессор может управлять более высоким расходом выхлопных газов, демонстрируя хорошие общие рабочие характеристики без засорения из-за высокого противодавления. VGT turbo также использует систему регулируемых лопастей вместо вестгейта — вместо использования клапана для обхода потока выхлопных газов лопасти открываются, уменьшая скорость потока и концентрацию потока выхлопных газов на турбинном колесе.

В дополнение к обеспечению оптимального отношения A/R в зависимости от текущих условий эксплуатации (нагрузка, скорость, потребность и т. д.), турбонагнетатель VGT можно использовать в качестве моторного тормоза, закрывая лопатки во время ускорения, эффективно повышая противодавление таким же образом, как типичный выхлопной тормоз будет.«Выхлопные тормоза» OEM чаще всего представляют собой просто выбираемый режим, в котором график работы лопастей VGT изменяется для обеспечения торможения.

Работа типичного турбокомпрессора с изменяемой геометрией

Вторичный рынок и турбокомпрессоры OEM

Проектирование турбомашин, включая турбокомпрессоры, представляет собой очень сложную область, в которой необходимо учитывать ряд переменных. Не существует идеального турбокомпрессора — выбор турбокомпрессора для применения — это процесс, требующий отказа от одних характеристик ради получения других.Производительность турбокомпрессора зависит от его геометрии, при этом особое внимание уделяется характеристикам потока корпусов и эффективности компрессора и турбинных колес. Геометрия колес компрессора и турбины обычно является собственностью конкретной марки и/или продукта. Именно здесь турбокомпрессор вторичного рынка можно считать обновлением до OEM-блока. Модернизированный турбокомпрессор обычно обеспечивает ряд преимуществ в производительности, включая больший воздушный поток и максимальный потенциал давления.

Другой важной темой турбонагнетателей является конструкция подшипников. Во многих турбокомпрессорах оригинального оборудования используются подшипники скольжения, которые экономичны и во всех смыслах и целях адекватно выполняют свою задачу. Подшипник скольжения представляет собой втулку, которая находится между валом турбокомпрессора и обоймой подшипника. Втулка или втулка обычно имеет отверстия, через которые может поступать масло под высоким давлением. Затем вал турбокомпрессора подвешивается на тонкой пленке масла между валом и втулкой опорного подшипника.В то время как они подходят для стандартных применений, долговечность становится причиной для беспокойства из-за более высоких давлений наддува, реализуемых в высокопроизводительных приложениях.

Турбокомпрессоры

с шарикоподшипниками оснащены шарикоподшипниками, которые подвешивают вал внутри корпуса турбонагнетателя. Хотя смазка по-прежнему важна, они не обязательно нуждаются в потоке масла под высоким давлением для обеспечения правильной работы. В шарикоподшипниках вал турбонагнетателя поддерживается картриджем подшипника, а не тонким слоем масла. Турбокомпрессоры на шарикоподшипниках работают с меньшим трением, чем турбины с опорными подшипниками, что уменьшает запаздывание турбонагнетателя, увеличивает срок службы и, как правило, более совместимо с приложениями с высоким наддувом.Имейте в виду, что турбокомпрессор может разогнаться до более чем 100 000 об/мин всего за несколько секунд.

Вам может потребоваться модернизация системы турбокомпрессора, если…

• Двигатель имеет высокую температуру выхлопных газов (EGT)
• Двигатель производит чрезмерное количество черного дыма под нагрузкой, сигнализируя о высоком уровне воздушно-топливной смеси
• В двигателе произведена обширная модернизация топливной системы, которая может включать более крупные форсунки и высокопроизводительный ТНВД( s)
• Двигатель имеет чрезмерную турбо-задержку/медленное время запуска

Повышение производительности в результате модернизации и замены турбокомпрессора трудно оценить, поскольку каждое приложение будет значительно различаться.Если в вашем двигателе заканчивается воздух (чрезмерное количество дыма в верхней части двигателя) или вы устали мириться с турбоямой, новый турбонагнетатель может иметь огромное значение. Турбокомпрессоры обычно рекламируются по максимальному диапазону мощности, который они могут поддерживать, а не по количеству лошадиных сил, которые они добавят. Если вы выберете правильный турбокомпрессор для своего применения, вы можете рассчитывать на уменьшение турбо-запаздывания, увеличение мощности/крутящего момента и снижение температуры выхлопных газов.

Двойной турбонаддув — последовательные, составные и параллельные турбосистемы

В то время как система с одним турбокомпрессором может поддерживать значительную мощность, система с двумя турбокомпрессорами демонстрирует высокий потенциал воздушного потока большого турбокомпрессора, сохраняя при этом быструю характеристику намотки гораздо меньшего турбокомпрессора.Двойные турбины, хотя и более дорогие и сложные, не имеют себе равных по общей производительности. Существует два метода установки сдвоенных турбонагнетателей: последовательно или параллельно.

Последовательные/комбинированные турбосистемы

В последовательной или комбинированной турбосистеме используются два турбонагнетателя со значительно различающимися характеристиками. Составные турбосистемы обычно полагаются на один маленький и один большой турбонагнетатель, чтобы получить характеристики обоих — быстрое наматывание с большим потоком воздуха для поддержки огромного количества лошадиных сил.Меньший турбонаддув обычно называют турбонаддувом «высокого давления», а больший турбонаддув обычно называют турбонаддувом «низкого давления». При таком расположении турбокомпрессор низкого давления всасывает окружающий воздух через воздушный фильтр и подает его на турбокомпрессор высокого давления. Со стороны выхлопа выхлопные газы выходят из двигателя и попадают в турбокомпрессор низкого давления, а затем в турбокомпрессор высокого давления. Сначала воздух сжимается в турбокомпрессоре низкого давления, а затем еще больше сжимается в турбокомпрессоре высокого давления.Преимущество заключается в том, что турбонагнетатель высокого давления быстро раскручивается, а турбонагнетатель низкого давления перемещает больший объем воздуха.

Параллельные турбосистемы

В системе параллельного двойного турбонаддува каждый турбокомпрессор получает 1/2 доступного потока выхлопных газов. В V-образном двигателе один турбонагнетатель обычно устанавливается на выходе каждого выпускного коллектора. На рядном двигателе параллельные турбины могут быть установлены бок о бок на выходе из выпускного коллектора с помощью разъемного Y-образного фитинга.Теория параллельного подключения нескольких турбонагнетателей заключается в том, что размер каждого турбокомпрессора может быть меньше, чем в одиночной турбосистеме, что способствует более быстрому времени запуска. На практике параллельная турбосистема обычно не может превзойти составную турбосистему с точки зрения максимального воздушного потока, и поэтому они в значительной степени (но не обязательно полностью) непрактичны для дизельных двигателей. Воздушная сторона параллельной турбосистемы встречается у промежуточного охладителя или впускного коллектора, то есть они питают оба ряда цилиндров вместе, а не по отдельности.

Ведущие производители автомобильных турбокомпрессоров — проверенное исследование рынка

Турбокомпрессор — это устройство принудительной индукции с приводом от турбины, которое повышает выходную мощность двигателя внутреннего сгорания за счет нагнетания большего количества сжатого воздуха в камеру сгорания. Компрессор может накачать больше воздуха и пропорционально больше топлива в камеру сгорания, чем только атмосферное давление, что приводит к более высокой выходной мощности, чем у двигателя без наддува.

Турбокомпрессоры часто используются в двигателях грузовиков, транспортных средств, поездов, самолетов и строительной техники.Они чаще всего встречаются в двигателях внутреннего сгорания Otto и дизельных двигателях. По сравнению с двигателем без наддува турбокомпрессор создает значительно большую мощность, что может улучшить отношение мощности к весу двигателя. Мировой рынок автомобильных турбокомпрессоров расширяется в результате технологических усовершенствований.

Ведущие производители автомобильных турбокомпрессоров

Глобальный отчет производителей автомобильных турбокомпрессоров указывает, что этот рынок был оценен в 12 миллиардов долларов США в 2018 году .Подтвержденное исследование рынка изучает всплеск спроса и прогнозирует, что к 2026 году он превысит 24,72 миллиарда долларов США.

BorgWarner
BorgWarner производит высококачественные турбокомпрессоры и системы трансмиссии для различных легковых и коммерческих автомобилей, и ей доверяют многие мировые автомобильные компании, включая Porsche, Jaguar, VW и Hyundai.BorgWarner, история которой восходит к 19 веку, приобрела двух своих основных конкурентов в области турбонаддува, 3K и Schwitzer, и теперь является одной из крупнейших в мире компаний по производству турбонаддува. BorgWarner также имеет богатую гоночную историю, заказав трофей BorgWarner, который ежегодно вручается победителю легендарной гонки Indianapolis 500 с 1936 года. высокопроизводительных турбокомпрессоров вторичного рынка в мире.С конца 1990-х годов их производственная площадка на северо-западе Индианы является мировым поставщиком высокопроизводительных турбокомпрессоров, которые установили планку бескомпромиссного качества и непревзойденной производительности. Вы можете рассчитывать на то, что PTE предвосхитит все ваши будущие потребности, поскольку они расширят нашу деятельность и ассортимент продукции.

Турбины Magnum Performance
Турбины Magnum Performance С момента своего запуска производит высококачественные турбокомпрессоры и другие высокопроизводительные элементы как для уличного использования, так и для любителей гонок.Их миссия – предоставлять клиентам высококачественные товары с проверенными эксплуатационными характеристиками по очень низким ценам. Это ценный вариант для их дистрибьюторов, предлагающий своим клиентам высокопроизводительные турбокомпрессоры. Технология керамических шарикоподшипников доступна на большинстве их турбокомпрессоров в качестве опции.

IHI Turbo America
IHI Turbo America предоставляет техническую и производственную поддержку клиентам в регионе NAFTA, начиная от сложной разработки и заканчивая массовым производством.Для сельскохозяйственного, промышленного, морского, грузового и военного рынков IHI TURBO AMERICA разрабатывает и производит широкий ассортимент дизельных, бензиновых и газовых турбокомпрессоров и компонентов.

IHI ​​TURBO AMERICA — единственная фирма в мире, производящая серийно винтовые нагнетатели, которые мы в настоящее время поставляем клиентам на рынках морских судов, топливных элементов и автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Они также распространяют турбокомпрессоры IHI в Северной и Южной Америке через сеть региональных дистрибьюторов.

Turbo International
Turbo International — производитель мирового класса турбокомпрессоров, узлов и компонентов для вторичного рынка. Они производят запасные части для турбин, устанавливаемых в качестве оригинального оборудования, с момента их создания, и они по-прежнему привержены предоставлению деталей самого высокого качества своим клиентам по всему миру. Их продуктовая линейка охватывает тысячи популярных приложений для автомобильного, грузового, морского, тяжелого и промышленного рынков.Turbo International стремится не отставать от роста рынка турбокомпрессоров, инвестируя в постоянно расширяющуюся линейку высококачественных компонентов для турбокомпрессоров.

Перспектива будущего

Автомобильный турбокомпрессор обладает более высокими качествами, такими как возможность увеличения топливной емкости двигателя при одновременном значительном увеличении его общей выходной мощности. Эти факторы стимулируют развитие мирового рынка автомобильных турбокомпрессоров. Кроме того, использование турбонагнетателя в автомобильном двигателе позволяет мягко ускорять педали и двигаться с низкими нагрузками на двигатель.

Кроме того, это один из наиболее важных компонентов, снижающих выбросы твердых частиц и обеспечивающих более чистый выхлоп. Из-за вышеупомянутых свойств меньше расход топлива и меньше воздействие на окружающую среду. В результате турбокомпрессоры могут обходить нормы выбросов CO2, что является основным фактором, стимулирующим спрос на автомобили с низким уровнем выбросов и экономичным расходом топлива.

Определенные ограничения и препятствия будут препятствовать общему расширению рынка автомобильных турбокомпрессоров.Ожидается, что общему рынку будут препятствовать такие факторы, как недостаточная осведомленность общественности об автомобильных двигателях и ценовой диапазон турбокомпрессоров. Кроме того, несмотря на жесткие правила, быстрый переход на гибридные автомобили, вероятно, ограничит рост существующего рынка обычных турбокомпрессоров.

Электронный ускоритель BorgWarner может сделать двигатели с турбонаддувом на 10 процентов более эффективными

Хотя любой уважающий себя футуролог предсказывает мир электромобилей, инженеры, стремящиеся сделать двигатель внутреннего сгорания еще более эффективным, не отказываются от жирного полотенца.

Хорошо, потому что электромобилям еще далеко до того, чтобы предложить доступность, производительность и практичность, необходимые для того, чтобы по-настоящему вытеснить обычные автомобили. Пока эта комбинация не появится, автопроизводители будут продолжать полагаться на двигатель внутреннего сгорания. Задача состоит в том, чтобы не отставать от все более строгих норм выбросов и экономии топлива в США и Европе, обеспечивая при этом мощность и производительность, требуемые потребителями.

У автопроизводителей есть несколько способов сделать это, и отраслевой поставщик BorgWarner только что разработал еще один.Он называется e-booster, и компания утверждает, что он может повысить эффективность использования топлива на 10 процентов без соответствующего снижения производительности, сделав турбокомпрессоры еще более эффективными.

Сначала несколько слов о турбокомпрессорах. По сути, это небольшая турбина, приводимая в действие выхлопными газами, которая нагнетает больше воздуха в камеру сгорания. Больше кислорода означает больше энергии при том же количестве топлива. Voila , большая мощность без снижения расхода топлива, что объясняет, почему их любят автопроизводители.Honeywell ожидает, что к 2021 году двигатели с турбонаддувом будут использоваться в половине всех автомобилей, продаваемых по всему миру.

Да, но у турбокомпрессоров есть один ключевой недостаток: когда вы нажимаете на педаль, двигателю может потребоваться несколько секунд, чтобы отреагировать, и турбина начала вращаться. . Инженеры называют эту задержку задержкой, и это тормоз. Электронный бустер устраняет это, увеличивая турбонагнетатель. Он приводится в движение электричеством, поэтому он раскручивается до 70 000 об/мин всего за три десятых секунды, обеспечивая наддув до тех пор, пока турбокомпрессор не наберет нужную скорость.BorgWarner говорит, что устройство размером с мускусную дыню в сочетании со стандартным турбокомпрессором увеличивает крутящий момент на 85 процентов при 1500 об/мин и на 55 процентов при 2000 об/мин.

В пятницу компания BorgWarner объявила, что Mercedes-Benz представит электронный ускоритель на 3,0-литровом шестицилиндровом двигателе, который вы увидите под капотом… ну, пока никто не говорит. Генеральный директор Джеймс Верриер говорит, что подписались еще два автопроизводителя, но он не сказал, кто именно. Он ожидает, что двухступенчатые турбины быстро приживутся. «В течение следующих пяти лет это станет относительно мейнстримом», — говорит он.

Электронный ускоритель отправится в путь с 3-литровым 6-цилиндровым двигателем Mercedes-Benz M256.

Daimler

Конкурирующий поставщик Delphi разработал аналогичное решение, которое он назвал электронным зарядным устройством, а Volvo экспериментировала с использованием трех турбонагнетателей для устранения запаздывания. «Когда речь идет о большинстве технологий двигателей, мало что нового под солнцем», — говорит Стивен Чиатти, инженер-механик из Аргоннской национальной лаборатории. «Что меняется, так это наша способность производить их дешево и эффективно…. или потребность в более дорогом подходе к решению проблемы, когда рыночные требования или давление со стороны регулирующих органов не форсируют ее». «, — говорит Веррье. Но недавняя разработка 48-вольтовых электрических систем изменила картину. Обеспечение в четыре раза большей мощности по сравнению с традиционной 12-вольтовой системой позволяет использовать все виды новых технологий: активный контроль плавности хода, электрические водяные насосы, подогрев сидений. , и так далее.Для электронного усилителя требуется 5 или 6 киловатт, что может обеспечить 48-вольтовая система.

Так что может пройти какое-то время, прежде чем вы будете кататься на электрическом роботомобиле. До тех пор, вы застряли с внутреннего сгорания. Спасибо инженерам, которые продолжают делать его более эффективным.

Как работает турбонагнетатель с промежуточным охладителем экскаватора-погрузчика?

Турбокомпрессор: Это то, что обычно называют системами принудительной индукции. Турбокомпрессоры сжимают воздух, поступающий в двигатель, что означает, что в цилиндры может быть заполнено больше воздуха, обогащенного кислородом, в дополнение к топливу.Это напрямую приводит к увеличению мощности без увеличения веса двигателя. Экскаваторы-погрузчики оснащены преимущественно дизельными двигателями, а это означает, что для более легкого топлива требуется больше сжатого охлажденного воздуха для повышения эффективности. Более высокая потребность в воздухе напрямую связана с относительно большим турбокомпрессором для дизельных двигателей, таких как экскаватор-погрузчик или любая другая тяжелая техника.

Интеркулер: Интеркулер — это в основном воздухозаборное устройство, обычно используемое с турбонагнетателями. Воздух, сжатый турбокомпрессором, очень быстро нагревается, поэтому для его охлаждения и, в конечном итоге, увеличения плотности воздуха, подаваемого в двигатель, требуется интеркулер.Каждое понижение температуры воздуха на 10 градусов увеличивает мощность на один процент, в то время как каждое повышение psi приводит к приросту мощности на три процента. Теперь умножьте и сократите числа, чтобы они соответствовали спецификациям экскаватора-погрузчика, и вы точно поймете, насколько интеркулер может повлиять на ваш двигатель с турбонаддувом. Интеркулер может увеличить мощность двигателя с турбонаддувом на целых 10%, если не больше.

Как они работают вместе: Когда воздух сжимается в турбонагнетателе, он очень быстро нагревается, а это означает, что он расширяется, и плотность воздуха в двигателе снижается вместе с содержанием кислорода.Здесь на помощь приходит интеркулер. Интеркулер охлаждает сжатый воздух, тем самым увеличивая плотность и содержание кислорода в воздухе, поступающем в двигатель. Больше кислорода означает лучшее сгорание топлива, что приводит к большей мощности и лучшей производительности. Такое расположение обеспечивает постоянство температуры всасываемого воздуха, так что соотношение топлива и воздуха остается в безопасной зоне и остается постоянным.

Обычно используются два типа промежуточных охладителей

1. Воздух-воздух. Этот тип промежуточного охладителя использует сеть трубок и охлаждающих ребер для охлаждения нагретого сжатого воздуха.Когда воздух проталкивается через промежуточный охладитель, тепло передается трубкам и ребрам охлаждения, в то время как холодный воздух, ускоряющийся внутрь, поглощает тепло, тем самым снижая температуру сжатого воздуха. Более низкая стоимость, простота и легкий вес являются его плюсами, а относительно более высокие колебания температуры по сравнению с воздушно-водяным типом — минусами.

2. Воздух-вода: это относительно более громоздкая конструкция, поскольку нагретая вода также требует охлаждения. В этом типе устройства вода является агентом, используемым для передачи тепла от сжатого воздуха.В установку закачивается холодная вода, которая поглощает тепло проходящего через него воздуха. Вода направляется на охлаждение в другой входной контур, а сжатый воздух поступает в турбонагнетатель.

Дизельные турбокомпрессоры могут иметь один из следующих аватаров в вашей тяжелой технике.

> Система турбонаддува с постоянным давлением: Преимущества этой системы включают хорошую производительность даже при высокой нагрузке. Цилиндры не требуют группировки кратной 3, высокий КПД турбины, снижение расхода удельного топлива на 5-7% в дополнение к плавной передаче работы на турбинное колесо.Минусы этой системы в том, что реакция на изменение нагрузки очень плохая.

>Импульсная система турбонаддува: Система высокоэффективна даже при низких нагрузках и скоростях. Он не зависит от продувочных насосов и воздуходувки при любом изменении нагрузки. Устройство отличается высокой отзывчивостью и эффективностью на всех оборотах двигателя, как на низких, так и на высоких. Ускорение турбокомпрессора тоже хорошее. Несколько недостатков в этой схеме — это сложная группа выхлопных газов, требуются запасные части выхлопной трубы различных размеров, а его выхлоп под давлением, проходящий в другой цилиндр во время продувки под низким давлением, влияет на эффективность сгорания в системе.

>Турбонаддув под давлением поршня: это тип системы наддува с постоянным давлением с такими преимуществами, как помощь в тангенциальном завихрении и полное удаление любых оставшихся выхлопных газов. Вспомогательный вентилятор может не потребоваться во время маневрирования.

Каждая из этих систем турбонаддува имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков, которые необходимо тщательно изучить, прежде чем внедрять любую из этих систем в тяжелое оборудование, такое как экскаватор-погрузчик. OEM-производители, такие как Mahindra, потратили тысячи человеко-часов на исследование того, какая система турбокомпрессора лучше всего подходит для их линейки экскаваторов-погрузчиков Earthmaster.В зависимости от конструкции и двигателя экскаватора-погрузчика любая из систем промежуточного охлаждения турбонагнетателя может быть установлена ​​по усмотрению OEM после исчерпывающего перебора номеров на их конце

.

Turbo 101 – Turbos Pure Energy

Что такое турбонагнетатель?

Основы:

Понимание турбонагнетателей начинается с основных принципов самих двигателей. Воздух и топливо при этом вводятся в закрытую камеру или цилиндр. Смесь воспламеняется, что приводит к сгоранию, которое приводит в движение поршень, соединенный с коленчатым валом, который используется для передачи вращательного усилия на колеса, приводящие в движение автомобиль.

Турбокомпрессоры используют выхлопные газы для вращения турбины, приводя в действие вентилятор компрессора, который нагнетает больше воздуха во впускной коллектор двигателя. Дополнительный воздух позволяет подавать больше топлива, что приводит к большему сгоранию.

В технических терминах:

Турбокомпрессор — это устройство с принудительной индукцией, приводящееся в действие турбиной, которое повышает эффективность и выходную мощность двигателя внутреннего сгорания за счет нагнетания дополнительного воздуха в камеру сгорания. Это улучшение выходной мощности по сравнению с безнаддувным двигателем связано с тем, что компрессор может нагнетать в камеру сгорания больше воздуха и пропорционально больше топлива, чем только атмосферное давление.

Механика:

Турбокомпрессоры представляют собой два подсоединенных вентилятора к воздухозаборной и выпускной системам двигателя. Оба вентилятора смонтированы на общем металлическом валу, называемом ВРАЩАЮЩИМСЯ УЗЛОМ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТУПИЦЫ, так что они оба вращаются вместе.

На стороне выхлопа вентилятор называется ТУРБИНА. Поскольку цилиндры выбрасывают горячий газ во время 4-го такта, поток проходит над турбиной, заставляя ее вращаться. Это простое повторное использование энергии, уже произведенной при сгорании, вместо того, чтобы выбрасывать ее непосредственно в атмосферу.

На стороне всасывания вентилятор называется КОМПРЕССОРОМ. Поскольку он соединен с турбинным вентилятором на вращающемся узле центральной ступицы, он вращается вместе с турбиной. Вентилятор компрессора используется для нагнетания дополнительного воздуха в двигатель для увеличения мощности за счет сжигания большего количества топлива.

ТЕПЛООБМЕННИК используется для охлаждения сжатого воздуха, являющегося побочным продуктом самого процесса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.