Нагнетатели — назначение, устройство и принцип работы

Разное
Интеркулер незаменимый элемент турбонаддува

Турбокомпрессоры — назначение, устройство и принцип работы

Турбонаддув — это метод полного наддува, при котором воздух, подаваемый в цилиндры двигателя, сжимается за счет действия энергии отработавших газов. Этот метод на сегодняшний день является наиболее эффективным и предназначен для увеличения мощности двигателя без увеличения объема цилиндров и частоты вращения коленчатого вала.

Кроме того, использование турбонаддува повышает топливную экономичность по отношению к потребляемой мощности, снижает токсичность отработавших газов и обеспечивает более полное сгорание топлива.

Автомобиль.

Турбокомпрессоры используются как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Однако последние гораздо эффективнее за счет более высокой степени сжатия и относительно низкой частоты вращения коленчатого вала.

Применение турбокомпрессоров в бензиновых двигателях ограничено, во-первых, возможностью воспламенения из-за значительно более высоких оборотов двигателя и, во-вторых, перегревом турбокомпрессора из-за более высокой температуры выхлопных газов (около 1000°C). Для дизельных двигателей эта температура составляет около 600 °C.

Планирование

Турбокомпрессор является основным компонентом системы впуска. Однако наличие в системе турбокомпрессора, промежуточного охладителя и новых элементов управления — это особенность турбокомпрессоров.

Хотя конструкция отдельных систем турбонаддува различается, можно выделить их общие элементы. Помимо турбокомпрессора, интеркулера и элементов управления, упомянутых выше, к ним относятся впуск с воздушным фильтром, дроссельные заслонки, впускной коллектор, шланги, напорные патрубки и, в некоторых системах, лопатки в портах.

Турбокомпрессор или турбонагнетатель — это основной компонент системы турбонаддува. Он подает воздух в систему впуска.

Его конструкция выглядит следующим образом.

Турбокомпрессоры.

Устройство турбокомпрессора: 1 — корпус компрессора — 2 — вал ротора — 3 — корпус турбины — 4 — колесо турбины — 5 — уплотнительное кольцо — 6 — подшипник скольжения — 7 — корпус подшипника — 8 — колесо компрессора.

Турбинное колесо, помещенное в специальный термостойкий корпус, преобразует энергию потока выхлопных газов во вращательную энергию и перенаправляет ее на компрессорное колесо. Это колесо всасывает воздух, сжимает его и направляет на валы двигателя. Оба колеса жестко закреплены на валу ротора, который вращает плавающее чудовище. Интеркулеры — это жидкостные или воздушные охладители. Они охлаждают сжатый воздух, повышая его плотность и давление.

Основным органом управления системой турбонаддува является регулятор давления, по сути, wastegate. Его задача — ограничить энергию выхлопных газов и направить часть потока в обход турбинного колеса. Таким образом достигается оптимальное избыточное давление.Движение заслонки WasteGate осуществляется электрически или мысленно. Для его активации система управления двигателем получает сигнал от датчика повышенного давления.

Как работает турбонаддув?

Принцип наддува основан на использовании энергии выхлопных газов. Их струи вращают турбинное колесо, которое через вращающийся вал передается на компрессорное колесо. Последнее сжимает воздух и нагнетает его в систему.

Как работают турбины?

Принципы работы турбонаддува

Интеркулер охлаждает нагретый в процессе сжатия воздух и направляет его к валам двигателя.

Хотя система наддува не имеет жесткой привязки к коленчатому валу, ее работа напрямую зависит от оборотов двигателя. Увеличение частоты вращения коленчатого вала повышает энергию отработавших газов, что, в свою очередь, увеличивает скорость вращения турбины, приводя к более интенсивному всасыванию воздуха в валы двигателя.

Отрицательные характеристики турбонаддува

Конструкция системы турбонаддува обусловливает некоторые негативные особенности, возникающие в процессе эксплуатации.

Одним из них является явление турболага. При резком нажатии на педаль газа увеличение мощности двигателя происходит с задержкой. Причиной этого является инерционность системы. При резком нажатии на дроссельную заслонку требуется определенное время для преодоления давления. Этого можно избежать, используя турбину с изменяемой геометрией или два турбокомпрессора (Bi Turbo или Twin Turbo) или комбинированный турбокомпрессор.

Второй неприятный момент — «импульс турбонаддува». После преодоления «турборелаксации» давление нагнетания быстро возрастает.

Турбины с изменяемой геометрией или VNT могут оптимизировать поток выхлопных газов за счет изменения размера входного канала. Такие турбины чаще всего используются в коммерческих системах повышения мощности для дизельных двигателей известных производителей автомобилей (например, Volkswagen TDI).

Два турбокомпрессора, работающих параллельно, чаще всего встречаются в мощных V-образных двигателях. В этом случае в каждом диапазоне валов двигателя работает свой турбокомпрессор. Преимуществом является неактивное распределение мощности от большей турбины к двум меньшим.

В случае двух турбин в ряду режимов прирост производительности достигается за счет работы разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Редко можно встретить три турбокомпрессора в серии (тройной турбокомпрессор, BMW и т. д.) и еще реже — четыре турбокомпрессора (четырехступенчатый турбокомпрессор Bugatti).

Двойные турбокомпрессоры сочетают перелив с механической переплатой. Воздух нагнетается механическим турбокомпрессором до малого оборота коленчатого вала. По мере роста оборотов активируется турбокомпрессор, а когда обороты достигают определенной частоты, инженерный датчик прекращает работу (например, Volkswagen TSI).

Видео — Как работает турбонаддув:

Турбонаддув особенно эффективен в тяжелых дизельных двигателях. Расход топлива при этом увеличивается незначительно, но мощность и крутящий момент двигателя значительно возрастают.

Самые мощные турбонаддувы в отношении мощности двигателя применяются на дизельных двигателях. В абсолютных цифрах самые мощные турбокомпрессоры устанавливаются на военно-морские двигатели (до десятков тысяч киловатт).

  1. Устройство, назначение и работа турбокомпрессора. Турбины с изменяемой геометрией.
  2. Твин-турбо системы — назначение, устройство, принцип работы.
  3. Стробоскопический компаньон двигателя TDI — назначение, органы управления.
  4. Зачем двигателям нужен турбонаддув: виды и принцип работы?
  5. Сортировка автомобильных смазочных материалов
Оцените статью
Автомобильный вестник