Что такое турбонаддув в автомобиле

Мощный и экономичный. Почему так привлекает столетняя идея турбонаддува двигателей?

что такое турбонаддув в автомобиле

Получение высоких показателей современных двигателей стало возможным благодаря применению наряду с микропроцессорной системой коррекции подачи топлива и совершенствованию смесеобразования применению регулируемого турбонаддува. Как к этому пришли?

Конструкторы решают задачи прежде всего повышения мощности ДВС. Это достаточно просто решить путем увеличением количества сгораемого топлива. Но статистика информирует, что на современном уровне развития техники затраты на эксплуатацию автомобиля составляют 31,7% от всех расходов. Причем более 60% расходов на эксплуатацию составляют расходы на нефтепродукты.

Способы повышения мощности двигателя

Не вникая в подробности теории ДВС, следует отметить, что мощность поршневого двигателя определяется его рабочим объемом (числом цилиндров), частотой вращения коленчатого вала и средним эффективным давлением в цилиндрах.

Увеличение мощности путем увеличения частоты вращения коленчатого вала проблематично вследствие ухудшения наполнения цилиндров свежим зарядом и стремительным возрастанием нагрузок от действия центробежных и инерционных сил (особенно на двигателях с большим рабочим объемом).

Мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем большее давление газов на поршень и, соответственно, больший крутящий момент и мощность.

Больше мощность – выше экономичность

Конструкторы работают в направлении чтоб не просто повысить мощность двигателя, а при существующей размерности цилиндров получить в них большую литровую мощность (мощность на единицу рабочего объема), то есть форсировать двигатель. Для форсирования двигателя существует много способов, но наиболее действенным является форсирование по наддуву.

Дело в том, что впуск свежей смеси в цилиндры ДВС происходит под действием разряжения, создаваемого при движении поршня к НМТ. Таким образом, в конце впуска давление в цилиндре «атмосферного» двигателя без наддува всегда будет меньше атмосферного. Соответственно, поскольку в зависимости от массы поступившего воздуха определяется количество впрыскиваемого топлива, мощность ДВС будет недостаточно высокой.

Чтобы повысить мощность, необходимо увеличить не только подачу топлива, а и соответствующую массу воздуха.

 

Идея повышения наполнения цилиндров ДВС не новая. Она такая же старая, как и история самих двигателей внутреннего сгорания: оба «прародителя» современных двигателей, Г. Даймлер и Р. Дизель, выразительно представляли, что предварительное сжатие воздуха, который поступает в цилиндры, позволяет получить прибавку мощности. Более того, оба делали попытки применить наддув в конструкции своих двигателей.

Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler) еще в 1885 году придумал, как подавать в двигатель больше воздуха. Идея умного швейцарца простая, как все гениальное. Как ветер вращает крылья мельницы, так и отработанные газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много.

Турбина получает вращение от выхлопных газов, а соединенный с ней компрессор, работая как «вентилятор», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры.

Однако, при существующем к тому времени развитии науки и техники, создать совершенную конструкцию не удалось. И это надолго отдалило идею турбонаддува.

В турбокомпрессоре турбина получает вращение от выхлопных газов, а соединенный с ней компрессор, работая как «вентилятор», нагнетает воздух под давлением в цилиндры двигателя.

Не все так просто

Несмотря на воображаемую простоту самой идеи и конструкции газонаддува, создание работоспособных агрегатов турбонаддува вместе с устройствами регуляции на практике оказалось задачей непростой. Для ее решения были нужны глубокие теоретические и прикладные исследования, а также создание высокотехнологических производственных процессов.

Это было связано с тем, что вал турбокомпрессора вращается с частотой свыше 100 000 мин-1. При этом температура крыльчатки турбины, которая взаимодействует с отработанными газами, близкая к 1000 °С, тогда как со стороны короткого вала, в зоне крыльчатки компрессора, она в пять раз меньше.

Понятно, что даже обеспечение кратковременной работы такого устройства — проблема.

Температура крыльчатки турбины, которая взаимодействует с отработанными газами, близкая к 1000 °С.

И все же проблемы турбонаддува на двигателях постепенно развязывались. Применять турбонаддув на серийных автомобильных двигателях начала немецкая компания BMW, выпустив в 1973 году модель BMW 2002 turbo. Учуяв выгодную технологию по стопам BMW пошли Porshe (911-я 1974 года) и Saab (Saab-99 1978 годы). А вскоре – и весь мир..

Установленные на них турбокомпрессоры обеспечивают при впускании небольшое (от 0,25 до 0,55 кгс/см2) избыточное давление. Благодаря этому крутящий момент двигателя достигает максимума уже при частоте вращения коленчатого вала 1600 — 1800 мин-1. Кроме того, они отличаются рекордной экономичностью и отвечают последним экологическим стандартам.

Прогресс турботехники привел к тому, что в настоящее время часть даже легковых автомобилей с турбонаддувними двигателями составляет приблизительно половину общего числа автомобилей в возрасте до 5 лет и продолжает увеличиваться. Из них порядка 20 % — бензиновые автомобили, другие — дизельные. Такое соотношение не случайно. Дизели существенно лучше приспособленные к наддуву вообще и к турбонаддуву в частности.

Цель оправдывает средства

Почему же в наши дни так привлекает двигателестроителей столетняя идея турбонаддува двигателей?

Двигатель, оборудованный турбокомпрессором имеет высокую удельную мощность и крутящий момент. Использование трубонаддува дает возможность достичь заданных характеристик силового агрегата (любой мощности) при меньших габаритах и массе, чем в случае применения «атмосферного» двигателя. Отсюда вытекает еще одно важное следствие: у турбодвигателя лучшая топливная экономичность.

Ведь он более компактный и даже при одинаковой мощности с «атмосферным» двигателем, более эффективно расходует топливо. У него меньшая теплоотдача, насосные потери и относительные потери на трение. Экономии топлива способствует и более высокий крутящий момент, при низких частотах вращения коленчатого вала. Кроме того, у турбодвигателя лучшие экологические показатели.

Меньшее потребление топлива «при других равных» означает меньшие суммарные выбросы вредных веществ.

Двигатель Volvo D16K обеспечивает мощность в 750 л.с. с крутящим моментом в 3550 Нм. Можно выбрать 3 уровня мощности и 4 варианта крутящего момента, каждый из которых полностью соответствует требованиям стандарта Евро-6.

Наддув также приводит к снижению температуры камеры сгорания и, соответственно, уменьшению образования окислов азота. В дизелях дополнительная подача воздуха позволяет сместить границу возникновения дымности, то есть более эффективно бороться с выбросами частиц сажи. Не было бы наддува, известные проблемы с применением на дизелях каталитических нейтрализаторов просто закрыли бы им дорогу в будущее. Дизели без наддува с трудом дотягивают к нормам «Евро-2».

Наконец, турбодвигатель способствует улучшению комфортабельности. Компрессор в магистрали впуска и турбина в выпускной системе существенно снижают шумность работы двигателя и обеспечивают акустический комфорт. Он дополняется удобством управления. Высокий, равномерно распределенный по частоте вращения крутящий момент добавляет двигателю большую эластичность.

Наддув + интеркуллер

Но при сжатии в компрессоре воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе становится меньше чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания и, как результат, реальная мощность ниже расчетной и повышенный расход топлива.

Чтоб создать условия для сгорания в цилиндрах большего количества топлива, принимают дополнительные меры для увеличения коэффициенту наполнения. С этой целью воздух, который сжимается в компрессоре, перед подачей в цилиндры двигателя охлаждается в интеркуллере, который стал неотъемлемой частью большинства двигателей с наддувом.

Охлаждение надувочного воздуха в интеркуллере осуществляется путем обдувки его внешней ребристой поверхности воздушным потоком или за счет жидкостной системы охлаждения.

Воздух, который сжимается в компрессоре, перед подачей в цилиндры двигателя охлаждается в интеркуллере, который стал неотъемлемой частью большинства двигателей с наддувом.

Приблизительные расчеты показывают, что понижение температуры наддувочного воздуха на 10° позволяет увеличить его плотность приблизительно на 3%. Это, в свою очередь, увеличивает мощность двигателя приблизительно на такой же процент, так что, например, охлаждение воздуха на 33° даст увеличение мощности приблизительно на 10%.

С другой стороны, охлаждение воздушного заряда приводит к понижению температуры в начале такта сжатия и позволяет реализовать ту же мощность двигателя при уменьшенной степени сжатия в цилиндре. Следствием этого является уменьшение температуры отработанных газов, что положительно отражается на уменьшении тепловой нагрузки деталей камеры сгорания.

Охлаждение надувочного воздуха в интеркуллере осуществляется путем обдувки его внешней ребристой поверхности воздушным потоком или за счет жидкостной системы охлаждения.

Будущее наступает сегодня

На современных автомобилях, тракторах средней и большой мощности, а также других самоходных машинах, как правило, устанавливаются двигатели, оснащенные турбокомпрессорами. Именно, использование турбокомпрессоров обеспечивает их высокие технико-экономические показатели и уменьшает расход топлива на номинальных нагрузках в отличие от их безнаддувных аналогов.

В целом уменьшение степени сжатия, например у дизеля, до 15 и уменьшения размеров турбины улучшают типично слабые стороны двигателя с турбонаддувом, а именно: позволяют увеличить крутящий момент при низких частотах вращения коленчатого вала и сократить время выхода на новый режим работы при резком ускорении.

Ускорение повышения давления наддува при увеличении частоты вращения современного двигателя происходит в результате сравнительно малого момента инерции ротора турбокомпрессора, поскольку для наддува применяется турбокомпрессор малой размерности. В результате ускорения поступления воздуха в камеру сгорания при работе на переходных режимах обеспечивается хорошая приемистость двигателя и полнота сгорания топлива и, соответственно, уменьшается его расход.

Применяются регулируемые турбокомпрессоры типа WGТ в которых предусмотрены дополнительные конструктивные устройства для изменения скорости отработанных газов на входе в колесо газовой турбины.

Они обеспечивают простоту регулировки давления наддува посредством клапана, перепуская часть отработанных газов, мимо турбины.

Существуют и другие типы регулируемых турбокомпрессоров, в которых применяется изменение направления потока газов либо дополнительные клапаны в магистрали подачи воздуха. Но об этом отдельная статья.

Современный турбокомпрессор – это высокотехнологичное достижение инженерной мысли.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией (ТИГ) – тип турбокомпрессоров, характеризующийся возможностью изменения сечения на входе колеса турбины с целью оптимизации мощности турбины для заданной нагрузки.

Это обусловлено тем, что оптимальное сечение при низких оборотах существенно отличается от оптимального сечения при высоких оборотах. Если сечение классического турбокомпрессора слишком большое, то на низких оборотах эффективность турбокомпрессора будет низкой.

Если сечение слишком маленькое, то эффективность будет низкой на высоких оборотах.

За счет возможности изменения сечения турбокомпрессоры с изменяемой геометрией улучшают отклик, повышают мощность и крутящий момент, снижают потребление топлива и количество вредных выбросов

Использование регулируемого наддува позволяет существенно улучшить характер изменения крутящего момента, подняв уровень максимальных величин и сместив их в зону сниженных частот вращения двигателя.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://naukatehnika.com/moshnyj-ekonomichnyj-turbonadduv-dvigatelej.html

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

что такое турбонаддув в автомобиле

Чтобы отвечать запросам современности, традиционный двигатель внутреннего сгорания должен обладать внушительным набором выдающихся показателей, которые традиционным конструктивным путём достигнуть всё сложнее. Именно поэтому даже в семейных автомобилях всё чаще применяется система принудительного нагнетания, или турбонаддув.

Передовые конструкторские разработки уже направлены не только на совершенствование наддува системы питания двигателя, которая была изобретена более ста лет назад, но и на оснащение аналогичной системой автомобильного выхлопа. Всё это должно вывести характеристики скромных по рабочему объёму моторов на небывалый уровень.

Для того чтобы понять, для чего нужен турбонаддув, а также как он действует, необходимо знать, что для полноценной работы двигателю внутреннего сгорания нужно не только топливо, но и воздух, который обеспечит его горение. Фактически, в камеру сгорания должна поступать топливовоздушная смесь в определённой пропорции. После этого происходит сгорание смеси и по завершении рабочего цикла – удаление выхлопных газов.

Классический турбонагнетатель позволяет добиться увеличения мощности двигателя за счёт создания избыточного давления воздуха в камере сгорания, таким образом повышая воспламеняемость смеси. Турбонаддув фактически создаёт давление, достаточное для того, чтобы сжать воздух и закачать в двигатель большее его количество, чем при атмосферном давлении.

Основной рабочий элемент нагнетателя – лопастная крыльчатка, которая выполняет двойную функцию: засасывает воздух в камеру турбины, а затем, благодаря огромной скорости вращения в 150-200 тысяч оборотов в минуту, создаёт давление, способное уменьшить объём, занимаемый этим воздухом.

Как известно из курса физики, в процессе сжатия происходит нагревание воздуха, что можно уже отнести к недостаткам этой системы.

Именно необходимость решения данной проблемы вынудила конструкторов прибегнуть к использованию промежуточного охлаждения воздуха, перекачиваемого из турбины в мотор.

Разнос дизельного двигателя. Суть явления, как его избежать и как его остановить?

Устройство для такого охлаждения получило название «интеркулер» и использует принцип теплообменника, понижающего температуру воздуха с помощью охлаждающей жидкости.

Кардинальных отличий между системами турбонаддува, устанавливаемыми на бензиновых и дизельных двигателях, нет, всё зависит только от степени наддува. Как правило, дизельные моторы оснащаются более производительными конструкциями, а бензиновые – создающими небольшое давление наддува. Это обусловлено тем, что при существенном повышении оборотов, происходящем при наличии турбокомпрессора, бензиновые моторы склонны к возникновению детонации, поэтому их системы не столь эффективны.

Дополнительная «бесплатная» мощность

Принято считать, что установка дополнительной турбины на выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания даст дополнительную энергию для вращения аналогичного устройства на впуске, что позволит вместо простого выброса выхлопных газов получить дополнительный источник энергии для турбонаддува.

Утверждение это довольно спорное, поскольку на протяжении десятилетий автомобильные инженеры боролись за снижение сопротивления выпуска, что в свою очередь снижает внутренние потери и повышает мощность мотора. Если вмонтировать в эту систему генерирующее устройство, то мы получим существенный рост сопротивления на выходе из мотора. Таким образом, турбонаддув – это не бесплатная дополнительная энергия, уместнее использовать понятие «дешёвая дополнительная энергия».

Источник: https://1gai.ru/publ/517494-turbonadduv-princip-deystviya-dostoinstva-nedostatki.html

Турбины для двигателей Deutz

что такое турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием.

Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива.

При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько весит коробка передач

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Источник: http://brturbo.ru/vsyo-o-turbinah/printsip-raboty-tyrbiny.html

Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает

Слово «турбонаддув» хоть раз в жизни слышал, вероятно, каждый автомобилист. Еще в старые советские времена среди гаражных мастеров ходило множество невероятных слухов о колоссальном приросте мощности, даваемом турбонаддувом, однако реально с моторами такого типа в легковых авто никто тогда не сталкивался.

Сегодня же наддувные двигатели прочно вошли в нашу действительность, однако в реальности далеко не каждый может сказать о том, как работает турбина в автомобиле, и какая существует реальная польза либо вред от использования турбины.

Что ж, попробуем разобраться в этом вопросе и узнать, каков принцип работы турбонаддува, а также о том, какие он имеет преимущества и недостатки.

Автомобильная турбина — что это такое

Говоря простым языком, автомобильная турбина представляет собой механическое устройство, подающее в цилиндры воздух под давлением. Задачей турбонаддува является увеличение мощности силового агрегата при сохранении рабочего объема мотора на прежнем уровне.

То есть, по факту, используя турбонаддув, можно добиться пятидесятипроцентного (и даже более) прироста мощности в сравнении с безнаддувным мотором аналогичного объема. Обеспечивается повышение мощности тем, что турбина подает в цилиндры воздух под давлением, что способствует лучшему горению топливной смеси и, как результат, мощностной отдаче.

Чисто конструктивно турбина представляет собой механическую крыльчатку, приводимую в действие выхлопными газами двигателя. По сути, используя энергию выхлопа, турбонаддув способствует захвату и подаче «жизненно важного» для мотора кислорода из окружающего воздуха.

Сегодня турбонаддув выступает самой эффективной в техническом плане системой для повышения мощности мотора, а также достижения малого расхода топлива и токсичности отработанных газов.

как работает автомобильная турбина:

Турбина одинаково широко применяется как на бензиновых силовых агрегатах, так и на дизелях. При этом в последнем случае турбонаддув оказывается наиболее эффективным ввиду высокой степени сжатия и малой (относительно бензиновых моторов) частоты вращения коленвала.

Кроме того, эффективность применения турбонаддува на бензиновых двигателях ограничена возможностью проявления детонации, которая может возникать при резком увеличении оборотов мотора, а также температура выхлопных газов, которая составляет порядка одной тысячи градусов по Цельсию против шестисот у дизеля. Само собой, что подобный температурный режим способен привести к разрушению элементов турбины.

Конструктивные особенности

Несмотря на то, что турбонаддувные системы у различных производителей имеют свои отличия, существует и ряд общих для всех конструкций узлов и агрегатов.

В частности, любая турбина имеет воздухозаборник, установленный непосредственно за ним воздушный фильтр, заслонку дросселя, сам турбокомпрессор, интеркулер, а также впускной коллектор. Элементы системы соединяются между собой шлангами и патрубками, выполненными из прочных износостойких материалов.

Как наверняка заметили читатели, знакомые с конструкцией автомобиля, существенным отличием турбонаддува от традиционной системы впуска является наличие интеркулера, турбокомпрессора, а также конструктивных элементов, предназначенных для управления наддувом.

Турбокомпрессор или, как его еще называют, турбонагнетатель, представляет собой основной элемент турбонаддува. Именно он отвечает за увеличение давления воздуха во впускном тракте двигателя.

Конструктивно турбокомпрессор состоит из пары колес – турбинного и компрессорного, которые размещаются на роторном валу. При этом каждое из этих колес имеет собственные подшипники и заключено в отдельный прочный корпус.

Как работает турбонаддув в машине

Энергия отработанных выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под воздействием газов вращается в своем корпусе, имеющем особую форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура здесь весьма высока, а потому корпус и сам ротор турбины вместе с ее крыльчаткой выполняются из жаропрочных сплавов, способных выдерживать длительное высокотемпературное воздействие. Также в последнее время для этих целей используются керамические композиты.

Компрессорное колесо, вращаемое за счет энергии турбины, осуществляет всасывание воздуха, его сжатие и последующее нагнетание в цилиндры силового агрегата. При этом вращение компрессорного колеса также производится в отдельной камере, куда попадает воздух после прохождения через воздухозаборник и фильтр.

для чего нужен турбокомпрессор и как он работает:

Как турбинное, так и компрессорные колеса, как уже говорилось выше, жестко закрепляются на роторном валу. При этом вращение вала производится с помощью подшипников скольжения, которые смазываются моторным маслом из основной системы смазки двигателя.

Подача масла к подшипникам производится по каналам, которые располагаются непосредственно в корпусе каждого подшипника. Для того, чтобы герметизировать вал от попадания масла внутрь системы, используются специальные уплотнительные кольца из жаростойкой резины.

Безусловно, основной конструктивной сложностью для инженеров при проектировании турбонагнетателей является организация их эффективного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых моторах, где тепловые нагрузки наиболее высоки, нередко применяется жидкостной охлаждение нагнетателя. При этом корпус, в котором расположены подшипники, включается в двухконтурную систему охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Его предназначением выступает охлаждение поступающего воздуха. Наверняка многие из читателей этого материала зададутся вопросом о том, зачем охлаждать «забортный» воздух, если его температура и так невелика?

Ответ кроется в физике газов. Охлажденный воздух увеличивает свою плотность и, как результат, возрастает его давление. При этом конструктивно интеркулер представляет собой воздушный либо жидкостный радиатор. Проходя через него, воздух снижает температуру и увеличивает свою плотность.

Важной деталью системы турбонаддува автомобиля выступает регулятор давления наддува, представляющий собой перепускной клапан. Он применяется с целью ограничить энергию отработавших газов двигателя и направляет их часть в сторону от колеса турбины, что позволяет регулировать давление наддува.

Привод клапана может быть пневматическим или электрическим, а его срабатывание осуществляется за счет сигналов, получаемых от датчика давления наддува, которые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Именно электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие или закрытие клапана в зависимости от данных, получаемых датчиком давления.

Помимо клапана, регулирующего давление наддува, в воздушном тракте непосредственно после компрессора (где давление максимально) может монтироваться предохранительный клапан. Целью его использования является защита системы от скачков давления воздуха, которые могут быть в случае резкого перекрытия дроссельной заслонки двигателя.

Источник: https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/turbina/kak-rabotaet.html

Что такое турбонаддув в автомобиле — Спецтехника

Турбокомпрессор или турбонаддув в автомобиле. Двигатели внутреннего сгорания уже более чем 100 лет поддерживаются благодаря работе турбокомпрессора. Первые попытки его применения состоялись в дизельных судовых двигателях и моторах локомотивов. Это позволило значительно увеличить мощность крупных единиц низкоскоростных транспортных средств.

Вскоре идея турбонаддува оказалась полезной для процветающей авиации, где она стала спасением от низкой плотности воздуха на больших высотах.

В транспортных средствах, турбонаддув впервые применялся в грузовых моделях, где дизельные двигатели не требуют сложной регулировки турбокомпрессора.

В легковых автомобилях на протяжении многих лет были самыми популярными бензиновые двигатели, поэтому турбонаддув в автомобиле внедрялся медленно.

Первые модели массового производства появились только в 60-х. С тех пор, был огромный прогресс в использование такой технологии. В настоящее время им оснащен практически любой дизельный двигатель, расположенный в легковом или грузовом автомобиле.

Турбонаддув в автомобиле в настоящее время испытывает годы своей славы, и кажется, что полностью доминирует в конструкциях двигателей в ближайшие годы.

Турбонаддув в автомобиле — принцип работы

Решили купить турбину и сделать тюнинг двигателя авто? Общий принцип турбонаддува нужно знать. Мощность происходит непосредственно от количества смеси, топлива и воздуха, подаваемой в камеру сгорания. В то время как количество топлива может быть легко увеличено, обеспечивать большее количество воздуха было более проблемно.

Очевидное решение состоит в повышении рабочего объема двигателя, таким образом, чтобы он был способен всасывать больше воздуха из атмосферы.

Другим решением является поставка сжатого воздуха к двигателю, который, в таком же объеме обеспечивает гораздо больше кислорода, необходимого для хорошего горения. Именно эта идея называется двигателем с наддувом. Большее количество воздуха и топлива в цилиндре высвобождает больше энергии при сгорании, в результате чего позволяет ему достичь более высокой выходной мощности.

Повышения давления воздуха и одновременно уменьшение его объем является прямой обязанностью компрессора. При проектировании двигателей внутреннего сгорания существует несколько типов компрессоров, но в случае наддува компрессора всегда используется радиальный.

Что такое турбонаддув в автомобиле

Турбокомпрессор — турбонаддув в автомобиле — это на самом деле устройство, состоящее из потока двух машин. Первая — турбина, которая приводится в выхлопных газах на выходе из мощности двигателя. Выпускной поток встречает на своем пути к турбине, ведя его к ротации. Ротор соединен с валом ротора компрессора, что во второй половине турбокомпрессора.

Это позволяет двигателю получать больше воздуха, который является необходимым условием для увеличения мощности. Идея турбокомпрессора очень проста, и его простота гениальна, потому что используется энергия выхлопных газов.

Турбонаддув в автомобиле — уже привычный всем узел!

Источник: https://mzoc.ru/prochie/chto-takoe-turbonadduv-v-avtomobile.html

Принцип работы турбонаддува в автомобиле

Турбонаддув на автомобиле как вид тюнинга. Что он дает и как он работает. Основные моменты конструкции, работы и установки турбин на автомобиле.

Любого автовладельца хотя бы раз в жизни посещала мечта о повышении мощности и рабочих характеристик своего железного коня, причем рождаются такие мысли не только у владельцев бюджетных автомобилей, она посещает головы и владельцев мощных спортивных суперкаров.

И эту мечту можно осуществить. Технические прогресс принес в нашу жизнь возможность выполнить тюнинг и модернизацию любой техники. Увеличение мощности двигателя возможно за счет установки дополнительного оборудования в виде турбины, или как её еще называют – система турбонаддува. Она может быть установлена на любой двигатель, независимо от типа и марки.

Если турбонаддув уже установлен, то тюнинг основывается на улучшении его рабочих характеристик.

Турбина в разрезе

Турбонаддув – что он дает

Выполнить тюнинг двигателя с получением увеличения мощности можно выполнить различными способами. В случае с турбиной, происходит интенсивное наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью. Всасывание воздуха выполняется в автоматическом режиме. Если не устанавливать турбонаддув, то повысить мощность можно только за счет увеличения объемов цилиндров. При этом будет наблюдаться повышенный расход топлива, а сам двигатель на автомобиле должен быть массивнее.

Чтобы избежать увеличения массы двигателя и расхода топлива, надо увеличить интенсивность подачи топливно-воздушной смеси. Для этих целей и устанавливается турбина, которая выполняет роль нагнетателя.

В зависимости от того, какого типа установлен турбонаддув и какой двигатель, этот тюнинг позволяет достичь увеличения мощности 1,5-2 раза. При этом, не смотря на расхожее мнение, вреда для мотора не будет никакого, особенно если правильно настроить работу систем охлаждения и подачи масла. Чтобы это понять, стоит рассмотреть как работает турбонаддув.

Виды систем турбонаддува

Турбонаддув, устанавливающийся на современные двигателя, можно разделить на 3 вида:

  • Резонансный. Особое распространение получил на двигателях с распределенным впрыском. Работа основана на кинетической энергии объема воздуха, при этом происходит повышение давления воздушно-топливной смеси в момент открытия впускного клапана;
  • Газотурбинный. Является более популярным и приводится в действие выхлопными газами;
  • Объемный нагнетатель. Привод таких турбин выполняется в основном ременной передачей, а работает она по принципу обычного механического компрессора.

Так как наиболее распространенным видом является все-таки газотурбинные системы, то и рассмотрим конструкцию принцип работы турбонаддува именно этого типа. Итак, турбина – это механизм, состоящий из корпуса, в котором вращаются вал с крыльчаткой.

На конструкции навешен пневмопривод, роль которого состоит в активации перепускного клапана, который необходим для регулировки вращения турбины.

То есть это выглядит следующим образом: в процессе нагнетания воздуха компрессором происходит повышение давления, пневмопривод в этот момент открывает клапан и выбрасывает часть газов в выхлопную систему, тем самым уменьшая скорость вращения турбины.

Турбонаддув

Турбонаддув работает по такой схеме: отработанные газы выводятся из выпускного коллектора на лопасти турбинного колеса, оно приводит в движение, находящееся с ним на одном валу, компрессионное колесо, которое, в свою очередь,во время вращения создает большое давление воздуха и подает его во впускной коллектор двигателя. Увеличенное количество воздушно-топливной смеси. Этот процесс в конечном итоге приводит к повышению мощности двигателя автомобиля.

 Особенности тининга двигателей

Такое вмешательство в работу двигателя любого автомобиля – дело довольно серьезное. Такой тюнинг требует достаточного количества времени и средств, ведь типового решения этого вопроса не существует и в большинстве случаев многие детали выполняются на заказ в единичном исполнении.

К тому же, если установить на автомобиле турбину и не позаботиться о установке коллектора, интеркуллера и других элементов, то такое изменение конструкции особо ничего хорошего не принесет.

Довольно часто тюнинг двигателя требует установки двух турбин, с низкими и высокими оборотами. Борьбу с задержкой реакции осуществляют установкой турбины с наклонным ротором и турбокомпрессорами с керамическими лопастями.

Какими элементами будет наделен турбонаддув очень сильно зависит от характера езды, под который автомобиль готовится.

Установленный на автомобиле турбина, вынуждает владельцев выполнить тюнинг трансмиссии, ходовой части и тормозной системы. Дополнительно стоит выполнить тюнинг сцепления, привести в соответветствие новым параметрам и элементы подвески.

Если же на автомобиль установить двойной турбонаддув, способный работать на низких оборотах, следует приготовиться к серьезным изменениям динамики машины. Поэтому обязательно потребуется доводка остальных систем суперкара.

Эксплуатация авто с турбиной

Турбина

Такой тюнинг также требует особых условий эксплуатации. При соблюдении некоторых правил можно продлить срок работы турбины:

  • Своевременно проводить очистку масляных и воздушных фильтров;
  • Чтобы турбонаддув можно было эксплуатировать на протяжении длительного времени, необходимо периодически смазывать его и не допускать перегрева;
  • Перед началом движения «прогнать» двигатель на холостом ходу; эксплуатировать двигатель в оптимальном режиме

Рекомендации к установке турбины

Для того чтобы тюнинг посредством установки турбины радовал вас длительный срок, необходимо поддерживаться основных правил при установке и работе:

  • Выпускной коллектор.Основным компонентом турбины для авто является выпускной коллектор, снабженный фланцами, совместимыми с «посадочным местом» турбокомпрессора.  Для вывода отработанного газа в выхлопную магистраль необходим даунпайп (фланец), к которому необходимо приварить специальную гайку под лямбда зонд.Для уплотнения зазоров в местах соединения выпускного коллектора и даунпайпа необходимо использовать специальные прокладки.
  • После охлаждения турбины охлаждающая жидкость должна быть возвращена в емкость, откуда она была взята. Для этого к турбокомпрессору подводятся маслослив и магистраль отвода жидкости.

Несоблюдение данных рекомендаций может привести к выходу турбокомпрессора из строя, снижению давления в системе смазки, нарушениям в работе мотора и появлению очагов возгорания под капотом автомобиля.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Баргузин что это такое

Вам также может понравиться

Источник: https://autodont.ru/inlet-system/turbonadduv/kak-rabotaet

Система турбонаддува — принцип работы

Мощность двигателя автомобиля напрямую зависит от того, какое количество топлива и какой объем воздуха поступают в двигатель. Чтобы повысить мощность двигателя, логично увеличить количество этих компонентов. 

Просто увеличить количество топлива недостаточно, если при этом не увеличить объем воздуха, необходимого для максимально полного сгорания топлива. Использование турбокомпрессора дает возможность доставить больший объем воздуха в цилиндры, предварительно сжав его.

Принцип работы турбины двигателя таков: в цилиндры под давлением отработанных газов подается сжатый воздух, который вращает крыльчатку. Компрессор, расположенный на одном валу с крыльчаткой, нагнетает давление в цилиндр.

Турбонаддув от выхлопных газов – наиболее эффективная система увеличения мощности двигателя. Использование турбонаддува не увеличивает объем цилиндров и не влияет на частоту вращения коленвала.

Таким образом, помимо увеличения мощности, турбонаддув позволяет рационально расходовать топливо и уменьшить токсичность отработанных газов благодаря тому, что топливо сгорает полностью. 

Устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува используется не только в дизельных, но и в бензиновых двигателях.

Система турбонадува состоит из следующих элементов:

  • Турбокомпрессора;
  • Интеркулера;
  • Перепускного клапана;
  • Регулировочного клапана;
  • Выпускного коллектора.

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов. 

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться.  С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что  здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

Более наглядно схема работы турбины показана в этом видео:

Принцип работы дизельной турбины несколько отличается от работы турбины на бензиновом двигателе. В чем отличие? Давайте рассмотрим подробнее.

Отличие работы турбины бензинового двигателя

Основное отличие турбин бензинового двигателя от турбин дизельного в том, что последние раскручиваются с помощью выхлопных газов, температура которых достигает 850 градусов.  А турбина бензинового двигателя раскручивается с помощью газов, имеющих температуру от 1000 градусов. Имея одинаковый принцип работы, бензиновая турбина изготовлена из более жароустойчивых сплавов, нежели турбина дизельная.

Само строение бензиновой турбины также имеет некоторые отличия, в частности угол входа, крутка лопаток и т.д. По этой причине не стоит использовать дизельные турбины для наддува бензинового двигателя, впрочем, как и наоборот (подробнее в статье).

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Источник: https://turbomag.com.ua/princip-raboty-turbiny

Самостоятельный ремонт турбины: какие подводные камни могут ждать автолюбителя

Для прочтения нужно: 3 мин.

Еще не так давно турбина считалась чем-то диковинным. Сегодня же ее можно установить практически на любой автомобиль. А некоторые производители оснащают серийные машины даже семейного класса турбированными моторами.

Такую популярность агрегата легко объяснить: турбина позволяет повысить мощность авто, при этом практически не увеличивая его массу. Конечно, как и любой механизм, турбокомпрессор может выйти из строя. И как только агрегат начинает «барахлить», приходит время задуматься о его ремонте. Многие умельцы в целях экономии берутся за починку сами.

В статье расскажем, как отремонтировать турбину своими руками и с какими сложностями может столкнуться автолюбитель.

Краткий обзор системы турбонаддува

Вроде бы все понятно: благодаря турбине авто становится резвее и «оборотистее». Но как именно работает механизм? Следует сразу отметить: лошадиных сил в двигателе больше не становится. Мощность мотора напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл[1]. Без кислорода этот процесс невозможен, и автомобильные конструкторы придумали бесперебойную систему подачи воздуха к двигателю — турбокомпрессор.

Такое усовершенствование двигателя позволяет решить сразу несколько проблем. Турбина, как мы уже отметили, повышает мощность авто, а вот рабочий объем цилиндра остается прежним, как и расход топлива. Еще один немаловажный момент: колесо компрессора, которое и нагнетает воздух в двигатель, приводится в движение с помощью отработавших газов. Таким образом, для работы самой турбины требуется минимум энергии.

А поскольку топливо в таком моторе расходуется эффективнее, выхлоп становится чище, и в воздух попадает меньше токсичных веществ.

Турбокомпрессоры все время подвергаются существенной модернизации. Раньше при резком нажатии на педаль в автомобиле с турбодвигателем водитель неизбежно сталкивался с таким явлением, как «турбояма».

Это означает, что рост мощности мотора задерживался, поскольку турбине нужно было время, чтобы раскрутиться, а компрессору — чтобы подать в цилиндры порцию сжатого воздуха достаточного объема.

А после того как «турбояма» оказывалась позади, происходил «турбоподхват»: давление резко возрастало и двигатель, наоборот, набирал максимальную мощность. Само собой, это негативным образом сказывалось на качестве вождения.

Инженеры нашли способ повысить крутящий момент при низких оборотах и снизить инертность турбонаддува — причем не один: сегодня существует четыре вида турбокомпрессоров, в которых эффекты «турбоямы» и «турбоподхвата» сглажены. Обусловлено такое разнообразие особенностями двигателей, на которых устанавливаются механизмы. В зависимости от этого можно выделить:

  1. Турбины с изменяемой геометрией впускного канала. В них изменяется площадь входного канала для выхлопных газов мотора, что позволяет оптимизировать их поток. Благодаря этому обеспечивается равномерная тяга. Чаще всего турбонаддув такого плана используется для дизельных силовых агрегатов, например для двигателей TDI от Volkswagen.
  2. Турбины с комбинированным — механическим и турбинным — наддувом. На низких оборотах мотора работает механический наддув, а на высоких — турбина. Такой турбокомпрессор ставится на бензиновые двигатели TSI (так называемые моторы двойного наддува с послойным впрыском) от Volkswagen.
  3. Twin-turbo. Это, по сути, два последовательно расположенных компрессора с различной производительностью, то есть для разных оборотов двигателя. Сразу после нажатия педали газа в действие вступает малая турбина, скорость и обороты растут, и к ней «подключается» вторая. Дальше они работают вместе. Схема twin-turbo считается особенно эффективной, но используется нечасто.
  4. Biturbo — тоже два компрессора, но располагаются они параллельно. Применяется данный механизм, как правило, в мощных силовых агрегатах: так, турбиной оснащается каждый ряд цилиндров V-образного двигателя. Важно отметить, что две небольшие турбины менее инертны, чем одна крупная, поэтому «турбояму» и «турбоподхват» система biturbo также выравнивает.

И все же сама турбина независимо от вида механизма имеет стандартную конструкцию. Перечислим узлы и элементы системы турбонаддува в порядке движения воздушного потока:

  1. выпускной коллектор двигателя;
  2. собственно турбина (турбинная улитка);
  3. картридж;
  4. система подачи воздуха;
  5. компрессор (центробежный нагнетатель, или компрессорная улитка);
  6. интеркулер (промежуточный охладитель наддувного воздуха);
  7. прочие детали и расходные материалы.

Турбокомпрессор — это нагружаемый механизм, работающий в условиях резкого изменения температур. Турбина находится в тесной взаимосвязи с основными узлами мотора, такими как системы впуска и выпуска отработавших газов. Преждевременная выработка ресурсов турбокомпрессора часто связана с неисправностью смежных систем. Даже незначительное отклонение в работе любого узла приводит к снижению работоспособности турбонаддува.

Конечно, не всегда виноваты другие системы — сломаться может и какая-либо деталь самого наддувного механизма. И, несмотря на то что все турбины устроены по общей схеме, различия между ними могут быть. Эти особенности часто заложены даже в электронном блоке управления двигателем. Поэтому определить их на глаз не получится.

Сами системы турбонаддува усложняются из года в год, а для изготовления деталей механизма используются новые материалы. Но до сих пор в представлении многих автолюбителей ремонт турбины — это простая замена картриджей.

На деле же приходится учитывать огромное количество важных моментов: вид компрессора, состояние смежных с ним систем, связь механизма с электронным блоком управления двигателем, особенности данной турбины и так далее.

Ремонт турбины дизельного или бензинового двигателя своими руками может оказаться гораздо более сложным, чем представлялось изначально.

Процесс ремонта турбины двигателя своими руками

В идеале все должно начинаться с безошибочного установления причин поломки или неправильной работы турбокомпрессора. Хотя у автовладельца, затеявшего ремонт турбины своими руками, трудности могут возникнуть уже на данном этапе, ведь без профессионального оборудования для диагностики ошибиться крайне легко. Но вернемся к возможным причинам неисправностей — их много, но самыми распространенными являются следующие:

  • попадание в турбину посторонних предметов;
  • недостаточное количество смазки (так называемое «масляное голодание»);
  • загрязнение масла;
  • превышение допустимой частоты вращения крыльчатки.

Впрочем, независимо от того, что послужило причиной неполадок турбины, процесс ремонта должен происходить поэтапно:

  1. Компьютерная диагностика. Без нее демонтировать турбокомпрессор нельзя. От диагностики зависит результат ремонта. Так почему не получится обойтись без спецоборудования? Бывает, что турбина, которую автовладелец собирается ремонтировать, на самом деле исправна, а неполадки нужно искать в двигателе или блоке управления. Еще чаще турбокомпрессор ломается из-за других, куда более серьезных проблем в моторе. Компьютерная диагностика все это покажет, а простой осмотр — нет.
  2. Демонтаж турбокомпрессора. Демонтаж турбонаддува для последующего ремонта провести самостоятельно вполне реально, если соблюдать правильную последовательность. К тому же снимать турбину с двигателя нужно крайне осторожно, чтобы не задеть и не повредить смежные механизмы и саму систему наддува. Перед проведением работ следует отключить всю электронику автомобиля и открыть доступ к турбокомпрессору. Сначала отсоединяются все трубки, затем — турбинная и компрессорная улитки. Когда эти части демонтированы, можно снимать колеса компрессора. В последнюю очередь извлекаются уплотнительные вкладыши.
  3. Разборка и осмотр агрегата. Разбирать турбокомпрессор в гараже небезопасно — в механизм могут попасть пыль, грязь и иные посторонние предметы. Поэтому процедура должна проходить в оборудованной и подготовленной чистой мастерской. Тем более что сразу после первой дефектовки деталей турбины (оценки элементов компрессора на предмет дефектов) их следует очистить. А справиться с этим этапом без специальных аппаратов точно не получится.
  4. Очистка. Все элементы необходимо изнутри и снаружи очистить от нагара, а также остатков масла, пятен ржавчины, пыли и грязи. Трубки маслоподачи и слива помещают в ультразвуковую ванну, а корпус очищают с помощью промышленного пескоструйного аппарата. Можно предположить, что такое оборудование есть, мягко говоря, не у каждого автовладельца. А непрофессиональная очистка способна привести к новым поломкам агрегата после его установки.
  5. Повторный осмотр. Как правило, после очистки можно увидеть больше дефектов, поэтому детали еще раз осматривают. Изношенные и деформированные комплектующие меняют на новые. Обычно это подшипники и уплотнители — резинки, прокладки. Их берут из заранее подготовленного ремкомплекта. Лучше приобретать оригинальные комплектующие для каждой марки авто.
  6. Балансировка роторной части. Это обязательный этап перед сборкой турбины. Чтобы сбалансировать ротор, нужен балансировочный станок и комплект балансировочных клапанов. Если пропустить данную процедуру, в дальнейшем это приведет к дисбалансу ротора, увеличению уровня вибрации, а затем и к повреждению механизмов.
  7. Сборка агрегата. Собирать турбокомпрессор можно, только если ротор правильно сбалансирован. Детали нужно аккуратно вернуть на прежние места.
  8. Испытания турбины. Собранный турбокомпрессор тестируется на специальном стенде. Во время испытаний механизма проверяют:
    • работу датчика давления воздуха;
    • давление на выходе из турбины;
    • осевой люфт;
    • наличие утечки масла;
    • показатели наддува;
    • наличие дисбаланса.
  9. К слову, если технологический дисбаланс все-таки выявили после сборки, его реально устранить. Правда, сделать это можно с помощью добалансировочного стенда, который, как и любое другое профессиональное оборудование, есть только в сервисном центре.

  10. Анализ состояния актуаторов — электронных или механических регулировочных клапанов — и их калибровка. Отдельно проверяется исправность клапанов сброса выхлопных газов. Если они не будут выполнять свои функции в полном объеме, двигатель и турбина станут регулярно подвергаться перегрузкам. На этом этапе также настраивают и устанавливают клапан регулировки давления.
  11. Монтаж турбокомпрессора. При установке агрегата выполняются те же действия, что и при демонтаже, но в обратной последовательности. На этом этапе, как и во время сборки турбины, особенно важно соблюдать чистоту. Ведь даже мельчайшие частицы грязи могут привести к износу элементов — и турбокомпрессор снова сломается.

Теоретически некоторые из описанных операций с турбиной можно провести самостоятельно — например, демонтаж и разборку агрегата, а также сборку и установку компрессора обратно. Между тем такие важные процедуры, как компьютерная диагностика, балансировка, очистка и испытание турбины, выполняются лишь в специализированных центрах.

Дорогостоящее оборудование могут позволить себе далеко не все гаражные автомастерские, не говоря уже о самих владельцах машин. Поэтому водителю, который задумался о том, стоит ли самому начинать ремонт турбины, но еще окончательно не решился, с активными действиями спешить не нужно.

Риск нанести двигателю еще больший вред и отсутствие гарантий — серьезные аргументы явно не в пользу непрофессионального вмешательства.

Ремонт турбин для «дизеля» и не только

Для дизельных двигателей установка турбины фактически является единственным способом увеличить мощность. Поэтому турбодизельные моторы встречаются чаще, чем бензиновые. Чтобы автовладельцу было проще окончательно разобраться, возможен ли ремонт дизельных и бензиновых турбин своими руками, рассмотрим несколько примеров.

Источник: https://www.kp.ru/guide/remont-turbiny-svoimi-rukami.html

Устройство автомобиля: Турбонаддув. Гипертония

Срок службы турбины сегодня равен сроку службы двигателя

Повышение кровяного давления у человека может привести к очень серьезным последствиям. А к чему приведет повышение давления воздуха на впуске автомобильного двигателя? Мнения диаметрально противоположные: у турбонаддува немало сторонников, но и противников хватает

Тенденция неумолима: на рынке появляется все больше автомобилей, чьи двигатели оснащены турбонаддувом.

И все острее споры среди автомобилистов – многие авторитетно утверждают, что избыточное давление на впуске только вредит двигателю, снижает его ресурс, повышает расход топлива.

Невольно в душу закрадываются сомнения: а вдруг эти критики действительно правы? Однако не будем спешить с суждениями, лучше разберемся, что же такое турбонаддув, а уж потом сделаем выводы о степени полезности этого технического решения.

Скоростные «улитки»

Еще со времен появления первых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания их производители искали пути повышения мощности. Одна из перспективных идей буквально витала в воздухе: чтобы повысить тягу, нужно доставить в цилиндры больше топливной смеси.

Вот тут-то и возникла проблема: если бензина в камеру сгорания можно впрыснуть много, то «запихнуть» туда побольше необходимого для горения воздуха без дополнительного насоса оказалось невозможно. Первым решение проблемы еще в конце XIX века предложил Готлиб Даймлер, который решил использовать энергию коленвала для закачивания воздуха под давлением.

Но тогда идея осталась лишь проектом, до воплощения в металле дело дошло лишь в 1921 г., когда появился первый Mercedes-Benz с приводным нагнетателем.

Сегодня турбонаддувом уже никого не удивишь. Но большинство автомобилистов имеет лишь приблизительное представление об устройстве этой системы. Чтобы не углубляться в технические дебри, рассмотрим два наиболее распространенных типа наддува: турбокомпрессоры и механические нагнетатели.

Несмотря на схожие задачи, между ними есть принципиальная разница. Первый представляет собой небольшой узел (в народе его за характерную форму прозвали «улиткой»), внутри которого на едином валу установлены две крыльчатки. Одну из них, так называемую «горячую», раскручивает поток выхлопных газов. А уж она придает вращательный момент второй, которая «уплотняет» забортный воздух и нагнетает его под давлением в цилиндры.

Второй тип чуть проще: он раскручивается за счет механической связи посредством ремня или цепи с коленвалом.

Казалось бы, такая система предпочтительнее, ведь механический нагнетатель работает при любых оборотах, в то время как для включения турбокомпрессора необходимо, чтобы на выпуске создалось достаточное для раскрутки турбины давление газов.

Однако эффективность нагнетателя с ростом оборотов заметно падает, в то время как у компрессора она, наоборот, растет. Эти особенности и породили комбинированную схему, где двигатели оснащены и механическим нагнетателем, и компрессором одновременно для обеспечения максимальной тяги во всем диапазоне оборотов.

Ныне некоторые автопроизводители экспериментируют еще и с новым видом турбины – электрическим. Принципиально он похож на механический. Вот только он не «ворует» мощность у двигателя, ведь вращает его отдельный электромотор! Однако пока такие нагнетатели числятся в разряде перспективных разработок, и устанавливать их на серийные машины инженеры не спешат.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Агп что это такое

Нагнетание страстей

Теперь, ознакомившись с базовой теорией, перейдем к вопросу практическому: много ли проблем доставляет владельцу автомобиль с турбомотором? Первая «страшилка» связана с ресурсом. Многие утверждают, что оснащенные наддувом двигатели ломаются чаще своих атмосферных собратьев. Тут придется признать, что некая доля правды в этом утверждении имеется.

Ведь в турбомоторе есть «лишние» конструктивные элементы, а значит, и риск поломки хоть немного, но возрастает. К тому же внутренние нагрузки в «наддутых» моторах выше, что тоже может сказаться на прочности узлов и агрегатов. Однако преувеличивать такую опасность все же не стоит, ведь при создании современных автомобилей инженеры скрупулезно просчитывают буквально все, включая прочность узлов двигателя.

Так что при регулярном обслуживании и правильной эксплуатации риск запороть турбину минимален.

А еще новичков нередко запугивают тем, что с турбомотором даже в обиходе немало хлопот. Здесь можно сказать однозначно: это утверждение безнадежно устарело! Родилось оно, скорее всего, во времена, когда наддувные моторы нельзя было глушить сразу после долгой работы, ведь при этом детали турбины продолжали вращаться, а масло к ним уже не поступало.

Тогда водитель был вынужден по прибытии к месту назначения дать мотору поработать пару минут на холостых оборотах. Впрочем, он мог доверить эту работу специальному автоматическому устройству – турботаймеру. Сейчас все это уже потеряло актуальность, современные двигатели не требуют совершать никаких лишних действий.

Добиться этого удалось отчасти с помощью внедрения новых масел, отчасти благодаря дополнительным элементам. К примеру, в некоторых моторах Volkswagen есть небольшая помпа, которая прокачивает через нагнетатель антифриз уже после выключения зажигания. Впрочем, это уже детали.

Важно то, что водитель современной машины может ездить на ней годами и не иметь при этом абсолютно никаких лишних хлопот!

И, наконец, едва ли не самая главная легенда гласит: все турбомоторы отличаются прожорливостью. На деле все совсем не так! Да, в теории двигатель с наддувом должен потреблять больше топлива, иначе как он обеспечит высокую отдачу? Но не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Ведь именно благодаря использованию наддува конструкторы смогли «снять» с мотора ту же мощность, уменьшив при этом его рабочий объем.

А значит, экономия налицо! Наглядным примером может служить захлестнувшая автомобильный мир волна даунсайзинга – объем двигателей становится все меньше, при этом их мощность растет, а расход топлива падает!

Вот и получается, что все мифы о наддуве не более чем пустые страшилки. На самом деле компрессоры и нагнетатели в современных моторах не требуют дополнительного ухода и не повышают риск поломки. Польза же от них немалая: высокая мощность плюс сниженный расход горючего. В современном мире весьма весомые аргументы в пользу автомобильной «гипертонии»! 

Увеличение доли турбированных моторов в портфеле современного европейского производителя – вещь совершенно неизбежная. К этому подстегивают постоянное ужесточение норм выхлопа (прежде всего – содержания CO2) с одной стороны и стремление потребителей владеть более экономичными автомобилями – с другой. Современные турбированные моторы концерна Volkswagen (Skoda использует двигатели серии TSI) сочетают наддув и непосредственный впрыск. Во-первых, это определяет прекрасные характеристики крутящего момента: мотор воспринимается как более мощный, чем заявлено, отпадает необходимость частого переключения передач, что повышает ездовой комфорт даже на модели с «автоматом». Во-вторых, обеспечивает низкий расход топлива – 220-сильная Octavia RS потребляет бензина примерно столько же, сколько тратила машина с атмосферным двигателем вдвое меньшей мощности лет десять назад. В-третьих, наддув позволяет снизить вес мотора, что дает лучшую управляемость и опять-таки меньший расход (не надо возить с собой лишние килограммы). А низкий расход, напомню, означает и низкий уровень выбросов.

Что касается надежности таких агрегатов, то при соблюдении предписанных производителем сроков прохождения ТО и использовании нормального топлива (старайтесь заправляться на проверенных АЗС) никаких проблем не возникает. Автомобили Skoda с двигателями TSI успешно работают в России в качестве такси с годовыми пробегами от 100 тыс. км.

Источник: http://www.motorpage.ru/infocenter/autoconstruction/gipertonija.html

Что такое турбонаддув: правильная эксплуатация, обслуживание и ремонт

В наше время автомобили все чаще оснащаются турбонаддувом. Если раньше их ставили в основном на дизельные двигатели из-за нехватки тяги, то сейчас они активно селятся в подкапотном пространстве бензиновых автомобилей.

Турбонаддув — очень интересная вещь. На одни автомобили его устанавливают для увеличения мощности, на другие же — в угоду стандартам выбросов и снижения расхода топлива. Действительно, в наши дни 1.0-литровый мотор с турбонаддувом ничем не хуже атмосферного 2 — 2,5-литрового атмосферника, а в некоторых случаях и вовсе превосходит его. Однако есть в этой прелести и обратная сторона медали: турбонагнетатели имеют свойство ломаться и их ремонт зачастую является дорогостоящим удовольствием.

Что из себя представляет турбина

Устройство и принцип работы турбонагнетателя довольно просты. Он надувает дополнительный воздух в камеру сгорания, за счет чего и увеличивается мощность. Касаемо расположения, турбина находится прямо на выпускном коллекторе. Состоит турбина из  двух улиток и находящимся между ними картриджем с двумя турбинными колесами.

Улитки в свою очередь делятся на холодную и горячую. В каждой из них находится крыльчатка. Через горячую улитку проходит весь поток выхлопных газов двигателя, который, попадая на нее, приводит в действие весь механизм.

Начав движение, колесо горячей улитки приводит в движение колесо холодной улитки, которое начинает всасывать чистый воздух с улицы и, прогоняя через интеркуллер, подает его в цилиндры.

По сути, частота вращения и объем захватываемого воздуха напрямую зависят от оборотов двигателя: чем больше раскручивается двигатель, тем больше он выделяет выхлопных газов, соответственно турбина раскручивается до большей скорости и, захватывая больше воздуха, интенсивнее надувает его в цилиндры.

Устройство турбины

Почему ломается турбина

У каждой турбины есть определенный ресурс, но помимо этого ее работоспособность напрямую зависит от режимов работы. Так уж сложилось, что при пиковых нагрузках температура в нагнетателе может достигать 1000 градусов, и без охлаждения здесь явно не обойтись.

Именно в этих целях к картриджу турбины и подведены масло и антифриз. Вот отсюда и начинается вся история поломки нагнетателя. Так уж сложилось, что корпус картриджа со временем начинает пропускать масло во впускной тракт.

Если уж это произошло, то необходимо обращаться к мастерам.

Как понять, что турбина работает неправильно

Синдромы неисправной турбины заметны практически с первых дней поломки. Первым признаком является масложер. Когда нагнетатель начинает подкидывать масло в камеры сгорания, выхлопные газы автомобиля начинают приобретать сизый оттенок.

Чем больше износ турбины, тем больше она кидает масло и, соответственно, автомобиль больше дымит. Диагностировать турбину на данную неисправность можно также механическим путем. Для этого необходимо снять впускной патрубок и проверить его на наличие масла.

При идеально работающей турбины внутри впускной трубки должно быть сухо.

Еще одним звоночком для поездки в сервис является гул. В основном турбина выходит в пиковый диапазон вращения ближе к 3000 — 3500 тысячам оборотов двигателя. В идеале она должна слегка подсвистывать. Однако если турбина начинает неестественно гудеть, то лучше обратится к мастеру. Работать она будет в любом случае, однако вовремя не устраненная неисправность может привести к необходимости полностью менять турбину и даже к капремонту двигателя.

Как продлить жизнь турбонагнетателя

Для того чтобы турбина служила верой и правдой не одну сотню тысяч километров, водителю достаточно придерживаться элементарных правил. Наверно каждый водитель хоть раз в жизни слышал о таком устройстве, как турботаймер. Некоторые автомобили оснащаются им с завода, на других же его докупают опционально. Однако стоит раз и навсегда усвоить: мнение о том, что если на турбированном автомобиле нет турботаймера с завода — нагнетатель на нем не требует охлаждения, в корне не верное.

Проехав большое расстояние и остановившись, турбине нужно дать остыть. Для этого нужно оставить автомобиль поработать на холостых оборотах в течение нескольких минут. Этого будет достаточно чтобы нагнетатель отдал большую часть тепла маслу. Если заглушить мотор сразу после больших нагрузок, турбина останется перегретой, а в случае регулярного повторения данной ошибки — выйдет из строя в разы быстрее положенного.

Еще одним способом продления жизни турбины является своевременная замена масла и антифриза. Проблема, опять же, заключается в перегреве, так как грязная жидкость уже не в силах качественно отводить тепло от механизма.

Ремонт турбины

При поломке турбины у владельца автомобиля есть 3 варианта развития событий:

  • замена картриджа
  • ремонт картриджа
  • покупка другой турбины

Ситуация на рынке обстоит таким образом, что новый картридж зачастую стоит столько же, сколько и рабочая турбина на авторазборке. На ремонт же цены и разные и имеют прямую зависимость от типа и стоимости самого нагнетателя. Очень часто бывает так, что действительно проще купить другую турбину. Однако цены на новые нагнетатели обычно «кусаются», а в Б/У запчастях никогда нет полной уверенности.

Источник: https://avto.informator.ua/2019/05/20/chto-takoe-turbonadduv-pravilnaya-ekspluatatsiya-obsluzhivanie-i-remont/

Турбонаддув своими руками

Техногид

Этот материал открывает серию статей-инструкций, как установить турбонаддув на свой автомобиль в домашних условиях

Хочешь сделать машину ну прямо «как в кино»? Тогда купи билет в кино!

Хочешь создать свой собственный неповторимый проект своими руками? Тогда тебе сюда!

Собираешь по форумам информацию о доработке машин? А ведь весь наш опыт стоит денег. Большая их часть – цена ошибок, сделанных по незнанию. Попробуем избавиться от них заранее и потратить сэкономленное с пользой.

Превращаем атмосферный мотор в турбо своими руками

Все машины одинаковы. Разница в нюансах. Принципиальных отличий в форсировке «Жигулей», Toyota или Volkswagen нет. Предлагаю в качестве теоретической «болванки» взять простой дешевый автомобиль и превратить его в Машину. Начнем с мотора. Максимально эффективное решение для любого атмосферного мотора – турбонаддув. Я считаю это самым действенным способом. И не говори, что сложно. Поехали.

Дано: ВАЗ-2106, 2112, 13, 15, «Калина», «Гранта» и далее по списку.

Мотор: 1,6 л, 8 или 16 клапанов.

Планирование, или Когда ВАЗ едет как Evo

Первая ошибка, которую делает любой тюнер, – начинает действовать без какого-либо плана. Задай себе вопрос: «Сколько лошадиных сил?» Это главный пункт, точка отсчета и цель одновременно. Хочешь 200 сил? 250? 300?..

Остановись и подумай. Самое время. Мотор должен быть не просто мощным, а максимально удобным, чтобы ездить хотелось каждый день, чтобы вождение было в кайф. Это значит, что мотор должен ехать уже снизу. И не говори, что тебе не нравятся Evo или STi! Они так хороши, потому что «валят» сразу и без дураков, на 2500 об/мин их моторы уже развивают момент в 30 кгм, а на 3500 об/мин – заявленные 35 — 40 кгм.

Чтобы добиться аналогичной эффективности на вазовском моторе, чей объем = 80% от 2 л мотора «эволюции», нам достаточно получить 28 — 32 кг момента на 3000 — 3500 об/мин и 240 л. с. на 6500 об/мин. Я возьму за отсчет именно это значение, а ты примешь свое решение.

По крайней мере, нет ничего плохого, чтобы построить универсальный мотор, а затем, после первой волны эйфории, продолжать экспериментировать с настройками. Как точно попасть в выбранные характеристики будущего мотора? Начнем с выбора турбины.

  • Иван Кузнецов
  • Инфографика: другие источники , Михаил Фаянцев, Иван Кузнецов

Источник: http://www.monsterauto.ru/techno/turbonadduv-svoimi-rukami/

Как работает система турбонаддува TwinTurbo

Основной проблемой использования турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой “турбоямы” (временная задержка между увеличением оборотов двигателя и фактическим увеличением мощности). Для ее устранения была разработана схема с использованием двух турбокомпрессоров, получившая наименование TwinTurbo. У некоторых производителей эта технология также известна как BiTurbo, но отличия конструкций заключается только в коммерческом названии.

Особенности работы Твин Турбо

Система наддува TwinTurbo

Системы с двумя компрессорами применяются и на дизельных, и на бензиновых двигателях. Однако для последних требуется использование более качественного топлива с высоким октановым числом, что позволяет снизить вероятность детонации (негативное явление возникающее в цилиндрах двигателя, разрушающее цилиндро-поршневую группу).

Помимо основной функции уменьшения времени турбозадержки, схема Твин Турбо позволяет получить более высокую мощность двигателя автомобиля, снижает расход топлива и сохраняет максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Это достигается использованием различных схем подключения компрессоров.

Виды схем наддува с двумя турбокомпрессорами

В зависимости от способа подключения пары турбокомпрессоров различают три основных схемы системы TwinTurbo:

  • параллельная;
  • последовательная;
  • ступенчатая.

Параллельная схема подключения турбин

Предусматривает подключение двух одинаковых турбокомпрессоров, работающих параллельно (одновременно). Сущность применения конструкции заключается в том, что две меньших по объему турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая.

Перед подачей в цилиндры воздух, нагнетаемый обоими турбокомпрессорами, поступает в один впускной коллектор, где смешивается с топливом и распределяется в камеры сгорания. Эта схема чаще используется на дизельных двигателях.

Последовательное включение

Последовательная схема подключения Твин Турбо

Последовательно-параллельная схема предполагает установку двух одинаковых турбин. Одна работает постоянно, а вторая подключается при повышении оборотов двигателя, увеличении нагрузки или других особых режимах. Переключение режимов работы осуществляется с помощью клапана, приводимого в действие ЭБУ двигателя автомобиля.

Эта система прежде всего ориентирована на устранение турбоямы и получение более плавной динамики разгона автомобиля. По аналогичной схеме работают системы с тройным турбонаддувом TripleTurbo.

Ступенчатая схема

Ступенчатая схема Битурбо

Двухступенчатый турбонаддув представляет собой два турбокомпрессора разного размера, которые установлены последовательно и подключены к впускному и выпускному каналам. Последние оснащены перепускными клапанами, регулирующими потоки воздуха и отработавших газов. Ступенчатая схема имеет три режима работы:

  • При малых оборотах двигателя клапаны находятся в закрытом положении. Отработавшие газы проходят через обе турбины. Поскольку давление газов низкое, крыльчатки большой турбины практически не вращаются. Воздух проходит через обе ступени компрессоров, получая минимальное избыточное давление.
  • При увеличении оборотов двигателя клапан отработавших газов начинает открываться, что приводит в движение большую турбину. Больший компрессор сжимает воздух, после чего он направляется на малое колесо, где производится дополнительное сжатие.
  • Когда двигатель работает на максимуме оборотов, оба клапана полностью открыты, что направляет поток отработавших газов напрямую на большую турбину, воздух проходит через больший компрессор и сразу отправляется к цилиндрам двигателя.

Ступенчатая схема наиболее часто применяется для автомобилей с дизельными двигателями.

Преимущества и недостатки двойного турбонаддува

В настоящее время TwinTurbo в основном устанавливается на мощных автомобилях. Применение этой системы позволяет добиться такого преимущества как обеспечение максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя. Также благодаря двойному турбонаддуву достигается увеличение мощности при относительно небольших габаритах двигателя, что делает его более экономичным по сравнению с атмосферным двигателем.

К основным недостаткам БиТурбо можно отнести высокую стоимость, что обусловлено сложностью конструкции. Так же, как и с классической турбиной, системы с двумя турбокомпрессорами нуждаются в более бережном отношении, качественном топливе и своевременной замене масла.

(3 3,67 из 5)
турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой «турбоямы» (временная задержка между увеличением оборотов двигателя и фактическим увеличен»/>

Вам также может понравиться

Источник: https://techautoport.ru/dvigatel/vpusknaya-sistema/twinturbo.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ПРО Технику
Что такое транспортная логистика

Закрыть