ГЛАВНАЯАВТОМОТОЛОДКИПРОЧЕЕПРОЕКТЫМАСТЕРСКАЯОБОРУДОВАНИЕФОТОГАЛЕРЕЯФОРУМССЫЛКИКОНТАКТЫ

    ТУРБО

    Вместо эпиграфа.
    "Внимание! Весеннее предложение от Немкофф турбо-мегарэйсер инжиниринг!!!
    Двигатели внешнего сгорания с управляемым углом тяги, для самостоятельной установки на табуретку. В комплекте поставляется всё необходимое для установки, а именно: молоток и 3 гвоздя. Новые мозги вам выдадут на финише, до которого старые ГАРАНТИРОВАННО долетят за 3 секунды!"

    DNK

    ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБИНЫ

    Для получения более четкого представления о принципе работы турбокомпрессора, необходимо ознакомиться с системой функционирования двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день, большинство дизельных легковых и грузовых автомобилей оснащаются 4-х тактными поршневыми двигателями, работа контролируется при помощи впускных и выпускных клапанов. Каждый рабочий цикл состоит из 4 тактов при 2 полных оборотах коленвала.
    Впуск – при движении поршня вниз, воздух (в дизельном двигателе) или смесь топлива и воздуха (в бензиновом двигателе) проходит через открытый впускной клапан.
    Компрессия – происходит сжатие горючей массы.
    Расширение – смесь воздуха и топлива воспламеняется при помощи свечей (бензиновый двигатель), дизельное топливо впрыскивается под давлением и воспламенение происходит произвольно.
    Выпуск – при движении поршня вверх, выпускаются выхлопные газы.

    Данные принципы работы предоставляют следующие пути увеличения эффективности работы двигателя:

    Увеличение объема

    Увеличение объема обеспечивает увеличение мощности двигателя, так как увеличение камеры сгорания позволяет нагнетание большего объема воздуха и большее колличество сжигаемого топлива. Увеличение объема может быть достигнуто путем увеличения количества цилиндров или увеличения объема каждого цилиндра. В целом, увеличения объема приводит к увеличению массы двигателя. Этот способ не обеспечивает значительных преимуществ по уровню выбросов и потреблению топлива.

    Увеличение скорости работы двигателя

    Другим способом увеличения мощности двигателя является увеличение скорости работы двигателя. Увеличение скорости проводится путем увеличения количества ходов поршня на единицу времени. Однако, по техническим причинам этот способ имеет жесткие ограничения. Увеличение скорости работы двигателя приводит к увеличению потерь при накачивании и других операциях, что вызывает падение эффективности работы.

    Турбокомпрессия

    При применении двух первых способов, двигатель обеспечивается только собственным нагнетанием. Воздух для сгорания проходит прямо в цилиндр во время впускного такта. При использовании турбокомпрессора, воздух, поступающий в камеру сгорания, предварительно сжимается. В двигатель поступает тот же объем воздуха, однако, более высокое давление обеспечивает прохождение большего количества воздушной массы, что позволяет увеличить объем сжигаемого топлива. Таким образом, при использовании турбокомпрессора, мощность двигателя увеличивается по отношению к его объему и количеству потребляемого топлива.

    Охлаждение нагнетаемого воздуха

    В ходе компрессии, нагнетаемый воздух нагревается до 180 С. При охлаждении, плотность воздуха увеличивается,что позволяет увеличить объем нагнетаемого воздуха.
    Охлаждение нагнетаемого воздуха является одной из немногих мер по увеличению мощности двигателей внутреннего сгорания, которые положительно влияют на уровень потребления топлива и уровень выброса вредных веществ. Снижение температуры входящего воздуха обеспечивает снижение температуры сгорания и, таким образом, снижение колличества вырабатываемого NO (x). Увеличение плотности воздуха снижает расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды.

    Существуют два типа турбокомпрессии – механическая турбокомпрессия и компрессия выхлопных газов.

    Механическая турбокомпрессия

    При механической турбокомпрессии, воздух сжимается при помощи компрессора, приводимого от двигателя. Однако, часть получаемого увеличения мощности уходит на привод компрессора. В зависимости от размера двигателя, мощность, необходимая для привода компрессора составляет от 10 до 15% от общей выработки двигателя. Таким образом, при сравнении с обычным двигателем такой же мощности, двигатель с механической турбокомпрессией имеет повышенный расход топлива.

    Турбокомпрессия выхлопных газов

    При использовании компрессии выхлопных газов, энергия газа, которая не используется в обычных условиях, направлена на привод турбины. Компрессор находится на одном валу с турбиной и обеспечивает забор, сжатие и подачу воздуха в камеру сгорания. В этом случае механичекие соединения с двигателем отсутствуют.

    Преимущества турбокомпрессии выхлопных газов.

    По сравнению с обычным двигателем такой же мощности, турбодвигатель имеет меньший расход топлива, так как часть энергии выхлопных газов способствует увеличению мощности двигателя. Меньший объем двигателя сокращает термические и др. потери.
    Турбодвигатель имеет значительно лучшее соотношение веса к мощности, т.е. Kw / кг.
    Необходимая площадь двигательного отсека турбодвигателя меньше, чем у обычного двигателя.
    При использовании турбодвигателя, возможно дальнейшее улучшение характеристик крутящего момента для поддержания мощности, близкой к максимальной при очень низкой скорости двигателя, что позволяет избежать частого переключения скоростей при езде в гористой местности.
    Турбодвигатели имеют значительно лучшие характеристики работы в условиях высокогорья. В условиях пониженного давления обычный двигатель теряет значительную часть мощности. В противоположность, рабочие характеристики турбодвигателя улучшаются вследствие увеличения разницы между постоянным давлением вверх по соединениям турбины и пониженным внешним давлением у входа турбины. Низкая плотность воздуха у входа компенсируется, обеспечивая почти нулевую потерю мощности.
    Так как турбодвигатель имеет меньшие размеры, а соответственно и площадь шумовыделяющей поверхности, его шумовые характеристики лучше, чем у обычных двигателей. В данном случае, турбокомпрессор действует как добавочный глушитель.

    Что такое турбонаддув

    И какие бывают турбокомпрессоры:

    Устройство турбины

    Итак, почему турбо?

    Как мы уже сказали, форсировка атмосферных двигателей имеет смысл до тех пор, пока характеристики позволяют использовать автомобиль для ежедневной эксплуатации. Как показывает практика, для агрегата рабочим объёмом 1500-1800 куб.см приемлемыми могут быть показатели 120-160 л.с., после чего дальнейшее увеличение мощности можно достичь лишь увеличением оборотов, в то время, как крутящий момент в нижнем диапазоне не только не увеличивается, но даже падает по сравнению со среднефорсированным двигателем.

    Это значит, что даже при трогании с места придётся держать не менее 3000-3500 об/мин и не опускаться ниже этой отметки при переключении. В качестве примера можно привести такой факт – подготовленные для кольцевых соревнований моторы (1600 куб.см) ведущих команд выдавали 210-215 л.с. при 9500 и выше об/мин. Во время старта гонщики поддерживали 4500-5000 об/мин, чтобы при падении оборотов не оказаться в «пустой» зоне и в то же время не вызвать пробуксовку колёс. Максимальный крутящий момент на таких двигателях приходится на 8300-8800 об/мин. Также следует учесть, что передаточные числа трансмиссии должны быть подобраны таким образом, чтобы при переключении двигатель оставался в зоне максимального крутящего момента. Такая характеристика мотора требует «близких» передаточных чисел и, как правило, относительно «большую» главную передачу.

    Вот почему единственно возможным решением дальнейшего увеличения мощности был выбран турбонаддув.

    Что такое турбонаддув?

    Основной элемент системы – турбокомпрессор ( он же – турбонагнетатель, он же турбина, он же – turbocharger ). Принцип работы основан на использовании энергии отработавших газов. Поток газов попадает на крыльчатку турбины, закреплённой на валу, с другой стороны которого расположены лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.
    Так как воздух в цилиндры подаётся принудительно, а не только за счёт движения поршня вниз, то в двигатель попадает бОльшая, по сравнению с атмосферным мотором, масса воздуха. Как следствие – появляется возможность подать в цилиндры и сжечь больше топлива, что и приводит к увеличению мощности двигателя.
    Как правило, у турбодвигателей меньше удельный расход топлива (грамм на лошадиную силу в час, г/ л.с.ч), и выше литровая мощность (лошадиных сил, снимаемых с единицы объёма двигателя – л.с./л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора ВАЗ без увеличения оборотов двигателя.
    Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации. Поэтому, конструкцией турбодвигателей предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер), представляющий собой радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от горячих частей турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.
    Кроме турбокомпрессора и интеркулера в систему входят: регулировочный клапан (для поддержания заданного давления в системе), перепускной клапан (для отвода наддувочного воздуха в случае закрытия дроссельной заслонки), выпускной коллектор, совместимый с турбокомпрессором, а также герметичные патрубки, соединяющие всю систему воедино.

    Эксплуатация турбин

    Правильная эксплуатация вaжна для продления службы турбокомпрессора.

    Самые распостраненные ошибки.
    Особое внимание к системам смазки и впуска выявляет 2 главные причины поломки турбокомпрессора. Чтобы их избежать, нужно убедится :

    • Воздушный и масляной фильтры регулярно проверяются в соответствии с рекомендациями производителя.
    • То же самое выполняется и с интервалами обслуживания двигателя.
    • Двигатель и оборудование используется так, что это не вредит сроку службы турбины.

    Вы можете добится максимального срока службы турбины, если будете следовать нескольким правилам:

    Запуск турбины

    Когда запускаете двигатель, используйте минимальный газ и держите двигатель на холостых оборотах минимум 1 минуту.

    Полное рабочее давление создается за секунды, но оно только позволяет разогнать движущиеся части турбины в условиях при хорошей смазки. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся – значит заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки. Это может привести к преждевременной поломки турбокомпрессора.

    После ремонта

    После ремонта турбины или двигателя, убедитесь, что, турбина смазана, добавлением чистого моторного масла до заполнения через входной масляный патрубок. После этого проверте коленвал не заводя двигатель, чтобы масло начало циркулировать по системе под давлением. Заводя двигатель, дайте ему поработать на холостом ходу несколько минут, чтобы убедиться, что система смазки и подшипники турбины работают удовлетворительно.

    Низкая температура и редкий запуск турбины

    Если двигатель эксплуатировался некоторое время, или если температура воздуха очень низка, проверните двигатель перед запуском, а затем запустите на холостых оборотах. Это позволяет маслу циркулировать и заполнить систему прежде, чем большие нагрузки.

    Выключения

    Дайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания. При нагруженном двигателе, турбокомпрессор работает на очень высоких оборотах и при высокой температуре. Быстрое выключение зажигания или "горячее выключение" создает быстрые переходные процессы и перепады температур в турбине и уменьшает жизнь турбокомпрессора.

    Холостые обороты

    Желательно не оставлять двигатель долго работающим на холостых оборотах (более 20-30 минут). При холостых оборотах, турбина генерирует низкое давление и возможны протекания паров масла через соединения турбины.
    Это не приносит никакого реального вреда для турбины, только придает синий дым к выхлоту двигателя.

    К сожалению, автор данной статьи мне не известен.

    С уважением, Механик.

    Вверх