Турбина автомобильная: Принцип работы турбины. Турбонаддув в автомобиле, плюсы.

Содержание

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Принцип работы турбины. Как работает 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

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

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

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.

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Автомобильные турбины: Функции и как увеличить срок службы

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Автомобильные турбокомпрессоры являются ключевым компонентом для увеличения мощности любого автомобиля. В последние годы все больше новых автомобилей стали оснащаться турбинами. Благодаря турбокомпрессорам автопроизводители не только повышают мощность автомобилям, но и делает их выхлоп экологически чище. К сожалению, помимо плюсов, есть и минусы при использовании автомобильных турбин. Главный минус- это ресурс турбокомпрессора. К счастью, существуют некоторые рекомендации, которые позволяют увеличить срок службы компонентов турбонаддува. Предлагаем вам узнать, как работают турбокомпрессоры в современных автомобилях, а также узнать, как вы можете предотвратить преждевременный выход турбины из строя.

 

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки

 

Приобретая в наши дни новый автомобиль, скорее всего, он будет оснащен турбированным двигателем, благодаря чему транспортное средство имеет неплохую мощность, низкий расход топлива и более чистый выхлоп. Давайте подробнее узнаем, что же такое турбокомпрессор, а также узнаем самые важные факты о нем. В том числе, мы расскажем о самых частых дефектах и поломках автомобильных турбин.

 

На сегодняшнем рынке пока не все автомобили оснащаются турбинами. Но уже через несколько лет купить машину без турбированного мотора у вас вряд ли получится. Причем это касается не только бензиновых моделей автомобилей. Дело в том, что турбиной оснащаются, в том числе, и дизельные двигатели.

 

Так что турбокомпрессоры в наши дни стали неотъемлемой частью большинства современных автомобилей. Но, несмотря на то, что турбированные двигатели стали очень популярны несколько лет назад, технология двигателей, оснащенных турбокомпрессорами, появилась уже более 100 лет назад.

 

В 1905 году Швейцарский изобретатель Альфред Бучи изобрел систему нагнетания, которая работала от выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания. Смысл этого изобретения прост и основан на принципе работы лопастей ветряной мельницы, которые вращаются потоком ветра. Только вместо ветра в изобретении Альфреда использовался выхлоп отработанных газов силового агрегата, который и вращал лопасти.

К сожалению, в те годы Альфреду удалось получить только патент на изобретение. Увы, построить партию опытных образцов у изобретателя не было возможности.

В 1913 Французский профессор Огюст Рато впервые в мире оснастил самолет турбокомпрессором, основанным на изобретении Бучи.

В 1915 году Альфред Бучи построил прототип корабля, оснащенного дизельным двигателем с турбиной.

Позднее, турбокомпрессоры пришли в мир автоспорта, где перевернули представление о мощности автомобилей.

 

Недавно автопроизводители вспомнили о технологиях турбированных моторов, которые намного эффективнее обычных двигателей. В первую очередь автомобильные компании стали оснащать турбокомпрессорами дизельные маломощные двигатели. В итоге, благодаря турбонаддуву многие современные дизельные моторы по мощности приблизились к бензиновым силовым агрегатам.

 

Это интересно: Как начать самостоятельно обслуживать автомобиль?

 

В итоге сегодня турбомоторы стали незаменимыми для автопроизводителей, которые вынуждены подстраиваться под новые экологические нормы, которые действуют в США и Европе. Благодаря использованию турбокомпрессоров, современные автомобили стали намного экономичнее, мощнее, а также имеют низкий уровень вредных веществ в выхлопе.

 

В конечном итоге все современные автомобили в наши дни, выпускаемые в автопромышленности, являются самыми экологическими чистыми за всю историю автомира.

 

Функция турбины, настройка и ее дефекты

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

 

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

 

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

 

Обкатка двигателя: Что нужно знать?

 

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

 

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

 

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

 

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.

 

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.

 

Наше интернет издание 1GAI.RU в связи с массовой распространенностью турбированных двигателей в автопромышленности решила собрать для вас все самые важные вопросы и ответы об автомобильных турбокомпрессорах, об их техническом обслуживании, также о многом другом:

 

Как работает турбина в автомобиле?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Работа турбокомпрессора основана на принципе увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания за счет большого количества воздуха (кислорода) необходимого для воспламенения топлива в камере сгорания. То есть автомобильная турбина больше не делает ничего кроме поставки двигателю большой массы кислорода.

 

Воздух из турбины подается непосредственно во впускное отверстие цилиндра двигателя.

 

Чтобы привести лопасти турбины в движение компрессор турбо нагнетателя использует для этого выхлопные газы двигателя. Для этого используется законы физики: преобразование тепловой энергии в кинетическую (горячие выхлопные газы начинают вращать лопатки турбины, которые и направляют большие потоки кислорода в двигатель, за счет чего и увеличивается мощность).

 

Что такое турбо лаг (турбо-яма)?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Количества выхлопных газов на низких скоростях автомобиля (низкие обороты двигателя) не достаточно для приведения в действие работы турбины турбокомпрессора. Именно поэтому турбина может создать достаточное давление воздуха для подачи в двигатель только при движении машины на средней скорости (средние обороты двигателя).

 

Смотрите также: По каким принципам работает двигатель Инфинити с изменяемой степенью сжатия, подробная информация

 

Давление топлива в турбированных автомобилях регулируется в зависимости от давления турбонагнетателя. То есть, если обороты двигателя маленькие, то давление топлива будет небольшое и топливная смесь будет не богатой кислородом из-за того, что турбокомпрессор не будет давать достаточного давления кислорода. То же самое происходит не только на малых оборотах двигателя, но и при резком нажатии на педаль газа с места. В этот момент машина не начнет максимально динамичный разгон, так как крыльчатке турбокомпрессора будет не хватать необходимого давления выхлопных газов для создания сжатого потока кислорода и подаче его в камеру сгорания двигателя. В итоге на короткое время в двигателе будет наблюдаться дефицит топливной смеси для эффективного воспламенения (кислород+топливо). Это и приводит к кратковременной задержке разгона, которая и называется турбо-лаг или «турбо яма». Вот почему многие владельцы турбированных автомобилей часто жалуются, что при резком разгоне с малых оборотов двигателя автомобиль после нажатия педали газа на 1-2 секунду не сразу реагирует на увеличение оборотов двигателя.

 

В некоторых премиальных автомобилях в последние годы стали появляться по две или даже три турбины, которые решают проблему турбо-ям (одна турбина работает при маленьких оборотах двигателя, другая включается на более высокой скорости работы мотора). Также недавно стали появляться турбокомпрессоры с адаптивными крыльчатками (регулируемые лопатки в турбине), которые умеют адаптироваться к любому диапазону оборотов двигателя. Таким образом достигается высокий крутящий момент автомобиля на низких скоростях.

 

В чем разница между турбокомпрессором и турбонагнетателем (турбонаддув)?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Турбокомпрессоры и турбонагнетатели работают аналогичным образом. Функция их проста: сжатие всасываемого воздуха и подача его в камеру сгорания двигателя. Но, несмотря на одинаковый смысл работы между двумя видами турбин, существуют отличия. 

 

Главное отличие двух видов турбин это система их питания.

 

Турбокомпрессор получает питание от ременного привода, который передает крутящий момент двигателя на турбину, точно также, как силовой агрегат передает с помощью ремней и роликов крутящий момент на электрический генератор автомобиля, который заряжает аккумуляторную батарею. То есть, по сути, турбокомпрессор питается от электричества.

 

Что касаемо турбонагнетателя или турбонаддува, то этот вид турбин работает от выхлопных газов. Как мы уже сказали выше, после нагнетания кислорода он подается под давлением в камеру сгорания увеличивая крутящий момент двигателя и его мощность.

 

Срок службы турбокомпрессора

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

 

Еще недавно турбокомпрессоры были ненадежны и часто выходили из строя, даже при надлежащем уходе. Современные компрессоры стали более надежны и некоторые из них имеют срок службы сравнимым с ресурсом двигателя. Тем не менее, для того чтобы турбина проработала как можно дольше, она нуждается в обслуживании и регулярном техническом осмотре для выявления на начальном этапе каких-либо неисправностей.

 

Смотрите также: История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания

 

Во-первых, владельцы турбированных автомобилей ни в коем случае не должны затягивать с плановой заменой моторного масла и воздушного фильтра, поскольку даже малейшее загрязнение фильтра и масла могут негативно сказываться на работоспособности турбины и ее срока службы. То есть, если в автомобиле с обычным двигателем вы можете без особого вреда запаздывать с плановой заменой масла и воздушного фильтра, то в турбированных силовых агрегатах плановое ТО должно быть проведено даже немного раньше, чем рекомендовано автопроизводителем. Особенно это касается нашей страны, где качество топлива оставляет желать лучшего.

 

Также турбины требуют постоянной диагностики, чтобы вовремя заметить возможные неисправности. Главная задача не допустить увеличения давления наддува, которое может не только вывести из строя турбокомпрессор, но и серьезно повредить двигатель.

 

Можно ли с помощью тюнинга оснастить автомобиль с обычным двигателем турбокомпрессором?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Благодаря современным турбосистемам, фактически любая машина может быть оборудована турбонаддувом. В большинстве случаев для этого необходимо обратиться в специализированное тюнинг-ателье или автомастерскую. Перед установкой турбины специалисты проверят, выдержит ли ваш двигатель повышение мощности за счет турбонаддува. Также специалисты проведут диагностику топливной системы, которая играет важное значение в турбированных двигателях.

 

Смотрите также: Новый дизельный шестицилиндровый двигатель BMW имеет четыре турбины

 

Затем, если установка турбины возможна специалисты проведут ряд модернизаций вашего автомобиля: установка турбокомпрессора, изменение программного обеспечения блока управления двигателем, который отвечает за впрыск топлива, изменение системы выхлопа (изменение системы выпуска отработанных газов), изменение системы подачи топлива и т.п.

 

При тюнинге автомобиля во время которого устанавливается турбина, главная задача специалистов найти компромисс между производительностью двигателя и долговечностью работы силового агрегата и турбины.

Главный враг любого двигателя- это отработанные газы. Чем быстрее газы удаляются из двигателя, тем лучше.

 

Также вы должны помнить, что любая турбина за счет подачи кислорода под давлением увеличивает температуру воспламенения топлива в камере сгорания, что естественно сказывается на ресурсе двигателя.

Поэтому в процессе тюнинга специалисты тщательно настраивают оптимальное давление турбины для вашего автомобиля.

 

Дело в том, что, по сути, даже с небольшого двигателя можно выжить огромное количество мощности за счет подачи кислорода под высоким давлением в двигатель. Но в этом случае ресурс силового агрегата может сократиться более чем в 2-3 раза из-за повышенной температуры воспламенения топлива в камере сгорания.

Так что в процессе выбора марки и модели турбины специалисты стараются настроить давление турбины таким образом, чтобы оно не очень сильно повлияло на ресурс двигателя.

 

К сожалению, эта проблема относится не только автомобилям, на которые с помощью тюнинг работ были установлены турбокомпрессоры. Даже заводские турбированные двигатели в наши дни имеют не очень большой ресурс. Особенно это касается недорогих автомобилей, которые в последние годы стали оснащаться малолитражными двигателями, оснащенные турбинами. Производители таких автомобилей в погони за потребителем, стараются сделать транспортные средства самыми экономичными на рынке без потери мощности. Согласно законам физики, это возможно только за счет увеличения давления кислорода, который поступает в двигатель. Естественно, в этом случае производитель настраивает турбину на максимально высокое давление, что неизбежно ведет к существенному уменьшению срока службы двигателя.

 

Как увеличить срок службы турбокомпрессора?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Турбокомпрессор нуждается в постоянной масляной смазке. Когда вы запускаете автомобиль, то, как правило, первые секунды турбокомпрессор работает в режиме нехватки масляной смазки. Поэтому не советуем владельцев турбированных автомобилей трогаться с места сразу после запуска двигателя. Так что после того, как вы запустили мотор, подождите около 30 секунд, пока турбина равномерно не смажется маслом.

В крайнем случае вы можете все-таки тронуться с места сразу после запуска двигателя, но в таком случае езжайте на небольшой скорости (на низких оборотах двигателя). Таким образом вы избежите преждевременного износа внутренних компонентов турбины.

 

Также не советуем вам выключать двигатель после движения на высокой скорости. Дело в том, что если после движения на больших оборотах двигателя вы сразу заглушите мотор, то турбина еще будет крутиться по инерции еще около 20 секунд фактически без смазки, поскольку система масляной смазки работает только при включенном двигателе.

 

Кроме того, чтобы турбина преждевременно не вышла из строя, вы должны использовать моторное масло, только рекомендованное автопроизводителем. Желательно, если вы будете приобретать масло у официальных дилеров. Так вы снизите риск купить поддельное некачественное моторное масло, которое может не только в короткий срок вывести турбокомпрессор из строя, но и существенно снизить ресурс двигателя.

 

Что может сломаться в турбокомпрессоре автомобиля?

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

Большинство дефектов турбины происходят из-за недостаточной смазки. В случае недостаточной или не эффективной смазки (старое или поддельное моторное масло) внутренние компоненты могут быстро выйти из строя из-за повышенного трения друг с другом.

 

Еще одной частой причиной выхода из строя турбины является несвоевременная замена воздушного фильтра. Дело в том, что из-за грязного воздушного фильтра масло может быстро становится загрязненным, что в итоге приведет к неэффективной смазки турбокомпрессора. В первую очередь, в этом случае, может быстро выйти из строя подшипник турбины.

 

Так что, если вы заметите, что турбина автомобиля стала работать громче чем обычно, или появились вибрации, а также если вы обнаружили утечку масла с турбокомпрессора, то необходимо как можно скорее отправиться в технический центр для комплексной диагностики турбины и всех связанных с нею систем, чтобы, вовремя обнаружив проблему, не допустить выхода из строя не только турбины, но и двигателя.

 

Возможно ли отремонтировать турбину в автомобиле

Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

На первых этапах развития турбированных двигателей, в случае выхода турбокомпрессоров из строя приходилось приобретать новую турбину, так как ремонту они не подлежали. Но благодаря развитию технологий автопроизводители научились производить турбокомпрессоры, которые в наши дни подлежат частичному ремонту с помощью специальных ремкомпектов.

 

К сожалению, произвести ремонт турбины самостоятельно у вас не получится. Помните, что ремонт турбокомпрессоров должен выполняться только квалифицированным персоналом, которые должны помимо своего опыта, иметь специальные инструменты и оборудование.

 

При ремонте турбин должны использоваться только оригинальные сертифицированные детали турбокомпрессоров. В противном случае некачественные детали турбины могут не только полностью вывести турбокомпрессор из строя, но серьезно повредить двигатель вашего автомобиля.

Турбокомпрессор: устройство,принцип работы,фото,видео. | АВТОМАШИНЫ

Турбина в двигателе или как бывает называют турбокомпрессов дает больше мощности агрегату. Чтоб понять как устроен и принцип работы системы, рассмотрим это все в деталях.

Содержание статьи

Немного о турбокомпрессоре

Турбокомпрессор или его ещё называют «газотурбинный нагнетатель» (Centrifugal compressors или очень популярно называть «Turbocharger») — это осевой или центробежный компрессор, что функционирует вместе с турбиной. Это конструктивный основной элемент в автомобилях с газотурбированными двигателями.

Давление во впускной системе можно повысить при помощи установки турбокомпрессора, использующего энергию отработавших газов. При его использовании масса воздуха, имеющегося в камерах сгорания, увеличивается. Механический нагнетатель не так эффективен, как турбированный компрессор газов, потому что мощность двигателя не используется для привода.

Тем не менее, после установки центробежной турбины некоторые потери мощности неизбежны. Отработавшие газы из цилиндров не находят выхода, так как турбина преграждает их путь наружу. На двигатель приходится большая нагрузка по очистке цилиндров, вследствие того, что в выпускном тракте создаётся огромное давление. На эту задачу тратится некоторая часть мощности двигателя авто. Конечно, эта потеря ничтожна в сравнении с приростом мощности двигателя объёмом в 30–40%.

После установки центробежной турбины, можно столкнуться с ещё одной проблемой, которая в обиходе называется турбояма. Выходная мощность двигателя изменяется с отставанием от смены давления отработавших газов. Главными факторами, из-за которых образуется турбояма, являются силы трения, инерционность и нагрузка турбины.

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

Турбокомпрессор является сложным устройством, используемым в целях увеличения мощностных характеристик двигателя благодаря большему количеству воздуха, который подается в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора сводится к следующему:

  • при попадании в мотор топливовоздушной смеси происходит ее сгорание, которая затем выходит через выхлопную трубу. В начале выпускного коллектора установлена крыльчатка, крепко соединенная с другой крыльчаткой, расположенной уже во впускном коллекторе;
  • поток выходящих из двигателя выхлопных газов раскручивает крыльчатку, находящуюся в выпускном коллекторе, которая в свою очередь приводит в движение крыльчатку, установленную на впуске;
  • так, в мотор поступает большее количество воздушной массы, а значит, в него подается и больше топлива. Как известно, чем больше сгорает топливной смеси, тем мощнее становится двигатель. Задача автомобильного турбокомпрессора как раз и состоит в том, чтобы поставлять в силовой агрегат больше воздуха для сжигания большего количества топлива, за счет чего и достигается значительная прибавка мощности.

Что такое турбо-яма?

Стоит добавить, что крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители, так или иначе, смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка и ее дефекты

 

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

 

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

  • Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
  • Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

О НЕДОСТАТКАХ

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.
 
Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

 

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей. 

Следует напомнить о том, что некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.

Как правильно выбрать турбину для своего автомобиля

Как выбрать турбину для двигателя

Мощность любого автомобильного движка можно увеличить благодаря установке турбины. Только этот элемент, увеличивая плотность поступающего в цилиндры воздушного потока, обеспечивает сжигание большего объема топлива. Каждый водитель знает, что от количества сжигаемого топлива напрямую зависит величина передаваемого на коленвал момента вращения.

Преимущество работающих с турбинами моторов заключается в наличии возможности значительно увеличить уровень давления. Турбины работают по следующему принципу. Этот элемент в себя включает две составляющие: саму турбину и компрессор. Посредством проходящего сквозь выхлопного газа начинает вращаться крыльчатка, кручение которой передается на компрессор. Задачей же приведенного в действие расположенного на компрессоре вентилятора является нагнетание воздушных потоков в цилиндровые камеры мотора.

Каждый знает, что давление будет расти с увеличением поступающего в движок воздушных потоков. Отметим, что нельзя в движке бесконечно увеличивать давление, иначе, к примеру, при переводе турбонагнетателя в режим работы под высокой нагрузкой из-за возникновения проблем, связанных с обратным давлением, лишним теплом и пульсацией на корпусной поверхности турбин появляются трещинки, сократиться рабочий ресурс подшипников, возникнуть масляная протечка и повредиться сам мотор. По этой причине давление нужно увеличивать в пределах нормы.

Как заменяют турбонагнетатели

В стандартных условиях в процессе замены турбонагнетателя выполняют установку компрессора высокопоточного типа и иногда турбинной крыльчатки с большими параметрами. Делается это с целью достижения эффекта обратных процессов, заключающихся в снижении силы действия выхлопов на работу, что приводит к снижению быстроты их работы и давления вначале вращения. Для пропуска большего объема выхлопов для турбин и компрессоров предусмотрен корпус с большими параметрами.

В некоторых машинах ставится рекомендованный предприятием-изготовителем турбонагнетатель, в котором с правильными размерами выходного и входного проходов. Зачастую автомобилисты отдают предпочтение «гибридным», вырабатывающих мощность, отличную от обеспечиваемой стандартными типами мощности. Иногда выполняют замену износившегося из-за повышения давления 180-градусные подшипники упорного типа на более устойчивые 360-градусные аналоги.

Для экономных водителей отличным вариантом замены турбонегнетателей является использование японских б/у запчастей, размеры и большой ассортимент которых предлагаются на любом авторынке. При этом турбину подбирают по объему и размерам движка.

Особенности турбонегнетателей

Турбина для двигателя

Турбонаддув стандартного типа. Современные элементы зачастую производятся с использованием керамики, имеющей по сравнению со сталью меньшую плотность, что способствует уменьшению инерции и скорому раскручиванию детали. Производство некоторых современных турбин выполняется с использованием никелевого сплава. Выполненные из керамики турбонагнетатели улучшают возможности мотора (по сравнению с никелевыми аналогами), но использование этого чувствительного к действиям проходящих через выпусковый коллектор вредных веществ приводит к ее скорому повреждению. В турбинах снижение трения и приращение выпусковой силы достигается посредством шариковых подшипников. К примеру, роллерная или шарикоподшипникового типа Garrett, крепящаяся на шести болтах, устанавливается многими знаменитыми компаниями при изготовлении машин.

Турбонагнетатели с раздвоенным выходом. В этом виде улучшенная отдача достигается посредством предусмотренных разработчиками раздельных путей, проходящих к турбине. Этот вид турбонагнетателя устанавливается многими компаниями при оказании тюнинговых услуг.

Установка перепускных клапанов. Посредством этого элемента некоторый объем выхлопов пускается в обход. Это дает возможность ограничить быстроту оборачиваемости и давления на выпусковом коллекторе. Они устанавливают с целью обеспечения проходящего через турбину ограниченного воздушного потока во избежание повреждения мотора. Внутренние клапаны устанавливают вместе с турбиной, внешние – в отдельности от нее.

Выбор

Перед покупкой турбонагнетателя нужно определиться с тем, до какой мощности автомобилист хочет разогнать свою машину, сколько он готов за это заплатить, сможет ли система выдержать дополнительную нагрузку.

Турбонаддув Garrett

Будет ли машина участвовать в гонках, или использоваться для повседневных задач? В зависимости от этого выбирается размер интеркулера и турбины. Отметим, что производительная работа также зависит от выбора трансмиссии.

При выборе нужно также учитывать:

  1. Достигаемую при установке турбины мощность. Перед установкой следует реально оценить возможности машины. Сможет ли мотор и машина выдержать установленную нагрузку?
  2. Движок какого типа стоит в машине? Различия в температурном режиме эксплуатации мотора являются причиной использования разных турбин. В машинах с бензиновыми агрегатами используются турбины, при изготовлении которых применялся более жаропрочный материал (по сравнению с материалом двигателей дизельного типа).
  3. Какой объем мотора? Большую можно использовать в автомобилях с силовыми агрегатами, имеющими большой объем. В моторах с объемом большим 3 литров целесообразной является установка сдвоенной.

Заключение

Турбина Garrett

Следует помнить, что правильно выбранная турбина способна улучшить работу машины и мощность силового агрегата. В то же время ошибочно выбранный турбонагнетатель может привести к полному краху всех автомобильной системы. По этой причине заказ турбины лучше проводить в надежном и проверенном магазине, где детали продаются не первый год и работают специалисты с опытом.

Правильный подбор устройства способствует как открытию новых возможностей автомобиля, так и обеспечению качественной работы мотора и всей автомобильной системы в целом.

Видео

Поделитесь с друзьями!

Фирма Garrett создала электрический турбокомпрессор — ДРАЙВ

По идеологии новая система близка к электрическим турбинам, используемым в современной Формуле-1.

Компания Garrett построила собственную систему электрического наддува E-Turbo. По схеме она отличается от подобных систем у Мерседесов и Audi, использующих компоненты от своих партнёров BorgWarner и Valeo, соответственно. У немцев электрический нагнетатель представляет собой отдельный узел (электромотор плюс воздушная крыльчатка). Он не заменяет классический турбокомпрессор (а то и не один), а только дополняет его. В системе от Garrett электромотор установлен на валу турбокомпрессора между турбинным и компрессорным колёсами.

Ключевое отличие системы Гарретта от конкурирующих: в некоторых режимах электромотор обращается в генератор и не раскручивает компрессорное колесо, а собирает энергию выхлопных газов, превращая её в электричество для подзарядки батареи (получается аналог формульного блока MGU-H).

По информации производителя, опыт с одной из моделей показал, что E-Turbo позволяет поднять мощность на 16%, а крутящий момент на 10,5%. При раскрутке с низких оборотов мотор выходил на заданную планку момента за одну секунду вместо 1,5 без системы E-Turbo, а время ускорения с 60 до 100 км/ч сократилось с 11 до 8,8 с. Ещё новый узел позволяет почти во всём диапазоне оборотов использовать стехиометрическую смесь (с полным сгоранием топлива). В целом же новация сулит повышение не только динамики разгона, но эффективности силовой установки на 2-4%. Помимо того, E-Turbo якобы хорошо подходит для ДВС в составе гибридов, работающих на обеднённых смесях и для перспективных бензиновых моторов с воспламенением от сжатия.

Компания Garrett напрямую не говорит, на каких автомобилях была испытана система, хотя несколько снимков на сайте разработки указывают на Jaguar F-Pace, а также ряд машин концерна Volkswagen.

Фирма Garrett ведёт переговоры с разными компаниями о внедрении E-Turbo на их моделях и утверждает, что уже в 2021 году первая из них выйдет в свет. Разработчики говорят, что система E-Turbo может стать важным элементом в стратегии производителей с целью обеспечить выполнение ещё более жёстких норм по выхлопам Euro 7 (их внедрение ожидается примерно в 2025 году). Добавим, что темой электрических нагнетателей занимаются многие автопроизводители, например, Alfa Romeo, Mazda, Volvo, Hyundai, KIA и Ferrari.

Газовая турбина (автомобиль)

5.2.

Газовая турбина

5.2.1.

Основные характеристики

Чем выше степень сжатия и расширения и чем больше эффективно используется диапазон температур
, тем выше термический КПД и ниже удельный расход топлива
. Эти условия применимы как к поршневым, так и к газотурбинным двигателям. Три основных процесса
в любом двигателе внутреннего сгорания — это сжатие заряда, сгорание топлива и расширение
продуктов в максимально возможной степени для создания механической работы.Поршневой двигатель
может выполнять первые два процесса с высокой эффективностью и надежностью. Но он менее успешен с третьим процессом из-за его неспособности обрабатывать большие объемы на конце
низкого давления его расширения. С другой стороны, турбина может работать с большими объемами при низком давлении.
Турбина — это высокоскоростной однонаправленный первичный двигатель, способный обрабатывать
очень больших объемов потока жидкости. Он имеет высокий механический КПД (порядка 85–90%) при правильной разработке и изготовлении
.Его крутящий момент увеличивается с уменьшением скорости для данного входа, но
это сопровождается потерей эффективности, поскольку углы лопастей фиксированы. Высокая частота вращения
турбины по сравнению со скоростью вращения ходового колеса требует использования большого редуктора.
Для уменьшения этих скоростей используется многоступенчатая зубчатая передача, а импульсное колесо газовой турбины может быть снабжено
двумя рядами лопаток со стационарными отклоняющими лопатками между ними. При таком расположении
окружная скорость лопасти может составлять около одной трети начальной скорости газа.Даже
при этом для автомобильного применения требуется частота вращения от 40 000 до 50 000 об / мин, чтобы
было предусмотрено в конструкции. Высокая инерция вращения, являющаяся следствием таких скоростей, приводит к затруднительному запаздыванию во времени в ответ на управление дроссельной заслонкой. Однако преимущества газовой турбины
— легкость, простота и компактность, отсутствие системы охлаждения и незначительный расход масла
.
5.2.2.


Принципы газовой турбины

Простая газовая турбина открытого цикла состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины
(рис.5,14). Компрессор всасывает окружающий воздух и увеличивает его давление. В камере сгорания
топливо впрыскивается в сжатый воздух. Топливо горит в камере сгорания
, повышая температуру и давление рабочего тела, которое расширяется за счет
лопаток турбины, вырабатывающих механическую энергию. Поскольку окружающий воздух поступает в компрессор
, а газы сгорания после расширения в турбине выбрасываются в атмосферу, рабочее тело
необходимо постоянно заменять.Часть мощности, развиваемой турбиной
, используется для привода вспомогательного оборудования двигателя, а также компрессора, и только оставшаяся часть
(примерно одна треть) доступна в качестве полезной работы.
Газовая турбина также может работать в замкнутом цикле, в котором рабочая жидкость непрерывно
рециркулирует через машину и не вступает в физический контакт с продуктами сгорания
. Тепло передается от внешнего источника тепла к рабочему телу цикла посредством поверхности теплообмена
.Газовая турбина с замкнутым циклом не обсуждается в этой главе, поскольку автомобильные газотурбинные двигатели
работают по разомкнутому циклу.

Рис. 5.14. Простая газовая турбина открытого цикла.

Компрессор

Компрессор — это первый механический элемент турбинного цикла. В газовых турбинах используются два типа компрессоров
s: центробежные компрессоры и осевые компрессоры. Наиболее успешные производимые роторные компрессоры
достигают в лучшем случае лишь около 80% от КПД
их поршневых аналогов из-за присущих им аэродинамических трудностей управления потоком
легких жидкостей с помощью высокоскоростных роторных средств.Степени давления, которые могут быть использованы, также
ограничены ограничениями компрессора. Степень давления определяется как давление
сжатого воздуха, выходящего из компрессора, к давлению воздуха, поступающего в компрессор
.

Горение.

Камера сгорания должна эффективно работать в широком диапазоне условий окружающей среды с широким диапазоном значений расхода топлива
от холостого хода двигателя до номинальных условий полной нагрузки. Камера сгорания
должна получать сжатый воздух, жидкое топливо должно быть впрыснуто, и сгорание
должно быть завершено до того, как продукты будут переданы в турбину.Это сжигание должно осуществляться
в легком и компактном устройстве, способном выдерживать высокую температуру
непрерывного горения в течение допустимого срока службы. Эффективность сгорания определяется как отношение
фактического тепла, выделяемого при сгорании от данного количества топлива, к общему
эквивалентному количеству тепла того же данного количества топлива, протекающего через камеру сгорания.
КПД сгорания порядка 95–98 процентов является обычным для газотурбинных двигателей.Любая потеря эффективности сгорания
приводит к прямой потере общей тепловой эффективности двигателя.
Наиболее распространенный метод впрыска жидкого топлива — через распылитель или узел форсунки, так как
представляет собой мелкодисперсный туман, и в этой форме он сжигается. В турбине в качестве топлива используется бензин, керосин или масло. Газовые турбины
могут использовать одну, две или несколько камер сгорания для выполнения функции сгорания
.
Для достижения полного сгорания требуется стехиометрическая смесь приблизительно 15 частей
воздуха (по весу) на одну часть топлива в первичной зоне, где происходит сгорание.
Поскольку обычное углеводородное топливо горит при температуре от 1925 до 2200 К, основная
часть воздуха, называемая вторичным воздухом, используется для охлаждения продуктов сгорания до допустимой температуры на входе в турбину
. Это обеспечивает общее соотношение воздух-топливо в диапазоне от
50: 1 до 250: 1.

Турбина.

Третий элемент — турбодетандер, силовой элемент двигателя. Горячие газы под давлением
из камеры сгорания обеспечивают энергию для турбины.Температура
газов, поступающих в турбину, находится в диапазоне от 970 до 1025 К при непрерывной работе с полной нагрузкой
. Первая часть каждой ступени турбины представляет собой узел сопла. Форсунки ограничивают,
ускоряют (процесс расширения) и направляют поток в турбинное колесо. После прохождения
через сопло и входа в ротор горячий газ продолжает свой процесс расширения через
облысение турбинного колеса и передает вращающую силу на вал турбины.
Турбодетандер может быть осевого типа
или радиального типа.Наиболее широко используемая турбина
с низким коэффициентом давления представляет собой одноступенчатую турбину
с радиальным притоком, в которой газы проходят от обода
колеса в радиальном направлении через колесо, а выхлопные газы проходят из центра
колеса. Для более высоких соотношений давлений используется
либо комбинация радиальной и осевой, либо двух- или трехступенчатой ​​осевой турбины
в сборе. Соотношения давлений
, которые могут использоваться, также ограничены
косвенно из-за неспособности облысения турбины и ротора
выдерживать в течение достаточно длительных периодов сочетание
высокой температуры и высоких центробежных напряжений
, которые участвуют в последующем расширении ниже
обработать.
Если все ступени турбины находятся на одном валу с
компрессором, газовая турбина называется турбиной с одним валом или с неподвижным валом (рис. 5.14). Турбину
можно разделить на две секции. Часть ступеней турбины
, необходимая для приведения в действие компрессора,
, называемая турбиной компрессора или турбиной газогенератора
, помещается на тот же вал, что и компрессор.
Ступени турбины, которые подают питание на ведомую турбину
, вынесены на отдельный вал и называются силовой турбиной
(рис.5,15). Этот тип турбины
называется двухвальным, или двухвальным, или двигателем
с свободной турбиной.

Рис. 5.15. Двухвальная газовая турбина открытого цикла
А. С одной камерой сгорания.
B. С двумя камерами сгорания.
Основные требования к турбинам — легкий вес, высокий КПД, способность работать
при высоких температурах в течение длительного времени, надежность и удобство обслуживания. Выбор материала лопасти
зависит от характеристик прочности на разрыв и ползучести различных материалов лопасти
в сочетании с механическими и термическими напряжениями, стойкости к механическим и термическим ударам
и устойчивости к коррозии и вибрации.
5.2.3.

Цикл газовой турбины (идеальный и фактический теоретический)

Газовая турбина работает по циклу Джоуля или Брайтона, показанному на рис. 5.16 на диаграмме энтропии температура-
. Атмосферный воздух в состоянии 1 поступает в компрессор и сжимается до
более высокого давления /> 2 (с перепадом давлений rp — p поступает в камеру сгорания в состоянии 2 и горит с впрыснутым в нее углеводородным топливом
.Смесь продуктов сгорания со вторичным воздухом покидает камеру сгорания
и входит в состояние 3. В турбине смесь расширяется и выпускается в состоянии
4. Следующие идеализированные процессы имеют место для простой газовой турбины открытого цикла.
(i) Процесс 1-2. Изэнтропическое или обратимое адиабатическое сжатие через компрессор.
{Идентификационный процесс 2-3. Подвод тепла с постоянным давлением (в камере сгорания).
(Hi) Процесс 3-4. Изэнтропическое или обратимое адиабатическое расширение через турбину.
(iv) Процесс 4-1. Отвод тепла в атмосферу с постоянным давлением.
Этот цикл представляет собой идеальный цикл, в котором в качестве рабочей жидкости
используется сухой воздух с переменной удельной теплоемкостью в соответствии с описанными выше процессами. Тепловой КПД идеального цикла Джоуля в терминах

Рис. 5.16. Температурно-энтропийная диаграмма простого открытого цикла в качестве турбины.
В идеальном цикле предполагается, что процессы обратимые, т.е. изоэнтропические или обратимые
адиабатическое сжатие (в компрессоре) и расширение (в турбине).Это означает, что КПД компрессора и турбины
составляет 100 процентов, что практически меньше. Необратимость вызвана потерями на гидравлическое трение в компрессоре и турбине. Следовательно, в фактическом теоретическом цикле
(рис. 5.16) фактические процессы сжатия и расширения отклоняются на
от вертикали и показаны в состояниях 2 ‘и 4’. Цикл 1 — 2 ′ — 3 — 4 ′ — 1 фактически является теоретическим
, поскольку он все еще использует сухой воздух в качестве рабочего тела. КПД компрессора и турбины
для фактического теоретического открытого цикла газовой турбины становится равным

Тепловой КПД реальной простой газовой турбины открытого цикла сильно зависит от
следующих переменных.
(a) Соотношение давлений, rp = poJpi
(b) КПД турбины
(c) Температура на входе турбины
id) КПД компрессора, nc
(e) Температура на входе компрессора (т.е. температура воздуха)
Таким образом, возможные методы улучшения тепловой КПД газовой турбины включает;
(i) повышение температуры на входе турбины
(ii) увеличение степени сжатия компрессора
(Hi) повышение эффективности компонентов (т.е. компрессора и турбины)
(iv) использование промежуточных охладителей компрессора и теплообменников выхлопных газов.
5.2.4.

Устройства рекуперации тепла выхлопных газов

Чтобы повысить общий КПД двигателя, можно добавить теплообменник
от выхлопа турбины к выпуску компрессора, чтобы утилизировать часть тепла выхлопных газов и, таким образом, уменьшить количество
топлива, необходимое для выработки заданной выходной мощности. Теплообменник может быть двух типов; Рекуператор или регенератор
. В рекуперативном типе горячий выхлопной газ турбины течет на одной стороне
теплообменной поверхности, а нагнетаемый воздух холодного компрессора — на другой стороне.Тепло
передается от одного потока жидкости к другому через пластинчатые и трубчатые поверхности.
При рекуперативном или переключающем типе выхлоп турбины нагревает промежуточный материал, например,
, гнездо огнеупорных кирпичей, которые, в свою очередь, передают тепло воздуху на выходе компрессора.
Следовательно, в этой конструкции два потока направляются по очереди, чтобы сначала нагреть промежуточный материал
, а затем отобрать тепло из материала. Промежуточный материал может быть
различных типов, таких как слои экрана, стопки мелко гофрированного металла или пористой керамики.
На рисунке 5.17 схематически показан цикл рекуперации тепла.

Для устройств с малой мощностью сейчас внимание сосредоточено на разработке компактного вращающегося блока
, в котором матрицы из подходящего материала с сеткой из него переносятся в барабане
, вращающемся со скоростью от 20 до 30 об / мин, причем два потока проходят непрерывно, каждый через соответствующий участок
профиля ротора. Каждая часть матрицы улавливает и передает тепло при передаче от одного потока
к другому.Тепло, рекуперированное в теплообменнике, позволяет снизить расход топлива
примерно на 25-50 процентов в зависимости от эффективности теплообменника.
Вес и размер теплообменника напрямую зависят от эффективности теплообменника.
5.2.5.

Стартерная система

Функция стартерной системы состоит в том, чтобы разогнать турбину до скорости, достаточной
для того, чтобы она могла запускаться от собственной мощности. В отличие от двигателя с воспламенением от сжатия, которому
может потребоваться всего несколько оборотов проворачивания, газотурбинный двигатель должен быть прокручен до 10-20
процентов скорости, прежде чем он сможет вообще поддерживать себя, и от 30 до 40 процентов скорости, чтобы завершить
старт в разумных временных и температурных пределах.Это связано с тем, что компрессор и компоненты
турбины двигателя спроектированы для эффективной работы на высокой скорости, где уровень мощности
является высоким. Возможны несколько различных типов пусковых систем, таких как электрический двигатель, двигатель
, ударный двигатель высокого давления, гидравлический, ручной кривошип и сжатый воздух или газ. Однако в
здесь обсуждается только электрическая система.

Рис. 5.17. Цикл утилизации выхлопных газов газовой турбины.
Электро. Система электрического запуска состоит из двигателя, системы замены аккумуляторных батарей и средства
для подключения и отключения двигателя и аккумуляторных батарей.Высокий пусковой крутящий момент двигателя постоянного тока
делает его хорошим средством для запуска газовой турбины. Для привода двигателя постоянного тока требуется источник питания постоянного тока
, обычно аккумулятор. Обычно двигатель используется в качестве генератора после запуска двигателя
для зарядки аккумулятора и для других целей. Для такого использования обычно требуется двигатель на
большего размера, чем если бы он использовался только для пуска, поскольку двигатель-генератор должен быть рассчитан на непрерывный режим
, в то время как стартер работает только в прерывистом режиме.Мотор-генератор
также требует системы регулирования напряжения. Обычно в газовой турбине
используется свинцово-кислотная батарея.
5.2.6.

Топливная система

Топливная система состоит из трубопроводов, коллектора и одного или нескольких насосов, необходимых для подачи
топлива в камеру сгорания при давлении, достаточном для удовлетворительного впрыска. Элементы системы управления
, такие как запорные клапаны и регуляторы, находятся в топливных системах между входом
и камерой сгорания.

Газовая топливная система.

Давление, необходимое для впрыска газообразного топлива, по существу представляет собой давление нагнетания компрессора
плюс потери давления в системе управления и коллекторах. Форсунка газообразного топлива
обычно состоит из трубки с отверстиями в ней. Падение давления на этой форсунке
очень мало.

Система жидкого топлива.

Основное требование к системе жидкого топлива — это давление
, достаточное для обеспечения перепада давления на форсунке, достаточного для
распыления топлива.Инжектор обычно представляет собой распылительную форсунку непрерывного действия. Требуемое давление
для распыления зависит от вязкости топлива и поверхностного натяжения. Несмотря на то, что для некоторых систем жидкого топлива
требуется от 3445 до 6900 кПа, требования к мощности насоса низкие. Топливный насос
часто является неотъемлемой частью системы управления.
5.2.7.

Системы управления и регулятор

Органы управления пуском.

Последовательность событий, необходимых для запуска, работы и останова газовой турбины
, может контролироваться вручную, но обычно обрабатывается автоматически.После того, как запуск
начался и была достигнута достаточная скорость, система зажигания включается и топливо
подается в камеру сгорания для начала горения. Стартер продолжает поддерживать двигатель, обычно
, до тех пор, пока не наберет 30-40 процентов полной скорости, после чего двигатель
сможет продолжить запуск своим ходом.

Органы управления разгоном и остановом.

Ускорение после выключения светового сигнала контролируется
ограничителем ускорения, который регулирует подачу топлива для обеспечения скорости ускорения в пределах проектных ограничений турбины
.Регулятор скорости берет на себя управление в условиях почти полной скорости и обеспечивает корректировки топлива
, необходимые для поддержания скорости турбины при переменной нагрузке. Сигнал выключения, подаваемый
либо вручную, либо с помощью любого из нескольких защитных устройств, вызывает закрытие топливного клапана,
останавливает двигатель.

Средства защиты.

Следующие защитные устройства обычно поставляются с газовой турбиной
.
(a) Превышение скорости двигателя. Этот элемент управления обеспечивает средства обнаружения скорости приближения к пределам безопасности двигателя
.
ib) Температура. Предусмотрена защита температуры на входе в турбину. Температуру выхлопных газов
легче измерить и они напрямую связаны с температурами на входе.
(c) Низкое давление смазочного масла.
(d) Высокая температура смазочного масла.
(e) Обнаружение пламени. Существуют два условия, при которых важно знать, что сгорание
происходит нормально, чтобы предотвратить повреждение двигателя.
При запуске открываются топливные клапаны и запускается зажигание.Если топливо не воспламеняется,
количество взрывоопасного топлива может вскоре накапливаться и создавать опасность. Обычно
предоставляется способ обнаружения выключения света, который перекрывает подачу топлива, если сгорание не происходит в течение очень короткого
времени после подачи топлива.
Если во время работы турбины происходит потеря сгорания, могут возникнуть такие же опасные условия
, и подача топлива должна быть быстро прекращена. В то время как двигатель немедленно теряет мощность, энергия вращения
продолжает обеспечивать давление топлива в течение короткого периода времени.
(/) Вибрация. Вибрация может быть вызвана дисбалансом вращающихся частей турбины
или нестабильным сгоранием.
иг) Пониженное давление топлива. Кратковременное или спорадическое низкое давление топлива может привести к неустойчивой работе
и возникновению опасных условий.

Губернатор.

Работа газотурбинного двигателя обычно требует автоматического регулирования подачи топлива
как для запуска, так и для нормальной работы.Регулятор может выполнять обе функции, или для запуска может использоваться отдельный ограничитель ускорения
. Системы управления топливом
очень сильно зависят от ряда факторов, таких как желаемая степень автоматизации, точность регулирования скорости
, рабочие характеристики конкретного двигателя, экологические соображения,
и стоимость.
5.2.8.

Система смазки

Функция системы смазки заключается в смазке и охлаждении подшипников и шестерен, независимо от того, использует ли двигатель
опорные подшипники повсюду, антифрикционные подшипники или их смесь
.В небольших двигателях, особенно с подшипниками качения, используется смазочный насос с приводом от одного двигателя
, тогда как в больших двигателях используются смазочные насосы, приводимые в действие отдельно от двигателя
. В холодных условиях используется масляный предпусковой подогреватель.
5.2.9.

Разработка турбин

Компания Rover добилась успеха в 1963 году, а в Ле-Мане в 1965 году был запущен первый спортивный автомобиль с турбиной —
. Модель 1963 года не имела системы улавливания выхлопных газов, а расход топлива
составлял 2.445 км / 1 при средней скорости 173 км / ч. В 1964 году был установлен теплообменник регенеративного типа
, и был достигнут значительный шаг в экономии топлива
. При средней скорости 158,3 км / ч расход топлива составил 1,77 км / 1. Компания
General Motors разработала противопожарный агрегат GT-304 Whirl, использующий одноступенчатый центробежный воздушный компрессор
, подающий сжатый воздух к симметричной паре регенераторов
с вращающимся барабаном, где он забирает тепло от горячего потока выхлопных газов, прежде чем попадет в четыре
симметрично размещенные камеры сгорания баночного типа.Из камер сгорания высокотемпературные газы
проходят через сопловое кольцо, установленное в разделительной перегородке, в камеру турбины. Скорость
, полученная в сопловом кольце, отбирается в двух отдельных одноступенчатых импульсных турбинах
, расположенных последовательно. Нормальные скорости компрессора и силовой турбины составляют 35000 и 28000
об / мин соответственно, а регенераторы вращаются со скоростью от 20 до 30 об / мин.

Рис. 5.18. Газотурбинный агрегат Chrysler.
Компания Ford Motor Company of America разработала газотурбинный двигатель, известный как модели 704,
, который включает в себя новую конструкцию для решения проблемы высокого расхода топлива.Агрегат
потребляет топлива от 0,294 до 0,353 кг / кВтч в зависимости от нагрузки. Используется двухступенчатый компрессор с промежуточным охлаждением
и степенью сжатия 4: 1 для каждой ступени. Две ступени компрессора
работают со скоростью 46500 и 91000 об / мин. Имеются две камеры сгорания, первая
расположена между теплообменником и высокоскоростной радиальной турбиной с входящим потоком, от
газы проходят во вторичную камеру сгорания, где вводится дополнительная подача топлива
.
Газотурбинный двигатель Chryster (рис. 5.18) был разработан в 1963 году и успешно установлен на автомобиль
, выпускаемый ограниченным производством. Электростанция имеет два механически независимых турбинных колеса
одноступенчатого импульсного типа, через которые последовательно проходит поток газа.
Это колеса с осевым потоком, переднее колесо приводит в движение одноступенчатый радиальный компрессор с удлиненным валом
, обслуживающим вспомогательное оборудование. Из двух, самая задняя — это силовая турбина, которая на
больше, чем колесо компрессора, и снабжена направляющими лопатками с регулируемым углом наклона.Направляющие лопатки этого типа
изменяют направление газового потока в зависимости от нагрузки на турбину.
Регенератор представляет собой симметричную пару роторного многокамерного типа и приводится в действие цилиндрическим редуктором
от вала компрессора со скоростью от 9 до 22 об / мин. Используется одна камера сгорания
, которая устанавливается под основным кожухом. Продукты сгорания проходят сначала,
, через неподвижные направляющие лопатки, к турбине компрессора, а затем через направляющие лопатки с регулируемым углом
для вторых ступеней расширения в силовой турбине.Горячий выхлоп направляется
к задним половинкам обменников, где колеса поглощают тепло и передают его потоку
встречного воздуха от компрессора. Изменение крутящего момента и мощности в зависимости от частоты вращения вала на выходе
показано на рис. 5.19. Силовая турбина может быть остановлена ​​до нулевой скорости, но
продолжает развивать полный крутящий момент, поскольку компрессор работает независимо.

Рис. 5.19. Изменение крутящего момента и мощности в зависимости от скорости.
В 1967 году Leyland Gas Turbine Ltd.разработала новый крупногабаритный агрегат
мощностью 260-300 кВт для коммерческого транспорта. Был достигнут минимальный расход топлива 0,2373 кг / кВтч при 293 К.
Обороты холостого хода компрессора 19000 об / мин, номинальная частота вращения силовой турбины 32500 об / мин. Степень сжатия
составляет 4: 1. Максимальная температура турбины компрессора составляет более
1273 К. В двигателе используется крыльчатка с радиальным потоком, и он состоит из двух частей. Теплообменник
состоит из двух керамических дисков, расположенных вертикально, по одному с каждой стороны двигателя, и
, вращающихся со скоростью 1/1800 скорости вала рабочего колеса, от которого они приводятся в действие.Теплообменник
относится к роторному типу регенератора, и имеет место повышение температуры на 520 градусов по сравнению с входящим воздухом
.

,

Контроллер автомобильной турбины, регулятор турбины с двойной регулировкой вручную | |

Контроллер автомобильной турбины, контроллер турбины с двойной регулировкой

Материал: алюминиевый сплав
Номер: JXOP020

Цвет изделия: красный, синий, черный
Клапан регулировки давления турбины может регулировать давление воздуха, улучшать работу двигателя и снижать расход топлива.
Зачем устанавливать турбо-регулятор?
На нагнетателе есть предохранительный клапан давления выхлопных газов. Когда давление достигает определенного уровня, клапан сброса давления открывается, чтобы снизить частоту вращения турбины, защитить двигатель и ограничить значение давления.Этот продукт заставляет клапан сброса давления выхлопных газов открываться поздно, чтобы увеличить значение давления.

Сведения о доставке

1.Пожалуйста, внимательно подтвердите свой адрес, как только вы сделаете заказ, мы отправим вам товары сразу после получения оплаты.

2. товары отправляются из Китая авиапочтой; доставляются в большинство стран в течение 15-30 рабочих дней.

3. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы не получили товар в течение 45 дней, и дайте нам 3 рабочих дня для проверки недоставленной посылки и причины, если это наша проблема, мы вернем вам деньги.

Платеж

1. Мы принимаем Alipay, PayPal, Western Union, TT здесь.

2. все основные кредитные карты принимаются через безопасный платежный процессор ESCROW

3.Перед покупкой убедитесь, что вы прочитали все описание и согласны с сделкой.

Отзывы

1. Мы полагаемся на нашу репутацию и удовлетворенность клиентов для достижения успеха, поэтому ваши отзывы очень важны для нас, пожалуйста, оставьте нам хорошие отзывы, если вы удовлетворены нашими товарами и услугами.

2. Мы заботимся о наших уважаемых клиентах и ​​всегда сделаем все возможное, чтобы помочь вам.3. Пожалуйста, дайте нам возможность решить любую проблему, мы понимаем концерты и разочарования, которые могут возникнуть у вас, и сделаем все возможное, чтобы решить проблемы.

4.Пожалуйста, напишите нам, прежде чем оставлять отрицательный отзыв или открывать спор на сайте, мы поможем вам решить проблему.

.

Завод автомобильных турбинных колес, изготовленная на заказ OEM / ODM производственная компания автомобильных турбинных колес

Всего найдено 74 завода и компаний по производству автомобильных турбинных колес с 222 продуктами. Выбирайте высококачественные автомобильные турбинные колеса из нашего огромного выбора надежных заводов по производству автомобильных турбинных колес.

Золотой член

Тип бизнеса: Торговая компания
Основные продукты: Деталь с ЧПУ, электронная сигарета
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001, ISO 14001, OHSAS / OHSMS 18001, SA 8000

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР: OEM, ODM, собственный бренд
Расположение: Шэньчжэнь, Гуандун

Золотой член

Тип бизнеса: Производитель / Factory
Основные продукты: Металлические детали для литья под давлением / детали MIM, Оборудование из нержавеющей стали, Металлические детали для порошковой металлургии, Мотор-редукторы, Пользовательские детали
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР: OEM, ODM
Расположение: Шэньчжэнь, Гуандун

Бриллиантовый член

Тип бизнеса: Торговая компания
Основные продукты: Подшипник
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001, ISO 9000, IATF16949

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Расположение: Лоян, Хэнань
Основные рынки: Северная Америка
, Европа
, Восточная Азия (Япония / Южная Корея)
, Внутренний

Золотой член

Тип бизнеса: Производитель / Factory
, Торговая компания
Основные продукты: Головка цилиндра, коленчатый вал, распределительный вал, турбонагнетатель, шатун
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001, OHSAS / OHSMS 18001, IATF16949

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР: Собственный бренд
Расположение: Хуэйчжоу, Гуандун

Золотой член

Тип бизнеса: Производитель / Factory
Основные продукты: Турбокомпрессор, детали турбокомпрессора и аксессуары для турбонагнетателей
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР: ODM, OEM
Расположение: Хэфэй, Аньхой
Тип бизнеса: Торговая компания
Основные продукты: Сферический роликовый подшипник, Радиальный шарикоподшипник, Конический роликовый подшипник, Цилиндрический роликовый подшипник, Радиально-упорный шарикоподшипник
Mgmt.Сертификация:

ISO 9001

Собственность завода: Общество с ограниченной ответственностью
Расположение: Тяньцзинь, Тяньцзинь
Производственные линии: 3

,

Автомобильная турбина Силиконовая вакуумная трубка Устойчивость к высоким температурам Модификация всасывающей турбины Силиконовая трубка Силиконовая трубка | Впускная турбина | силиконовые трубки силиконовая вакуумная трубка

Высокотемпературная вакуумная трубка из силиконового каучука для автомобиля

Модель: XH-UN049

Цвет: красный / синий

Спецификация: 3 * 7 мм, 4 * 8 мм, 6 * 11 мм, 7 * 12 мм (внутренний диаметр * внешний диаметр)

Применяется к: согласно спецификациям и продажам

Описание: Этот продукт изготовлен из высокотемпературного силикагеля, может быть применен к различным типам высокотемпературной среды автомобильного двигателя при модификации трубопроводов, таких как модификация двух впускных труб, необходимых для подключения

5

XH-UN049 BL (2)

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *