Устройство турбокомпрессора дизеля: Как работает турбина на дизельном двигателе

Устройство и принцип работы турбины

Турбина (турбокомпрессор) стала определяющим агрегатом в деле увеличения мощности моторов.

Что такое турбина и для чего она нужна?

Турбина — устройство в автомобиле, которое направлено на увеличение давления во впускном коллекторе автомобиля для того, чтобы обеспечить большее поступление воздуха, а значит и кислорода, в камеру сгорания.
Главное назначение турбины –  с ее помощью можно значительно увеличить мощность автомобиля. При увеличении давления во впускном коллекторе на 1 атмосферу в камеру сгорания попадет в два раза больше кислорода, а значит от небольшого турбового двигателя можно ожидать мощности как от атмосферника с объемом в два раза больше — грубая теоретическая арифметика не лишенная смысла…

Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы турбины несложен: горячие выхлопные газы через выпускной коллектор поступают в горячую часть турбины, проходят через крыльчатку горячей части приводя ее и вал на который она крепится в движение. На этом же вале закреплена крыльчатка самого компрессора в холодной части турбины, эта крыльчатка при вращении создает давление во впускном тракте и впускном коллекторе, что обеспечивает большее поступление воздуха в камеру сгорания.

Устройство турбины

 

Турбина состоит из двух улиток — улитки компрессора, через которую всасывается воздух и нагнетается во впускной коллектор, и улитки горячей части, через которую проходят выхлопные газы вращая колесо турбины и выходят в выхлопной тракт. Из крыльчатки компрессора и крыльчатки горячей части. Из шарикоподшипникового картриджа. Из корпуса, который соединяет обе улитки, держит подшипники, так же в корпусе находится охлаждающий контур.

В процессе работы турбина подвергается очень большим термодинамическим нагрузкам. В горячую часть турбины попадают выхлопные газы очень большой температуры 800-9000 °С, поэтому корпус турбины изготавливают из чугуна особого состава и особого способа отливки.

Частота вращения вала турбины достигает 200 000 об/мин и более, поэтому изготовление деталей требует большой точности, подгонки и балансировки. Помимо этого в турбине высокие требования к используемым смазочным материалам. В некоторых турбинах система смазки служит так е системой охлаждения подшипниковой части турбины.

Система охлаждения турбин

Система охлаждения турбин двигателя служит для улучшения теплоотдачи частей и механизмов турбокомпрессора.
Существует два  самых распространенных способа охлаждения деталей турбокомпрессора — охлаждение маслом, которое используется для смазки подшипников и комплексное охлаждение маслом и антифризом из общей системы охлаждения автомобилем.

Оба способа имеют ряд преимуществ и недостатков.
Охлаждение маслом.
Преимущества:

• Более простая конструкция
• Меньшая стоимость изготовления самой турбины

Недостатки:

• Меньшая эффективность охлаждения по сравнению с комплексной системой
• Более требовательна к качеству масла и к его более частой смене
• Более требовательна к контролю за температурным режимом масла

Изначально, большинство серийных двигателей с турбонаддувом оснащались тубинами с масляным охлаждением. При прохождении через шарикоподшипниковую часть масло сильно нагревалось. Тогда, когда температура выходила за пределы нормального рабочего температурного диапазона, масло начинало закипать, коксоваться забивая каналы и ограничивая доступ смазки и охлаждения к подшипникам. Это приводило к быстрому износу, заклиниванию  и дорогостоящему ремонту. Причин у неполадки могло быть несколько — некачественной масло или не рекомендованное для данного типа двигателей, превышение рекомендованы сроков замены масла, неисправности в системе смазки двигателя и пр.

Комплексное охлаждение маслом и антифризом
Преимущества:

• Большая эффективность охлаждения

Недостатки:

• Более сложная конструкция самого турбокомпрессора, как следствие большая стоимость

При охлаждении турбины маслом и антифризом повышается эффективность и такие проблемы, как закипание и коксование масла, практически не встречаются. Но данная систем охлаждения имеет более сложную конструкцию т.к. имеет раздельные масляный контур и контур охлаждающей жидкости. Масло как и прежде служит для смазки подшипников и для охлаждения, а антифриз, который используется из общей системы охлаждения двигателя, не дает перегреться и закипеть маслу. Как следствие увеличивается стоимость самой конструкции.

При работе турбины воздух под действием компрессора сжимается и, как следствие, очень сильно греется, что приводит к нежелательным последствиям т.к. чем выше температура воздуха, тем меньшее количество кислорода в нем содержится — тем меньше эффективность наддува. С этим явлением призван бороться интеркулер — промежуточный охладитель воздуха.

Нагрев воздуха не единственная проблема, с которой пытаются справиться конструкторы при проектировании турбодвигателя. Насущной проблемой является инерционность турбины (лаг турбины, турбояма) — задержка в реакции мотора на открытие дроссельной заслонки. Турбина  выходит на пик своих возможностей при определенных оборотах двигателя, отсюда и появилось мнение, что турбина включается при определенных оборотах. Турбина в большинстве случаев, работает всегда, а значение оборотов при которых ее эффективность максимальная у каждого двигателя и у каждой турбины разные. В погоне за решением этой проблемы появились системы их двух турбин (твин-турбо, twin-turbo, би-турбо, biturbo), твин-скрол (twin-scroll) турбины, турбины с изменяемой геометрией сопла и изменяемым углом наклона крыльчатки (VGT),  изменяются материалы частей чтобы повысить прочность и увеличить вес (керамические лопатки крыльчатки) и пр.

Twin-turbo (твин-турбо) — система при которой используются две одинаковые турбины. Задача данной системы повысить объем или давление поступающего воздуха. Используется когда необходима максимальная мощность на высоких оборотах, например в драг-рейсинге. Такая система реализована на легендарном японском автомобиле Nissan Skyline Gt-R с двигателем rb26-dett.

Такая же система, но с маленькими одинаковыми турбинами позволяет добиться прироста мощности при небольших оборотах и держать наддув постоянным до красной зоны.

Biturbo (би-турбо) — систем а с двумя разными турбинами, которые соединены последовательно. Система устроена таким образом, что при низких оборотах работает маленькая турбина, обеспечивая хороший отклик на малых оборотах, при определенных условиях «включается» большая турбина и обеспечивает наддув при высоких оборотах. Это позволяет автомобилю уменьшить лаг двигателя и получить хороший прирост производительности во всем диапазоне работы двигателя.

Такая систем турбонаддува используется в автомобилях BMW biturbo.

Турбина с изменяемой геометрией (VGT) — система при которой лопатки крыльчатки в горячей части могут изменять угол наклона к потоку выхлопных газов.

При малых оборотах двигателя пропускное сечение прохода выхлопных газов становится более узкое и  «выхлоп» проходит с большей скоростью и большей отдачей энергии. Когда обороты двигателя увеличиваются проходное сечение становится шире и и уменьшается сопротивление движению выхлопных газов, но при этом достаточно энергии для создания необходимого давления компрессором. Чаще систему VGT используют на дизельных двигателях т.к. там меньше тепловые нагрузки, меньшая скорость вращения ротора турбины.

Twin-scroll ( двойная улитка) — система состоит из двойного контура движения выхлопных газов энергия которых вращает один ротор с крыльчаткой и компрессором. При этом существует два типа реализации когда выхлопные газы идут по обоим контурам сразу, при этом система работает как

twin-turbo в одном корпусе — выхлопные газы делятся на два потока каждый из которых идут в свой контур горячей части раскручивая ротор турбины. Второй тип реализации работает на подобии системы biturbo — горячая часть имеет два контура с разной геометрией, при низких оборотах выхлопные газы направляются по меньшему контуру, который увеличивает скорость и энергию прохождения за счет небольшого диаметра, при повышении оборотов двигателя выхлопные газы двигаются по контуру диаметр которого больше — тем самым сохраняется рабочее давление в системе впуска и не создается запора на пути выхлопных газов. Это все регулируется клапанами, которые переключают поток из одного контура в другой.

Система наддува воздуха и выпуска газов

Система наддува воздуха и выпуска газов состоит из турбокомпрессора, охладителя наддувочного воздуха, впускного и выпускного коллекторов и системы вентиляции картера. Воздух, необходимый для сгорания топлива в цилиндрах и очистки их от продуктов сгорания, подается в цилиндры дизеля турбокомпрессором типа ТК18С-02С. Турбокомпрессор через неохлаждаемый переходник соединен шпильками с выпускным коллектором. Своей нижней самоустанавливающейся опорой турбокомпрессор закреплен на кронштейне, который одновременно служит опорой и ддя холодильника наддувочного воздуха. Между турбокомпрессором и холодильником наддувочного воздуха установлено аварийное стоп-устройство системы автоматического управления дизелем, которое состоит из заслонки с электромагнитным приводом и останавливает дизель в случае превышения частоты вращения коленчатого вала независимо от гидравлического стоп-устройства частоты вращения.

Остов, ротор, подшипник, уплотнения и детали, образующие неподвижную проточную часть компрессора, а также турбина относятся к основным частям турбокомпрессора (рис. 40). Остов турбокомпрессора состоит из корпуса компрессора 1, корпуса выпускного 6 и корпуса газоприемного 15. Взаимная центровка корпусов выполнена буртами. Основным отличием конструкции турбокомпрессора ТК-18С-02С от конструкций турбокомпрессора ТК-23С (см. рис. 25) является установка вала ротора в одном центральном опорно-упорном подшипнике — втулке, а не в двух подшипниках по концам вала ротора. Принцип работы этих турбокомпрессоров одинаков.

Выпускной корпус 6 (см. рис. 40) отлит из алюминиевого сплава и охлаждается водой. Газоприемный корпус 15 отлит из жаростойкого чугуна или стали и водой не охлаждается. Ротор турбокомпрессора состоит из вала 9 с колесом, турбины и колеса 27 компрессора. Колесо 27 компрессора отлито из алюминиевого сплава. От проворачивания на валу 9 ротора колесо 27 компрессора фиксируется шлицами. Лабиринтное уплотнение колеса 27 компрессора с тыльной стороны такое же, как и у турбокомпрессора ТК-23С. На вал 9 ротора напрессована упорная пята 19 с закаленной рабочей поверхностью, которая воспринимает осевые усилия, действующие на ротор в направлении от турбины к компрессору, и передает их на упорный торец подшипника 8 Со стороны компрессора на вал 9 установлена пяиа 21, которая воспринимает осевые усилия обратного направления, возникающие на некоторых переходных режимах дизеля. Необходимый зазор между пятой 21 и колесом 27 компрессора устанавливают компенсационной шайбой 22. На вал 9 ротора установлено резиновое кольцо 23, которое предотвращает попадание масла из подшипников в компрессор.

Рис. 40. Турбокомпрессор ТК18С-02С:

1 — корпус компрессора; 2, 23 — кольца резиновые; 3 — вставка фасонная; 4 — диффузор компрессора; 5 — прокладка паронитовая; 6 — корпус выпускной; 7 — корпус подшипника, 8 — подшипник; 9 — вал ротора; 10, 28 — крышки; 11 — экран; 12 — кожух; 13 — венец сопловой; 14 — прокладка ас-бостальиая; 15 — корпус газоприемиый, 16 — кран сливной; 17 — пробка: 18 — разрезное кольцо уплотнительиое; 19, 21-пяты упорные; 20 — штуцер; 22 — шайба компенсационная; 24 — шайба, 25 — гайка; 26 — пластина; 27 — колесо компрессора; 29 — болт

Подшипник 8 выполнен в виде одной бронзовой втулки, которая имеет две опорные и две упорные поверхности и установлена с зазором 0,05-0,11 мм в стальном корпусе 7. В этот зазор нагнетается масло, которое снаружи охлаждает подшипник 8, а масляная пленка в зазоре выполняет роль демпфера колебаний. На наружной поверхности втулки подшипника проточена двухзаходная спиральная канавка, по которой масло распределяется по наружной поверхности подшипника. Втулка подшипника закреплена в корпусе подшипника таким образом, что имеет возможность качаться относительно оси примерно на 10° в обе стороны, перемещаться в осевом направлении на 0,05-0,01 мм и колебаться в радиальном направлении в пределах посадочного пояса. Масло, пройдя упорные поверхности подшипника 8, сливается через штуцер 20. Масляная полость уплотнена двумя стальными крышками 10 и 28. Крышка уплотнения 10 защищена от нагрева со стороны турбинного колеса штампованным стальным экраном 1/, под который подается воздух, пропикающий через лабиринтное уплотнение колеса 27 компрессора. Ротор уплотнен стальными пружинными разрезными кольцами 18, которые установлены в канавках упорных пят ротора.

Венец 13 соплового аппарата отлит из жаростойкой стали, а кожух 12 соплового венца изготовлен из малоуглеродистой стали. Диффузор 4 компрессора и фасонная вставка 3 образуют неподвижную проточную часть компрессора.

Воду из водяной рубашки турбокомпрессора сливают через сливной кран 16, а конденсат воды, масла и топлива из выпускного корпуса турбокомпрессора — через пробку 17.

Для охлаждения наддувочного воздуха, поступающего из турбокомпрессора во впускной коллектор, установлен холодильник трубчатого типа, в котором воздух охлаждается водой автономного водяного контура. Холодильник (см. с. 186) отличается от других аналогичных конструкций тем, что поступающий из турбокомпрессора наддузочный зоздух делится распределителями на три потока, а для увеличения интенсивности охлаждения наддувочного воздуха в холодильнике установлены вытеснители, которые исключают прохождение воздуха по пространству, не занятому трубками. Для увеличения теплоотдающей поверхности медные трубки оребрены методом накатки.

Воздух в цилиндры дизеля поступает через впускной коллектор, состоящий из трубы с вваренными в нее патрубками и хомутов для соединения коллектора с охладителем наддувочного воздуха. Задний торец коллектора наглухо заварен. К коллектору приварен кронштейн, на который болтами крепят топливные фильтры.

Отработавшие газы из цилиндров дизеля через выпускные каналы в цилиндровых крышках направляются в выпускной коллектор, откуда двумя газовыми потоками поступают в турбокомпрессор. Выпускной коллектор (рис. 41) состоит из двух жестко соединенных между собой частей: коллектора 1 для отвода газов из 1-III цилиндров и коллектора 3 для отвода отработавших газов из IV- VI цилиндров. Разделение отработавших газов на два коллектора выполнено для снижения противодавления на выпуске и улучшения очистки и наполнения цилиндров. Для увеличения долговечности выпускного коллектора и уменьшения потерь тепловой энергии отработавших газов в литые алюминиевые коллекторы 1 и 3 вставлены трубы 6, 7, 9 из жаростойкой стали, которые фиксируются стопорными винтами 2. Для компенсации теп-

лового расширения трубы 6,7 и 9 вставлены с большими зазорами по наружному диаметру и по торцам. Воздушный зазор между трубами и внутренними стенками литого коллектора уменьшает потери тепла отработавшими газами. В начале каждого коллектора для создания направленного потока отработавших газов из 1 и IV цилиндров устанавливают алюминиевые вытеснители 8.

Выпускной коллектор охлаждают водой, которая из цилиндровых крышек по патрубку 5 поступает в водяную рубашку коллектора. Из одной части коллектора в другую вода перетекает по медным трубам. Из выпускного коллектора по двум латунным трубкам вода поступает на охлаждение турбокомпрессора, затем через его патрубок попадает в сис-стему охлаждения дизеля. В отверстии 4 в патрубке 5 установлены термопары для измерения температуры воды. В средней части коллектора в отверстия 4 установлены термопары для измерения температур отработавших газов по цилиндрам дизеля.

Система вентиляции картера (рис. 42) понижает давление газов в картере путем отсоса эжектором. При работе дизеля на различных режимах разрежение в картере равно от -100 до -5 мм вод. ст., что предотвращает подтекание масла и выход газов через неплотности соединения. Отработавшие газы из выпускного коллектора по трубке 3 поступают в эжектор 2 и при выходе их в патрубок 1 создают разрежение в трубе отсоса 5, которая соединена с картером дизеля. Газы картера по трубе 5 попадают в сепаратор 6, где отделяется масло, затем проходят в эжектор 2 и через патрубок 1 выбрасываются в выпускную трубу. Масло из сепаратора 6 попадает по трубке 4 в поддон. Заслонкой 7 можно регулировать величину давления разрежения.

⇐ | Регулятор частоты вращения | | Маневровые тепловозы Под редакцией Л. С. НАЗАРОВА | | Смазка и охлаждение узлов дизеля | ⇒

Устройство турбины дизельного двигателя

Системы принудительной индукции применяются на дизелях значительно шире, чем на бензиновых моторах. Особенно большая разница наблюдалась до последнего времени. Сейчас экологические нормативы и стремление к повышению эффективности использования топлива вынуждают производителей оснащать турбонаддувом большинство двигателей, в то время как ранее это рассматривалось как способ повышения производительности. Но дизели и до распространения современных тенденций редко встречались в атмосферных вариантах. Во многом это обусловлено небольшой стоимостью при высокой эффективности систем принудительной индукции на таких моторах.

Особенности

Турбины дизельных двигателей отличается от аналогов для бензиновых ДВС следующими факторами.

• Рабочий режим. Прежде всего, меньшая степень сжатия дизельных моторов позволяет использовать в среднем большее давление систем принудительной индукции. Бензиновые аналоги работают на значительно меньшем давлении для исключения детонации. К тому же они ориентированы на режимы частичной нагрузки, характеризующиеся дефицитом отработанных газов.
• Материалы. Дизели характеризуются температурой отработанных газов около 850°C, в то время как аналогичный показатель бензиновых двигателей – 1000°C. Ввиду этого для производства турбин на дизели можно использовать материалы меньшей температурной устойчивости, что удешевляет их. К тому же это позволяет использовать турбины с изменяемой геометрией. Такие варианты весьма распространены на дизельных моторах, но на бензиновых встречаются на единичных дорогих спортивных моделях. Это объясняется чрезмерно высокой стоимостью этих узлов для массового применения из-за необходимости использования дорогостоящих термостойких материалов для подвижных элементов.

Турбина Garrett M53

Таким образом, при относительно невысокой стоимости вследствие небольших требований к жаростойкости материалов системы принудительной индукции позволяют значительно повысить производительность дизелей, обеспечив высокое давление благодаря небольшой степени сжатия. К тому же ввиду работы в относительно щадящих условиях дизельные турбины весьма долговечны. Их ресурс обычно составляет около 100 тыс. км. Услуги по ремонту и обслуживанию предлагают многие компании вроде https://dizelmaster.ru/remont-turbiny. Ввиду распространения турбодизелей, особенно на коммерческой технике, соответствующие СТО хорошо знакомы с такими агрегатами, поэтому проблем с обслуживанием обычно не возникает. В то же время за бензиновый турбированный двигатель возьмется далеко не каждый автосервис. Хотя высокотехнологичные турбодизели современных автомобилей также требуют высокой квалификации и соответствующего оборудования.

Конструкция

Конструктивно турбины дизелей аналогичны бензиновым. Они включают 2 функциональных узла: горячую и холодную части или турбину и компрессор. Каждый из них составлен корпусом и крыльчаткой. Последние установлены на одной оси.

Устройство турбины

Принцип функционирования

Выхлопные газы из выпускного коллектора поступают в корпус турбины. Разогнавшись в нем, они приводят ротор. Последний, находясь на одной оси с компрессором, вращает его. Это обеспечивает подачу воздуха во впускной коллектор.

Это только общие положения классического типа турбин.

Взаимозаменимость

Итак, турбины традиционной конструкции для дизельных и бензиновых моторов близки по конструкции и идентичны по принципу функционирования, но отличаются материалами и конструктивными особенностями. Последние связаны с различиями в рабочем давлении. Большие значения дизельных турбин достигаются преимущественно особенностями крыльчаток, такими как размер, форма и расположение лопастей.

Турбодизель Land Rover

Эти факторы определяют невзаимозаменяемость турбин бензиновых и дизельных двигателей. Использование вторых на бензиновых моторах недопустимо из-за несоответствия температурного режима: горячие отработанные приведут к быстрому разрушению узла, не рассчитанного на такие условия. Турбины от бензиновых ДВС на дизелях не обеспечат достаточной производительности.

Ремонт турбины дизельного двигателя на Nissan X-Trail T31

Турбина дизельного мотора (турбокомпрессор) — устройство, состоящее из крыльчатки, установленной на вал и корпуса, который по виду похож на раковину улитки. Хотя конструкция турбины достаточно проста, при её изготовлении необходимо особое качество литья, а допуски по точности подгонки её деталей не превышают долей миллиметра. Устройство обеспечивает нагнетание воздуха, что увеличивает мощность двигателя. Приводится в действие выхлопными газами, поступающими из выхлопного коллектора.

Неисправности турбин дизельных моторов

Из-за чего турбина может выйти из строя? При активной эксплуатации распространенным видом поломки является износ паза уплотнительного кольца и подшипников, а также выход из строя патрубка, который соединяет турбокомпрессор и впускной коллектор.

Из-за неправильного монтажа или обслуживания турбокомпрессора может возникнуть закупорка масляных каналов и дефицит смазки, который приводит к ускоренному износу подшипников или повреждению вала. К тем же проблемам может привести несвоевременная замена масла, а также ухудшение его смазывающих свойств из-за попадания в него топлива или воды.

К другим возможным причинам поломки относится механическое повреждение деталей турбины из-за попадания в неё посторонних предметов в процессе работы. Причиной проблемы может стать гайка, камень, кусочек стекла: попав в турбину, они могут привести к поломке лопастей турбокомпрессора, снижению давления воздуха и уменьшению показателей мощности мотора. Падение давления, создаваемого турбиной, также может быть из засорившегося воздушного фильтра.

Если диагностика турбины дизельного двигателя показала одну из перечисленных видов поломок, потребуется замена устройства на новое.

Стоимость диагностика дизельных двигателей и ремонта турбин

Нужен ремонт дизельных турбин по адекватной цене? Обратитесь в автосервис «Автоклуб 8»! Мы проведем оперативную диагностику, выявим неисправность, произведем ремонт или замену устройства с гарантией качества работ.

краткое описание, принцип работы, основные элементы

Прежде чем перейти к рассмотрению непосредственно устройства турбокомпрессора, следует знать, что мощность двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от того, какое количество воздуха и топлива в него поступает. Следовательно, если увеличить данные показатели, то получится и увеличить мощность ДВС.

Описание турбины

Устройство турбокомпрессора и его появление — это результат постоянной гонки людей за увеличением мощности двигателя. Здесь важно добавить, что такая турбина стала эффективным решением не только для бензиновых двигателей, но и для дизельных моделей. Чаще всего такие приспособления устанавливаются на те двигатели, у которых малый объем поступаемого воздуха. Здесь важно понимать следующее: чем больше сам двигатель, тем больше воздуха и топлива он потребляет и тем больше у него мощность. Для того чтобы добиться такой же мощности от двигателя меньшего объема, необходимо увеличить количество воздуха, которое умещается в цилиндрах.

Турбокомпрессор — устройство, которое предназначается для того, чтобы нагнетать большое количество воздуха в двигатель, используя выхлопные газы. У турбокомпрессора имеется два основных элемента — это турбина и центробежный насос. Между собой эти две детали связаны жесткой осью. Элементы вращаются со скоростью до 100 000 оборотов в минуту, они же и приводят в действие компрессор.

Детали турбины

Устройство турбокомпрессора включает в свой состав 8 деталей. Имеется турбинное колесо, которое вращается в корпусе, обладающим специальной формой. Основное предназначение — это передача энергии отработавших газов компрессору. Исходным материалом для сборки этих элементов являются жаропрочные материалы, к примеру, керамика.

Устройство турбокомпрессора также включает в свой состав компрессорное колесо, которое засасывает воздух. Оно также занимается его сжатием и нагнетанием в цилиндры двигателя. Располагается колесо в специальном корпусе, как и турбинное. Оба эти колеса крепятся на вал ротора, вращение которого осуществляется на подшипниках скольжения.

Устройство и действие турбокомпрессора, особенно в бензиновых двигателях, требует дополнительного охлаждения. Обычно это жидкостная система охлаждения. Кроме охлаждения самой системы, происходит также охлаждение и сжатого воздуха. Для этого турбина имеет интеркулер воздушного или же жидкостного типа. Охлаждение воздуха необходимо, так как благодаря этому увеличивается его плотность, а значит, и давление.

Данная система управляется регулятором давления. Этот перепускной клапан способен ограничивать поток отработанных газов. Таким образом, некоторое количество будет проходить мимо турбинного колеса.

Суть работы

Устройство турбокомпрессора и принцип его работы основан на использовании отработавших газов. Энергия этих газов будет приводить в движение турбинное колесо. Для передачи этой энергии турбинное колесо крепится на вал ротора, вращая его. Таким образом энергия передается компрессорному колесу. Этот элемент занимается нагнетанием воздуха в систему, а также его сжатием. Сжатый воздух проходит интеркулер, который охлаждает его. После этого вещество поступает непосредственно в цилиндры двигателя.

Дополнительные сведения

Устройство турбокомпрессора и принцип действия в некотором роде независимы, с одной стороны, от ДВС, так как не имеется жесткой связи с валом двигателя. А с другой стороны, частота вращения все же некоторым образом влияет на эффективность работы турбины. Это связано следующим образом. Чем больше оборотов делает двигатель, тем мощнее будет поток отработавших газов. Из-за этого будет увеличиваться скорость вращения вала турбины, а значит, увеличится количество воздуха, которое будет поступать в цилиндры.

Устройство и работа турбокомпрессора имеют и несколько негативных сторон. Один из недостатков называется «турбояма». При резком нажатии на педаль газа быстрое увеличение мощности будет несколько задерживаться. После прохождения «турбоямы» наблюдается резкий скачок давления, который называется «турбоподхватом».

Устранение недостатков

Появление первого недостатка обусловлено тем, что система инерционная. Из-за этого явления возникает несоответствие между производительностью турбины и мощностью, которая требуется от двигателя. Для того чтобы решить данную проблему, есть три способа. Так как устройство турбокомпрессора дизеля аналогично бензиновому, то они подойдут и для него. Вот что можно предпринять:

1. Использовать турбину с изменяемой геометрией.
2. Использовать два параллельных или же два последовательных компрессора.
3. Использовать систему комбинированного наддува.

Что касается турбины с изменяемой геометрией, то она вполне способна решить проблему тем, что изменяется площадь входного клапана. Такая система очень часто используется в дизельных.

Описание разных систем

Назначение, устройство турбокомпрессора такие же, как и у обычной турбины. Основная разница заключается в том, что прибор имеет лишь 5 основных деталей, а не 8.

Применяется система турбин, подключенных параллельно. Такая система лучше всего подходит для достаточно мощных V-образных двигателей. В таком случае на каждый ряд цилиндров устанавливается по одному небольшому турбокомпрессору. Преимущество в том, что инерционность нескольких небольших устройств меньше, чем у одной большой турбины.

Устройство и принцип работы компрессора не отличается в зависимости от его объема, однако это играет важную роль, к примеру, при использовании последовательного подключения двух турбин. В таком случае каждый прибор будет включаться в работу при определенных оборотах.

Используется также система наддува, в которой применяется и механический и турбокомпрессор. Если обороты двигателя невысокие, то в работу включается механическое устройство для нагнетания воздуха. Если превысить определенный порог, то механический прибор отключится, а в работу вступит турбокомпрессор.

Какими преимуществами обладает турбина

Выделяются следующие преимущества при использовании компрессора:

1. Широкое использование данного устройства стало возможным из-за простоты и надежности его конструкции. Кроме того, внедрение в систему ДВС данного прибора увеличивает мощность двигателя примерно на 20-35 %.
2. Сам по себе компрессор не может быть причиной поломки, так как его работоспособность напрямую зависит от других систем, к примеру, от газораспределительной.
3. Удается экономить от 5 до 20 % топлива. Если же установить турбину в двигатель малого объема, то процесс сжигания топлива станет эффективнее, а значит, увеличится КПД.
4. Хорошее преимущество таких двигателей наблюдается на дорогах, проходящих, к примеру, в горах. Особенно это заметно, если сравнивать с атмосферными аналогами.
5. Устройство и принцип работы турбокомпрессора позволяют ему выполнять функцию дополнительного глушителя шума в системе выпуска.

Особенности применения

Несмотря на то, что сам по себе компрессор практически не выходит из строя, периодически возникают ситуации, когда его работа останавливается.

В настоящее время чаще всего причиной остановки работы турбокомпрессора стало то, что центральный картридж турбины забивается маслом. Чаще всего такая неполадка возникает из-за того, что после продолжительных и серьезных нагрузок на турбонаддув его работа резко прекращается. Для того чтобы избавиться от данной неприятности, необходимо устанавливать водяную систему охлаждения. Магистрали данной системы будут создавать эффект поглощения тепла, что позволит снизить температуру в центральном картридже. Стоит заметить, что этот эффект будет происходить некоторое время и после полной остановки двигателя, а также после полного прекращения циркуляции охлаждающей жидкости.

Разновидности турбин

Что касается видов турбокомпрессора, то имеется втулочный и шарикоподшипниковый тип.

Если говорить о втулочном типе турбокомпрессора, то они использовались достаточно долгое время. Однако у них имелся ряд недостатков, который был связан с их конструктивными особенностями. Это не позволяло использовать потенциал такой системы на 100 %. Шарикоподшипниковые устройства более новые, в которых были учтены недостатки, а потому они постепенно вытесняют втулочные компрессоры.

Если сравнивать эти два вида турбин, то шарикоподшипниковая считается более экономичной, так как она расходует значительно меньше масла, чем втулочный тип. Также у компрессоров имеется показатель, который отвечает за реакцию турбины, на нажатие педали газа. У шарикоподшипниковых видов турбин данный показатель лучше, что позволяет улучшить реакцию примерно на 15 %, по сравнению с втулочными.

Неисправности прибора

Здесь стоит сказать о том, что турбокомпрессор — это единственное навесное оборудование мотора, которое тесно связано во время работы практически со всеми другими системами автомобиля. Исходя из этого становится вполне очевидно, что минимальные отклонения в работе любой системы приведут к тому, что износ компрессора увеличится в разы. На сегодняшний день есть несколько причин, которые чаще всего становятся препятствием в работе турбины:

• Возможно попадание в механизм посторонних предметов. Из-за огромной скорости вращения мотора это вполне может привести к повреждению, к примеру, крыльчаток.
• Недостаток смазочных веществ. Чем выше динамические нагрузки, тем выше шанс того, что произойдет разрушение масляной «пленки». Это, в свою очередь, приведет к «сухому» трению, что сказывается самым негативным образом на работе системы. Поводом возникновения данной неисправности может стать любая причина, из-за которой масло не доходит в полной мере. К примеру, могут засоряться масляные цилиндры, фильтры, износ масляного насоса и т. д.

Принцип работы турбокомпрессора

Турбина – это понятие, которое знакомо каждому автомобилисту. Это устройство позволяет существенно повысить мощностные характеристики двигателя путем использования энергии выхлопных газов. В этой статье мы рассмотрим основные функции и принцип работы турбокомпрессора.

Функции турбокомпрессора

Чтобы оценить важность турбокомпрессора, для начала нужно рассмотреть принцип работы автомобильного двигателя. На этот агрегат подается топливо, воспламеняющееся и сгорающее при контакте с воздухом. Излишки, которые остаются после этого, выходят через выхлопную трубу в виде газов. Этот цикл происходит в течение 4-х тактов работы поршней в цилиндрах.

Функция турбины заключается в том, что она дополнительно нагнетает воздух в цилиндры, увеличивая количество сгораемого топлива. Большой объем воздуха, подаваемого в топливную систему, достигается благодаря компрессии. В результате при движении поршня во время воспламенения увеличивается мощность двигателя.

Принцип работы турбокомпрессора

Таким образом, турбокомпрессор работает по принципу воздушного насоса. При сгорании топлива горячие газы поступают на лопатки первого колеса турбокомпрессора, приводя его в движение. После этого начинает вращаться второе колесо. За счет этого происходит всасывание воздуха снаружи, его сжатие и подача на цилиндры двигателя.

Воздух при попадании в турбину подвергается интенсивному нагреву. Чтобы добиться необходимой компрессии и остудить его перед подачей в камеру сгорания, используется промежуточный охладитель, также известный как интеркулер. Это устройство выполняет такие важные функции:

• Остужает воздух.
• Уменьшает его объем.
• Снижает температуру внутри камеры сгорания.

Порою интеркулера оказывается недостаточно для достижения требующейся компрессии. В таких случаях дополнительно используется вентилятор, обеспечивающий снижение температуры до необходимого уровня.

Несмотря на кажущуюся простоту принципа работы турбокомпрессора, с точки зрения конструкции это устройство является очень сложным. Чтобы добиться необходимого уровня сгорания топлива, все составные части турбин должны работать слаженно. При возникновении малейших сбоев эффективность работы двигателя существенно снизится. А в крайних случаях он и вовсе может выйти из строя.

Турбокомпрессоры: история

Инженеры много работали над улучшением двигателей внутреннего сгорания с момента их появления еще в конце 1800-х годов. Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель, два из первых настоящих игроков в области разработки двигателей, работали над способами увеличения выходной мощности при одновременном снижении расхода топлива в своих двигателях. Diamler возился с шестеренчатым насосом для принудительной подачи воздуха еще в 1885 году.

Однако турбокомпрессоры начали формироваться только в 1905 году, когда швейцарский инженер Альфред Бучи, руководитель отдела исследований дизельных двигателей в Gebruder Sulzer, получил патент на компрессор, приводимый в действие выхлопными газами, который нагнетает воздух в дизельный двигатель для увеличения выходной мощности.До 1925 года Альфреду потребовалось, чтобы первая успешная система турбонаддува отработавших газов была эффективно применена к двигателю, получив прирост мощности более чем на 40 процентов. Эти ранние агрегаты назывались турбокомпрессорами. В то время все устройства с принудительной индукцией были классифицированы как нагнетатели.

Раннему прогрессу в значительной степени препятствовали доступные металлы и подшипниковые технологии. Материалы были неспособны противостоять огромному количеству тепла и сил, приложенных к ним.Когда для турбокомпрессоров стали доступны более качественные металлы, эти устройства изначально применялись на больших морских дизельных двигателях. Два немецких пассажирских лайнера, «Данциг» и «Преуссен», были первыми транспортными средствами, оснащенными турбодизелями в 1923 году. 10-цилиндровые двигатели кораблей были способны развивать мощность 2500 л.с., в то время как их безнаддувные аналоги — только 1750 л.с. Доказав преимущества применения, производители начали применять эту технологию к стационарным и локомотивным дизельным горелкам.

Также в первые годы в авиационные двигатели устанавливались «зарядные устройства», чтобы проверить их эффективность на высоте. В 1918 году инженер General Electric Сэнфорд Александр Мосс прикрепил турбонагнетатель к двигателю V-12 Liberty и продемонстрировал его на Пайкс-Пике в Колорадо на высоте 14000 футов. Он показал, как принудительная индукция противодействует потерям мощности, вызванным эффектами пониженного давления и плотности воздуха на большой высоте. Два года спустя 12-цилиндровый Liberty с турбонаддувом был установлен на биплан Le Pere и поднялся на высоту 33000 футов без потери наддува.

В 1936 году доктор Вернер Теодор фон дер Нуэлл начал исследования первых турбокомпрессоров с изменяемой геометрией (также известных как турбины с регулируемым соплом) в Авиационной лаборатории в Берлине, Германия. Лишь после Второй мировой войны эти агрегаты стали по-настоящему востребованными. На другом берегу пруда в США Дж. К. «Клифф» Гаррет только начинал строить свой бизнес, поставляя турбокомпрессоры и охладители наддувочного воздуха таким авиастроительным компаниям, как Boeing Company и Grumman Aircraft Engineering Corporation.

Посмотреть все 1 фото

Технологический прогресс в материалах и конструкциях во время Второй мировой войны и разработка газовых турбин привели к дальнейшему развитию турбонагнетателей. Их можно было бы сделать более компактными и надежными, поэтому они лучше подходили бы для более компактных и высокоскоростных двигателей. Новые агрегаты впервые были применены в дизельных двигателях грузовых автомобилей. Еще до войны в 1938 году швейцарский машиностроительный завод Saurer разработал первую силовую установку с турбонаддувом для грузовика.

В 1954 году MAN и Volvo стали первыми производителями грузовиков, которые представили серийные автомобили с дизельными двигателями с турбонаддувом.Тракторы и строительная техника также испытали внедрение турбины. Такие компании, как Caterpillar, осознавали преимущества увеличения экономии энергии и топлива. 1950-е годы также ознаменовали развитие системы автомагистралей между штатами в США, что вызвало потребность в грузовиках, способных не отставать от движения при перевозке тяжелых грузов. Это побудило производителей двигателей, таких как Cummins, Detroit и Caterpillar, начать предлагать турбины в качестве опции к концу 1960-х годов. В Европе производители Scania и Volvo соблюдали немецкие нормативы по удельной мощности грузовиков, установив турбонаддув для всех своих двигателей.

Турбонаддув изначально не понравился. Многие считали, что он менее надежен, чем обычный аспиратор, а высокие инвестиционные затраты лишь незначительно компенсируются экономией топлива. Ситуация изменилась во время первого нефтяного кризиса 1973 года, когда усовершенствованные технологии показали, что можно добиться увеличения расхода топлива и производительности. Растущее беспокойство по поводу выбросов в 1980-х годах способствовало дальнейшему увеличению использования турбин до такой степени, что почти каждый двигатель грузовиков сегодня оснащен одним из них.

Автопроизводители впервые экспериментировали с небольшими автомобильными турбодизелями в 1960-х годах: компания Rover разработала 2.5л И-4 с интеркулером и без него. Mercedes-Benz 300 SD ’78 — первый легковой автомобиль с турбонаддувом в США. В двигателе используется система наддува Garrett AiResearch. В Европе Peugeot имеет честь быть первым.

Только в 1990-х годах легкие грузовики, построенные в США, регулярно оснащались дизельными двигателями с турбонаддувом. Фактически, в 1989 году Dodge начал использовать 5,9-литровый двигатель Cummins в своих пикапах Ram, став первым производителем грузовиков, использующим турбодизель.Затем, в 1992 году, General Motors представила на своих грузовиках 6,5-литровый двигатель Detroit Diesel V-8 с турбонаддувом. Ford последовал его примеру с версией 7.3L IDI V-8 с турбонаддувом в 1993 году, а затем с гораздо более успешным 7.3L Power Stroke V-8 в 1994 году.

Турбокомпрессор какое-то время пытался стать обычным явлением для дизельных двигателей; Сегодня трудно представить себе масляную горелку без хотя бы одного турбонагнетателя. Мы считаем, что преимущества использования наддува в сочетании с технологическими достижениями современных силовых установок закрепят использование турбокомпрессоров в двигателях на долгие годы вперед.

Понимание и обслуживание устройств перепускных клапанов на двигателях

В отрасли нам нравится говорить: «Турбины заставляют маленькие двигатели думать, что они большие!» Независимо от размера двигателя, бензиновый он или дизельный, на каждые 14,68 фунтов на квадратный дюйм давления наддува двигатель считает, что его размер увеличивается вдвое.

Это связано с тем, что атмосферное давление номинально считается равным 14,68 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, если двигатель видит такое же значение давления наддува, то он может производить мощность, равную удвоенному рабочему объему.

Хотя большинство производителей контролируют или измеряют наддув турбокомпрессора в фунтах на квадратный дюйм, некоторые будут использовать аббревиатуру атм, что означает атмосферу. Метрический эквивалент этого измерения — бар. Чтобы преобразовать атм в фунты на квадратный дюйм, умножьте его на 14,68.

Например, если в спецификации двигателя указано, что максимальное давление наддува составляет 2,1 атм, оно будет 14,68 умножить на 2,1, что равно 30,83 фунтов на квадратный дюйм. Один бар равен 0,9869 атм или 14,5 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, давление в 3 бара будет равно 43.5 фунтов на кв. Дюйм.

Для быстрого расчета большинство людей используют 15 фунтов на квадратный дюйм в качестве номинального значения атмосферного давления.

Если это установлено, наддув турбокомпрессора, считываемый во впускном коллекторе, представляет собой давление выше атмосферного. На безнаддувном двигателе с полностью открытой дроссельной заслонкой давление в системе впуска считается атмосферным. Это немного меньше, чем из-за потерь потока. Напротив, вакуум — это любое давление ниже атмосферного.

Турбокомпрессор состоит из двух основных компонентов: турбины и компрессора.В просторечии это горячая и холодная стороны соответственно. Турбина связана с выхлопом двигателя и связана с компрессором через вал.

Ребра на этом валу расположены под противоположным углом. Когда горячий выхлопной газ выходит из головки блока цилиндров, он расширяется и вращает турбинное колесо так же, как река приводит в движение водяное колесо. Поскольку компрессор находится на том же валу, что и турбина, вращается и колесо компрессора. Турбина — это приводной элемент, а компрессор — ведомый.

Воздействие компрессора направляет воздух во впускной тракт двигателя, что имеет два важных эффекта. Он повышает давление в цилиндре до уровня выше атмосферного и увеличивает объем воздушного потока, поступающего в двигатель, который измеряется в кубических футах в минуту.

Совокупный эффект увеличения давления и массы поступающего воздуха приводит к повышению давления наддува. Скорость турбины и, в свою очередь, давление наддува регулируется потоком выхлопных газов и температурой.Требуется регулировать давление, и в большинстве случаев это достигается с помощью перепускного клапана.

Вейстгейт

Если бы не было средств для контроля давления наддува, возможно, в результате ряда событий давление в цилиндре могло бы превысить безопасные пределы для конструкции двигателя.

Перепускная заслонка используется для управления давлением наддува путем обхода контролируемого количества выхлопных газов от взаимодействия с турбинным колесом. Он представляет собой не что иное, как диск, закрывающийся от прохода, перенаправляющего часть выхлопного потока.

Когда проход открыт, давление наддува ограничено. Когда он закрыт, можно полностью реализовать потенциал турбокомпрессора.

Следует признать, что каждый турбокомпрессор представляет собой сложное инженерное дело, поскольку существует специальная наука о форме и размере как турбинных, так и компрессорных колес. Потенциал воздушного потока и давления создаются конструкцией двух колес, и, как и в любом другом инженерном аспекте, здесь есть компромиссы.

Предотвращение перегрузки

Перепускная заслонка позволяет инженеру создать турбокомпрессор, который может обеспечить желаемую производительность на низких и средних оборотах двигателя, не перегружаясь при полной нагрузке двигателя.Это также может позволить турбинному колесу быстрее ускоряться при низких расходах и температурах выхлопных газов, быстрее повышая давление наддува и делая двигатель более управляемым при буксировке.

Дополнительным преимуществом турбонаддува помимо мощности двигателя является общее снижение выбросов двигателя и повышение эффективности.

Повышенное давление и поток воздуха в цилиндр создают большую турбулентность в канале ствола и, в свою очередь, увеличивают скорость пламени и более тщательно перемешивают топливо и воздух.Перепускная заслонка позволяет инженеру использовать движение смеси для уменьшения выбросов, одновременно контролируя давление сгорания. Тем не менее, вестгейт не может добиться всего этого сам по себе.

Турбонагнетатель, оборудованный перепускной заслонкой, также использует исполнительный механизм. Привод напоминает канистру со штоком и крепится к турбокомпрессору.

Этот блок соединяется с перепускным клапаном с помощью стержня и отвечает за перемещение диска от канала для регулирования потока выхлопных газов.Внутри канистры есть сильфон и пружина, а также порт, который соединяет резиновый шланг для ощущения наддува. Внутренняя пружина позиционирует шток так, чтобы порт перепускной заслонки оставался закрытым. Теперь весь выхлоп пойдет на турбинное колесо.

На другой стороне сильфонного коллектора (наддува) давление действует против пружины, стремясь сдвинуть шток и открыть перепускную заслонку. В зависимости от натяжения пружины при желаемом давлении наддува сильфон берет на себя и открывает перепускной канал, тем самым ограничивая скорость турбины и давление в цилиндре.

В большинстве двигателей с электронным управлением также используется соленоид для подачи сигнала на сильфон привода. Это позволяет быстрее раскручивать турбонагнетатель на низких скоростях, добавляя при этом более ограниченный контроль над максимальным наддувом. В некоторых старых дизельных двигателях перепускной клапан не используется. В этих приложениях турбонаддув предназначен для получения желаемого максимального наддува, поэтому безопасность не применяется. Турбина без перепускного клапана не так эффективна, поскольку не компенсирует погодные условия и условия горения.Также лениво раскручивать, что делает двигатель менее отзывчивым.

Потенциальные проблемы

Несмотря на то, что система перепускных клапанов очень надежна, следующие условия являются общими и легко исправляемыми.

• Низкий наддув. Причина проблемы в этом случае — диск в корпусе перепускной заслонки не уплотняется из-за нагара и перепуска выхлопных газов. Пружина привода либо ослабла, либо вышла из строя.
• Overboost. Причина здесь — потрескавшаяся резина, неисправная линия датчика наддува, неисправный сильфон или внутренняя утечка сильфона.Если это предусмотрено, другой причиной является неисправность соленоида наддува или потеря электрического сигнала.
• Порхающий наддув. Пружина в приводе слабая.

При любой из этих проблем турбокомпрессор не нуждается в замене или ремонте. Все это внешние детали, и их часто можно отремонтировать вместе с агрегатом на двигателе. Если шток перепускной заслонки закреплен стопорной гайкой, при укорочении штанги давление наддува возрастет до того, как выхлоп будет обойден.Если удлинить штангу, наддув будет меньше.

Турбокомпрессор: определение, функции, детали, типы, работа

Слышали ли вы о высокомощном входном устройстве в двигателе внутреннего сгорания, ну секрет в турбокомпрессоре . Он также известен как turbo , который был изобретен в начале двадцатого века инженером из Швейцарии Альфредом Бучи. Он представил прототип для увеличения мощности дизельных двигателей.

Сегодня турбонаддув стал стандартным устройством для большинства бензиновых и дизельных двигателей. Все еще продолжаются исследования способов улучшения конструкции турбокомпрессоров для повышения производительности при более низких производственных затратах. Несмотря на то, что напряжения, вызванные вибрацией, и характеристики подшипников являются основными факторами отказа. По этой причине ротодинамический анализ должен быть важной частью процесса проектирования турбокомпрессора, ну, может быть!

В автомобильном двигателе мощность вырабатывается в камере сгорания при впуске топливно-воздушной смеси, верно! После сжатия он выпускает смесь в виде выхлопных газов, которые становятся отходами и даже вызывают загрязнение атмосферы.Но вместо того, чтобы использовать выхлопные газы, турбокомпрессор использует их для ускорения работы двигателя. Позволь мне объяснить.

Прочтите Все, что вам нужно знать об автомобильных поршнях

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, применение, детали, историю, диаграмму, типы, принцип работы, а также преимущества и недостатки турбокомпрессора. Эта статья довольно обширна, поэтому я призываю вас прочитать ее, чтобы получить знания.

Описание турбокомпрессора

Турбокомпрессор — это силовое индукционное устройство с приводом от турбины, которое увеличивает КПД и выходную мощность двигателей внутреннего сгорания за счет нагнетания дополнительного сжатого воздуха в камеру сгорания.Такое нагнетание горячего воздуха, кажется, работает, потому что компрессор может нагнетать больше воздуха и пропорционально больше топлива в камеру сгорания, чем при нормальном атмосферном давлении.

Турбокомпрессор — это устройство, устанавливаемое на двигатель транспортного средства для повышения общей эффективности и увеличения производительности двигателя. Турбокомпрессоры первоначально назывались турбокомпрессорами , потому что все устройства с принудительной индукцией классифицируются как нагнетатели. Нагнетатель — это термин для устройства принудительной индукции с механическим приводом.

Разница между турбонагнетателем и обычным нагнетателем заключается в том, что турбокомпрессор приводится в действие турбиной, приводимой в действие выхлопными газами двигателя. В то время как нагнетатель механически приводится в движение коленчатым валом двигателя, часто соединенным ремнем. Однако турбокомпрессоры более эффективны, но менее отзывчивы. Термин Twin-Charger относится к двигателю с турбонагнетателем и нагнетателем.

Прочтите, что вы должны знать о шатуне

История

Краткая история турбокомпрессоров, заслуга основателя Альфреда Дж. Бучи (1879–1932), который работал в автомобильной инженерной мастерской компании Gebruder Sulzer Engine Company в Винтертуре, Швейцария.Проект был разработан за год до Первой мировой войны и был запатентован в Германии в 1905 году. Спустя четыре десятилетия он продолжал совершенствовать проект до своей смерти.

Некоторые другие инженеры также заслуживают похвалы за проект турбокомпрессора. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854-1932) был шотландским изобретателем двухтактного двигателя. он экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров.

Его эксперимент работал как наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндры, так и количество топлива, которое можно было сжечь.Другие инженеры, такие как Луи Рено, Готлиб Даймлер и Ли Чедвик, также принимают участие в создании систем наддува.

Функции турбокомпрессора

Основная функция турбокомпрессора — повысить эффективность работы автомобильного двигателя. ниже приведены причины, по которым турбо будет существовать всегда, несмотря на некоторые его ограничения.

• Обеспечивается дополнительная мощность без увеличения объема двигателя.
• Сделать двигатель быстрее без увеличения скорости горения топлива.
• Используйте оксид углерода II (выхлопные газы) вместо загрязнения окружающей среды.

Применения турбокомпрессора

Турбокомпрессор обычно используется в автомобильных двигателях, таких как грузовые автомобили, автомобили, поезда, самолеты и строительное оборудование. современные выпуски двигателей внутреннего сгорания с циклом Отто и дизельного цикла оснащены турбонагнетателями.

Позвольте погрузиться в объяснение некоторых применений турбокомпрессоров:

Автомобили с бензиновым и дизельным двигателем: Как упоминалось ранее, автомобили с турбонаддувом часто используются среди автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем, чтобы увеличить их выходную мощность для заданной мощности.Это также увеличивает топливную экономичность, позволяя использовать двигатель меньшего объема. Эти двигатели похудели примерно на 10% и сэкономили до 30% топлива, сохранив при этом такую ​​же максимальную мощность.

Первым легковым автомобилем с турбонаддувом была версия Oldsmobile Jetfire. Он использует компонент 215 у.е. во всех алюминиевых двигателях V8 и в продукте Chevrolet, называемом Corvairs. Первоначально он получил название Monza Spyder с плоским шестицилиндровым двигателем с охлаждением.

Дизельные автомобили в значительной степени полагаются на турбокомпрессор, поскольку в них используются улучшенные эффективность, управляемость и производительность дизельных двигателей.Производился на легковой машине Mercedes-Benz 1978 года выпуска с турбонаддувом Garrett.

Грузовые автомобили: По той же причине дизельные двигатели грузовых автомобилей оснащаются турбонаддувом с 1938 года.

Самолет: В течение года действие турбонагнетателя также увеличивает эффективность самолетов.

Мотоциклы: Большинство японских компаний производят высокопроизводительные мотоциклы с турбонаддувом с начала 1980-х годов. Хотя существует немного мотоциклов с турбонаддувом, это связано с большим объемом двигателя.Доступен безнаддувный двигатель, который предлагает преимущества по крутящему моменту и мощности по сравнению с двигателем меньшего рабочего объема с турбонагнетателем, но обеспечивает более линейные характеристики мощности.

Читать: Компоненты двигателя внутреннего сгорания

Детали турбокомпрессоров

Ниже представлены основные части турбокомпрессора и их функции:

• Картриджи (полностью собранные и сбалансированные сердечники турбокомпрессора)
• Вакуумные приводы и пневмоприводы
• Электроприводы (электрические сервоприводы)
• Корпуса компрессоров (корпуса холодной секции / детали турбокомпрессора)
• Ремкомплекты турбокомпрессора (комплекты запчастей для быстрого мелкого ремонта)
• Колеса компрессора (колеса компрессора турбокомпрессора)
• Вал и колеса (валы турбонагнетателя с турбинным колесом, роторы турбин)
• Корпуса форсунок (корпуса для элементов управления геометрией VNT)
• Корпуса подшипников (корпуса картриджей, корпуса сердечника турбокомпрессора)
• Задние пластины (пластина сердечников турбокомпрессора со стороны компрессора)
• Форсунки ВНТ (Кольца с форсунками для турбонагнетателей ВНТ, узлов контроля геометрии ВНТ)
• Теплозащитные экраны (тепловые экраны сердечника турбокомпрессора)
• Комплекты прокладок (комплекты / комплекты прокладок турбокомпрессора)
• Датчики исполнительных механизмов (датчики давления, датчики положения
• Прокладки VNT (внутренние прокладки турбокомпрессоров VNT)
• Корпуса турбины (корпуса горячей секции / детали турбокомпрессора)
• Детали электронных исполнительных механизмов (электродвигатели, валы, шестерни сервоприводов турбонагнетателей).

Типы турбокомпрессоров

Ниже представлены различные типы существующих турбонагнетателей:

Одинарная турбина:

Одинарный турбонагнетатель — это самый простой, самый распространенный и дешевый тип турбонагнетателя из существующих. Он имеет безграничную вариативность и, будучи меньшим турбонаддувом, обеспечивает лучшее ворчание на низких частотах, поскольку они быстрее наматываются. Одиночный турбонагнетатель имеет шарикоподшипник и опорный подшипник, которые обеспечивают меньшее трение для вращения компрессора и турбины.

Преимущества одиночных турбонагнетателей заключаются в том, что меньшие двигатели также могут оснащаться турбонаддувом, также учитывается экономическая эффективность, простота и легкость установки. Это также увеличивает эффективность двигателя.

Некоторые ограничения все еще существуют, несмотря на его преимущества, которые включают: имея довольно узкий эффективный диапазон оборотов. Одиночные турбины делают выбор размера проблемой, так как нужно выбирать между лучшей мощностью на высоких оборотах или хорошим крутящим моментом на низких оборотах. Наконец, реакция может быть медленной по сравнению с другими типами турбо.

Двойной турбонаддув:

Твин-турбо — еще один вариант, позволяющий использовать один турбонагнетатель для каждого ряда цилиндров (v8, v12 и т. Д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбонагнетатель для низких оборотов и байпас к более крупному турбокомпрессору для высоких оборотов. Две турбины одинакового размера, одна из которых используется на низких оборотах, а обе — на высоких (14, 16). В BMW x5 M и x6 M используются турбины с двойной прокруткой, по одной с каждой стороны от v8.

Преимущество твин-турбо при последовательном включении или турбонаддуве на низких оборотах и ​​в обоих режимах на высоких оборотах.Он обеспечивает более широкую, более пологую кривую крутящего момента, лучший крутящий момент на низких частотах, но мощность не уменьшается на высоких оборотах, как у одиночного турбонагнетателя. Ограничения этих турбокомпрессоров включают стоимость и сложность, поскольку компонент почти удвоен. И есть другие альтернативы для достижения аналогичного, более легкого результата.

Прочтите: Разница между бензиновым и дизельным двигателем

Twin-Scroll Turbo:

Практически во всех отношениях турбокомпрессоры с двойной спиралью лучше, чем турбины с одной спиралью, потому что при использовании двух спиралей импульсы выхлопа разделяются.Например, в четырехцилиндровых двигателях с порядком включения 1 3 4 2 цилиндры 1 и 4 могут быть поданы на одну спираль турбонагнетателя. При этом цилиндры 2 и 3 подаются на отдельную спираль. Назначение этих типов турбонагнетателей заключается в перекрытии цилиндров. Допустим, цилиндр заканчивает рабочий ход, когда поршень достигает нижней мертвой точки, и выпускной клапан открывается. В это время второй цилиндр заканчивает свой такт выпуска, закрывая клапан и открывая впускной клапан.

Традиционный турбо-коллектор с одной спиралью сильно отличается, давление выхлопных газов из первого цилиндра будет мешать втягиванию свежего воздуха в цилиндр второго из-за того, что оба выпускных клапана временно открыты.Это снижает давление, достигнутое турбонаддувом, и снижает количество всасываемого воздуха во второй цилиндр.

Преимущества турбонагнетателя заключаются в том, что в выхлопную турбину передается больше энергии и достигается более широкий диапазон оборотов для эффективного наддува. Это связано с разным дизайном прокрутки. Как правило, перекрытие клапанов больше, не затрудняя продувку выхлопных газов, что обеспечивает большую гибкость настройки.

Ограничения состоят в том, что стоимость и сложность высоки по сравнению с одиночными турбинами, и это требует особой компоновки двигателя и конструкции выхлопа.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT):

Типы турбокомпрессоров с изменяемой геометрией распространены в дизельных двигателях, и их производство ограничено. Это связано с его стоимостью и экзотическими требованиями к материалам. Внутренние лопатки внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу A / R в соответствии с оборотами в минуту. То есть при низких оборотах используется низкое соотношение A / R для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого раскрутки турбокомпрессора. Если обороты повышаются, соотношение A / R увеличивается, чтобы увеличить воздушный поток, что приводит к низкой турбо-задержке.Это также приводит к низкому порогу наддува и широкому и плавному диапазону крутящего момента.

Преимущества этого типа турбонаддува заключаются в том, что получается широкая плоская кривая крутящего момента. Что эффективно в очень широком диапазоне оборотов. Для этого требуется один турбо, что упрощает последовательную турбо-установку до чего-то более компактного. Его ограничения заключаются в том, что он используется только в дизельных двигателях, где выхлопные газы ниже, поэтому лопатки не будут разрушены головкой. При использовании турбонагнетателя в бензиновом двигателе для обеспечения надежности будут использоваться дорогостоящие экзотические металлы.

Регулируемый турбонагнетатель Twin-Scroll:

Турбонагнетатель с регулируемой двойной спиралью значительно дешевле, чем VGT, что делает его предпочтительным выбором для бензиновых двигателей с турбонаддувом. Он сочетает в себе VGT с настройкой двойной прокрутки, таким образом, при малом обороте одна из прокруток полностью закрывается, выталкивая весь воздух в другой. Когда двигатель набирает обороты, открывается клапан, позволяя воздуху попадать в другую спираль, и достигаются хорошие высокие характеристики.

Преимущества турбонагнетателя в том, что он обеспечивает широкую плоскую кривую крутящего момента и более прочен по конструкции, чем VGT.Стоимость и сложность также являются его ограничениями, а технология раньше была нежелательной.

Электротурбокомпрессоры:

Применение электродвигателя в турбонагнетателе улучшает его характеристики и обеспечивает мгновенный наддув двигателя. Низкий крутящий момент достигается легко, задержка устраняется. Этот турбокомпрессор просто лучший из всех, возможно, новая версия его вырубит.

его преимущества заключаются в том, что обеспечивается более широкий эффективный диапазон оборотов при равномерном крутящем моменте во всем.Потраченная впустую энергия восстанавливается, поскольку электродвигатель подключается непосредственно к выхлопной турбине. И, как упоминалось ранее, турбо-задержку и недостаточное количество выхлопных газов можно практически устранить, вращая компрессор с помощью электроэнергии, когда это необходимо.

Сложность и стоимость — один из недостатков турбокомпрессора, так как теперь включен учет электродвигателя. Упаковка и вес также являются проблемой, особенно с добавлением встроенной батареи, которая обеспечивает достаточную мощность для турбонаддува, когда это необходимо.Подобные преимущества могут быть получены от других типов, таких как VGT или двойные прокрутки.

Принцип работы

Имея базовые знания о том, как работает реактивный двигатель, разобраться в автомобилях с турбонагнетателем будет намного проще. Позвольте мне объяснить, реактивный двигатель всасывает свежий воздух спереди и использует его в камере для смешивания и сжигания с топливом. Затем он выпускает через спину горячий воздух. Горячий рев проходит мимо турбины, сделанной из компактной металлической ветряной мельницы, которая приводит в действие компрессор (воздушный насос) в передней части двигателя.двигатель использует его, чтобы нагнетать воздух в двигатель, чтобы топливо сгорало должным образом.

Аналогичный процесс применяется к турбонагнетателю поршневого двигателя автомобиля. Выхлопные газы используются для привода турбины, которая вращает воздушный компрессор, который нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Это приводит к сжиганию большего количества топлива за секунду, поэтому автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности. Это больше энергии в секунду.

Турбокомпрессоры состоят из двух половин, соединенных валом. Один из них содержит турбину, вращающуюся горячими выхлопными газами, другой также содержит турбину, которая всасывает воздух и сжимает его в двигателе.Такое сжатие обеспечивает дополнительную мощность и эффективность двигателя. Чем больше воздуха поступает в камеру сгорания, тем больше топлива добавляется, что дает дополнительную мощность.

Обратите внимание, что сжатый воздух более горячий, менее плотный и поднимается над радиаторами. Этот горячий воздух менее эффективен для сжигания топлива. Из-за этого воздух, выходящий из компрессора, необходимо охладить перед поступлением в цилиндры. Вот почему горячий воздух от компрессора проходит через теплообменник, который удаляет лишнее тепло, прежде чем он попадет в камеру сгорания.

Прочтите: Классификация двигателей внутреннего сгорания

Откуда берется дополнительная мощность и сколько можно получить

Большинство людей думают, что газотурбинный двигатель обеспечивает дополнительную мощность за счет выхлопных газов, но это не так. Выхлопной газ используется для привода компрессора, который передает воздух в камеру сгорания, позволяя двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Дополнительная мощность получается за счет дополнительного топлива, которое сжигается быстрее.

Количество дополнительной мощности, которую дает турбонагнетатель, определяется размером его компонентов.Турбокомпрессоры можно улучшить, чтобы сделать двигатель более мощным, в зависимости от желаемой мощности. Но есть предел улучшения. Цилиндры настолько велики, что могут принимать много воздуха и топлива для смешивания.

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Преимущества:

Ниже приведены преимущества турбокомпрессоров:

• Двигатель получает дополнительную мощность.
• Бесплатная мощность двигателя передается с использованием отработанных выхлопных газов.для его движения не требуется мощность двигателя.
• Используется как в дизельных, так и в бензиновых двигателях.
• Повышение топливной экономичности двигателей.

Недостатки:

Несмотря на преимущества турбонагнетателей, все же существуют два основных ограничения. Ниже приведены недостатки турбокомпрессора:

Одна из серьезных проблем с турбонагнетателем известна как турбо-лаг. Это произошло, когда дроссельная заслонка нажата, двигателю нужно время, чтобы разогнаться.То есть турбокомпрессорам нужно время, чтобы отразить обороты двигателя.

Когда частота вращения двигателя низкая, выхлопных газов недостаточно для вращения компрессора и обеспечения необходимой мощности. Требуемый выхлоп будет создан после нажатия дроссельной заслонки. Этот эффект уменьшается при переключении с пониженной передачи на более низкую передачу, но опытные водители иногда замечают раздельную задержку реакции.

Второе ограничение турбонагнетателей не встречается в повседневных условиях движения. Это происходит только тогда, когда двигатель работает на пределе возможностей.Тепло, выделяемое выхлопными газами, сильно нагревается и заставляет турбокомпрессор светиться красным.

Вот почему большинство спортивных автомобилей с турбонаддувом имеют вентиляционные отверстия на нижней стороне двигателя. Это вентиляционное отверстие поддерживает постоянную циркуляцию воздуха и охлаждает детали.

Прочтите: Работа и эффективность карданного вала

В заключение мы познакомили вас с различными функциями турбокомпрессоров. Одна из них — повышение работоспособности и топливной экономичности двигателей.Мы также видим различные типы турбин и принцип их работы. Выявлены достоинства и недостатки.

Я надеюсь, что эти знания достигнуты. Если да, то любезно прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

Почему двигатели с турбонаддувом экологически безопасны

Турбины, даже дизельные турбины, ассоциируются с высокими оборотами и быстрым ускорением. Нечасто люди говорят о турбинах в связи с экологической сознательностью и экономией топлива.Однако, хотя это правда, что турбины увеличивают крутящий момент и ускорение, на самом деле турбины — это технологии, которые повышают топливную эффективность и сокращают токсичные выбросы двигателя.

Turbos — это — вопреки тому, что можно было предположить — зеленые технологии.

Чтобы понять, почему турбины являются такой ценной технологией как с точки зрения окружающей среды, так и с точки зрения затрат по сравнению с чистой прибылью от бизнес-операций, необходимо понять, что такое турбонагнетатель, как он функционирует и почему то, что делают турбины, отличается от почти любого другого механического устройства в автомобилестроении.

Понимание горения для понимания ценности турбонаддува для окружающей среды

Полное сгорание углеводородов — горючего элемента ископаемого топлива — вызывает только два выброса: углекислый газ и воду. Ни то, ни другое не токсично. Хотя о двуокиси углерода часто говорят в самых негативных терминах из-за ее связи с глобальным потеплением, на самом деле двуокись углерода так же важна для биосферы, как вода.

Растения и организмы, которые используют фотосинтез для преобразования солнечной энергии в питание, также нуждаются в двуокиси углерода.Фотосинтезирующие организмы используют углекислый газ так же, как животные и люди используют кислород. Только в непропорционально высоких уровнях окись углерода опасна. Дело в том, что водяной пар более эффективно нагревает биосферу, а это означает, что он имеет больший потенциал глобального потепления, чем углекислый газ.

Однако ни вода, ни углекислый газ не опасны, если они не накапливаются в атмосфере в высоких концентрациях, потому что и CO2, и h3O предотвращают выход теплового тепла из атмосферы.И углекислый газ, и вода являются парниковыми газами, хотя ни один из них не токсичен

Но выбросы действительно содержат чрезвычайно токсичных газов и частиц . Причина в том, что ни один двигатель не сжигает топливо полностью. К сожалению, ни один двигатель не сжигает углеводороды даже почти полностью. Из-за недостатков человеческих технологий, токсичных выбросов, таких как парниковые газы; твердые частицы; оксиды азота; монооксид углерода; сернистый газ; бензол; ацетальдегид; и 1,3-бутадиен являются компонентами выхлопных газов ископаемого топлива.

Выхлопные газы содержат не только воду, углекислый газ и токсичные выбросы, но и углеводороды. Углеводороды являются горючим элементом всех ископаемых видов топлива. Тот факт, что выбросы двигателей содержат углеводороды, означает не только то, что двигатели не сжигают ископаемое топливо полностью, но и двигатели вообще не сжигают определенную долю ископаемого топлива.

Причина Turbos — экологическая технология

Идея 100-процентной эффективности сгорания — не более чем теоретическая концепция.Все выхлопные газы всех когда-либо изготовленных двигателей содержат несгоревшее и не полностью сгоревшее топливо.

Причина, по которой турбины могут создавать значительно больший крутящий момент и ускорение, чем только карбюратор или электронный впрыск топлива, заключается в том, что ни один двигатель не может полностью сжечь топливо. Ни один генератор не сжигает топливо полностью. Ни котел, ни печь не сжигают топливо полностью. И ни одна силовая установка не сжигает топливо полностью. Все выбросы от ископаемого топлива содержат такие вещества, как твердые частицы, окись углерода, токсичные канцерогенные органические вещества, парниковые газы, а также окись углерода и воду, а также углеводороды.

Турбокомпрессор может увеличить процент углеводородов, сжигаемых двигателем , . Но турбо увеличивает количество ископаемого топлива, сжигаемого дизельным (компрессионным) или бензиновым (искровым) двигателем.

Какие компоненты дизельного двигателя с турбонаддувом и для чего они нужны?

Название «турбо» является сокращением от турбокомпрессора. Турбокомпрессор на дизеле расположен рядом с выпускным коллектором. Он состоит из корпуса турбонагнетателя, внутри которого находится вал с крыльчаткой компрессора на одном конце и колесом турбины на другом.Корпус имеет четыре порта: впускное и выпускное отверстия для выпуска отработавших газов, а также отверстия для впуска и выпуска воздуха.

После выхода из поршневого цилиндра и выпускного коллектора газы, образующиеся при сгорании, — выхлопные газы, попадают в корпус турбокомпрессора под большим давлением. Давление выхлопных газов заставляет турбинное колесо вращаться. Кинетическая энергия, создаваемая выхлопом, вращающим колесо турбины, также вращает колесо компрессора, потому что и колесо турбины, и колесо компрессора имеют один и тот же вал.

Выхлоп, заставляющий колеса турбины и компрессора вращаться на одном валу, втягивает воздух через воздухозаборник. Колесо компрессора сжимает воздух и нагнетает сжатый воздух в двигатель через выпускное отверстие для воздуха. Сжатый воздух смешивается с дизельным топливом и насыщает его кислородом.

Топливо с высоким содержанием кислорода горит значительно эффективнее, чем насыщенный кислородом рацион, производимый стандартным безнаддувным двигателем.

Воздействие дизельного турбокомпрессора

На самом фундаментальном уровне цель дизельного турбокомпрессора — насыщать дизельное топливо кислородом с помощью сжатого воздуха с высокой степенью сжатия.Окисление дизельного топлива сжатым воздухом увеличивает вероятность насыщения кислородом отдельных углеводородных молекул и цепочек молекул. Причина, по которой это необходимо, заключается в том, что в своем естественном состоянии дизельное топливо не является однородной смесью молекул топлива.

Ископаемое топливо не представляет собой однородную смесь углеводородов. Вместо этого ископаемое топливо представляет собой гетерогенные смеси с кластерами молекулярных цепочек, слипающихся вместе, как галактики на микроуровне. Клостеризация молекул топлива — основная причина неполного сгорания ископаемого топлива.Кластеризация молекул топлива является гораздо более серьезной проблемой в топливах с высокой плотностью энергии.

Поскольку дизельное топливо имеет одну из самых высоких плотностей энергии среди всех ископаемых видов топлива, дизельное топливо имеет высокий коэффициент сгорания. Причина того, что топливо с высокой плотностью энергии не сгорает так же полно, как более дешевое менее ценное топливо — например, природный газ, — заключается в том, что, хотя все углеводороды состоят из углерода и водорода, то, как эти два элемента объединяются, образуя молекулы, и молекулярные цепочки радикально различаются. .

Почему турбокомпрессоры особенно эффективны для повышения топливной эффективности и снижения выбросов для дизельных двигателей

Топливо с высокой плотностью энергии, такое как дизельное топливо, имеет высокое отношение углерода к водороду. Углеводороды ископаемого топлива в топливах с низкой плотностью энергии, таких как природный газ (метан), имеют отношение углерода к атомам водорода 1: 4 или 1: 5. Топливо с высокой плотностью энергии, такое как дизельное топливо, имеет соотношение, близкое к 1: 2. Но, несмотря на то, что во многих отношениях это хорошо, топливо с высокой плотностью энергии и высоким соотношением углерода к водороду чрезвычайно стабильно.

Стабильность топлива — это выражение, используемое для описания сложности сгорания топлива. Низкоэнергетические, высоко гомогенизированные виды топлива, такие как природный газ и пропан, очень летучие, что означает, что они легко воспламеняются. Одной спички достаточно для сжигания топлива с низкой плотностью. Однако добиться сжигания высокоэнергетического топлива гораздо труднее. Использование одной спички для сжигания угля практически невозможно. Шансы зажечь галлон дизельного топлива от одной спички лишь немного выше.

Хотя стабильность топлива является превосходным качеством с точки зрения безопасности и выбросов перед сгоранием — топливо с высокой плотностью энергии испаряется гораздо медленнее и медленнее, чем топливо с низкой плотностью энергии — стабильность топлива также является причиной использования ископаемого топлива с высокой плотностью энергии сгорают не полностью и производят большое количество разнообразных выбросов.

Другими словами, ископаемые виды топлива с высоким содержанием энергии не грязнее других ископаемых видов топлива; просто нам еще предстоит создать двигатель, печь или котел, способные произвести полное сгорание.

И , что — это то место, где вступает в силу турбокомпрессор. Турбокомпрессор увеличивает эффективность сгорания дизельного топлива — чрезвычайно стабильного и высокоэнергетического топлива. Увеличивая эффективность сгорания, с которой двигатель сжигает дизельное топливо, турбонагнетатель увеличивает количество энергии, производимой дизелем, и снижает выбросы за счет преобразования большего процента дизельного топлива в двуокись углерода или воду, а не в токсичные выбросы.

Топливные катализаторы: аналог турбокомпрессора

Хотя турбокомпрессор является чрезвычайно эффективным средством повышения топливной экономичности и сокращения выбросов, поскольку турбокомпрессоры содержат в себе повышенное содержание кислорода в топливе, они не являются единственным средством увеличения количества кислорода, который достигает молекул углеводородов в ископаемом топливе. Катализаторы на дизельном топливе достигают той же цели, используя те же средства, но с помощью другого процесса.

Топливный катализатор состоит из тех же компонентов, что и каталитический нейтрализатор, а именно из благородных металлов.Однако катализатор дизельного топлива — это механическое устройство перед сгоранием, подобное турбонагнетателю, которое кондиционирует топливо перед сгоранием. И если каталитический нейтрализатор только снижает выбросы из двигателя, то катализатор на дизельном топливе увеличивает топливную экономичность.

Одним из наиболее ценных аспектов турбокомпрессоров и топливных катализаторов является то, что, в отличие от каталитических нейтрализаторов, катализаторы дизельного топлива и турбины также увеличивают расход топлива. И оба используют оксигенацию для достижения этой цели. Но в то время как турбокомпрессор увеличивает степень насыщения кислородом с помощью сжатого воздуха — как в каталитических нейтрализаторах — катализатор дизельного топлива использует катализаторы из благородных металлов.

Турбонагнетатель перемешивает молекулы топлива, углеводороды, сжатым воздухом, чтобы увеличить потенциал оксигенации. Катализатор дизельного топлива деполяризует молекулы углеводородов и цепочки молекул, чтобы разрушить топливные кластеры.

Дизель США Группа | Турбокомпрессоры всех марок

В Diesel USA мы работаем с крупнейшими производителями турбокомпрессоров в мире, чтобы поддерживать обширный перечень турбокомпрессоров и деталей турбокомпрессоров для обслуживания большинства коммерческих или потребительских транспортных средств или приложений.С Diesel USA Group вы можете быть уверены, что получаете продукцию высочайшего качества. От замены турбокомпрессора оригинального оборудования (OEM) до восстановленной продукции, одобренной заводом-изготовителем; у нас есть необходимые детали!

Турбокомпрессоры всех производителей

Турбины

OEM производятся в соответствии со строго определенными стандартами не только для удовлетворения требований владельцев мощности, но и для поддержания максимальной эффективности дизельных и газовых двигателей из года в год. При наличии правильных оригинальных запчастей и регулярном техническом обслуживании водители, использующие двигатели с турбонаддувом, могут рассчитывать на производительность и эффективность их транспортных средств в течение длительного времени.

Современные автомобили с турбонаддувом работают на молекулярном уровне, распыляя топливо с помощью точно настроенного воздуха и давления топлива, обеспечивая максимальную эффективность использования топлива, в то время как его составные части соответствуют характеристикам, позволяющим контролировать выбросы. Вот почему использование правильных запасных частей сегодня важнее, чем когда-либо прежде.

1. Сокращенное время простоя
2. Оптимизированная топливная экономичность
3. Производительность поставлена ​​на заводском уровне
4. Оптимизированная эффективность на заводском уровне
5. Подтвержденная долговечность
6. OE / заводские гарантии

Diesel USA Group представляет собой крупнейшую организацию по сбыту оригинальных турбокомпрессоров в Северной Америке.Как главные дистрибьюторы для многих крупных OEM-брендов, мы поддерживаем обширный инвентарь для обслуживания большинства коммерческих и потребительских дизельных двигателей. Свяжитесь с любым из наших офисов сегодня для получения дополнительной информации.

Наши производители

ресурсов

(PDF) Турбонаддув дизельного двигателя для повышения производительности и выбросов выхлопных газов: обзор

Турбонаддув дизельного двигателя для повышения производительности и выхлопа…

DOI: 10.9790 / 1684-12432229 www.iosrjournals.org 29 | Страница

Ссылки

[1]. Джон Б. Хейвуд, «Основы двигателя внутреннего сгорания», серия Макгроу-Хилла в машиностроении.

[2]. М. Л. Матур, Р. П. Шарма, «Двигатель внутреннего сгорания», II издание, Dhanpat Rai Publications.

[3]. Уиллард В. Пулкрабек, «Инженерные основы двигателя внутреннего сгорания», PHI Learning, 2012.

[4]. Фредерик Ремсен Хаттон, «Газовый двигатель — трактат о двигателе внутреннего сгорания, использующем газ, бензин, керосин или другие углеводороды в качестве источника энергии», Мягкая обложка, Nabu Press, 2010.

[5]. Уоллес Людвиг Линд, «Двигатели внутреннего сгорания: их принципы и применение в автомобилях, самолетах и ​​морских судах

», Мягкая обложка, Nabu Press, 2009.

[6]. Карпентер Ролла С., «Двигатели внутреннего сгорания, их теория, конструкция и работа», Мягкая обложка, Hardpress Publishing,

2011.

[7]. Джон Кеннеди Бартон, «Двигатели внутреннего сгорания: элементарный трактат о газовых, бензиновых и нефтяных двигателях для инструктажа

гардемаринов в Военно-морской академии США», Мягкая обложка, Nabu Press

[8]. Карл Вильхельмасклинг, «Двигатели внутреннего сгорания и производители газа», Мягкая обложка, Nabu Press

[9]. Корпорация Дженерал Моторс, «Энергетический учебник: Введение в двигатель внутреннего сгорания», издание Primary Source,

в мягкой обложке, Nabu Press

[10].С. Шаабан, Дж. Сьюм, «Влияние неадиабатической работы турбокомпрессора на объемный КПД двигателя и турбо-лаг»,

Hindawi Publishing Corporation, Международный журнал вращающихся машин, том 2012, идентификатор статьи 625453, 11 страниц

doi: 10.1155 / 2012/625453

[11]. К. С. Чапман, Р. Нагуру и Дж. Шульц, «Упрощенная методология корректировки измерений поля турбокомпрессора для теплопередачи и

других эффектов», Заключительный отчет Института газовых исследований GRI-02/0156, 2002.

[12]. С. Шаабан, “Экспериментальное исследование и расширенное моделирование неадиабатических характеристик турбокомпрессора”, канд. диссертация,

Ганноверский университет, Ганновер, Германия, 2004.

[13]. S Shaaban и JR Seume, «Анализ неадиабатических характеристик турбокомпрессора», Труды 8-й Международной конференции

по турбокомпрессорам и турбонаддуву, C647 / 027, стр. 119–130, Лондон, Великобритания, май 2006 г.

[14 ]. М. Малобабич, А. Мобарак, М. Раутенберг, «Влияние теплопередачи между турбиной и компрессором на производительность малых турбокомпрессоров

», Труды Международного конгресса по газовым турбинам (GTSJ 83), стр.566–574, Токио, Япония, 1983.

[15]. К. Д. Ракопулос, А. М. Димаратос, Э. Г. Джиакумис и Д. К. Ракопулос, «Оценка влияния параметров двигателя, нагрузки и турбокомпрессора

на переходные выбросы дизельного двигателя», Energy Conversion and Management, vol. 50, нет. 9. С. 2381–2393, 2009.

[16]. М. Раутенберг и Н. Каммер, «О термодинамике процессов неадиабатического сжатия и расширения в турбомашинах»,

Труды 5-й Международной конференции по механической энергетике, Каир, Египет, октябрь 1984 г.

[17]. Д. Хагельштейн, Б. Бейер, Дж. Сойм, Х. Хасеман и М. Раутенберг, «Эвристический взгляд на неадиабатическую систему сцепления двигателя внутреннего сгорания

и турбокомпрессора», Труды Международной конференции IMechE по турбонаддувам и турбокомпрессорам. ,

Лондон, Великобритания, 2002.

[18]. М. Кормерайс, П. Чессе и Дж. Ф. Хетет, «Моделирование теплопередачи турбокомпрессора в установившихся и переходных условиях»,

International Journal of Thermodynamics, vol.12, вып. 4. С. 193–202, 2009.

[19]. Дж. Галиндо, Дж. Р. Серрано, Х. Климент и О. Варнье, «Влияние архитектур с двухступенчатым турбонаддувом на насосные потери

автомобильных двигателей на основе аналитической модели», Energy Conversion and Management, vol. 51, нет. 10. С. 1958–1969, 2010.

[20]. Д. Бон, Т. Хойер и К. Кустерер, «Исследование сопряженного потока и теплопередачи в турбокомпрессоре: часть I: численные результаты»,

Труды ASME Turbo Expo, Paper no.GT2003-38445, стр. 16–19, Атланта, штат Джорджия, США, июнь 2003 г.

[21]. Д. Бон, Т. Хойер и К. Кустерер, «Исследование сопряженного потока и теплопередачи в турбокомпрессоре: часть II: экспериментальные результаты

», Труды выставки ASME Turbo Expo, документ № GT2003-38449, Атланта, штат Джорджия , США, июнь 2003 г.

[22]. Л. Эрикссон, Л. Нильсен, Дж. Бругард, Дж. Бергстром, Ф. Петтерссон и П. Андерссон, «Моделирование двигателя SI с турбонаддувом»,

Annual Reviews in Control, вып.26, стр. 129–137, 2002.

[23]. JR Serrano, FJ Arnau, V. Dolz, A. Tiseira и C. Cervell, «Модель радиальных турбин турбокомпрессора, подходящая для использования в кодах нулевой и одномерной газовой динамики

для моделирования двигателей внутреннего сгорания», Энергия Конверсия и менеджмент,

т. 49, нет. 12. С. 3729–3745, 2008.

[24]. Джэхун Чеонг, Сунгван Чо и Чанхо Ким, «Влияние турбокомпрессора с изменяемой геометрией на дизельный двигатель HSDI», Сеул

2000 Всемирный автомобильный конгресс FISITA 2000A122 12-15 июня 2000 г., Сеул, Корея

[25].CD. Ракопулос, Э. Джакумис, «Анализ готовности дизельного двигателя с турбонаддувом, работающего в условиях переходной нагрузки

», Energy 29 (2004) 1085–1104, Elsevier Ltd.

[26]. Насер Б. Лайки, Башким И. Бахаку и Шпетим Б. Лайки, «Влияние промежуточного охладителя на характеристики дизельного двигателя с турбонаддувом»

13-я Международная научно-экспертная конференция, Тенденции в развитии машинного оборудования и связанных технологий »TMT 2009,

Хаммамет , Тунис, октябрь 2009 г.

[27]. Эюб Канли, Сельчук Даричи и Муаммер Озгорен «Влияние промежуточного охладителя на обычные системы наддува» Международная научная конференция

, 19-20 ноября 2010 г., Габрово.

[28]. Арнольд Д., «Технологии турбонаддува для удовлетворения критических требований к рабочим характеристикам дизельных двигателей со сверхнизким уровнем выбросов», SAE

Международная серия технических статей, 2004-01-1359, 2004.

[29]. Хоули Дж., Уоллес Ф., Кокс А., Хоррокс Р. и Берд Г., «Турбонаддув с изменяемой геометрией для снижения выбросов и улучшения характеристик крутящего момента

», Труды Института инженеров-механиков, Часть D: J.автомобильной техники; 213 (2): 145-

159, 1999.

[30]. Чедвелл К.Дж. и Уоллс М., «Анализ двигателя с супертурбированным двигателем и габаритами с использованием 1-D моделирования CFD», серия технических статей SAE International

, 2010-01-1231,2010.

[31]. Исии М., «Системная оптимизация двигателя с турбонаддувом», Серия международных технических статей SAE, 2009-01-1940, 2009.

[32]. Петижан Д., Бернардини Л., Миддлмасс К. и Шахед С.М., «Передовая технология турбонаддува бензиновых двигателей для повышения экономии топлива

», Серия международных технических статей SAE, 2004-01-0988, 2004.

[33]. Уотел Э., Пагот А., Пакод П. и Шмитт Дж. «Методы согласования и оценки для Euro 6 и эффективного двухступенчатого турбонаддува

дизельного двигателя», серия международных технических статей SAE, 2010-01-1229, 2010.

[34]. Агаали Х. и Хаджилуй-Бениси А., «Экспериментальное моделирование радиальной турбины с двумя входами», Иранский научный журнал и

Technology, Transaction B, Engineering, Vol.32, No. B6, pp. 571-584, 2008

[35].A. Kusztelan, D. Marchant, Y. Yao, Y. Wang и S. Selcuk, A. Gaikwad, «Повышение скорости отклика двигателя внутреннего сгорания при использовании турбокомпрессора

с двойным входом», Труды Всемирного конгресса по Engineering 2012 Vol III WCE 2012, 4-6 июля 2012 г., Лондон,

UK

Технология Turbo — различия между бензиновыми и дизельными турбинами

Клиенты часто задают нам вопросы о различиях между турбокомпрессорами дизельных и бензиновых двигателей с точки зрения того, как они работают и для чего используются.

В этом посте мы исследуем эту тему, рассматривая принципы, лежащие в основе турбонаддува, основные различия между дизельными и бензиновыми двигателями и то, как это влияет на конструкцию турбокомпрессоров для каждого приложения.

Общности

Первое, что нужно понять, это то, что добавляете ли вы турбонаддув к бензиновому или дизельному двигателю, общие принципы в основном одинаковы.

Идея любого устройства принудительной индукции заключается в увеличении количества воздуха и топлива, поступающего в каждую камеру сгорания в двигателе, чтобы обеспечить дополнительную мощность от каждого взрыва.Точно так же базовая конструкция и компоненты, которые входят в бензиновые и дизельные турбокомпрессоры, также в значительной степени идентичны.

Отличия дизельного двигателя от бензинового

Дизельный и бензиновый двигатели имеют некоторые ключевые различия, которые, в свою очередь, означают, что турбокомпрессоры должны быть сконструированы таким образом, чтобы они работали по-разному.

Дизель

В качестве топлива дизельное топливо не так горючее, как бензин, а это означает, что смесь воздуха и топлива в камере сгорания дизельных двигателей должна находиться под более высоким давлением для воспламенения.Такое более высокое давление означает, что дизельные двигатели должны быть сильнее, чем их аналоги с бензиновыми двигателями, что означает использование более крупных и тяжелых компонентов.

Более крупные и тяжелые компоненты трудно вращать на высоких скоростях, а это означает, что дизельные двигатели обычно работают с гораздо более низким и более узким диапазоном оборотов, чем их бензиновые аналоги. Эта более низкая частота вращения затрудняет всасывание достаточного количества воздуха в камеры сгорания дизельным двигателем.

Дизель также горит при более низкой температуре, чем бензин, а это означает, что он выделяет больше выхлопных газов.

Бензиновый двигатель

Бензин гораздо более горюч, чем дизельное топливо — он легче воспламеняется и горит намного сильнее, поэтому давление в камерах сгорания не должно быть таким высоким. Это означает, что компоненты могут быть меньше, и что двигатель может работать с гораздо более высоким и более широким диапазоном оборотов.

Поскольку бензиновые двигатели работают на более высоких оборотах, а бензин горит при более высокой температуре, чем дизельные, бензиновые двигатели имеют тенденцию работать более горячими, чем дизельные.

Как это влияет на турбонаддув

Для дизелей

Неотъемлемым недостатком дизельного двигателя является то, что он изо всех сил пытается втянуть достаточно воздуха в камеру сгорания, и турбонаддув действительно может помочь дизельному двигателю справиться с этим.

В коммерческих дизельных двигателях цель состоит в увеличении потока воздуха к двигателю, а не в увеличении давления сгорания (поскольку давление сгорания уже высокое). Это означает, что традиционно для коммерческих дизельных двигателей общий «наддув», обеспечиваемый турбонаддувом, довольно низок — где-то между 5-8 фунтами на квадратный дюйм. *

На практике это означает, что дизельные турбокомпрессоры, как правило, больше, чем их бензиновые аналоги, с большой секцией турбины, которая способна обрабатывать как большой объем выхлопных газов, так и должны обеспечивать достаточный приток воздуха, чтобы цилиндры оставались заполненными.

* Примечание. Технологические достижения означают, что турбокомпрессоры для некоторых современных дизельных двигателей легковых автомобилей (а также некоторых из них используются на небольших грузовых автомобилях) работают при более высоком давлении наддува. Следите за будущими публикациями в блоге о современных достижениях в области турбонаддува дизельных двигателей.

Для бензина

В бензиновых двигателях добавление турбонаддува связано с увеличением мощности двигателя, поэтому целью является повышение давления внутри камеры сгорания. Это означает, что бензиновые турбокомпрессоры, как правило, меньше по размеру и предназначены для работы на гораздо более высоких оборотах, обеспечивая более высокий наддув без значительного увеличения воздушного потока.

Кроме того, поскольку бензиновые двигатели должны работать с гораздо более широким диапазоном оборотов, важно, чтобы бензиновые турбокомпрессоры набирали скорость («раскручивались») быстрее, чем их дизельные аналоги.

Последний момент, когда дело доходит до бензиновых двигателей, заключается в том, что повышенные обороты как двигателя, так и турбонагнетателя создают много тепла, которое необходимо надлежащим образом регулировать — и многие турбины используют противодавление этих горячих газов для повышения эффективности и операция.

Чем мы можем помочь

В AET мы работаем над турбокомпрессорами для всего спектра бензиновых и дизельных двигателей с 1974 года, поэтому вы можете быть уверены, что у нас есть навыки и знания, необходимые для оказания помощи — будь то ремонт, замена или совет.

Для получения дополнительной информации о любой из наших услуг позвоните дружелюбному, опытному члену команды сегодня по телефону 01924 588 266.

.