Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает

      Комментарии к записи Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает отключены

Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает

Слово «турбонаддув» хоть раз в жизни слышал, возможно, любой автолюбитель. Еще в ветхие советские времена среди гаражных мастеров ходило множество немыслимых слухов о большом приросте мощности, даваемом турбонаддувом, но реально с моторами для того чтобы типа в легковых авто никто тогда не сталкивался.

Сейчас же наддувные двигатели прочно вошли в отечественную реальность, но в действительности далеко не все может сообщить о том, как трудится турбина в автомобиле, и какая существует настоящая польза или вред от применения турбины.

Что ж, давайте разберемся в этом вопросе и определить, каков принцип работы турбонаддува, и о том, какие конкретно он имеет преимущества и недочёты.

Автомобильная турбина — что это такое

Говоря несложным языком, автомобильная турбина представляет собой механическое устройство, подающее в цилиндры воздушное пространство под давлением. Задачей турбонаддува есть повышение мощности силового агрегата при сохранении рабочего количества мотора на прошлом уровне.

Другими словами, по факту, применяя турбонаддув, возможно добиться пятидесятипроцентного (а также более) прироста мощности в сравнении с безнаддувным мотором подобного количества. Обеспечивается увеличение мощности тем, что турбина подает в цилиндры воздушное пространство под давлением, что содействует лучшему горению топливной смеси и, как следствие, мощностной отдаче.

Чисто конструктивно турбина представляет собой механическую крыльчатку, приводимую в воздействие выхлопными газами двигателя. По сути, применяя энергию выброса, турбонаддув содействует подаче и захвату «крайне важного» для мотора кислорода из окружающего воздуха.

Сейчас турбонаддув выступает самой действенной в техническом замысле совокупностью для увеличения мощности мотора, и успехи токсичности расхода и малого топлива отработанных газов.

Видео — как трудится автомобильная турбина:

Турбина одинаково активно используется как на бензиновых силовых агрегатах, так и на дизелях. Наряду с этим в последнем случае турбонаддув оказывается самые эффективным ввиду высокой степени сжатия и малой (довольно бензиновых моторов) частоты вращения коленвала.

Помимо этого, эффективность применения турбонаддува на бензиновых двигателях ограничена возможностью проявления детонации, которая может появляться при резком повышении оборотов мотора, и температура выхлопных газов, которая образовывает порядка одной тысячи градусов по шкале Цельсия против шестисот у дизеля. Само собой, что подобный температурный режим способен привести к разрушению элементов турбины.

Конструктивные изюминки

Не обращая внимания на то, что турбонаддувные совокупности у разных производителей имеют собственные отличия, существует и последовательность неспециализированных для агрегатов конструкций и всех узлов.

В частности, каждая турбина имеет воздухозаборник, установленный конкретно за ним воздушный фильтр, заслонку дросселя, сам турбокомпрессор, интеркулер, и впускной коллектор. Элементы совокупности соединяются между собой патрубками и шлангами, выполненными из прочных износостойких материалов.

Как точно увидели читатели, привычные с конструкцией автомобиля, значительным отличием турбонаддува от классической совокупности впуска есть наличие интеркулера, турбокомпрессора, и конструктивных элементов, предназначенных для управления наддувом.

Турбокомпрессор либо, как его еще именуют, турбонагнетатель, представляет собой главный элемент турбонаддува. Именно он несёт ответственность за повышение давления воздуха во впускном тракте двигателя.

Конструктивно турбокомпрессор складывается из пары колес – турбинного и компрессорного, каковые размещаются на роторном валу. Наряду с этим каждое из этих колес имеет личные подшипники и заключено в отдельный прочный корпус.

Как трудится турбонаддув в машине

Энергия отработанных выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под действием газов вращается в собственном корпусе, имеющем особенную форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура тут высока, а потому сам ротор и корпус турбины вместе с ее крыльчаткой выполняются из жаропрочных сплавов, талантливых выдерживать долгое высокотемпературное действие. Кроме этого сейчас для этих целей употребляются керамические композиты.

Компрессорное колесо, вращаемое за счет энергии турбины, осуществляет всасывание воздуха, его последующее нагнетание и сжатие в цилиндры силового агрегата. Наряду с этим вращение компрессорного колеса кроме этого производится в отдельной камере, куда попадает воздушное пространство по окончании прохождения через фильтр и воздухозаборник.

Видео — для чего нужен турбокомпрессор и как он трудится:

Как турбинное, так и компрессорные колеса, как уже говорилось выше, жестко закрепляются на роторном валу. Наряду с этим вращение вала производится посредством подшипников скольжения, каковые смазываются моторным маслом из главной совокупности смазки двигателя.

Подача масла к подшипникам производится по каналам, каковые находятся конкретно в корпусе каждого подшипника. Для того, дабы герметизировать вал от попадания масла вовнутрь совокупности, употребляются особые уплотнительные кольца из жаростойкой резины.

Непременно, главной конструктивной сложностью для инженеров при проектировании турбонагнетателей есть организация их действенного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых моторах, где тепловые нагрузки самый высоки, часто используется жидкостной охлаждение нагнетателя. Наряду с этим корпус, в котором расположены подшипники, включается в двухконтурную совокупность охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним серьёзным элементом совокупности турбонаддува есть интеркулер. Его назначением выступает охлаждение поступающего воздуха. Точно многие из читателей этого материала зададутся вопросом о том, для чего охлаждать «забортный» воздушное пространство, в случае если его температура и без того мала?

Ответ кроется в физике газов. Охлажденный воздушное пространство увеличивает собственную плотность и, как следствие, возрастает его давление. Наряду с этим конструктивно интеркулер представляет собой воздушный или жидкостный радиатор.

Проходя через него, воздушное пространство снижает температуру и увеличивает собственную плотность.

Серьёзной деталью совокупности турбонаддува автомобиля выступает регулятор давления наддува, воображающий собой перепускной клапан. Он используется с целью сократить энергию отработавших газов двигателя и направляет их часть в сторону от колеса турбины, что разрешает регулировать давление наддува.

Привод клапана возможно пневматическим либо электрическим, а его срабатывание осуществляется за счет сигналов, приобретаемых от датчика давления наддува, каковые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Как раз электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие либо закрытие клапана в зависимости от данных, приобретаемых датчиком давления.

Кроме клапана, регулирующего давление наддува, в воздушном тракте конкретно по окончании компрессора (где давление максимально) может монтироваться предохранительный клапан. Целью его применения есть защита совокупности от скачков давления воздуха, каковые смогут быть при резкого перекрытия дроссельной заслонки двигателя.

Избыточное давление, появляющееся в совокупности, стравливается в воздух посредством так именуемого блуофф-клапана, или направляется на вход в компрессор клапаном типа bypass.

Принцип работы автомобильной турбины

Как уже писалось выше, принцип действия турбонаддува в автомобиле основывается на применении энергии, выделяемой отработавшими газами двигателя. Газы вращают колесо турбины, которое, со своей стороны, через вал передает крутящий момент колесу компрессора.

Видео — принцип работы двигателя с турбонаддувом:

Тот, со своей стороны, сжимает воздушное пространство и осуществляет его нагнетение в совокупность. Охлаждаясь в интеркулере, сжатый воздушное пространство попадает в цилиндры двигателя и обогащает смесь кислородом, снабжая действенную «отдачу» мотора.

Фактически, как раз в принципе действия турбины в автомобиле кроются ее преимущества и недочёты, устранить каковые инженерам очень непросто.

минусы и Плюсы турбонаддува

Как уже известно читателю, турбина в автомобиле не имеет твёрдой связи с коленчатым валом двигателя. По логике, подобное ответ должно нивелировать зависимость оборотов турбины от частоты вращения последнего.

Однако, в действительности эффективность работы турбины находится в прямой зависимости от оборотов мотора. Чем посильнее открыта дроссельная заслонка, чем больше обороты мотора, тем выше энергия выхлопных газов, вращающих турбину и, как следствие, больше количество воздуха, нагнетаемого компрессором в цилиндры силового агрегата.

Фактически говоря, «опосредованная» связь между частотой вращения и оборотами турбины не через коленвал, а через выхлопные газы, ведет к «хроническим» недочётам турбонаддувов.

Среди них – задержка роста мощности мотора при резком нажатии на педаль «газа», так как турбине необходимо раскрутиться, а компрессору – дать цилиндрам достаточную порцию сжатого воздуха. Подобное явление именуют «турбоямой», другими словами моментом, в то время, когда отдача мотора минимальна.

Исходя из этого недочёта сходу исходит и второй – резкий скачок давления по окончании того, как двигатель преодолевает «турбояму». Это явление стало называться «турбоподхвата».

И основной задачей инженеров-мотористов, создающих наддувные двигатели, есть «выравнивание» этих явлений для обеспечения равномерной тяги. Так как «турбояма», по собственной сути, обуславливается высокой инерционностью совокупности турбонаддува, поскольку для приведения наддува «в полную готовность» требуется определенное время.

В следствии потребность в мощности со стороны водителя в конкретной обстановке ведет к тому, что мотор не может «выдать» все собственные характеристики одномоментно. В реальности это, к примеру, потерянные секунды при сложном обгоне…

Видео — стенд для настройки и диагностики автомобильных турбин:

Непременно, сейчас существует последовательность инженерных ухищрений, разрешающих минимизировать а также всецело исключить неприятный эффект. В их числе:

  • применение турбины с переменной геометрией;
  • применение пары турбокомпрессоров, расположенных последовательно или параллельно (так именуемые схемы twin-turdo либо bi-turdo);
  • использование комбинированной схемы наддува.

Турбина, имеющая переменную геометрию, осуществляет оптимизацию потока выхлопных газов силового агрегата за счет трансформации в реальном времени площади входного канала, через что они поступают. Подобная схема турбин весьма распространена в турбонаддувах дизельных моторов. В частности, как раз по этому принципу функционируют турбодизели Volkswagen серии TDI.

Схема с парой параллельных турбокомпрессоров употребляется, в большинстве случаев, в замечательных силовых агрегатах, выстроенных по V-образной схеме, в то время, когда любой последовательность цилиндров оснащен собственной турбиной. Минимизация результата «турбоямы» достигается благодаря тому, что две малые турбины имеют значительно меньшую инерцию, нежели одна громадная.

Совокупность с парой последовательных турбин употребляется пара реже двух перечисленных, но она же снабжает солиднейшую эффективность благодаря тому, что двигатель оснащается двумя турбинами, владеющими разной производительностью.

Другими словами при нажатии на педаль «газа» в воздействие вступает малая турбина, а при росте оборотов и скорости подключается вторая, и они трудятся суммарно. Наряду с этим эффект «турбоямы» фактически исчезает, а мощность увеличивается планомерно сообразно росту и ускорению оборотов.

Наряду с этим многие производители машин применяют кроме того не два, а три турбокомпрессора, как к примеру компания BMW в собственной схеме triple-turbo. А вот инженеры, проектировавшие суперкар Bugatti, по большому счету оснастили силовой агрегат сходу четырьмя последовательными компрессорами, что разрешило достигнуть неповторимых мощностных черт при в полной мере «гражданском» поведении мотора в рядовых режимах езды.

Схема так именуемого комбинированного наддува либо, как ее именуют производители машин, twincharger, подразумевает совместное применение механического и турбонаддува. При малых оборотах двигателя наддув обеспечивается механическим нагнетателем, а турбина вступает в воздействие при повышении числа оборотов. Наряду с этим механический нагнетатель отключается.

По таковой схеме трудятся наддувные моторы TSI компании Volkswagen.

Как видим, принципы работы турбонаддува достаточно несложны и понятны. Наряду с этим сейчас производители машин всячески делают ставку на турбированные агрегаты малого рабочего количества, каковые снабжают достаточную мощность при относительной экологической чистоте выброса.

Но не нужно забывать и еще об одном большом недочёте – турбированный мотор испытывает намного большие нагрузки и, что в полной мере закономерно, имеет меньший моторесурс, чем безнаддувный агрегат. Соответственно, взвесив все преимущества и недочёты, и направляться выбирать тот либо другой силовой агрегат.

Посмотрите принцип работы гидрокомпенсатора клапанов двигателя автомобиля.

Прочтите статью, говорящую о предпусковом подогревателе двигателя Бинар.

Что такое тосол и антифриз http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/obsluzhivanie/avtoximiya/antifriz/ili-tosol-raznica.html какая между ними отличие.

Видео — как изготавливаются турбокомпрессоры:

Как трудится турбина на автомобиле 2014


Подобранные для Вас, статьи:

  • Что такое авто катализатор? Для чего нужен?

    Одной из совокупностей очистки выхлопных газов автомобиля есть каталитический нейтрализатор отработавших газов, что именуют и нейтрализатором и катализатором, не смотря на то, что это одно да и то же. Поведаем…

  • Бампер автомобиля. Для чего нужен?

    Бампер – энергопоглощающее устройство автомобиля, призванного предохранить его от повреждений при малых авариях. Для чего нужен бампер и какая главная задача — об этом поболтаем в…

  • Современные турбины для автомобиля

    Роль турбины содержится в повышении плотности воздуха, поступающего в двигатель, снабжая возможность сжигать больше топлива. Поболтаем о турбинах двигателя, разглядим устройство и…

  • Совокупность зажигания крайне важна для автомобиля

    Разновидности совокупностей зажигания Благодаря совокупности зажигания авто в определенный момент работы двигателя производится подача на свечи зажигания искрового разряда. Эта схема совокупности зажигания…

  • Амортизаторы автомобиля — для чего необходимы?

    Главная задача амортизатора – гасить колебания. Помимо этого , нельзя забывать о влиянии их на разгонную и тормозную динамику автомобиля. Поболтаем для чего нужен автомобильный амортизатор и как…

Кроме этого весьма интересно: