Promremont34.ru

Авто мастеру
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что делает турбина в двигателе автомобиля

Согласно статистике, почти все развитые страны мира производят турбокомпрессоры. Заводы по выпуску данных агрегатов размещены в России, Китае, США, Польше, Чехии, Японии и т. д. В пятерку лучших мировых изготовителей входят следующие корпорации:

  1. Garrett (США).
  2. Holset (США).
  3. Harima Heavy Industries (Япония).
  4. Borg Warner (США).
  5. IhI (Япония).

Турбины Garrett

Известная компания Garrett поставляет оборудование для автомобилей, выпускаемых мировыми концернами:

  • Volkswagen;
  • General Motors;
  • Hyundai;
  • Peugeot.

Под брендом Garrett выпущено почти 9 миллионов турбоагрегатов. Почти половина современных автомобилей, использующих систему турбонаддува, оснащены фирменными турбинами Garrett. Компанией постоянно ведутся разработки новых моделей на основе уникальных идей.

Брендовые турбогенераторы Holset

Американская компания входит в ТОП лучших производителей турбогенераторов. Предприятие сотрудничает с европейскими заводами, занимающимися производством дизельных двигателей. Фирма Holset успешно разработала и приступила к выпуску турбин с изменяемой геометрией. Новейшие конструкции систем турбонаддува позволяют устранить такой нежелательный фактор задержки разгона автомобиля, как «эффект турбоямы».

Бренд Harima Heavy Industries

Производители двигателей азиатских автомобилей чаще всего используют продукцию известной компании Harima Heavy Industries. В рейтинге лучших турбогенераторов, изделия данного концерна постоянно занимают лидирующие позиции. На заводах корпорации производятся высококачественные турбины для двигателей объемом свыше 600 см3. Огромные морские суда также оборудуются системами турбонаддува, произведенными японской компанией Harima Heavy Industries.

Турбины Borg Warner

Мировой авторынок активно использует продукцию, выпускаемую под американским брендом Borg Warner. Турбины высокого качества по достоинству оценены известными автопроизводителями. На протяжении длительного периода фирменные турбонагнетатели Borg Warner устанавливаются на:

  1. Тяжелую технику.
  2. Компрессоры.
  3. Легковые авто.
  4. Грузовики.

Турбонаддув бренда IHI

Продукция известной японской компании Ihi характеризуется высоким КПД, отличной производительностью, длительным сроком службы. В ассортимент фирмы входят различные турбонагнетатели для различных двигателей, работающих на дизельном топливе, бензине, газе. Компания Ihi активно сотрудничает с производителями техники, работающей в различных отраслях:

  • сельскохозяйственной;
  • морской;
  • промышленной;
  • транспортной.

Для двигателей здесь производятся винтовые нагнетали, оснащенные электромоторами, обеспечивающими наиболее эффективное использование топлива.

Особенности сотрудничества с компанией TurboRotor

Сотрудники нашей компании оказывают услуги по ремонту, диагностике турбин представленных брендов. На страницах Каталога нашего сайта можно ознакомиться с ассортиментом различных моделей и купить восстановленные турбины, которые прошли капитальный ремонт. Также мы занимаемся продажей оригинальных запчастей к ним по оптовым ценам.

Наши преимущества:

  1. Устранение неисправностей любой степени сложности.
  2. Высокая квалификация персонала.
  3. Использование современного диагностического оборудования.
  4. Высокая скорость выполнения заказов.
  5. Оптимальные цены на товары и услуги.
  6. Гарантия на выполненные работы.

Звоните нам по телефону, указанному на сайте. Каждому клиенту обеспечен индивидуальный подход.

Какой принцип работы турбины на дизельном двигателе

В состав турбокомпрессора, устанавливаемого на дизельные силовые агрегаты, входят:

  1. Компрессорный корпус.
  2. Роторный или осевой вал.
  3. Турбинный корпус.
  4. Колеса компрессора и турбины.
  5. Корпус для подшипников.

Основой турбины является крыльчатка, закрепленная на оси. Она имеет корпус из специальных, термоустойчивых материалов. Это необходимо, поскольку турбина, и все ее элементы постоянно контактируют с огромным потоком различных газов, температура которых, зачастую, очень высока.

Вращение крыльчатки и оси разнонаправленное, и имеют высокую частоту. Поэтому работа этих двух элементов осуществляется на небольшом расстоянии друг от друга. Отработавшие газы попадают в специальный канал, однако, перед этим пройдя путь, проходящий через выпускной коллектор.

Данный транспортный канал, по которому проходят газы, расположен в корпусе турбонагнетателя. После этой части пути, происходит разгон отработавших газов, затем осуществляется подача их под давлением в полость ротора. Так осуществляются вращательные движения элементов автомобильной турбины.

Однако конструктивные особенности турбин на дизельных двигателях могут отличаться. Самым распространенным отличием в них является различное число каналов, расположенных в корпусе турбины, по которым осуществляется движение вредных газов.

Также существует тип турбины, геометрия которой изменяется. Они дают возможность управления потоками газов непосредственно в пределах корпуса турбины.

Компоненты, составляющие типичную систему турбонаддува

* Воздушный фильтр (не показан), через который атмосферный воздух проходит прежде чем попасть в турбокомпрессор (1)

* Воздух который превышает величину плотности атмосферного воздуха (масса/еденица объема) является сжатым. (2)

* У большинства современных оснащенных турбонаддувом, есть промежуточный охладитель воздуха (интеркулер) (3), который охлаждает сжатый воздух, дабы далее увеличить его плотность и уменьшить склонность к детонации

* После прохождения через впускной коллектор (4), воздух входит в цилиндры двигателя, которые содержат фиксированный объем. Так как вошедший воздух большей плотности, каждый цилиндр может работать с большим массовым расходом воздуха. В свою очередь, более высокий массовый расход воздуха позволяет загнать в цилиндр больше топлива (с неизменным коэффициентом воздух/топливо — air/fuel). Воспламеняясь, воздушно — топливная смесь большего объема приводит к увеличению мощности, производимой данным размером, или по другому — объемом цилиндра

* Объем газов, полученный в результате сожжения топлива в цилиндре, выходит, в такте выхлопа, в выпускной коллектор (5)

* Газ высокой температуры на большей скорости направляется прямиком в «горячую часть» турбокомпрессора — турбине (6) и давят на крыльчатку. Турбина создает противодавление на двигателе, что означает что давление выхлопных газов двигателя выше чем атмосферное давление

* Снижение давления и температуры происходит во время прохождения через турбину (7), которая (как и все гениальное) просто использует бесплатную энергию выхлопных газов для привода компрессора и нагнетания давления

Читать еще:  Двигатель g4kd чип тюнинг

Турбина с электронной начинкой

При больших оборотах турбины, может произойти перегазовка двигателя. Поэтому сейчас изготавливают управляемые турбины с подключением в одну электронную систему управления работы двигателя.

Турбина современного грузового автомобиля очень сложный агрегат, включенный в одну систему с ТНВД. Для улучшения работы дизельного двигателя производители устанавливают так называемые варьированные турбины.

В зависимости от завода — изготовителя турбины, в них используются подвижные створки или подвижные сопла, давая турбине подстраиваться под работу двигателя. Это позволяет намного более эффективно использовать выхлопные газы и изменять воздушный поток, чтобы получить желаемую скорость в диапазоне работы двигателя.

Данная технология позволяет двигателю эффективно работать при различных режимах. Увеличивая экономию топлива и улучшая характеристики торможения двигателем.

Ранее выпускавшиеся варьированные турбины использовали вакуум для изменения положения сопел или заслонок. Большинство современных моделей использует электронное оборудование и имеет собственный процессор.

Как работает турбонаддув в машине? [Принцип работы]

В природе не существует такой вещи, как идеальное изобретение: мы всегда можем сделать что-то лучше, дешевле, эффективнее и экологически более чистым. Возьмите двигатель внутреннего сгорания. Вы думаете, что это невероятно, что автомобиль, работающий на жидкости, может ускорить ваше путешествие из пункта А в пункт B в разы. Но всегда существует возможность создать двигатель, который будет работать быстрее, на большие расстояния, или использовать меньше топлива. Одним из способов улучшить двигатель является использование турбонаддува – пары вентиляторов, которые направляют выхлопные газы из задней части двигателя в его переднюю часть, тем самым предоставляя двигателю больше мощности. Мы все слышали о турбированных движках, но как именно это работает? Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее!

Турбонаддув. Что это?

Вы когда-нибудь видели автомобили, которые проезжали мимо вас в облаке зловонного дыма, источником которого была их выхлопная труба? Для всех является очевидным тот факт, что выхлопные газы загрязняют окружающую среду, но менее очевидным остается тот факт, что это так же и пустая трата драгоценной энергии. Выхлопные газы являются смесью горячих газов, которые выходят из двигателя на приличной скорости и вся энергия, которая в них содержится – температуры и движения (кинетическая энергия) – бесполезно рассеивается в атмосфере. Разве не было бы замечательно, если бы двигатель мог использовать энергию выхлопных газов для собственного ускорения? Именно этим и занимается турбонаддув.

Автомобильные двигатели получают свою мощность от сгорания топлива в крепких металлических емкостях, которые называются цилиндрами. Воздух поступает в каждый цилиндр, смешивается там с топливом, и сгорает, при этом происходит небольшой взрыв, который приводит в движение поршень, а тот в свою очередь приводит в движение валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля. Когда поршень возвращается в первоначальное положение, он выталкивает отходы воздушно-топливной смеси из цилиндров. Это и есть выхлопные газы. Количество энергии, которую может произвести автомобиль, напрямую связано с тем, как быстро он сжигает топливо. Чем больше цилиндров в двигателе и чем больше они в объеме, тем больше топлива он может сжечь каждую секунду и (по крайней мере, теоретически) тем быстрее сможет ехать автомобиль.

Из урока приведенного выше мы уяснили, что одним из способов сделать автомобиль гораздо быстрее, это добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили, как правило, оснащены восьмью или двенадцатью цилиндрами, а не четырьмя шестью, как стандартные семейные транспортные средства. Другой способ заключается в использовании турбонаддува, который нагнетает больше воздуха в цилиндры, чтобы двигатель мог сжигать топливо с большей скоростью. Турбонаддув является простой, относительно дешевой, дополнительной конструкцией, которая помогает извлечь из двигателя больше мощности. Это изобретение вошло в ТОП 10 улучшений в конструкции двигателя со времен его создания (об этом, а также о многом другом, более подробнее здесь).

Как работает турбонаддув?

Если вы знакомы с принципом работы реактивного двигателя, то вы на полпути к пониманию принципа работы автомобильного турбонаддува. Реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камере, где он сгорает с топливом, а затем выпускает горячий воздух с обратной стороны двигателя на большой скорости. Когда горячий воздух покидает двигатель, он проходит мимо турбины (которая внешне немного похожа на очень компактную металлическую лестницу), что приводит в движение компрессор (воздушный насос) в передней части двигателя. Этот компрессор толкает воздух в двигатель, чтобы сжечь топливо должным образом. Принцип работы турбонаддува в автомобиле практически точно такой же. Он использует выхлопные газы для приведения турбины в действие. Она вращает воздушный компрессор, который нагнетает дополнительный воздух в цилиндры, чтобы сжигать больше топлива каждую секунду. Вот почему автомобили с турбонаддувами обладают большей мощностью.

Как это работает на практике? Фактически турбокомпрессор – это два небольших вентилятора (так называемые лопастные колеса или газовые насосы), которые размещены на одном металлическом валу, так что оба вращаются в одну сторону. Один из этих вентиляторов, который называется турбиной, расположен на пути потоков выхлопных газов из цилиндров двигателя. Как только цилиндры выпускают горячий газ, он вращает лопасти вентилятора, что приводит в движение вал, на котором размещен вентилятор. Второй вентилятор, который называется компрессором, также начинает вращаться, так как расположен на одном валу с турбиной. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому, как только он начинает вращаться, он засасывает воздух в машину и нагнетает его в цилиндры.

Читать еще:  Двигатель abl давление масла

Но на этом этапе возникает небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы повышаете его температуру. Горячий воздух имеет меньшую плотность, а это уменьшает его эффективность в помощи при сгорании топлива. Так что, было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, охлаждался до того, как он попадет в цилиндры. Для того, чтобы решить эту проблему и охладить воздух, выход из турбокомпрессора проходит через теплообменник, который забирает лишнюю температуру себе и направляет ее в более подходящие места.

Существует ряд мнений, что турбины ненадежны, что они часто ломаются и требуют полной замены. Мы не совсем согласны с этим утверждением. Почему? Об этом читайте в нашей статье: Есть ли недостатки у двигателей с турбонаддувом?

Схема работы турбонаддува с картинкой

Основная идея заключается в том, что выхлопные газы приводят в движение турбину (красный вентилятор), который непосредственно подключен (и питает) к компрессору (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель. Для простоты, мы показываем только один цилиндр. Давайте рассмотрим весь принцип работы пошагово.

1 . Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется в компрессор.

2 . Вентилятор компрессора помогает засасывать воздух внутрь.

3 . Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и выдувает его снова.

4 . Горячий, сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.

5 . Охлажденный, сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре с большей скоростью.

6 . Так как в цилиндре сжигается больше топлива, он быстрее производит энергию и может отправлять больше мощности на колеса через поршни, валы и шестерни.

7 . Выхлопные газы из цилиндра выходят через выпускные трубы.

8 . Горячие выхлопные газы проходят мимо турбины и заставляют ее вращаться с высокой скоростью.

9 . Вращающаяся турбина установлена на том же валу, что и компрессор (на нашей картинке вал изображен оранжевым цветом). Таким образом, если вращается турбина, то и компрессор тоже.

10 . Выхлопные газы выходят из автомобиля, но при этом тратиться меньше ценной энергии, чем, если бы двигатель был без турбонаддува.

Кольцевые сопла переменного сечения в турбокомпрессорах

VaПервые промышленные турбокомпрессоры с кольцевыми соплами переменного сечения были выпущены компанией Garrett в середине 90-х г.г., и сегодня они установлены на большинстве дизельных двигателей. Именно появление сопла с переменным сечением (иначе — с переменной геометрией) в технологии турбокомпрессоров, вместе с промышленными системами инжекционного впрыска топлива, привело к росту популярности дизельных двигателей малого объема для легковых автомобилей.

VNT Air Flow Rigs — A Changing Market

В последние десять лет технологии автомобилестроения непрерывно совершенствовались с целью снижения эмиссии отработавших газов в соответствии с нормами токсичности Евро 4, 5 и 6. Вследствие этих изменений технологии двигателе- и турбиностроения стали гораздо сложнее, появились турбокомпрессоры с регулируемым проходным сечением корпуса турбины, и правильное регулирование проходного сечения стало более значительным в надлежащей эксплуатации турбокомпрессора. Это ставит новые задачи перед предприятиями, занимающимися ремонтом турбокомпрессоров, так как точная регулировка турбокомпрессоров, установленных в последних моделях
автомобилей, требует дополнительного специализированного оборудования, в том чесле и для регулировки воздушного потока.

Что же это такое “сопло с переменным сечением”?

Когда турбокомпрессор настраивают под двигатель, конструкторы должны сбалансировать тягу на низкой скорости с эффективностью на высоких скоростях. Сопло с переменным сечением (иначе — с переменной геометрией) предназначено для изменения сечения поступающего отработавшего газа в зависимости от скорости двигателя, чтобы точно соответствовать требованиям двигателя по наддуву. При тяге на низких скоростях сопловая лопатка перемещается к положению «лопатка закрыта» для уменьшения сечения сопла, увеличивая этим скорость газа, проходящего через турбину, и улучшая тягу на низких скоростях двигателя — как если бы вы зажимали конец шланга, чтобы усилить напор воды. По мере увеличения скорости двигателя, привод перемещает сопловые лопатки в полностью открытое положение, максимизируя поток отработавшего газа.

Точность регулировки лопаток

В ходе производства нового турбокомпрессора с переменным сечением корпуса турбины, положение лопаток настраивается при помощи высокоточного оборудования для регулировки воздушного потока, что обеспечивает прохождение определенного количества воздуха через лопатки при их минимальном открытии. Если лопатки расположены слишком
близко друг к другу, это может привести к заглушению двигателя и перегрузке турбины. Если они расположены слишком далеко друг от друга, турбина будет запаздывать и реагировать недостаточно быстро.

При использовании традиционных методов регулировки лопаток во время ремонта турбины возможны существенные погрешности в расчете потока воздуха. Измерение рычага исполнительного механизма часто выполняется от литой поверхности центрального корпуса, положение которого во время производства недостаточно строго контролируется. Так как допустимый уровень потока воздуха для более старых двигателей был достаточно высоким, то отремонтированный турбокомпрессор работал относительно хорошо по сравнению с неисправным, поэтому владелец автомобиля был доволен результатами. При ремонте турбокомпрессоров ранних моделей требовалась более точная регулировка проходного сечения корпуса турбины,
чтобы предотвратить недопустимое изменение эксплуатационных характеристик или регистрацию кода неисправности в электронном блоке управления. С точки зрения оригинальных производителей это недопустимо, поэтому они не поддерживают ремонт турбокомпрессоров.

Читать еще:  Чем отличается двигатель qr20 от qr25

Современные турбины

В последние годы, усовершенствование двигателей в соответствии с нормами токсичности ОГ Евро привело к существенному улучшению управления всей воздушно-топливной системой. Многие автомобили премиум-класса
оснащены электронными исполнительными механизмами, что обеспечивает улучшенную обратную связь с электронным блоком управления. Некоторые передовые
ЭБУ турбины теперь подключены к шине CAN и обмениваются данными непосредственно с системой впрыска и расходомерами воздуха, что обеспечивает быструю реакцию на
запросы двигателя. В этом случае параметры регулировки турбины принимаются электронным блоком управления, если они верны; если же они ошибочны, то загорается контрольная лампочка неисправности и включается аварийный режим или запуск двигателя не санкционируется.

По мере появления на рынке все большего количества автомобилей, которые соответствуют норме токсичности Евро 5, будет появляться все больше проблем, так что для некоторых моделей турбокомпрессоров продувка и регулирование воздушного потока станет абсолютно необходимой мерой,
обеспечить которую смогут только мастерские с соответствующим оборудованием. Это значит, что старые турбокомпрессоры будут чаще ремонтироваться при помощи оборудования для регулировки воздушного потока, что обеспечит дальнейшие улучшения в отрасли, занимающейся
ремонтом турбокомпрессоров.

Наличие оборудования для регулировки воздушного потока на рынке

Спрос привел к появлению на рынке нескольких станков для скоростной балансировки VSR, то же самое произошло и со стендами для регулировки воздушного потока. За последние 10 лет опытные специалисты по ремонту турбокомпрессоров подтвердили необходимость точной регулировки воздушного потока турбокомпрессора и недопустимость приблизительной регулировки положения лопаток. В связи с отсутствием такого оборудования на рынке многие предприятия, занимающиеся ремонтом турбокомпрессоров, разработали собственное оборудование для регулировки воздушного потока для точной настройки турбин. Это обеспечило конкурентоспособность и существенное сокращение количества гарантийных претензий, т.е. способствовало созданию хорошей репутации специалистов. В последние годы на массовом рынке появился ряд различных устройств для регулировки воздушного потока. Это хорошая новость для отрасли, занимающейся ремонтом турбокомпрессоров, и для клиентов, которым необходим качественный ремонт турбин, так как требуемый уровень качества снова повысился.

Выбор размера и конструкции

От правильно подобранной турбины зависит нормальная работа двигателя — она обеспечивает пороги наддува, низкую температуру и умеренное давление на коллекторе.

При выборе размера турбины учитывайте объем двигателя, так как моторы с объемом больше 2 литров позволяют ставить на них турбины больших размеров. Они обеспечивают высокую мощность мотора, но способствуют увеличенному расходу энергии.

И напротив, малогабаритные турбокомпрессоры не способны обеспечить настолько высокую мощность, но отличаются достаточно высокой производительностью и хорошим крутящим моментом на низах (они заводятся уже с 1500 оборотов). Для обычного передвижения по городу такой турбины будет вполне достаточно. Самыми лучшими моделями небольших турбин являются шарикоподшипниковые.

Конструкция турбины практически не влияет на ее технические характеристики. Некоторые модели, имеющие внутренние вестгейты*, считаются более мощными и долговечными, чем те, у которых вестгейт внешний. Только в этом случае конструкция будет влиять на техническую составляющую турбины.

Для двигателя объемом более трех литров гораздо лучше будет установить 2 турбины. Они могут снизить инерционность системы, обеспечат оптимальный баланс между наддувом и количеством оборотов.

Почему важен КПД турбины?

КПД показывает реальную температуру воздуха, который выходит из турбины при наддуве. Эффективность компрессора должна находиться примерно на пике мощности или максимальном количестве оборотов двигателя. В этом случае компрессор отдаст наиболее низкую тепловую нагрузку.

На работу турбины влияет также давление в коллекторе. Давление показывает, соответствует ли выбранная турбина двигателю на автомобиле. Главное, чтобы давление в коллекторе не превышало давление наддува больше, чем в 2,5 раза.

Какую выбрать турбину – с подшипником или маслоподшипником?

Обе модели имеют преимущества и недостатки. Преимущества подшипника в следующем:

· Подшипник не требует использования масла, то есть, даже если уровень масла резко упал – на работе турбины это не скажется.

· Не нужен отвод под охлаждение турбины.

· Замена подшипниковых турбин проще и дешевле.

Если же говорить о конкурентах, то маслотурбина имеет важное преимущество – при сильном раскручивании турбины можно не переживать о поломке подшипников.

Покупать новую или бу турбину?

Учитывая экономическую ситуацию, этот вопрос не такой уж и праздный. Покупая турбину, которая уже была в работе, вполне можете сэкономить деньги без потери качества. При покупке бу турбины обратите внимание на:

· Внешний вид турбины (не должно быть трещин и сколов)

· Характеристики и диаметр турбины соответствуют вашему двигателю

Это же касается и покупки новой турбины. Также помните, что ресурс новой турбины больше бу, то же самое касается КПД.

1. Выбирая турбину, ориентируйтесь на мощность двигателя, а также на стиль поездок и местность перемещения. Для обычной езды по городу слишком мощная система не нужна.

2. При покупке обязательно осмотрите турбину на наличие возможных сколов и трещин.

3. Помните, что реальные характеристики бу турбины могут отличаться от заявленных производителем.

*вестгейт – «перепускной клапан, который стравливает лишнее давление выхлопных газов до турбины».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector